[电脑基础知识]计算机网络课件第5章.ppt

第五章 网络层 5.1 网络层功能和服务 5.2 网络层互连设备 5.3 路由选择策略 5.4 基本的路由算法 5.5 基本的网关路由协议 5.6 虚电路中数据包的传输 5.7 拥塞控制和流量控制 5.1 网络层功能和服务 为了实现端到端的传递，网络层提供了两种主要功能：交换和路由 交换和路由需要在原始数据包上附加源和目的地址，这些地址和数据链路层的上、下结点地址不同，网络层地址是信源和信宿。 网络层提供任意两个网络结点的可靠通信。 5.1.1 网络层的功能 信源到信宿的传输：将多条物理链路连接成一条传输路径。 逻辑寻址：为了完成从信源到信宿的传输，在数据包的头部加入源地址和目的地址。 路由：选择从一点到另一点发送数据包的最佳路经。 地址转换：将网络层地址翻译成对应的物理地址。 复用：同一条物理线路同时传输多个设备间的数据 流量和拥塞控制 网络互连:解决网络互连的有关问题 5.1.2 面向连接的网络服务 面向连接的网络服务为数据传输建立一条虚电路，这条电路在整个数据传输过程中都是有效的。属于这次数据传输过程的所有包都将按顺序沿着这条电路传输。 一个面向连接的网络服务通过如下步骤完成一次传输过程： 发送者发送一个连接请求包 接收者使用一个连接确认包进行确认 发送者传输数据 发送者发送一个连接终止请求包 接收者使用一个终止确认包进行确认 面向连接网络服务的优点： 1.数据顺序到达、具有流量和差错控制; 2.可以使用滑动窗口进行流量控制; 3.控制信息少, 减少了额外开销; 面向连接网络服务的缺点： 1.一旦连接建立以后，路由的灵活性就不存在了。如果一条链路发生阻塞或出现其他问题，后续的包不能使用其他的路径来替代。 2. 速度低。在面向连接的网络服务中，包必须被检查、或者被确认、或者被重传。 5.1.3 面向无连接的网络服务 一次多包传输中，每个包被当作一个独立的单元。无连接协议不提供逻辑连接。中间结点根据路由信息和报头地址选择路径。 面向非连接网络服务的优点： 如果可靠性和排序可由上层协议来处理的话，面向非连接具有速度和开销方面的优势。如果某一条路经发生阻塞或中断，包可以选择另一条路经。单个传输的各个片断可以通过不同的路径传输，从而达到最大的效率。 面向非连接网络服务的缺点： 1.不可靠，无法保证数据包顺序到达。 2.每个包所需的开销较大，每个包必须携带完整的地址信息。 ⊙两种方式总结 通信子网向端系统提供两种网络服务：虚电路，数据报。而通信子网内部的工作也有虚电路和数据报方式。 提供虚电路服务的通信子网内部的操作可以使虚电路方式、也可以是数据报方式。 以虚电路方式操作的网络一般总是提供虚电路服务。 以数据报操作的网络也可以提供虚电路服务。即通信子网内部结点按数据报方式交换数据，而与端系体连接的网络结点向端系统提供虚电路服务。对于端系统来说，它的网络层与网络结点的通信像虚电路操作方式一样，先建立虚电路，再交换数据，最后拆除连接。但每个分组被网络结点分成若干数据报，附上地址分送到目的地。例如：TCP/IP协议，IP协议是无连接的，但TCP协议是面向连接的。 尽管通信子网的数据报交换是不可靠的，但两端的网络结点作了诸如排序、重发等工作，从而满足了虚电路的服务。 数据报服务一般由数据报交换网来提供。 网络层提供的两种服务 在计算机网络领域，网络层应该向传输层提供怎样的服务（“面向连接”还是“无连接”）曾引起了长期的争论。 争论焦点是：在计算机通信中，可靠交付由谁来负责？是网络还是端系统？ 电信网的成功经验让网络负责可靠交付。 因特网采用的设计思路，网络层不提供服务质量的承诺。只提供简单灵活的、无连接的、尽最大努力交付的数据报服务。 5.2 网络层互连设备 网络层互连设备主要是路由器。 5.2.1 路由器 路由器工作在网络层。路由器在多个互连设备之间中继数据包。路由器对来自某个网络的数据包确定传输路径，发送到互连网络中任何可能的目的网络中。 5.2.2 第三层交换机 三层交换机的特征： 转发基于第三层地址的业务流 完全交换功能 完成特殊任务，如报文过滤 有路由功能 5.2.3 网关 网关是一个协议转换器。网关通常是安装在路由器内部的软件。可以工作在OSI的7层。 5.3 路由选择策略 路由选择就是网络中各个结点为到来的数据包选择一条输出链路。 如果网络内部使用数据报，那么就必须为每个到来的包作一次路由选择。如果网络内部使用虚电路，则仅在建立一个虚电路时作一次路由选择，以后各数据包都按建立的路由传送。 5.3.1 路由选择的基本要求 正确性：路由算法必须是正确的 简单性：算法在计算上应该简单 坚定性：长时间运行不会出现系统故障 稳定性：算法是收敛的 公平性：通信结点利用信道的机