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第5章网络层
网络层概述
5.1
网络层负责数据包经过多条链路、由信源到信宿传递过程,并保证每个数据包能够成功
和有效率地从出发点到达目的地。为实现端到端的传递,网络层提供了两种服务:线路交换
和路由选择。线路交换是在物理链路之间建立临时的连接,每个数据包都通过这个临时链路
进行传输;路由选择是选择数据包传输的最佳路径,在这种情况下,每个数据包都可以通过
不同的路由到达目的地,然后再在目的地重新按照原始顺序组装起来。
网络层是通信子网的最高层,对上层用户屏蔽了子网通信的细节,如子网类型、拓扑结
构、子网数目,向上层提供一致的服务、统一的地址。
5.1.1网络层功能
(1)为传输层提供建立、维持和释放网络连接的手段,完成路由选择、拥塞控制、网络
互联等功能。
(2)根据传输层的要求选择网络服务质量。服务质量的参数主要包括:残留差错率、服
务可用性、可靠性、吞吐量、传输延迟等。
(3)对数据传输过程实现流量控制、差错控制以及顺序控制。
(4)提高资源子网主机节点与通信子网的接口,向传输层提供虚电路服务和数据报服务。
网络层的主要功能是完成网络中主机间的报文传输,其关键问题之一是使用数据链路层
服务将每个报文从源端传输到目的端。
基本功能:实现端到端的网络连接,屏蔽不同子网技术的差异,向上层提供一致的服务。
主要功能:
路由选择和转发
通过网络连接在主机之间提供分组交换功能
分组的分段与成块,差错控制、顺序化、流量控制
5.1.2网络层服务的特点
网络层的服务有如下特点:
(1)最重要的特点是无连接
(2)服务是不可靠的,传送过程中可能延迟、不按顺序到达或者丢失等
(3)服务是尽力而为的。
网络层实现这种无连接服务的分组传送机制称为网际协议,通称IP协议。
网络层服务应遵循以下三个原则:
(1)服务应与通信子网技术无关。
(2)通信子网的数量、类型和拓扑结构对传输层是隐蔽的。
(3)传输层能获得的网络地址应采用统一的编号形式,即使跨越多个LAN和WAN。
路由算法
5.2
路由算法是网络层软件的一部分,它负责确定一个进来的分组应该被传送到哪条输出线
路上。
5.2.1路由算法选择的参考标准
路由算法选择有以下参考标准:
(1)正确性:沿着路由表所指引的路由,分组一定能够传输到最终到达的目的网络和目
的主机。
(2)最优化:指路由算法选择最佳路径的能力。
(3)简洁性:算法设计简洁,利用最少的软件和开销,提供最有效的功能。
(4)坚固性:路由算法处于非正常或不可预料的环境时,如硬件故障、负载过高或操作
失误时,都能正确运行。
(5)快速收敛:收敛是在最佳路径的判断上所有路由器到达一致的过程。收敛慢的路由
算法会造成路径循环或网络中断。
(6)灵活性:路由算法可以快速、准确地适应各种网络环境。
5.2.2路由算法种类
路由算法可以分为两大类:非自适应的和自适应的。
非自适应路由算法,它是按照预先计算好的信息进行路由,它不会根据当前测量或者估
计的流量和拓扑结构,来调整他们的路由决策。非自适应路由算法主要包括静态路由算法、
分散通信量以及洪泛算法。
自适应路由算法,它是根据网络拓扑结构和通信量的变化等改变路由。主要有距离向量
路由算法和链路状态路由算法等。
1.距离向量路由算法
距离向量路由算法要求每个路由器发送其路由表全部或部分信息,但仅发送到邻近节点
上。从本质上来说,链路状态算法将少量更新信息发送至网络各处,而距离向量算法发送大
量更新信息至邻接路由器。
距离向量路由算法属于动态路由算法。
缺陷:路由收敛速度慢,对好消息反应迅速,对坏消息反应迟钝;选择路由时,没有考
虑线路带宽。
2.链路状态路由算法
链路状态路由算法(也称最短路由算法)发送路由信息到互联网上所有的结点,然而对
于每个路由器,仅发
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