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计算机网络笔记No.15

分类: 文章 • 2024-06-03 08:50:52

网络层

网络层服务

网络层中发生的数据传输事件：

  1. 从发送主机向接收主机传送数据段（segment）
  2. 发送主机：将数据段封装到数据报（datagram）中
  3. 接收主机：向传输层交付数据段（segment）
  4. 每个主机和路由器都运行网络层协议
  5. 路由器检验所有穿越它的IP数据报的头部域

网络层核心功能 —— 转发与路由 、连接建立

  • 转发(forwarding)：将分组从路由器的输入端口转移到合适的输出端口

  • 路由(routing)：确定分组从源到目的经过的路径

    路由算法(协议)确定通过网络的端到端路径

    在网络设备比如路由器中，都会存有转发表确定如何转发数据

  • 连接建立： 某些网络的重要功能（ATM, 帧中继, X.25）
    数据分组传输之前两端主机需要首先建立虚拟/逻辑连接，连接主机路径的网络设备都参与

    • 网络层连接与传输层连接的对比：
      • 网络层连接: 两个主机之间 (路径上的路由器等网络设备参与其中)
      • 传输层连接: 两个应用进程之间（对中间网络设备透明）

网络层服务模型

  • 无连接服务(connection-less service)：（数据报网络(datagram network )）

    • 不事先为系列分组的传输确定传输路径
    • 每个分组独立确定传输路径
    • 不同分组可能传输路径不同

  • 连接服务(connection service)：（虚电路网络(virtual-circuit network )）

    • 首先为系列分组的传输确定从源到目的经过的路径(建立连接)
    • 然后沿该路径（连接）传输系列分组
    • 系列分组传输路径相同
    • 传输结束后拆除连接

虚电路网络

数据报(datagram)网络与虚电路(virtual-circuit)网络是典型两类分组交换网络
数据报网络提供网络层无连接服务；虚电路网络提供网络层连接服务
类似于传输层的无连接服务（UDP）和面向连接服务（TCP），但是网络层服务：

  • 主机到主机服务
  • 网络核心实现

虚电路(Virtual circuits)： 一条从源主机到目的主机，类似于电路的路径(逻辑连接)

  • 分组交换
  • 每个分组的传输利用链路的全部带宽
  • 源到目的路径经过的网络层设备共同完成虚电路功能

计算机网络笔记No.15

通信过程： 呼叫建立(call setup)→数据传输→拆除呼叫

  • 每个分组携带虚电路标识(VCID)，而不是目的主机地址
  • 虚电路经过的每个网络设备（如路由器），维护每条经过它的虚电路连接状态
  • 链路、网络设备资源(如带宽、缓存等)可以面向VC进行预分配

虚电路的具体实现：

  • 每条虚电路包括：
  1. 从源主机到目的主机的==一条路径 ==
  2. 虚电路号（VCID）， 沿路每段链路一个编号
  3. 沿路每个网络层设备（如路由器），利用转发表记录经过的每条虚电路
  • 沿某条虚电路传输的分组，携带对应虚电路的VCID，而不是目的地址
  • 同一条VC ，在每段链路上的VCID通常不同——路由器转发分组时依据转发表改写/替换虚电路号

计算机网络笔记No.15
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  • VC路径上每个路由器都需要维护VC连接的状态信息！

虚电路信令协议(signaling protocols)

  • 用于VC的建立、维护与拆除——路径选择
  • 应用于虚电路网络——如ATM、帧中继(frame-relay)网络等
  • 目前的Internet不采用

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数据报网络

数据报网络：网络层无连接；每个分组携带目的地址；路由器根据分组的目的地址转发分组

  • 基于路由协议/算法构建转发表
  • 检索转发表
  • 每个分组独立选路

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数据报网络的转发表使用一种聚合的表，即目的地址是一个范围，因为有40多亿IP地址，不采用此种方式转发表会非常巨大

最长前缀匹配优先：在检索转发表时，优先选择与分组目的地址匹配前缀最长的入口

对比：
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