计算机网络学习笔记16--网络层网络层服务模型
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目录
网络层
网络层的核心功能
转发：
路由：
连接建立：
网络层服务模型
Q网络层为发送端（主机）到接收端（主机）的数据报传送”通道（channel）“提供什么样的服务器模型（service model）？
无连接服务（connection-less service）与传输层无连接服务相似
连接服务（connection service）
虚电路网络
VC的具体实现
虚电路信令协议（signaling protocols）
数据报网络
数据报转发表
数据报网络 VS VC网络
p58-p60
网络层
从源主机向目的主机进行数据报传输
网络层将传输层的数据进行封装，封装到网络层的数据报中进行传输
到达目的主机以后，目的主机的网络层需要把传输层的数据段提取出来给传输层进行处理
网络层的核心功能
转发：
将路由器的一个数据报从输入端口转移到合适的输出端口
路由：
确定分组从源到目的经过的路径------路由算法（routing algorithms）
连接建立：
只有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：网络设备（如路由器）参与连接的建立
这个连接一旦建立后面所有的传输都经过这个链接进行
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，即路径上的所有设备都要介入其中）
传输层连接：两个应用进程之间，端到端的连接只在端系统记录连接（对中间网络设备透明）
网络层服务模型
Q网络层为发送端（主机）到接收端（主机）的数据报传送”通道（channel）“提供什么样的服务器模型（service model）？
不同的网络提供的服务不同
ATM'网络：异步传输模式网络（电信网络电话网络为基础发展而来）
CBR固定比特率：电路仿真；VBR可变比特率；ABR可用比特率 网络如果空闲可以以更快速度传输，网络如果拥塞进行最低速度传输；UBR不保证比特率
无连接服务（connection-less service）与传输层无连接服务相似
不需要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（从同一主机到同一目的）（可能存在乱序）
如：数据报网络（datagram network）
连接服务（connection service）
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
如：虚电路网络（virtual-circuit network）
提供主机到主机服务
网络核心实现
虚电路网络
网络层有连接
虚电路：一条从源主机到目的主机，类似于电路的路径（逻辑链接）
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（共同维护虚电路）
通信过程
术语借鉴电路建立
呼叫建立（call setup）---->数据传输---->拆除呼叫
（在虚电路建立时分配给虚电路一个VCID）
每个分组携带虚电路标识，而不是目的主机地址
携带相同VCID的分组沿着相同虚电路传输
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
借鉴电路
与分配资源=可预期服务性能
如ATM的电路仿真（CBR）
VC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
Q虚电路号在虚电路网络中中如何定义分配和使用？
从源主机到目的主机在实际网络中不可行，作为一个链路支持多少虚电路反映了链路的性能，通常来讲链路带宽越大支持建立的虚电路越多。
采用局部管理，每段链路上的虚电路好可能不同
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
eg
虚电路信令协议（signaling protocols）
用于VC的建立、维护与拆除
路径选择
应用于徐电路网络
如ATM、帧中继（frame-relay）网络等
目前的Internet不采用
信令协议发起呼叫
3.接受呼叫确认通知这条虚电路经过的每一个设备
最后通过信令协议拆除VC
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：当转发表更新后送达同一路径的转发表可能不同，所以源主机发送的每一个数据报都要携带目的主机的网络地址
数据报转发表
路由器收到每一个数据报时，根据每一个数据报的目的主机网络地址检索转发表，根据转发表获得通过那个输出链路进行输出
Q如何提高转发表效率
不针对某一个具体的IP地址进行转发， 针对地址范围
符合某个范围的数据报，在某一范围转发，对转发表进行聚合
网络连接形式
Q：如果地址范围划分的不是这么”完美“会怎么样
A：
eg：最长前缀匹配优先
数据报网络 VS VC网络
Internet（数据报网络） ATM（VC网络）
计算机之间的数据交换 从电话网络演化而来
”弹性“服务，没有严格时间需求 核心业务是实时对话 ：
链路类型众多 严格的事件、可靠性需求
特点、性能各异 需要有保障的服务
统一服务困难，效率比较低 ”哑（dumb）“端系统（端系统）
”智能“端系统（计算机） 电话机
可以自适应、性能控制、差错回复 传真机
简化网络，复杂”边缘“ 简化”边缘“，复杂网络
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