计算机网络（网络学院）第五章 网络层1

1、计算机网络网络层协议( 基本概念)第五章网络层网络层概述路由算法拥塞控制算法网络互连INTERNET网络层协议2定义ISO 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。网络层是处理端到端传输的最低层。3网络层模型网络层是通信子网的最高层，对上层用户屏蔽了子网通信的细节，如子网类型、拓扑结构、子网数目，向上层提供一致的服务、统一的地址主机A主机B结点 1结点 2结点 3网络连接数据链路连接数据链路连接 传输层数据链路层网络层4网络层设计的有关问题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。网络层设计的有关

2、问题接口-载体和客户间的界面设计原则：服务与子网技术不依赖现有子网数目、类型、拓扑是屏蔽的网络层地址用统一格式为传输层提供服务面向连接服务 传统电信的观点：通信子网应该提供可靠的、面向连接的服务。5无连接服务 Internet的观点：通信子网无论怎么设计都是不可靠的，因此网络层只需提供无连接服务。IP/ATM网络层的内部组织虚电路（virtual circuit）数据报（datagram）6虚电路服务（virtual circuit)在传送数据之前，首先通过虚呼叫建立一条虚电路所有分组沿同一条路径传送，并且按发出顺序到达类似电路交换建立连接之后，分组中只需要携带连接标识可以在建立连接时协商参数

3、、QoS、开销等数据报(datagrams)每个分组单独传送网络为每个分组单独选路，路径可能不同分组达到顺序可能与发出顺序不同分组中需要携带完整的目的地址 网络层内部机制7虚电路1.31.21.12.32.22.12.32.22.11.31.21.1ABCA12345BCvc1vc2 vc1: A-1-2-4-B vc2: A-1-3-5-C 8B.3B.2B.1C.3C.2C.1C.3C.2C.1B.3B.2B.1ABCA12345BCB.3B.2B.1C.3C.2C.1数据报9虚电路的路由表路由表在建立虚电路（虚呼叫）时确定。分组在传送时只需携带虚电路号，虚电路号只具有本地意义，根据虚电路

4、建立顺序由各主机、各结点自主排序，入出口号不一定相同。数据报的路由表:每个分组都需要携带完整的目的地址。每个结点保存一个到网内其他结点的输出线选择表AEDCBH2H3H1H4H5112目的站输出线BCDE1212结点A的路由表10虚电路路由表建立过程示例AEDCBH2H3H1H4H5依次建立5条VC：VC1：A-B-EVC2：A-B-DVC3：B-D-EVC4：C-E-DVC5：A-B-C-D 入口出口H1H1H1125012B012BB 入口出口AAH2 3010E001DD 入口出口BBE010H4001EH4 入口出口H3B4000E002D 入口出口BDC000H5010D A B C

5、 D EA2C0H5CH411虚电路子网与数据报子网的比较路由器内存空间与带宽的权衡虚电路方式，路由器需要维护虚电路的状态信息；数据报方式，每个数据报都携带完整的目的/源地址，浪费带宽连接建立时间与地址查找时间的权衡虚电路需要在建立连接时花费时间数据报则在每次路由时过程复杂虚电路方式很容易保证服务质量QoS（Quality of Service），但比较脆弱虚电路方式很容易保证服务质量QoS(Quality of Service)，适用于实时操作，但比较脆弱。数据报不太容易保证服务质量，但是对于通信线路的故障，适应性很强。12 虚电路 数据报是否需要建立连接 需要不需要分组中的目的地址完整地址

6、VC标识路由器中的路由表 只需一个很简单 的路由表要为每个虚电路保存一个路由表 选路每个分组独立选路，路由可能不同 在VC建立时选路， 所有分组路由相同几乎不受影响所有经过该路由器的VC都将终止拥塞控制很难实现易于实现路由器故障的影响差错控制和流量控制由主机负责由子网负责数据报与虚电路子网的比较13网络层为传输层提供的服务面向连接服务：将复杂的功能放在网络层(通信子网)。无连接服务：将复杂的功能放在传输层。通信子网提供的服务（面向连接或无连接）与通信子网结构（虚电路或数据报）没有必然联系。服务与子网结构的不同组合的例子服务与子网类型不同组合的例子14小结网络层的地位位于数据链路层和传输层之间，

7、使用数据链路层提供的服务，为传输层提供服务；通信子网的最高层；处理端到端传输的最低层。网络层的作用屏蔽各种不同类型网络之间的差异，实现互连了解通信子网的拓扑结构，选择路由，实现报文的网络传输15网络层的两种实现方式 数据报和虚电路都属于分组交换，采用存储转发机制。数据报(datagram)：每个分组被单独路由，分组带有全网唯一的地址虚电路(virtual circuit)：先在源端和目的端之间建立一条虚电路，所有分组沿虚电路按次序存储转发，最后拆除虚电路。在虚电路中，每个分组无须进行路径选择。网络层提供的服务面向连接的服务和无连接的服务。16例1有没有虚电路服务需要以非顺序的方式投递分组的情况

8、？请解释。解答：有。中断信号应该跳过它前面的数据，进行不遵从顺序的投递。典型的例子是当一个终端用户键入退出（或kill)键时.由退出信号产生的分组应该立即发送,并且应该跳过当前队列中排在前面等待程序处理的任何数据（即已经键入但尚未被程序读取的数据）17例数据报网络把每个分组都作为独立的单元进行路由选择虚电路网络则不必这样做，每个数据分组都遵循一个事先确定好的路由。这个事实意味着虚电路网络不需要从任意源到目的地为分组做路由选择的能力吗？解答：不对。为了从任意源到任意目的地为建立连接建立分组选择路由，虚电路需要具有路由选择能力。18例给出两个适合于使用面向连接的服务的事例应用，再给给出两个最好使用无连接服务的例子解答：文件传输、远程登录和视频点播需要面向连接的服务；在另一方面，信用卡验证和其他的销售点终端、电子资金转移，以及许多形式的远程数据库访问生来具有无连接的性质，在一个方向上传送查询，在另一个方向上返回应答。19例4有5个路由器要连成一个点到点结构的子网。在每一对路由器之间可以设置一条高速线路，或者是一条中速线路，或者是一条低速线路，也可以不设置任何线路。如果产生和考察每一种拓扑要花100ms的计算