第七章 网络层.ppt

本章主要内容 为什么需要网络层？ 网络层如何提供服务？ 网络层的标识是什么？ 如何进行地址规划？ 数据包如何从源点到达终点？ Chapter 7-1 网络层功能概述 本节教学目标 网络层的功能 逻辑寻址 路由、交换 通信子网的内部结构（数据交换方式） 为什么需要网络层？ 涉及将源端发出的数据（分组）经各种途径送到目的端，从源端到目的端可能要经过许多的中间节点。 网络层是通信子网的最高层，但是处理端到端数据传输的最低层。 通信子网与资源子网的接口，即通信子网的边界。 在网络层/传输层的接口上为传输层提供服务。 网络层的功能 规定信息分组的类型与格式。将传输层传递过来的长数据信息拆分为若干个分组即分组的组装、拆卸，确定收发双方的网络地址。 路由选择和转发。 拥塞控制和负载平衡 异构网络的连接 为传输层提供不同的服务：面向连接的服务（虚电路）、面向无连接的服务（数据报）。 路由选择 路由即路径选择，涉及为源到目标的分组选择一条最佳的传输路径。---何去何从 路由算法在网络层进行最佳路径的选择 不同的路由算法对最佳路径的评判有着不同的标准。 路由算法的分类 按路由算法能否自动适应网络状态（如通信流量、拓朴结构等）的变化分为： 静态路由（非自适应算法） 动态路由（自适应算法） 按路由算法的作用范围分为： 内部路由协议（RIP，OSPF） 外部路由协议（BGP） 动态路由算法又包括： 距离矢量算法（RIP） 链路状态算法（OSPF） 路由算法的性能评价 正确性（correctness） 简单性（simplicity） 健壮性（robustness） 稳定性（stability）或收敛性（convergence） 公平性（fairness） 最优性（optimality） 拥塞控制 当通信子网中的某一部分有太多的数据分组时，会导致网络性能的下降。这种现象称为网络中的拥塞。 拥塞会引起网络分组的丢失，在严重的情况下，会导致网络运行的瘫痪。 产生拥塞的原因是多样的： 线路的带宽太小 网络上的流量不平衡 通信子网中的设备如路由器的CPU性能不够 拥塞控制与流量控制的区别 拥塞控制用于确保通信子网能运送所有待传送的数据，是一个全局性的问题。 ---涉及所有主机、路由器，并与路由器的存储转发能力和其他影响通信子网负荷的因素有关。 流量控制只涉及发送者和接收者之间的点到点通信流量。其任务是确保一个快速的发送者不要以高于接收者所能承受的速率发送数据。 网络层提供的服务 可靠的面向连接的服务： 虚电路服务 不可靠的面向无连接的服务： 数据报服务 含义： 并不是资源子网中的任意两个节点间都有直接可达的线路，因而数据需经过通信子网中某些节点的转接或交换。 通信子网的内部结构决定了数据交换所采用的方式。 数据交换技术的分类 电路交换（circuit switching） 报文交换（message switching） 分组交换（packet switching） 数据交换的类型 线路交换（电路交换） ： 通信需要三个阶段：呼叫建立，传输数据，拆除连接； 特点：时延小，适合于实时性强的交互式通信；对突发性通信不适应，信道利用率低；不具备存储数据或差错控制能力 报文交换 以报文为数据传输单元，在每一报文上附上源地址和目的地址作为信息传送的基本逻辑单位。通信子网中的对其进行缓冲存储与路由转发 特点：非独占信道，存储转发，差错控制，速度转换，广播多发 数据交换的类型（续） 分组交换（包交换）： 仍基于存储转发原理，但对数据传输的单位作了划分：将长报文或大的数据块分割成小段，为每小段附上地址、分组编号、校验等信息构成一个数据分组（数据包），作为存储转发的逻辑数据单元。 特点：固定大小的分组单位较小，可充分利用线路空闲，从而减少了传输延时；出错重传的数据量也大大减少 又分为数据报和虚电路两种不同的包交换 虚电路服务 虚电路（Virtual Circuit） 含义： 通信子网借以实现面向连接服务的工作方式，需要源与目标之间建立一条逻辑上的通信链路。 涉及虚电路逻辑连接的三个阶段： ①虚电路建立②数据传输③虚电路拆除 虚电路的特点和分类 特点： 包传输路径相同，不需要源地址与目标地址信息 。 除了建立连接时需要路由，在数据传送过程中不需要作路由，无路由信息，只有虚电路连接信息。 包的传输不会出现丢失、重复和乱序现象。 分类： 永久虚电路（PVC）和呼叫虚电路（SVC） 虚电路是逻辑连接 虚电路表示这只是一条逻辑上的连接，分组都沿着这条逻辑连接按照存储转发方式传送，而