5 网络层 谢希仁 计算机网络 华科考研复试 习题.ppt

第五章 网络层 问题 1、网络层提供什么服务？基本功能？ 2、路由器是如何寻找路由的？ 3、Internet网络层有哪些协议？协议的具体内容？ 网络层提供的服务 ISO给网络层的定义 网络层为一个网络连接的两个传送实体间交换网络服务数据单元提供功能和规程的方法，它使传送实体独立于路由选择和交换的方式。 网络层要解决的关键问题是了解通信子网的拓扑结构，选择路由。 网络层的功能 在收发主机之间寻找路由，传输分组 网络层协议必须在每一台主机和路由器上实现 问题 1、网络层提供什么服务？基本功能？ 2、路由器是如何寻找路由的？ 3、Internet网络层有哪些协议？协议的具体内容？ 两个新概念 根据路由方式的不同，分为“虚电路”和“数据报”网络。 什么是“虚电路”网络？ 什么是“数据报”网络？ 虚电路 数据传输前，收发双方需要建立连接，寻找路由，并通过虚电路号（VC）标识路径，数据传输结束后断开。 每个分组携带 VC标识 (而不是信宿主机的ID)，通过VC路由数据包。 虚电路特点 每个在收发双方路径上的路由器需要为正在传输中的连接维持“状态” 链路， 路由器资源 (带宽, 缓存等)可被分配 给 VC 需要信令协议来建立、维护、断开 VC 应用在 ATM, 帧中继, X.25（电信级服务） 不是应用在今天的 Internet “使收发双方之间的路径表现得如同电话线路一般” 网络内部有较多的智能和性能指标 沿收发路径上的网络结点的操作比较复杂 数据报（Datagram ）网络: 因特网模型 一般分组使用信宿主机的ID进行路由选择 路由过程类似“司机问路” 在网络层没有连接建立过程 路由器: 没有端对端的连接状态 数据报和虚电路比较 数据报还是VC网络: why? 因特网 数据交换在计算机之间进行 “弹性”服务,没有严格的实时性要求 “聪明”的端系统 (计算机) 可进行自适应,执行控制, 出错恢复 网络内部比较简单, “边缘上”比较复杂 利用了许多链路类型 各具有不同的特性 统一服务标准十分困难 ATM 电话网络演化而来 人们的交流: 严格要求实时性, 和可靠 需要服务承诺 “傻瓜式”的端系统 电话机 复杂性在网络内部 如何选择路由？ 任何网络层都需要路由选择 子网采用数据报，每个包都要做路由选择； 子网采用虚电路，只需在建立连接时做一次路由选择。 通过路由算法选择路由，路由算法是网络层软件的一部分 路由选择 路由选择算法的图形抽象: 图中的结点是路由器 图中的线条为物理链路 链路成本: 延迟, ￥费用, 或拥塞的程度 路由算法分类 全局或分散的信息? 全局: 所有路由器都有完整的拓扑逻辑，链路成本信息 分散: 路由器只了解物理上邻接的路由器，了解到达这些路由器的链路成本 通过迭代计算处理，可与相邻路由器交换信息 静态或动态的? 静态: 路由变化较少的情况 动态: 路由变化较快的情况 定期更新 为了响应链路成本的变化 路由算法的最优化原则和汇集树 最优化原则 如果路由器J在路由器I到K的最优路由上，那么从J到K的最优路由会落在同一路由上。 汇集树（Sink Tree） 从所有的源结点到一个给定的目的结点的最优路由的集合形成了一个以目的结点为根的树，称为汇集树； 路由算法的目的是找出并使用汇集树。 路由算法的最优化原则和汇集树 最优化原则 汇集树 介绍相关的路由算法 最短路径算法（Dijkstra） 扩散法(flooding) 距离矢量算法 链路状态算法 最短路由选择 Dijkstra算法（1959）：通过用边的权值作为距离的度量来计算最短路径，有最少边数的路径不一定是最短路径 最短路径路由算法（Shortest Path Routing） Dijkstra算法举例 最短路径路由算法（Shortest Path Routing） Dijkstra算法举例 最短路径路由算法（Shortest Path Routing） Dijkstra算法举例 最短路径路由算法（Shortest Path Routing） Dijkstra算法举例 最短路径路由算法（Shortest Path Routing） Dijkstra算法举例 最短通路树(汇集树)及对应路由表 介绍相关的路由算法 最短路径算法（Dijkstra） 扩散法(flooding) 距离矢量算法 链路状态算法 扩散法(flooding) 不计算路径，有路就走 扩散法（续） 解决方法 介绍相关的路由算法 最短路径算法（Dijkstra） 扩散法(flooding) 距离矢量算法 链路状态算法 D-V（距离矢量）算法（Distance Vector Routing） 是动态、分布式算法。 实现分布式算法的三要素： D-V算法的工作