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網路層網路層：實現主機到主機的通訊服務
網路層存在**：主機和路由之間
名詞解釋：
** forwarding：涉及分組在單一路由器中從一條入鏈路到一條出鏈路的傳送。
路由選擇 routing：涉及乙個網路所有的路由器。
路由選擇協議：決定分組從源到目的地的節點所採用的路徑。
為了加深分組**的理解，需要做一下幾步：
1. 進入路由器內部觀察硬體體系結構和組織
2. 觀察在網際網路中的分組**，了解網際協議ip
3. 了解網路層編址和ipv4的資料報格式
4. 了解網路位址轉換nat，資料報分段，網際網路控制報文協議icmp和ipv6
為了理解網路層的路由選擇功能，需要做一下幾步：
1. 了解路由選擇演算法，鏈路狀態演算法
2.了解路由選擇演算法，距離向量演算法
3. 根據不同的網路組織架構，了解對應的演算法
1. 概述
圖中的目的是，h1向h2傳送資訊
h1主機--->h1運輸層中的報文--->h1網路層--->h1相鄰的路由器r1--->鏈路傳遞--->h2相鄰的r2路由器拿到資料報--->h2網路層--->h2主機
路由器不執行在應用層和運輸層
1.1 **和路由選擇
**：將分組從乙個輸入鏈路介面轉移到適當的輸出鏈路介面的路由器本地動作。
路由選擇：網路範圍的過程，決定分組從源到目的地所採取的端到端的路徑。相當於線路選擇，從西安到上海，選擇適合的線路。高速公路相當於鏈路，汽車上的貨物相當於分組，跨省收費站相當於路由。
駕駛員在進行路線選擇的時候，可以依賴紙質地圖或者電子地圖，能夠查閱到從起始位置到終點位置的各種路線，選擇最適合自己的路線。
路由器在進行路線選擇的時候怎麼操作呢？
每台路由器具有的路由**表相當於司機的地圖，檢查到達分組的首部欄位的值，進行**分組，獲取該值後，去路由**表中索引查詢，首部欄位的值指出了該分組將被**的路由器的輸出鏈路介面。
分組首部欄位的值---->路由器去路由表索引查詢----> 表中可能存著：首部的值：輸出鏈路介面---> **到對應的輸出鏈路介面，具體看下圖
這裡需要區分交換機的概念。
分組交換機：鏈路層交換機，基於鏈路層欄位的值進行**。
分組交換機：路由器，基於網路層欄位的值做**決定。
1.2 網路服務模型
網路服務模型定義了分組在傳送與接收系統之間的端到端的運輸特性。模型提供了如下服務
確保交付服務：
1. 具有延時上界的確保交付。例如保證100ms內交付，類似於順豐的三天到貨保證。
2. 確保分組是有序傳送到目的地
3. 確保最小頻寬，規定了1秒鐘最多能傳輸多少bit的資料，只要傳送端低於這個規定傳送資料，就能保證分組不丟失且能按照順序到達。
4. 確保最大時延抖動
5. 安全性服務，使用了源和目的主機都知道的乙個私密的秘鑰，加密資料。
下表是幾種服務模型的比較
2. 虛電路和資料報網路
運輸層能夠為應用程式提供無連線或面向連線的服務，udp和tcp，網路層也能夠提供無連線和面向連線的服務，連線服務也需要握手，無連線服務則不需要握手。
看看網路層的無連線和連線服務和運輸層的區別：
1. 網路層提供的是主機到主機的服務。運輸層提供的是程序到程序之間的服務。
2. 網路層提供無連線服務或有連線服務，但不同時提供這兩種服務，因此必須二選一。提供連線服務的是虛電路網路，vc，提供無連線服務的是資料報網路。
虛電路網路和資料報網路是計算機網路的兩種基本型別，在做出**決定時，它們用的東西差異很大。
2.1 虛電路網路
atm、幀中繼的體系結構，都用虛電路網路，面向連線服務
一條虛電路組成如下：
1. 源和目的主機之間的路徑(一些列鏈路和路由器)
2. vc號碼，沿著該路徑的每段鏈路的號碼
