网络层

网络层功能和服务

1. 概念解释

转发： 当一个分组到达某路由器的一条输入链路时，该路由器必须将该分组移动到适当的输出链路。（转发是多条链路中选择一条合适的链路进行发送）

选路： 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。（可理解选路是所有转发的集合）

转发表： 每台路由器具有一张转发表。路由器通过检查到达分组首部中的一个字段的值，然后使用该值在该路由器的转发表中的索引查询来转发一个分组。查询转发表的结果是分组将被转发的路由器的链路接口。

连接建立： 某些网络层体系而非因特网，要求从源到目的地沿着所选择的路径彼此握手，以便在网络层数据分组能够开始流动之前，给定的源到目的地连接之间建立起状态。

虚电路： 仅在网络层提供连接服务的计算机网络。

数据包网络： 仅在网络层提供无连接服务的计算机网络。

2. 实例分析

1. 网络服务模型

1） 确保交付： 该服务确保分组将最终到达其目的地。

2） 具有时延上街的确保交付： 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交付。

3） 有序分组交付： 该服务确保分组以它们被发送的顺序到达目的地。

4） 确保最小带宽： 小于一定带宽下，分组就不会丢失。

5） 确保最大时延抖动： 该服务确保发送方发送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（或这种时间间隔的变化不超过某些特定的值）

6） 安全性服务： 通过加解密来达到数据的安全。

2. 虚电路网络

虚电路的组成如下：1）源和目的主机之间的路径（即一系列链路和路由器）2）VC号，沿着该路径的每段链路一个号码3）沿着该路径的每台路由器中的转发表项。

属于一条虚电路的分组将在它的首部携带一个VC号。因为一条虚电路在每条链路上可能具有不同的VC号，所以每台中间路由器必须用一个新的VC号替代每个传输分组的VC号，该新的VC号从转发表获得。

简单的虚电路网络如下：

虚电路中有3个明显不同的阶段：

1） 虚电路建立：在建立阶段，发送运输层与网络层联系，指定接收方地址，等待该网络建立虚电路。网络层决定发送方与接收方之间的路径，即该虚电路的所有分组要通过的一些列链路与路由器。网络层也为沿着该路径的每条链路确定一个VC号。最后，网络层在沿着路径的每台路由器的转发表中增加一项。在虚电路建立期间，网络层还可以预留虚电路路径上的资源。

2） 数据传送：如下图所示：

3） 虚电路拆除： 当发送方（或接收方）通知网络层它像终止该虚电路时，就启动这个阶段。网络层通常将通知网络另一侧的端系统结束呼叫，并更新路径上每台路由器中的转发表以表明该虚电路已不存在了。

3. 数据包网络

如下图所示：

转发

1. 概念解释

2. 实例分析

1. 路由器工作原理

1) 输入端口

2） 交换结构

3） 输出端口

2. 网际协议：因特网的转发和编址

网络层内部组成：

1) IP数据报分片

假设数据包大小为4000字节，到达一台路由器，而路由器的MTU为1500，则数据报必须被分片成1480 + 1480 + 1020（有20字节为IP首部），路由器将这些分片分别标志为777，偏移量第一个为0，第二个为185（185 * 8 = 1480），第三个为370.并且标志位为1，最后一个分片的标志位为0，代表结束。