第四章 网络层
第四章 网络层
第一节 网络层服务
网络层的主要作用是将网络层数据报从源主机送达目的主机。
主要功能包括：
- 转发：分组从输入接口转移到输出接口；
- 路由选择：决定分组经过的路由或路径。
网络层服务：
第二节 数据报网络与虚电路网络
数据报网络与虚电路网络都是虚拟交换技术。
一、数据报网络
数据报网络：按照目的主机地址进行路由选择的网络。
特点：
- 无连接；
- 每个分组作为一个独立的数据报进行传送，路径也可能不同；
- 分组可能出现乱序和丢失。
二、虚电路网络
虚电路网络在网络层提供面向连接的分组交换服务。
特点：
-
建立一条网络层逻辑连接；
-
不需要为每条虚电路分配独享资源（区别于电路交换）；
-
根据虚电路号沿虚电路路径按序发送分组。
第三节 网络互连与网络互连设备
一、异构网络互连
二、路由器
常用的网络互连设备有中继器、集线器、网桥、网络交换机、路由器和网关
第四节 网络层拥塞控制
一、网络拥塞
拥塞：
一种持续过载的网络状态，此时用户对**网络资源**（包括链路带宽，存储空间和处理器处理能力等）**的总需求**超过了**网络固有的容量**。
原因：
- 缓冲区容量有限；
- 传输线路的带宽有限；
- 网络节点的处理能力有限；
- 网络中某些部分发生了故障。
二、流量感知路由
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同的链路上，**均衡网络负载**，从而延缓或避免拥塞发生。
解决网络负载的震荡现象：
- 多路径路由；
- 缓慢转移流量至另一链路。
三、准入控制
准入控制：
是一种广泛应用于**虚电路网络**的**拥塞预防技术**。
基本思想：
对新建虚电路进行审核，如果新建立的虚电路会导致网络变得拥塞，那么网络拒绝建立该新虚电路。
拥塞状况的量化：基于平均流量和瞬时流量。
四、流量调节
- 感知拥塞
- 处理拥塞：将拥塞信息通知到其上游节点。
处理方法：
(1) 抑制分组：给拥塞数据报的**源主机**返回一个抑制分组。
(2) 背压：让抑制分组在从拥塞节点到源节点的路径上的**每一跳**，都发挥抑制作用。
五、负载脱落
负载脱落：路由器主动丢弃某些数据报。
如何选择要丢弃的数据报：
- 丢弃新分组：如GBN
- 丢弃老分组：如实时视频流
第五节 Internet网络层
一、IPv4协议
IP协议主要分成IPV4协议和IPV6协议
数据报格式
IP数据报分片
二、IPv4编码
子网划分：
将一个较大的子网划分为多个较小子网的过程。
较大子网具有较短的网络前缀，较小子网具有稍长的前缀。
超网：
将具有较长前缀的相对较小的子网合并为一个具有稍等前缀的相对较大的子网。
子网掩码：
用来定义一个子网的网络前缀长度。
