網絡層
- 從發送主機向接收主機傳送數據段（segment）
- 發送主機：將數據段封裝到數據報（datagram）中
- 接收主機：向傳輸層交付數據段（segment）
- 每個主機和路由器都運行網絡層協議
- 路由器檢驗所有穿越它的IP數據報的頭部域
- 決策如何處理IP數據報
1. 網絡層核心功能——轉發與路由、連接建立
- 轉發（forwarding）：將分組從路由器的輸入端口轉移到合適的輸出端口。
- 轉發表確定在本路由器如何轉發分組（地址信息-輸出鏈路）
- 路由（routing）：確定分組從源到目的經過的路徑。
- 路由算法（routing algorithms）：確定通過網絡的端到端路徑
- 連接建立：某些網絡的重要功能
- ATM，幀中繼，X.25
- 數據分組傳輸之前兩端主機需要首先建立虛擬/邏輯連接
- 網絡設備（如路由器）參與連接的建立
網絡層連接與傳輸層連接的對比
- 網絡層連接：兩個主機之間（路徑上的路由器等網絡設備參與其中）
- 傳輸層連接：兩個應用進程之間（對中間網絡設備透明）
2. 網絡層服務模型
- 無連接服務（connection-less service）
- 不事先爲系列分組的傳輸確定傳輸路徑
- 每個分組獨立確定傳輸路徑
- 不同分組可能傳輸路徑不同
- 數據報網絡（datagram network）
- 連接服務（connection service）
- 首先爲系列分組的傳輸確定從源到目的經過的路徑（建立連接）
- 然後沿該路徑（連接）傳輸系列分組
- 傳輸結束後拆除連接
- 虛電路網絡（virtual-circuit network）
3. 數據報網絡——無連接
- 網絡層無連接
- 每個分組攜帶目的地址
- 路由器根據分組的目的地址轉發分組
- 基於路由協議/算法構建轉發表
- 檢索轉發表
- 每個分組獨立選路
4. 虛電路網絡——有連接
- 虛電路：一條從源主機到目的主機，類似於電路的路徑（邏輯連接）。
- 分組交換
- 每個分組的傳輸利用鏈路的全部帶寬
- 源到目的路徑經過的網絡層設備共同完成虛電路功能
- 通信過程
- 呼叫建立（call setup）→ 數據傳輸 → 拆除呼叫
- 每個分組攜帶虛電路標識（VCID），而不是目的主機地址
- 虛電路經過的每個網絡設備（如路由器），維護每條經過他的虛電路連接狀態
- 鏈路、網絡設備資源（如帶寬、緩存等）可以面向VC進行預分配
- 預分配資源=可預期服務性能
- 如ATM的電路仿真（CBR）
VC的具體實現
- 每條虛電路包括：
- 從源主機到目的主機的一條路徑
- 虛電路號（VCID），沿路每段鏈路一個編號
- 沿路每個網絡層設備（如路由器），利用轉發表記錄經過的每條虛電路
- 沿某條虛電路傳輸的分組，攜帶對應虛電路的VCID，而不是目的地址
- 同一條VC，在每段鏈路上的VCID通常不同
- 路由器轉發分組時依據轉發表改寫/替換虛電路號
- VC路徑上每個路由器都需要維護VC連接的狀態信息
虛電路信令協議（signaling protocols）
- 用於VC建立、維護與拆除
- 路徑選擇
- 應用於虛電路網絡
- 如ATM、幀中繼（frame-relay）網絡等
- 目前的Internet不採用
數據報網絡 V.s. 虛電路網絡
Internet（數據報網路）
- 計算機之間的數據交換
- “彈性”服務，沒有嚴格的時間需求
- 鏈路類型衆多
- 特點、性能各異
- 統一服務困難
- “智能”端系統（計算機）
- 可以自適應、性能控制、差錯恢復
- 簡化網絡，複雜“邊緣”
ATM（虛電路網絡）
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電話網絡演變而來
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核心業務是實時對話
- 嚴格的時間、可靠性需求
- 需要有保障的服務
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“啞（dumb）”端系統（非智能，如電話機、傳真機）
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簡化“邊緣”，複雜網絡