《计算机通信网》第5章网络层教程.pptx

第五章网络层 1 背景与相关问题 2 路由算法概述 3 路由算法 4 拥塞控制 5 网络互联 1 1 背景与相关问题 1.1 背景 1.2 网络层提供的服务 1.3 网络层的功能 1.4 网络层基础 2 1.1 背景 链路层仅实现了数据单元(DU)在信道上的传输 链路层将DU向某个/某些相连的站点传输 形成网络的基础 在上层，将DU再次传送出去，扩大DU的传输范围 DU 在一个设备内部实现 链路层将DU向对方站点传输 3 1.1 背景 由任意多个局域网和点对点链路的连接结构 网络基本元素 = 点对点 局域网 (总线、环形、…) 路由器 在L3中继DU 4 1.1 背景 简化模型 “链路层” “物理层” “信道”简化成链路(线条)，DU从源站点的L3出发，经过中间多个L3的转发，最终到达目的站 网络层的核心任务 将分组从源端传送到目的端 分组将如何穿越网络从源端到达目的端？ 中间节点： 如何知道目的地在何处？ 多条路径该选哪条路？ 选好的路故障怎么办？ 网络拥塞怎么办？ ★ 5 1.2 网络层提供的功能★ 寻址 标识节点，节点定位 路由选择 传播路径信息、形成路径 选择路径 存储转发 接收数据并存储，并按选择的路由转发（逐段转发） 拥塞控制 网际互联 穿越多个同构或异构网络 可能涉及分段与重组 记帐 6 1.3 网络层提供的服务★ 向传送层提供穿越网络的、端到端的服务，并屏蔽网络的具体细节 向传送层提供的服务与具体的网络环境和技术无关 传送层不必也不需要了解具体的网络情况 对传送层而言，对等实体的通信就像直接通信一样 服务类别 面向连接的服务 通常由面向连接的协议实现 无连接的服务 通常由无连接的协议实现 7 1.3 网络层提供的服务 针对网络层究竟应该提供何种服务，两大阵营产生了激烈的冲突 争论的焦点： 通信子网应承担什么样的任务？ 面向连接还是面向无连接的服务和技术？ 以电信公司为代表认为 网络层应提供面向连接的服务 以IETF（Internet工程任务组）为代表认为 网络层应提供无连接的服务 8 1.3 网络层提供的服务 以电信公司为代表的理由 100年来电信系统的成功经验就是典范，认为： 通信子网应采用面向连接的服务与技术 网络层应该提供可靠的服务 尽量简单的终端 建立连接后，通信更容易受到控制,可在连接上限制用户流量 以IETF为代表的理由 通信子网应采用无连接的服务与技术，因为： 通信注定不可靠 需要终端自行解决差错等问题－－复杂终端 终端的复杂性与终端的成本不一定成比例上升 用户不必支付过时的、高额的通信费用 网络的适应性更强、带宽利用率更高 更自由 9 1.3 网络层提供的服务 两种不同的观念形成了两种不同的通信子网构成方式 面向连接的通信子网——虚电路 无连接的通信子网——数据报 典型的面向连接的网络层 ATM的网络层 X.25网的网络层 典型的无连接的网络层 ARPANET Internet的网络层 ★ 10 数据报与虚电路 虚电路方式 节点寻径速度快 数据报方式 健壮性强 重新建立连接，重新开始 11 数据报与虚电路 项目类型 数据报子网 虚电路子网 都是以分组为单位，存储转发、逐站寻径 建链与拆链 NO YES 地址 源、目地址 虚电路号 保存状态信息 NO YES（虚电路映射表） 路由选择 每个分组独立选路 所有分组沿已建好的路径转发 节点或线路损毁的影响 影响不大，可立即重新选路 所有经过的虚电路被终止，须重新建立连接 拥塞控制 较难 较易 服务质量 较难 较易 灵活性 更好 稍差 ★ 12 1.4 网络层基础 网络地址：编址与寻址 路由表（FIT）：记录到达目的地的路径信息 Routed：查表方法及转发策略 Routing：计算到目的节点的最佳路径，生成并维护路由表 网络层分组格式（PDU） 网络层协议进一步分析 无连接模式、连接模式 ★ 13 1.4.1 网络地址 网络地址的编址需求 全网唯一地址：每个站点至少有一个唯一网络地址来标识 网络地址结构有规律，有助于站点位置的查找（寻址） 全网统一编址 两个编址参考实例 电话号码 特点：区域编址 内部子区域编码任意编排 特点：中心编址 按中心接口位置编排 14 1.4.1网络地址 电话网（中心编址） 国家号+城市号+局号+终端号 Internet（区域编址） 网络号+子网号+主机号 对比以太网MAC地址编码 MAC地址：xx-xx-xx-xx-xx-xx IP地址：aaa.bbb.ccc.ddd 平面地址，地址与站点位置无关 结构地址，地址与站点位置相关：位置在某个网络(aaa.bbb.ccc.0)区域内 结构地址为网络协议提供了寻找站点所在位置的部分线索，但这对于寻找网络站点还远远不够！ 15 1.4.1网络地址 考虑站点A向站点B传递报文 A