计算机网络-网络层概述，你该知道的概念

计算机网络-网络层概述

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文章目录

• 计算机网络-网络层概述
• 1.什么是转发和路由选择(概念明晰)
• 1.1 转发
• 1.2 路由选择
• 1.3 转发表
• 1.4 分组交换机
• 1.5 连接建立:网络层的第三种重要的网络功能

• 什么是网络服务模型
• 网络层应该提供的特定服务
• 因特网、 ATM CBR和 ATM ABR服务模型三者的对比
• ATM的两个最重要的附加服务

1.什么是转发和路由选择(概念明晰)

1.1 转发

• 当一个分组到达路由器的一条输入链路时，路由器必须将该分组移动到适当的输出链路 。
• 转发是指将分组从一个输入链路接口转移到适当的输出链路接口的路由器本地动作

1.2 路由选择

• 当分组从发送方流向接收方时，网络层必须决定这些分组所采用的路由或路径 。
• 计算这些路径的算法被称为路由选择算法( routing algorithm) 。
• 路由选择是指网络范围的过程，以决定分组从源到目的地所采取的端到端路径 。

1.3 转发表

如上图:

• 每台路由都一张转发表,转发表有首部值与转发链路的键值对组成

• 路由器通过检查到达分组首部字段的值来转发分组，然后使用该值在该路由器的转发表中索引查询

• 分组首部中的该值可能是该分组的目的地址或该分组所属连接的指示，这取决于网络层协议

• 路由选择算法决定了插入路由器的转发表中的值，常见的路由选择算法有集中式选择算法和分布式选择算法两种算法。

1.4 分组交换机

• 分组交互机指一台通用分组交换设备，它根据分组首部字段中的值，从输入链路接口到输出链路接口转移分组

• 链路层交换机:根据链路层字段中的值做转发决定

• 其他分组交互机称为路由器:基于网络层字段中的值做转发决定

1.5 连接建立:网络层的第三种重要的网络功能

• 类似于TCP协议，某些网络层体系结构如 ATM 、帧中继、 MPLS ，要求从源到目的地沿着所选择的路径彼此握手，以便在给定源到目的地连接中的网络层数据分组能够开始流动之前建立起状态 。

• 在网络层，该过程被称为连接建立 。

2. 网络服务模型

什么是网络服务模型

网络服务模型定义了在网络的一侧边缘（发送端系统）到 另一侧边缘（接收端系统）之间端到端数据运输特性。

网络层应该提供的特定服务

1. 确保支付

   该服务确保分组将最终到达其目的地

2. 具有时延上界的确保交付

   该服务不仅确保分组的交付

   • 而且在特定的主机到主机时延上界内(例如在 100ms 内)交付 。

3. 有序分组支付

   该服务确保分组以它们发送的顺序到达目的地 。

4. 确保最小带宽

   这种网络层服务模仿在发送和接收主机之间的一条特定比特率(例如 1Mbps) 的传输链路的行为 。

   • 只要发送主机以低于特定比特率的速率传输比特(作为分组的组成部分) ，则分组不会丢失

   • 且每个分组会在预定的主机到主机时延内到达(例如在 40ms 内) 。

5. 确保最大时延抖动

   该服务确保位于发送方的两个相继分组之间的时间量等于在目的地接收到它们之间的时间量(或这种间隔的变化不超过某些特定的值) 。

6. 安全性服务

   使用仅由源和目的主机所知晓的一个秘密会话密钥，

   • 在源主机中的网络层能够加密向目的主机发送的所有数据报负载。 在目的主机中的网络层则能够负责解密该负载。

   • 使用这种服务，能够向源和目的主机之间的所有运输层报文段 (TCP 和UDP) 提供机密’性。

   • 除了机密性以外，网络层能够提供数据完整性和源鉴别服务 。

因特网、 ATM CBR和 ATM ABR服务模型三者的对比

先放两张图，一张英文，一张中文：


我们可以注意到：ATM也只是比因特网尽力而为服务稍好一点的服务

ATM的两个最重要的附加服务

• 恒定比特率

  原理:使网络连接看起来就像在发送与接收主机之间存在一条专用的、固定带宽的传输链路，以使用性质相同的虚拟管道来提供分组 (ATM 术语称为信元)流
• 一个信元的端到端时延、信元端到端时延中的可变性(即时延抖动)及丢失或推迟交付的信元的比率都确保在特定值以下

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