3. 沿著該路徑的每台路由器中的**表表項
屬於一條鏈路的分組將在它的首部攜帶乙個vc號，因為一條虛電路在每條鏈路上可能具有不同的vc號，每台中間路由器必須使用乙個新的vc號代替每個傳輸分組的vc號，該vc號從**表獲得。
假設主機a請求該網路在它和主機b之間建立一條虛電路。同時假設網路收到請求後，選定了一條虛電路的路徑為a-r1-r2-b，並且為這條路徑上的三條鏈路分別分配了vc號。 紅色鏈路為12號，綠色鏈路為22號，藍色鏈路為32號。
這種情況下，分組離開主機a時，在該首部中的vc字段值是12，離開r1時，首部字段變為22，離開r2時，首部字段變為32。 如果能拿到首部字段，是不就可以知道在那條鏈路上傳輸。
1. 減少了首部中vc欄位的長度
2. 不同的vc號，大大的簡化了虛電路的建立。
在虛電路中，該網路中的路由器必須為進行中的連線資訊維持連線狀態資訊，特別是，每當跨越一台路由器建立乙個新的連線時，必須在該路由器的**表中增加乙個新的連線選項，每當釋放乙個連線時，必須從該表中刪除該項。
虛電路中的三個階段
2. 資料傳輸：
3. 虛電路拆除：當傳送方或接收方通知網路層它希望終止該虛電路時，就啟動了這個階段，更新路徑上每台分組路由器的**表以表明該虛電路已不存在。傳送的報文是訊號報文，用來交換這些報文的協議稱為信令協議。
2.2 資料報網路
傳送訊息前不需要連線，不需要建立虛電路，路由器也不維護任何虛電路的狀態資訊，當分組從源到目的地傳輸，它通過一些列路由器傳遞，這些路由器中的每台都是用分組的目的位址來**該分組，特別是，每台路由器有乙個將目的地之對映到鏈路介面的**表。分組到達路由時，路由器可以使用該分組的目的位址在**表中查詢適當的輸入鏈路介面，然後將該分組轉出鏈路介面。假設**表如下圖。
一一對映
目的位址
輸入鏈路介面
127.0.0.1
x1127.0.0.2
x2如果路由通過分組攜帶的目的位址，在路由**表裡面沒有找到對應的輸入鏈路介面，怎麼辦？
為了理解查詢**表的操作，舉例說明，假設目的位址都是有32位元。每個位置上的數要麼是0，要麼是1，那麼一共有2的32次方中可能，4294967296中可能性，共有42億條資料，**乙個目的位址都去表裡面找，太浪費時間了，因此不可能。
範圍對映
目的位址
輸入鏈路介面
127.0.0.1-127.0.0.255
x1127.0.1.1-127.0.1.255
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計算機網路 自頂向下方法第四章
運輸層依賴於網路層的主機到主機的通訊服務，提供各種形式的程序到程序的通訊。網路層分解為兩個部分，資料平面和控制平面。這章主要講前者，資料平面。網路層的作用 將分組從一台發動主機移動到一台接收主機。需要兩種重要的功能 和路由選擇。是指將分組從乙個輸入鏈路介面轉移到適當的輸出鏈路介面的路由器本地動作。時...
計算機網路 自頂向下方法第四章4 5 4 6
一台主機通常直接與一台路由器相連線，該路由器即為該主機的預設路由器又稱為該主機的第一跳路由器。每當某主機傳送乙個分組時，該分組都被傳送給它的預設路由器。我們將源主機的預設路由稱為源路由器，把目的主機的的預設路由器稱為 目的路由器，為乙個分組從源主機到目的主機選路的問題顯然可以歸結為源路由器到目的路由...
筆記 《計算機網路 自頂向下方法》第四章 網路層
網路層是協議棧中最複雜的層次,可以分為兩個相互作用的層次 資料平面和控制平面.和路由選擇 在資料平面中實現的唯一功能,資料平面功能就是在路由器中,把入鏈路的資料 到對應的出鏈路,是乙個路由器內部的微觀視角。是指將分組從乙個書輸入鏈路介面轉移到適當的輸出鏈路介面的路由器本地動作。時間短 幾納秒 通常用...