网络层


网络层:数据平面

1. 网络层概述:

如图所示,假设H1正在向H2发送信息,H1中的网络层接收来自H运输层的报文段,将每个报文段封装称一个数据报,然后向相邻的路由器R1发送该数据报,在H2接收方,网络层接受来自相邻路由器R2的数据报,提取出运输层的报文段,并将其交付给H2的运输层,

  • 每台路由器苏剧平面的主要作用:
    从输入链路向器输出链路转发数据报

  • 控制平面度饿住哟啊作用:

    协调这些本地的路由器转发动作,使得数据报沿着源和目的地的主机之间的路由器路径最终进行端到端的传送

1.1 转发和路由选择: 数据平面和控制平面

两种重要的网络层功能:

  • 转发:路由器转发数据报R1–>R2,并对某些特定的数据报进行阻止
  • 路由选择: 路由器接收到数据报之后要决定这些分组接下来要走的路径,计算这些路径的算法称为路由选择算法

具体概念:

  • 转发:

    将分组从一个输入链路接口转移到适当的输出链路接口的路由器本地动作,转发时间尺度很短

  • 路由选择:

    确定分组从源到目的地所采取的端到端的路径的网络范围处理过程,发生时间较长

  • 转发表:
    每台路由器都有一个关键因素就是转发表,常用来判断数据报分组接下来该走哪条路径。后面讲到。

1. 控制平面:

  • SDN(通过软件定义网络):

    在路由器只提供转发功能的情况下,转发表不存在路由器之中,是由远程控制器计算并分发转发表,给各个路由器(通过交换包含转发表和路由选择选择信息的报文),因为计算转打败哦并与路由器交互的控制器是用软件实现的,故称网络是软件定义

2. 网络服务模型

网络层要提供的服务:

  • 确保交付
  • 具有时延上界的确保交付
  • 有序分组交付
  • 确保最小带宽
  • 安全性

网络层提供尽力而为的服务(包括没有报文没送达目的地也叫尽力而为)

我们约定术语分组交换机是指一题啊通用分醉交换设备,他根据分组手部字段中的值从输入链路接口到输出莲路借口转移分组。某些分组交换机称为链路层交换机,是链路层设备,基于链路层帧中的字段值做出的转发决定,这些交换机因此被称为链路层交换机。其他分组交换剂称为路由器,基于网络层数据报中的首部字段值作出的转发决定,是网络层设备

2. 路由器工作原理

网络层的转发功能:

如图标识了一台路由器的4个组件:

路由器体系结构_Unique-You的博客-CSDN博客_路由器结构

  • 输入端口:

    • 在路由器执行中接入物理链路层的物理层功能(输入端口最左侧呵输出端口最右侧)
    • 与位于链路远端的数据链路层交互来执行数据链路层功能
    • 在输入端口执行查找功能(输入端最右端的方框)
  • 交换结构:

    • 将路由器的输入端口连接到他的输出端口
  • 输出端口:

    • 执行必要的链路层呵物理层功能在输出链路上传输这些分组
  • 路由选择处理器:

    • 执行控制平面功能(路由选择协议)
    • 计算转发表

输入端口处理和基于目的地转发

输入端处理:

  • 路由器用分组目的地址的前缀与转发表的表项进行匹配,进而发送到相关的链路接口

  • 当有多个匹配时,该路由器使用最长前缀匹配规则,即采用匹配最长长度的链路接口

交换:

  • 经内存交换
  • 经总线交换
  • 经互联网网络交换

何时出现排队:

分组调度:

  1. 先进先出(先来的先发送)
  2. 优先排队权:
    • 到达输出链路的分组被分类放入输出队列中的优先权类,优先输出
    • 非抢占时优先权排队:
      • 在普通分组正在输出时,优先分组到达该输出端口,那么不会打断正在进行的传输普通分组
  3. 循环加权公平排队:
    • 到达的分组被分类,路由器循环选择这些类中的分组进行优先发送
    • 加权公平排队(WFQ):
      每个类在任何时间间隔内可能收到不同数量的服务

注意:

  • 不是一个类中含有多个分组,而是分组到达输出链路之后,被判断归属于哪一个类,进而在这些排队的分组中,选择优先类对应的分组传输

网际协议:IPV4,寻址,IPV6及其他

1. IPV4数据报格式:


文章作者: 尘落
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