计算机网络 · 第五章 网络层.ppt

第五章 网络层 数据链路层仅将数据帧从导线的一端到另一端，网络层则处理端到端数据的传输 网络层主要解决的问题 路由选择 网络互连 拥塞控制 向上层提供服务 两个相对集团 面向连接的服务 以电信公司为代表 传送数据前需建立连接 X.25 ATM 无连接的服务 以Internet委员会为代表 IP网 复杂的纠错、重复、丢失等数据校验功能放在何处的问题。网络层(通讯子网)还是传输层(主机) 虚电路 虚电路的想法是避免对发送的每一个分组都必须进行路由选择 连接建立时选择一条路径 每个分组包含一个连接号 通信结束后链路撤消 虚电路号不可重复，中间路由器将记录此号 须提供有效手段清理被未正常释放的虚电路 数据报子网 每个数据报包含全部的目的地址，自行寻找路径 发出的每个分组所选择的路由独立于其前面发出的路由 更健壮，更容易处理传送失败和拥塞 虚电路子网与数据报子网的比较 虚电路子网 通过路径选择后建立连接，通信后撤销连接 创建虚电路需要时间，不适合频繁连接场合，最好一旦建立后就用它几个月那种的。 数据到终点后毋需重新排序 每个分组不需带目的地址但带虚电路号 建立连接时可以提示所需的带宽和路由器容量，易于避免拥塞 一个路由器崩溃，则所有虚电路都丢弃，数据也丢失 数据报子网 每个分组分别选择最佳路径，健壮性较好 数据报到终点后需重新排序 差错控制和排序工作由协议高层(主机)完成 每个分组必须带目的地 一个路由器崩溃，仅此路由器上数据丢失 Comparison of Virtual-Circuit and Datagram Subnets 不同结构子网提供的服务 路由选择算法 广域网由一些互连的包交换机构成，并由此连接计算机。 为使广域网能正确地运行，内、外部交换机都必须有一张路由表，并且都能转发包。 路由表中的数据必须符合以下条件： 完整的路由。每个交换机的路由表必须包含有所有可能目的地的下一站。 路由优化。对于一个给定的目的地而言，交换机路由表中下一站的值必须是指向目的地的最短路径。 下一站转发 包交换机不必保存怎样到达所有可能目的地的完整信息。相反，一个给定的交换机仅包含为使该包最终到达目的地所应发送的下一站（ next hop ）的信息。 源地址独立性 下一站仅依赖于包的目的地址。这个概念称之为源地址独立性（source independence），在网络中是个基本概念，并一直贯穿于我们有关发送包的讨论中。 源地址独立性使得计算机网络中的转发变得更紧凑，更有效。因为所有沿同样路径的包只需一张路径表，转发不需要源地址信息，只要从包中检查目的地址。而且一个单一的机制完成了相同的转发—直接相连的计算机所发出的包和从其他包交换机传送来的包使用同样的机制。 路由算法设计必须考虑的问题 正确性(correctness) 简单性(simplicity) 健壮性(robustness) 稳定性(stability) 公平性(fairness) 最优性(optimality) 路由算法的分类 静态算法 最短路由选择 扩散法 基于流量的路由选择 动态算法 距离矢量路由选择 链路状态路由选择 分级路由选择 移动主机的路由选择 广播路由选择 多点播送路由选择 用图来表示路由 每个节点表示一个路由器 每条弧表示一条通信线路 度量路径长度的参数： 路径长度：hop数 可靠性：线路出错率 延迟时间：路径延迟(带宽、路由器的排队长度) 带宽：最大带宽 路由器的负载 通信成本 最优化原则 最短路由计算 用来计算路由表项的软件把网络看成一张图，使用一种称为D i j k s t r a算法的方法来计算 该算法从一个源点出发，计算沿最短路径到图中其他各点的距离，在计算最短路径的过程中构造下一站路由表。对每个路由表都必须用算法计算一次。为包交换机P计算路由表，就以对应于P的站点作为源点。 D i j k s t r a算法由于能用来计算各种意义的最短路径（ shortest path）而得到广泛应用。特别是它不要求图中的边代表地理距离，它甚至允许每条边可被赋予一个非负值，称之为权（w e i g h t），并将两站点之间的距离定义为沿该两点间路径的权值之和。 Dijkstras algorithm to compute the shortest path through a graph. Dijkstras algorithm to compute the shortest path through a graph. 最短路由选择(2) 计算从A到D的最短路径，箭头指示工作节点 扩散法(flooding) 不计算路径，有路就走 如从5出发到4 数据包从5→1,2 2→3,6 3→6,4 6→3,7 7→4