計算機網(wǎng)絡(luò)（網(wǎng)絡(luò)學(xué)院）第五章 網(wǎng)絡(luò)層1

1、計算機網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議( 基本概念)第五章網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層概述路由算法擁塞控制算法網(wǎng)絡(luò)互連INTERNET網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議2定義ISO 定義網(wǎng)絡(luò)層為一個網(wǎng)絡(luò)連接的兩個傳送實體間交換網(wǎng)絡(luò)服務(wù)數(shù)據(jù)單元提供功能和規(guī)程的方法，它使傳送實體獨立于路由選擇和交換的方式。網(wǎng)絡(luò)層是處理端到端傳輸?shù)淖畹蛯印?網(wǎng)絡(luò)層模型網(wǎng)絡(luò)層是通信子網(wǎng)的最高層，對上層用戶屏蔽了子網(wǎng)通信的細(xì)節(jié)，如子網(wǎng)類型、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、子網(wǎng)數(shù)目，向上層提供一致的服務(wù)、統(tǒng)一的地址主機A主機B結(jié)點 1結(jié)點 2結(jié)點 3網(wǎng)絡(luò)連接數(shù)據(jù)鏈路連接數(shù)據(jù)鏈路連接 傳輸層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層4網(wǎng)絡(luò)層設(shè)計的有關(guān)問題網(wǎng)絡(luò)層要解決的關(guān)鍵問題是了解通信子網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，選擇路由。網(wǎng)絡(luò)層設(shè)計的有關(guān)

2、問題接口-載體和客戶間的界面設(shè)計原則：服務(wù)與子網(wǎng)技術(shù)不依賴現(xiàn)有子網(wǎng)數(shù)目、類型、拓?fù)涫瞧帘蔚木W(wǎng)絡(luò)層地址用統(tǒng)一格式為傳輸層提供服務(wù)面向連接服務(wù) 傳統(tǒng)電信的觀點：通信子網(wǎng)應(yīng)該提供可靠的、面向連接的服務(wù)。5無連接服務(wù) Internet的觀點：通信子網(wǎng)無論怎么設(shè)計都是不可靠的，因此網(wǎng)絡(luò)層只需提供無連接服務(wù)。IP/ATM網(wǎng)絡(luò)層的內(nèi)部組織虛電路（virtual circuit）數(shù)據(jù)報（datagram）6虛電路服務(wù)（virtual circuit)在傳送數(shù)據(jù)之前，首先通過虛呼叫建立一條虛電路所有分組沿同一條路徑傳送，并且按發(fā)出順序到達類似電路交換建立連接之后，分組中只需要攜帶連接標(biāo)識可以在建立連接時協(xié)商參數(shù)

3、、QoS、開銷等數(shù)據(jù)報(datagrams)每個分組單獨傳送網(wǎng)絡(luò)為每個分組單獨選路，路徑可能不同分組達到順序可能與發(fā)出順序不同分組中需要攜帶完整的目的地址 網(wǎng)絡(luò)層內(nèi)部機制7虛電路1.31.21.12.32.22.12.32.22.11.31.21.1ABCA12345BCvc1vc2 vc1: A-1-2-4-B vc2: A-1-3-5-C 8B.3B.2B.1C.3C.2C.1C.3C.2C.1B.3B.2B.1ABCA12345BCB.3B.2B.1C.3C.2C.1數(shù)據(jù)報9虛電路的路由表路由表在建立虛電路（虛呼叫）時確定。分組在傳送時只需攜帶虛電路號，虛電路號只具有本地意義，根據(jù)虛電路

4、建立順序由各主機、各結(jié)點自主排序，入出口號不一定相同。數(shù)據(jù)報的路由表:每個分組都需要攜帶完整的目的地址。每個結(jié)點保存一個到網(wǎng)內(nèi)其他結(jié)點的輸出線選擇表AEDCBH2H3H1H4H5112目的站輸出線BCDE1212結(jié)點A的路由表10虛電路路由表建立過程示例AEDCBH2H3H1H4H5依次建立5條VC：VC1：A-B-EVC2：A-B-DVC3：B-D-EVC4：C-E-DVC5：A-B-C-D 入口出口H1H1H1125012B012BB 入口出口AAH2 3010E001DD 入口出口BBE010H4001EH4 入口出口H3B4000E002D 入口出口BDC000H5010D A B C

