网络层协议及分析.ppt

1、第5章网络层协议和分析。2，概述，网络层概述路由和流量控制互联网网络层协议分析，3，重点和难点，强调网络层协议虚拟电路和数据报协议及其开发难点理解流量控制原理协议分析，4，概述，主要功能是实现整个网络系统内的连接，即控制通信子网的正常运行，通过系统完成数据交换。关键技术：路由和流量控制，5.5.1网络层概述，它将几个逻辑信道多路复用到单个数据链路中。提供路由。提供交换虚电路和永久虚电路之间的连接。提供有效的数据包传输，包括序列编号和数据包确认。通过DTE和DCE之间接口的数据包的错误和流量控制。检测和恢复包层错误。为某些网络提供额外的数据报服务。6，5.1网络层概述，网络层提供的服务面向连接服

2、务。数据传输过程分为三个阶段：连接建立、数据传输维护和连接删除。在传输无连接服务的数据之前，不需要建立连接。要传输的数据包带有对方的目的地址。到达接收端的数据包可能出现故障。传输效率高，但可靠性差。适用于数据率小的场合。7，5.1网络层概述、虚拟电路和数据报虚拟电路的基本思想连接到分组交换网络的每个数据终端设备都配置有一组逻辑信道(事实上，每个逻辑信道对应一个缓冲区)。在每次通信开始之前，发送方DTE发送一个呼叫请求包，该包携带主叫方和被叫方的全名网络地址，以在双方的逻辑信道之间建立连接。这种端到端逻辑通道的组合是一个虚拟电路。一旦建立了连接，只要双方使用确定的逻辑信道号码，就可以沿着呼叫期间

3、建立的虚拟电路传输双向数据分组。8，5.1网络层概述，对虚电路和数据报虚电路进行了分类和交换。虚拟电路的临时建立包括三个阶段：虚拟电路的建立、数据传输和删除。永久虚电路是固定分布在两个特定用户之间的虚电路。它不需要建造或拆除，但只有一个数据传输阶段。9。2020年8月3日，路由器R1的转发表为：路由器维护连接状态信息！12，22，32，1，2，3，虚电路号，接口号，R1，R4，R2，R3，虚电路和数据报虚电路示例，5.1网络层概述，10，5.1网络层概述，虚电路和数据报基本特征无需建立数据包以不同的顺序到达接收端，因此接收端需要重新排序。网络利用率高，传输时延小，但网络管理复杂。11，5.1网

4、络层概述，虚电路和数据报示例，H1，H5，H6，H4，H2，H3，H1向H5发送数据包，H2向H6发送数据包。节点交换机、主机、12、5.1网络层概述、虚电路与数据报的比较、13、5.2路由和流量控制、概述路由和流量控制是网络层的两大任务。计算机网络的通信子网的拓扑通常是分布式的，在两个分布式终端设备之间提供多条不同的路由。优化的路由可以使网络获得更好的运行性能和应用效率。流量控制的功能是保证网络中的信息流能够自由、畅通地传输。14 . 5 . 2 . 1路由，这一概念意味着网络中的每个节点都能够自动选择最佳路径将消息传输到目的地。“最佳路径”通常取决于特定的网络。可靠性、经济性、效率和流程与

5、邮政系统中的邮件分拣相似。写下发送包的消息号、包号和目的地址；网络节点建立路由表，列出目的地址和输出链路之间的对应关系。节点机根据数据包中包含的目的地址查询路由表，从而决定数据包应该通过哪条链路发送，即路由选择。，15，5.2.1路由，路由要求算法正确、完整且尽可能简单。它具有可扩展性，能够适应网络中节点和链路的拓扑变化以及网络通信流量的变化。它能正确、快速、合理地传递信息。路由方法随机路由、扩散路由和固定路由等非自适应路由算法虽然简单，但不能随着网络流量或拓扑结构的变化而变化。自适应路由算法也称为动态路由方法。孤立自适应路由方法、分布式自适应路由方法和集中式自适应路由方法。实现复杂，但适应性

6、好。16，5.2.1路由，简单路由算法扩散完全扩散：当网络节点收到消息时，它会复制该消息并将其发送到除传入链路之外的所有链路。选择性扩散：节点将接收到的消息发送到目的端附近的输出线路，根据随机数的值随机选择输出链路发送消息包，每个节点保存一个路由表。路由表根据最短路径算法指定到每个目的节点的相应输出链路。17，5.2.1路由，自适应路由算法集中式自适应路由方法网络中的节点定期向路由控制中心报告其节点的状态。报告内容：节点机器的名称、队列长度和每个链路传输的流量大小，根据一定的规则，如最小总平均网络延迟等。结合收集的报告和网络性能，选择从计算网络中的每个节点到其他节点的最佳路径。缺点：RCC失败

7、，发送路由信息的延迟，以及传输路由信息的额外开销。18，5.2.1路由，自适应路由算法隔离自适应路由方法每个节点根据自己节点收集的关于运行状态的信息隔离决定路由，不与其他节点交换路由信息。基本思想是让到达这个节点的数据包尽快离开这个节点。也被称为“烫手山芋”法。缺点可能会延长总传输时间。19 . 5 . 2 . 1路由、自适应路由算法分布式自适应路由方法每个节点定期与其相邻节点交换路由信息，并定期将自己节点的决策信息发送给周围的节点。缺点每次交换的信息只发生在相邻的节点之间，因此某个节点的突然变化不可能很快传递到整个网络，因此可能会发生某些节点的路由不是最优的情况。根据距离矢量计算，根据链路状

