计算机网络-网络层1.0

传输单位

网络层将分组从源端传到目的端，为分组交换网上的不同主机提供通信服务，传输单位为数据报

路由器

完成路由选择和分组转发

• 路由选择：按照分布式算法，根据从相邻路由器所得到的的关于整个网络拓扑的变化情况，动态改变所选择的路由
• 分组转发：路由器根据转发表将用户的IP数据报从合适端口转发出去

由路由选择算法得出路由表，再由路由表得到转发表

路由表要根据网络拓扑变化的计算最优化，转发表则是使查找过程更优化

异构网络互联

两个及以上计算机网络通过一定方法，将一种或多种通信处理设备作为中间设备互联起来，中间设备又称中间系统、中继系统

中继系统分为
物理层：中继器、集线器
数据链路层：网桥或交换机
网络层：路由器
网络层以上：网关

拥塞控制

在子网中，因出现过量分组而引起网络性能下降的现象为拥塞
若随着网络负载增加，网络的吞吐量明显小于正常值，即为轻度堵塞
若下降为0，则可能出现死锁

拥塞控制的作用是确保子网能够承载所达到的流量，全局性行为，单一增加资源无用

流量控制控制的是点对点间的传输速率
而拥塞控制确保子网能够传送待传送的数据

拥塞控制有两种方法：开环控制、闭环控制

数据交换

电路交换

建立连接—>数据传输—>连接释放
数据传输过程中始终占用端到端的固定传输带宽

通信时延小、有序传输、没有冲突、实时性强、控制简单、使用范围广
建立连接耗时长、线路独占带来使用效率低、灵活性差、难以规格化

报文交换

串行转发，存储接收到的报文，判断目标地址以选择路由，在下一挑路由空闲时转发数据

无连接、动态分配线路、线路可靠，不依赖单一线路、线路利用率高、多目标服务

产生转发时延和需要缓存空间

分组交换

并行转发，也采用存储转发，但限制了每次传送的数据块大小的上限，把大的数据块划分为合理的小数据块，再加上一些控制信息构成分组
结点根据控制信息将分组送到下一个结点，下一结点收到分组后，暂存并排队等待传输，根据控制信息选择下一个结点，直到到达目的结点，到达后将数据分组重新组合起来，形成一条完整数据

无需耗时建立通路、线路利用率高、存储管理方便、加速传输、出错率和重发数据量都减少

仍有传输时延、需要传输控制信息这些额外信息量、采用数据报服务时会出现失序，丢失和重复的问题

分组交换有两种方式：数据报方式、虚电路方式

数据报

无连接服务，不事先确定传输路径，每个分组独立确定传输路径
每个分组携带源和目的地址
路由器根据分组的目的地址转发分组

端系统发送报文时，高层协议将报文拆成若干带序号的数据单元，并在网络层加上控制信息形成数据报分组（网络层PDU）。
中间结点存储分组很短一段时间，找到最佳路由后尽快转发分组

虚电路

虚电路将数据报方式和电路交换方式结合
虚电路是一条源主机到目的主机类似电路的路径，路径上所有结点都要维持这条虚电路的建立

每个分组都携带虚电路号，并非目的地址
源主机发送呼叫请求分组并收到呼叫应答分组后才算建立连接

虚电路建立时，会分配一个未用过的虚电路号给该虚电路
传送数据时，每个数据分组不仅要有分组号、校验和等控制信息，还要有要通过的虚电路号

虚电路网络中，每个结点都维持一张虚电路表，每项都记录了一个打开的虚电路信息，包含双向的虚电路号和邻近结点的标识

路由算法

路由器转发分组通过路由表转发，路由表由各种算法得到
算路由算法分为静态路由和动态路由

静态路由

非自适应路由算法，管理员手工配置路由信息，适用于稳定的，拓扑变化不大的网络中

动态路由

自适应路由算法，路由器间彼此交换信息，安装路由算法优化出路由表项，路由更新快，适用于大型网络

链路状态路由算法OSPF

全局性，所有路由器掌握完整的网络拓扑和链路费用信息，通过广播的方式与其他结点交谈，仅告诉它们与它直接相连的链路的费用

距离向量路由算法RIP

路由器只掌握物理相连的邻居以及链路费用，它为邻居提供自己到网络中所有其他结点的最低费用估计，可能遇到路由闭环

层次路由

向外界隐藏自己的路由选择协议，但仍连入因特网

自治系统AS：
在单一的技术管理下的一组路由器
而这些路由器使用一种AS内部的路由选择协议和共同的度量以确定分组在AS内的路由
同时还使用一种AS之间的路由协议以确定AS间的路由