白话计算机网络之网络层(一)概念了解

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     说到网络层,哎哟哟,这个可有意思了,怎们用一句话来粗略概括呢,简单的说就是转发和路由选择,承上启下的作用,说白了这一层也是比较复杂的一层,这一层的协议也需要我们好好的去揣摩,这里将涉及到较多的知识点,所以这个得慢慢来,不能着急呀,来吧,我们来一个代表性的例子帮助自己记忆,例如IP协议,以及现在较为流行的IPv6,熟悉吧,嗯,是的可以用这个来给我们的网络层,贴一个标签,便于我们记忆检索。

概述一下:

   1.概念

1.路由和交换机 

首先关于路由,有些人容易和交换机相混淆,在这里进行简单的区分一下,在介绍交换机之前,我们需要了解以下集线器和网桥,交换机算是结合这两者有点来的吧,对于集线器,好比我们有个10Mb/s的网络,如果有10个接口的话,每个接口只能有小于1Mb/s的速度,如果使用交换机的话则会得到100Mb/s的总的带宽。也就是说交换机的每个接口都是10Mb/s。有人称做交换机也叫做路由,本质上也算是路由,不过他们的区分在网络协议层不同和功能的不同,以及使用的范围不同,一般地局域网等使用交换机来连接内部的计算机,也就是我们的电脑,路由的话则主要用来了解一个个的局域网,这是适用范围的不同;网络协议中,交换机算是在数据链路层实现交换数据的功能,其主要通过MAC地址来进行进行寻址转发,而路由则是在网络层可以理解为是基于IP地址进行寻址转发的,虽然涉及到数据的包装与拆装,但是本质上决定数据走向的还是MAC地址和IP地址的不同。其次,路由中一般有路由表,记录的是目的地址和下一跳的地址,而交换机则会有一个IP和MAC的映射表,这是另一点不同,同样的,网络层路由的选择有多种算法,但是大都是与路由间的,而交换机一般则是连接到主机。

2.转发和路由选择

来个示意图吧,加入我们需要从H1发送一个数据到H3,所以需要首先经过R2,转发的意思也是就是说这种情况时路由器需要将分组移动到合适的输出链路,实现数据的快速准确传输。核心思想大概就是这样。而路由选择则是路由和路由之间的问题了,如何选择合适的路由来确定数据传输的路径,而选择的算法称作路由选择算法。不过我们也要对这两个概念进行区分,一般的,路由有多个接口,每个借口的IP地址不同,所以转发的概念就是在路由中实现将到达此路由的数据选择一个合适的输出口进行连路传输,而路由选择则是这个网络的动作,相比而言,转发则是本地的动作,路由的选择是决定分组从源(H1)到目的(H3)所采取的端到端的路径的选择。

3.网络服务模型

首先,这个模型规定了分组在发送端和接收端系统之间的运输特性,也就是说它会强制性的要求一些服务,在网络层提供的特定的服务有:

确保交付:就是说呢能够确保到达目的主机。

具有时延上界的确保交付:也就说再上一层的基础上增加了时间限制,例如在100ms内交付。

有序分组交付:能够确定分组以它们发送的顺序到达目的地。

确保最小带宽:其实就是模仿一条特定的比特率的传输连路的行为,这个连路在源和目的之间,也可以理解为一个上限值,如果低于这个值则可以保证第二个条件成立。

确保最大时延抖动:其实确保的就是一个时间间隔,两个相继发送的分组之间的时间间隔,在发送方和接收方之间的变化不超过某个值。

安全性服务等。

2.虚电路和数据报网络

1.虚电路方式:

     虚电路是在分组交换散列网络上的两个或多个端点站点间的链路。这种分组交换的方式是利用统计复用的原理,将一条数据链路复用成多个逻辑信道。就是采用时分复用的原理和数据分组插入的技术,把一条数据链路分成多条逻辑信道。在数据通信呼叫建立时,每经过一个节点便选择一条逻辑信道,最后通过逐段选择逻辑信道,在发信用户和收信用户之间建立起一条信息传送通路。由于这种通路是由若干逻辑信道构成的,并非实体的电路,所以叫做“虚电路”。虚电路为两个端点间提供临时或专用面向连接的会话。它的固有特点是,有一条通过多路径网络的预定路径。提前定义好一条路径,可以改进性能,并且消除了帧和分组对头的需求,从而增加了吞吐率。从技术上看,可以通过分组交换网络的物理路径进行改变,以避免拥挤和失效线路,但是两个端系统要保持一条连接,并根据需要改变路径描述。虚电路有永久性和交换型的虚电路两种.永久性虚电路(PVC)是一种提前定义好的,基本上不需要任何建立时间的端点站点间的连接。交换型虚电路(SVC)是端点站点之间的一种临时性连接。

虚电路技术的主要特点是:在数据传输之前必须通过虚呼叫设置一条虚电路。它适用于两端之间长时间的数据交换。优点:可靠、保持顺序;缺点:如有故障,则经过故障点的数据全部丢失.

2.数据报方式:

      数据报(datagram)是分组交换的另一种业务类型。它属于“无连接型(connectionless)”业务。用数据报方式传送数据时,是将每一个分组作为一个独立的报文进行传送。数据报方式中的每个分组是被单独处理的,每个分组称为一个数据报,每个数据报都携带地址信息。通信双方在开始通信之前,不需要先建立虚电路连接,因此被称为“无连接型”。无连接型的发信方和收信方之间不存在固定的电路连接,所以发送分组和接收分组的次序不一定相同,各个分组各走各的路。收信方接收到的分组要由接收终端来重新排序。如果分组在网内传输的过程中出现了丢失或差错,网络本身也不作处理,完全由通信双方终端的协议来解决。

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