8、态计算，20，5.2.2流量控制，拥塞产生和流量控制，当网络中的资源不能满足用户对资源的需求时，就会出现拥塞的概念。拥塞导致传输延迟增加，网络吞吐量降低。死锁是拥塞的一种极端现象。21、5.2.2流量控制，拥塞产生和流量控制的目的。流量控制的概念是指使用某种技术来有效地动态分配网络资源以平滑网络中的流量的方法。包括交通控制、拥塞控制、路线控制和延迟控制。流量控制的目的是提高消息传输速度，增加网络容量，提高网络可靠性。22，5.2.2流量控制的目的、拥塞产生和流量控制流量控制的功能避免了网络过载导致的吞吐量下降和传输延迟增加。23 . 5 . 2 . 2流量控制，拥塞的产生和流量控制的目的，流量

9、控制的级别和方法，保持两个相邻节点之间或主机与节点之间的流量均匀，出口层的入口与源节点和目的节点之间的流量控制有关。为了防止输出节点的缓冲区拥塞，在网络入口层考虑源主机和目的主机之间的流量控制，以控制在源主机进程和目的主机进程之间的虚电路连接中从外部进入网络的流量的流量控制，从而防止用户缓冲区在进程层的拥塞。24，5.2.2流量控制的目的、拥塞产生和流量控制的方式和方法流量控制确认方法发送数据包后，发送方在发送之前等待接收方的确认，接收方也可以延迟确认，以解决控制发送方速度的问题。丢弃方法：当消息到达时，几个节点机器的缓冲区已满，到达的消息将被丢弃。保留缓冲区方法在数据报网络中，源节点保留目的

10、节点缓冲区。许可证法规定了网络中一定数量的“许可证”，并允许每个许可证携带一个数据包。其思想是控制通信子网中的总流量。25，5.4互联网网络层协议分析，总结了仅通过使用无连接数据报机制提供“尽力而为”数据传输的IP层的主要特征。提供无连接数据报传输机制来完成点对点通信数据传输是不可靠的。26、5.4互联网的网络层协议分析，IP协议的主要功能IP寻址可以唯一地识别互联网中的每个可寻址通信实体。实体识别方法：分级地址：国家号、网络号、主机号和端口号；平面地址：直接给互联网上的每个实体分配一个唯一的号码。当数据报传输分段、重组、物理网络地址和IP地址之间的转换、各种格式的帧之间的转换以及IP数据报路

11、由在同一网段上时，数据报可以沿着实际的物理路径通过不同的网段传输，IP数据报应该能够通过路由器或网关处理传输错误，ICMP协议，27，5.4互联网网络层协议分析，IP数据报格式的IP协议分析，28，31，IP数据报格式，29，4，8，16咨询，识别，服务类型， 总长度、片偏移、填充、第一次检查和求和、源地址、目的地址、可选字段(长度可以更改)、位、第一长度、0、1、2、3、4、5、6、7、D. IP数据报、固定部分、30、第一部分、0、4、8、16、19、24、31、版本、徽标、生命周期、咨询、识别、服务类型、总长度报头长度、0、1、2、3、4、5、6、7、D、T 第一长度、0、1、2、3、4

12、、5、6、7、D、T、R、C、未使用、高级第一级别4、8、16、19、24、31、版本、标志、出生时间、协商、标识、服务类型、总长度、切片偏移量、填充、首次检查和求和、源地址、目的地址、可选字段(可变长度)、位、第一长度、优秀第一阶段、数据部分、位、固定部分、可变部分、33，由应用程序设置，分为5个子域，优先级表示重要性不要更改，服务类型，34，针对不同应用推荐的TOS值，35，第一部分，0，4，8，16，19，24，31，版本，符号，在生命和存在之间，协商，标记可选字段(可变长度)，位，标题长度，0，1，2，3，4，5，6，7，D，T，R，C，未使用的，高级阶段，数据部分，位，固定部分，可变

13、部分，36，咨询、识别、服务类型、总长度、切片偏移量、填充、首次检查和求和、源地址、目的地址、可选字段(长度可以更改)、位、首次长度、0、1、2、3、4、5、6、7、D、第一部分、0、4、8、16、19、24、31、版本、符号、出生时间、咨询、识别、服务类型、总长度、胶片偏差、填充、首次检查和4、5、6、7、D、T、R 只有低2位有效位0:最后一个片段标志MF(更多片段)，MF=1:后面有一个片段MF=0位1:不要片段化，DF=1:消息不能被分段DF=0:消息可以被分段。 如果IP消息长度大于网络的最大传输单位，则向源发送一条错误消息。位2 :未使用，39，第一部分，0，4，8，16，19，24，31，版本，标志，出生时间，协商，识别，服务类型，总长度，电影片头长度，0，1，2，3，4，5，6，7，D，T，R，C，未使用，上级，数据部分，位，固定部分，可变部分，40，IP分段和重组，网络链路具有MTU(最大