网络层——计算机网络原理(本科)

第一节:网络层服务

主要作用:将网络层数据报从源主机发送到目的主机
功能:转发(分组从输入接口转到输出接口)、路由选择(决定经过的路由或路径)

第二节:数据报网络与虚电路网络

一、数据报网络
按照目的主机地址进行路由选择
特点:
1、 无连接
2、 每个分组作为独立数据报,路径可能不同
3、 分组可能乱序和丢失
二、虚电路网络
在网络层提供面向连接的分组交换服务
特点:
1、 建立网络层逻辑连接
2、 不需要为每条虚电路分配独享资源
3、 根据虚电路号沿虚电路路径按序发送

第三节:网络互连与网络互连设备

一、异构网络互连
两个网络的通信技术和运行协议不同
基本策略:
1、 协议转换
2、 构建虚拟互联网络
二、路由器
路由器是连接两个或多个网络的硬件设备,在网络间起网关的作用,是读取每一个数据包中的地址然后决定如何传送的专用智能性的网络设备

第四节:网络层拥塞控制

一、网络拥塞——一种持续过载的网络状态
原因:
1、缓冲区容量有限
2、带宽有限
3、结点处理能力有限
4、发生故障
二、流量感知路由
根据网络负载动态调整,将网络流量引导到不用的链路上,均衡网络负载
多路径路由,缓慢流量转移
三、准入控制——虚电路网络拥塞预防技术
对新建虚电路进行审核,如果会导致网络拥塞就拒绝建立(平均流量,瞬时流量)
四、流量调节
感知拥塞、处理拥塞
处理方法:
(1)抑制分组:给源主机返回一个抑制分组
(2)背压:抑制分组从拥塞结点到源结点的每一跳都发挥抑制
五、负载脱落——路由器主动丢弃某些数据
丢弃新分组————丢弃老分组

第五节:Internet网络层

一、IPv4协议——IP首部固定部分20字节
版本号:区别IPv4还是IPv6(4位)
首部长度:判断可变部分多长(4位)
区分服务:指示哪种服务(8位)
总长度:数据报总字节数(16位)
标识:识别IP数据报(16位)
标志:判断是否分片(3位)
片偏移量:判断分片位置(13位)
生存时间:在网络转化中的时间(8位)
协议:标识数据部分是那个协议(8位)
首部校验和:避免首部传送出现错误(16位)
源地址:发送地址(32位)
目的地址:接收地址(32位)
可选字段:长度可变(1-40字节)
IP数据报分片:
标识:判断分片是否属于一个IP数据报
标志:判断是否为最后一个分片
片偏移:判断分片先后顺序
二、IPv4编址
IP地址:32位,点分十进制计法。
A类:0-127,B类128-191,C类192-223,D类224-239(多播地址),E类240-255(保留)
子网划分:将一个较大(短网络前缀)的网划分为多个较小(长前缀)的网
子网掩码:定义子网网络前缀长度
超网:将较小的子网合并为较大的子网
路由聚合:相同路由的连续子网合并
三、动态主机配置协议——DHCP
DHCP服务器(发现——提供——请求——确认)
四、网络地址转换——NAT
1、从内网进入互联网的IP数据报
将源地址替换为合法的,同时替换端口号,记录NAT表
2、从互联网返回的IP数据报
通过NAT转换表返回
五、ICMP——互联网控制报文协议
在主机或者路由器间,实现差错信息报告
差错报文:终点不可达、源点抑制、时间超时、参数问题和路由重定向
询问报文:回声请求/应答、时间戳请求/应答
六、IPv6
1、解决IPv4地址耗尽问题
2、首部长度固定40字节
3、长度128位
4、迁移:双协议栈、隧道

第六节:路由算法与路由协议

一、链路状态路由选择算法
全局式路由选择算法——从其他路由器获取链路状态构建整个网络拓扑图(Dijksyra算法)
二、距离向量路由选择算法
每个结点与其邻居结点间的直接链路距离,及邻居交换过来的距离向量,更新最短距离
三、层次化路由选择
划分自治系统——通过网关路由器——自治系统间路由协议
四、Internet路由选择协议
1、内部网关协议
(1)RIP:距离向量路由算法(不超过15跳)
(2)OSPI:链路状态路由选择算法
2、外部网关协议——BGP

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