5、 D EA2C0H5CH411虛電路子網(wǎng)與數(shù)據(jù)報子網(wǎng)的比較路由器內(nèi)存空間與帶寬的權(quán)衡虛電路方式，路由器需要維護虛電路的狀態(tài)信息；數(shù)據(jù)報方式，每個數(shù)據(jù)報都攜帶完整的目的/源地址，浪費帶寬連接建立時間與地址查找時間的權(quán)衡虛電路需要在建立連接時花費時間數(shù)據(jù)報則在每次路由時過程復(fù)雜虛電路方式很容易保證服務(wù)質(zhì)量QoS（Quality of Service），但比較脆弱虛電路方式很容易保證服務(wù)質(zhì)量QoS(Quality of Service)，適用于實時操作，但比較脆弱。數(shù)據(jù)報不太容易保證服務(wù)質(zhì)量，但是對于通信線路的故障，適應(yīng)性很強。12 虛電路 數(shù)據(jù)報是否需要建立連接 需要不需要分組中的目的地址完整地址

6、VC標(biāo)識路由器中的路由表 只需一個很簡單 的路由表要為每個虛電路保存一個路由表 選路每個分組獨立選路，路由可能不同 在VC建立時選路， 所有分組路由相同幾乎不受影響所有經(jīng)過該路由器的VC都將終止擁塞控制很難實現(xiàn)易于實現(xiàn)路由器故障的影響差錯控制和流量控制由主機負(fù)責(zé)由子網(wǎng)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)報與虛電路子網(wǎng)的比較13網(wǎng)絡(luò)層為傳輸層提供的服務(wù)面向連接服務(wù)：將復(fù)雜的功能放在網(wǎng)絡(luò)層(通信子網(wǎng))。無連接服務(wù)：將復(fù)雜的功能放在傳輸層。通信子網(wǎng)提供的服務(wù)（面向連接或無連接）與通信子網(wǎng)結(jié)構(gòu)（虛電路或數(shù)據(jù)報）沒有必然聯(lián)系。服務(wù)與子網(wǎng)結(jié)構(gòu)的不同組合的例子服務(wù)與子網(wǎng)類型不同組合的例子14小結(jié)網(wǎng)絡(luò)層的地位位于數(shù)據(jù)鏈路層和傳輸層之間，

7、使用數(shù)據(jù)鏈路層提供的服務(wù)，為傳輸層提供服務(wù)；通信子網(wǎng)的最高層；處理端到端傳輸?shù)淖畹蛯?。網(wǎng)絡(luò)層的作用屏蔽各種不同類型網(wǎng)絡(luò)之間的差異，實現(xiàn)互連了解通信子網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，選擇路由，實現(xiàn)報文的網(wǎng)絡(luò)傳輸15網(wǎng)絡(luò)層的兩種實現(xiàn)方式 數(shù)據(jù)報和虛電路都屬于分組交換，采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)機制。數(shù)據(jù)報(datagram)：每個分組被單獨路由，分組帶有全網(wǎng)唯一的地址虛電路(virtual circuit)：先在源端和目的端之間建立一條虛電路，所有分組沿虛電路按次序存儲轉(zhuǎn)發(fā)，最后拆除虛電路。在虛電路中，每個分組無須進行路徑選擇。網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù)面向連接的服務(wù)和無連接的服務(wù)。16例1有沒有虛電路服務(wù)需要以非順序的方式投遞分組的情況

8、？請解釋。解答：有。中斷信號應(yīng)該跳過它前面的數(shù)據(jù)，進行不遵從順序的投遞。典型的例子是當(dāng)一個終端用戶鍵入退出（或kill)鍵時.由退出信號產(chǎn)生的分組應(yīng)該立即發(fā)送,并且應(yīng)該跳過當(dāng)前隊列中排在前面等待程序處理的任何數(shù)據(jù)（即已經(jīng)鍵入但尚未被程序讀取的數(shù)據(jù)）17例數(shù)據(jù)報網(wǎng)絡(luò)把每個分組都作為獨立的單元進行路由選擇虛電路網(wǎng)絡(luò)則不必這樣做，每個數(shù)據(jù)分組都遵循一個事先確定好的路由。這個事實意味著虛電路網(wǎng)絡(luò)不需要從任意源到目的地為分組做路由選擇的能力嗎？解答：不對。為了從任意源到任意目的地為建立連接建立分組選擇路由，虛電路需要具有路由選擇能力。18例給出兩個適合于使用面向連接的服務(wù)的事例應(yīng)用，再給給出兩個最好使用無連接服務(wù)的例子解答：文件傳輸、遠程登錄和視頻點播需要面向連接的服務(wù)；在另一方面，信用卡驗證和其他的銷售點終端、電子資金轉(zhuǎn)移，以及許多形式的遠程數(shù)據(jù)庫訪問生來具有無連接的性質(zhì)，在一個方向上傳送查詢，在另一個方向上返回應(yīng)答。19例4有5個路由器要連成一個點到點結(jié)構(gòu)的子網(wǎng)。在每一對路由器之間可以設(shè)置一條高速線路，或者是一條中速線路，或者是一條低速線路，也可以不設(shè)置任何線路。如果產(chǎn)生和考察每一種拓?fù)湟?00ms的計算