目錄

1.0 網(wǎng)絡層的功能

1.1 異構(gòu)網(wǎng)絡互連

1.2 路由選擇與分組轉(zhuǎn)發(fā)

1.3 軟件定義網(wǎng)絡(SDN)

1.4 擁塞控制

1.0 網(wǎng)絡層的功能

網(wǎng)絡層的主要任務就是將分組從源主機經(jīng)過多個網(wǎng)絡和多段鏈路傳輸?shù)侥康闹鳈C，可以將該任務劃分為分組轉(zhuǎn)發(fā)和路由選擇兩種重要的功能。?

網(wǎng)絡層使用的是向上只提供簡單靈活的、無連接的、盡最大努力交付的數(shù)據(jù)報服務。所傳送的分組可能出錯、失序、丟失、重復或超時，如果主機間進程的通信是可靠的，那么可以由更高層的傳輸層來負責。

采用這種設計思路的好處：網(wǎng)絡的造價大大降低，運行方式靈活，能夠適應多種應用。

網(wǎng)絡層的主要目的是在任意結(jié)點間進行數(shù)據(jù)報傳輸。

1.1 異構(gòu)網(wǎng)絡互連

在路由器互連的多個局域網(wǎng)的結(jié)構(gòu)中，要求每個局域網(wǎng)的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡層的協(xié)議可以不同，但網(wǎng)絡層以上的高層協(xié)議必須相同。

中繼系統(tǒng)（設備）分為以下四種：

1. 物理層：中繼器（轉(zhuǎn)發(fā)器）、集線器（Hub）。
2. 數(shù)據(jù)鏈路層：網(wǎng)橋、交換機（switch）。
3. 網(wǎng)絡層：路由器。
4. 網(wǎng)絡層以上的中繼系統(tǒng)：網(wǎng)關(guān)。

但由于歷史原因，許多有關(guān)TCP/IP的文獻也把網(wǎng)絡層的路由器稱為網(wǎng)關(guān)，IP網(wǎng)關(guān)=IP路由器。

不使用路由器就還是一個網(wǎng)絡（如局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)），一般不稱為網(wǎng)絡互連。

這種使用IP協(xié)議的虛擬互連網(wǎng)絡可簡稱為IP網(wǎng)。當IP網(wǎng)上的主機進行通信時，就好像在一個單個網(wǎng)絡上通信一樣，而看不見互連的各網(wǎng)絡的具體異構(gòu)細節(jié)（如具體的編址方案、路由選擇協(xié)議等）

路由器可使用IPv4/IPv6雙協(xié)議棧，能正常和只使用IPv4的路由器通信。路由器有能力互連低三層協(xié)議不同的兩個網(wǎng)絡。

1.2 路由選擇與分組轉(zhuǎn)發(fā)

路由器主要有兩個功能：一個是路由選擇，另一個是分組轉(zhuǎn)發(fā)。

• 路由選擇是指按照復雜的分布式算法，進行基于路由協(xié)議的交互，根據(jù)從各相鄰路由器所得到的關(guān)于整個網(wǎng)絡或網(wǎng)絡某一部分的拓撲變化情況，動態(tài)地改變所選擇的路由。
• 分組轉(zhuǎn)發(fā)就是路由器根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)表將用戶的IP數(shù)據(jù)報從合適的端口轉(zhuǎn)發(fā)出去。
• 存儲轉(zhuǎn)發(fā)：路由器先接收整個分組，然后對分組進行錯誤檢查，如果出錯丟棄該分組；否則存儲該正確的分組。最后根據(jù)路由選擇協(xié)議，將正確的分組轉(zhuǎn)發(fā)到合適的端口。（二層交換機和路由器都具有存儲轉(zhuǎn)發(fā)功能，注意中繼器和Hub沒有）

路由表是根據(jù)路由選擇算法得出的，而轉(zhuǎn)發(fā)表是從路由表得出的。路由表需要對網(wǎng)絡拓撲變化的計算最優(yōu)化，而轉(zhuǎn)發(fā)表的結(jié)構(gòu)應當使查找過程最優(yōu)化。在討論路由選擇的原理時，往往不去區(qū)分路由表和轉(zhuǎn)發(fā)表，而是籠統(tǒng)地使用路由表一詞。

1.3 軟件定義網(wǎng)絡(SDN)

軟件定義網(wǎng)絡（Software Defined Network，SDN）于2009年提出。?

把網(wǎng)絡的控制層面和數(shù)據(jù)層面（也稱轉(zhuǎn)發(fā)層面）分離，而讓控制層面利用軟件來控制數(shù)據(jù)層面中的許多設備。

?

?并未規(guī)定必須使用OpenFlow協(xié)議。

?

在OpenFlow交換機中，既可以處理數(shù)據(jù)鏈路層的幀，也可以處理網(wǎng)際層的IP數(shù)據(jù)報，還可以處理運輸層的TCP或UDP報文。

?

1.4 擁塞控制

在通信子網(wǎng)內(nèi)，由于出現(xiàn)過量的數(shù)據(jù)包而引起網(wǎng)絡性能下降的現(xiàn)象稱為擁塞。

在網(wǎng)絡層實現(xiàn)擁塞控制的方法為顯式反饋。目前網(wǎng)際控制報文協(xié)議(ICMP)最新規(guī)定已經(jīng)不再使用源點抑制報文，即顯式反饋。

TCP/IP體系中，擁塞控制主要是利用隱式反饋在傳輸層實現(xiàn)的。故擁塞控制具體實現(xiàn)方法在后續(xù)傳輸層介紹。

• 流量控制是抑制發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)的速率，以便接收端來得及接收。
• 擁塞控制是一個全局性的問題，涉及網(wǎng)絡中所有的主機、路由器及導致網(wǎng)絡傳輸能力下降的所有因素。單一地增加資源并不能解決擁塞問題。

網(wǎng)絡利用率高并不一定是好事，若路由器數(shù)量不足會丟棄分組，造成隨著通信子網(wǎng)負載的增加，吞吐量反而降低，表明發(fā)生了擁塞。?

擁塞控制的方法：

• 閉環(huán)控制指作為被控的輸出量以一定方式返回到作為控制的輸入端，并對輸入端施加控制影響的一種控制關(guān)系。 是帶有反饋信息的系統(tǒng)控制方式。分為隱式反饋和顯示反饋。
• 開環(huán)控制是指無反饋信息的系統(tǒng)控制方式。

文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-487515.html

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