第5讲网络层 本讲目的: 概述: 口理解网络层服务原理:网络层的服务 O路由选择 口路由选择原理 O处理系统的扩展 口分层的路由选择 o路由器工作原理 o前沿话题:工Pv6,组謬门工P协议 口因特网的实现实例 口因特网的路由选择协议 口教科书参考 o域内路由选择 o域间路由选择 o第6、7章 口路由器组成原理 IPv6 口组播的路由选择 主讲人:西安交通大学程向前 第5讲网络层之一5a-1
主讲人：西安交通大学 程向前 第5讲 网络层之一 5a-1 第5讲 网络层 本讲目的: 理解网络层服务原理: 路由选择 处理系统的扩展 路由器工作原理 前沿话题 : IPv6, 组播 因特网的实现实例 教科书参考 第6、7章 概述: 网络层的服务 路由选择原理 分层的路由选择 IP协议 因特网的路由选择协议 域内路由选择 域间路由选择 路由器组成原理 IPv6 组播的路由选择
网络服务模型 Q:对收发双方而言, 到底采用什么样的“ 信道( channe|) 网络层所提供的 展务模型? 最重要的抽象是: c口保证带宽? 5口还原分组间的时序(消除 虚电路 星抖动)? 或 5口无损传递? 数据报? 口有序传递? 向发送端反馈拥塞信息? 主讲人:西安交通大学程向前 第5讲网络层之一5a-2
主讲人：西安交通大学 程向前 第5讲 网络层之一 5a-2 网络服务模型 Q: 对收发双方而言， 到底采用什么样的“ 信道（channel）” 服务模型? 保证带宽? 还原分组间的时序 (消除 抖动)? 无损传递? 有序传递? 向发送端反馈拥塞信息? ? ? ? 虚电路 或 数据报? 网络层所提供的 最重要的抽象是 :
网终层的功能 在收发主机之间传输分组 口网络层协议必须在每一台主机 pplication 和路由器上实现 network 三项重要功能 data link physical ata link 口路径决策:为分组在收发双方之 间确定路径,路由选择算法 ●●● data link 口交换:在路由器的输入、输出端 physical 口传递分组 network 口建立连接:某些网络的体系结构 data link physical 要求在数据流经之前,在所经 由的路由器中建立连接(cal setup data link 主讲人:西安交通大学程向前 第5讲网络层之一5a-3
主讲人：西安交通大学 程向前 第5讲 网络层之一 5a-3 网络层的功能 在收发主机之间传输分组 网络层协议必须在每一台主机 和路由器上实现 三项重要功能: 路径决策: 为分组在收发双方之 间确定路径， 路由选择算法 交换: 在路由器的输入、输出端 口传递分组 建立连接: 某些网络的体系结构 要求在数据流经之前，在所经 由的路由器中建立连接（call setup） network data link physical network data link physical network data link physical network data link physical network data link physical network data link physical network data link physical network data link physical application transport network data link physical application transport network data link physical
虚电路 “使收发双方之间的路径表现得如同电话线路一般 o网络内部有较多的智能和性能指标 O沿收发路径上的网络结点的操作比较复杂 口在数据流动前,需要建立连接( call setup),流动结束后要断 开( teardown) 口每个分组携带VC标识(而不是信宿主机的工D) 口每个在收发双方路径上的路由器需要为正在传输中的连接维持 “状态” o传输层的连接仅涉及到两个端系统( end system) 口链路,路由器资源(带宽,缓存等)可被分配给Vc o目的:为了达到类似线路交换的性能 主讲人:西安交通大学程向前 第5讲网络层之一5a-4
主讲人：西安交通大学 程向前 第5讲 网络层之一 5a-4 虚电路 在数据流动前，需要建立连接（call setup）,流动结束后要断 开（ teardown ） 每个分组携带 VC标识 (而不是信宿主机的ID) 每个在收发双方路径上的路由器需要为正在传输中的连接维持 “状态” 传输层的连接仅涉及到两个端系统（end system） 链路, 路由器资源 (带宽, 缓存等)可被分配 给 VC 目的：为了达到类似线路交换的性能 “使收发双方之间的路径表现得如同电话线路一般” 网络内部有较多的智能和性能指标 沿收发路径上的网络结点的操作比较复杂
虚电路:信令协议( signaling protocols) 口用来建立、维护、断开VC T应用在ATM,帧中继,X.25(电信级服务) 口不是应用在今天的 Interne↑ applICaTion transport 5 Data flow begins 6. Receive data application network 4. Call connected transpon↑ 3. Accept ce data link 1 Initiate call network 2. incoming c data link physIca physical 主讲人:西安交通大学程向前 第5讲网络层之一5a-5
主讲人：西安交通大学 程向前 第5讲 网络层之一 5a-5 虚电路: 信令协议（signaling protocols） 用来建立、维护、断开 VC 应用在 ATM, 帧中继, X.25（电信级服务） 不是应用在今天的 Internet application transport network data link physical application transport network data link physical 1. Initiate call 2. incoming call 4. Call connected 3. Accept call 5. Data flow begins 6. Receive data
数据报( Datagram)网络:因特网模型 口在网络层没有联接建立过程 口路由器:没有端对端的连接状态 o在网络层不存在联接“的概念 口一般分组使用信宿主机的工D进行路由选择 o同样收发双方的不同分组可能经由的路径可能不同 application fransport application network transport data link‖1.5 end data network 2. Receive data hysical data link physIca 主讲人:西安交通大学程向前 第5讲网络层之一5a-6
主讲人：西安交通大学 程向前 第5讲 网络层之一 5a-6 数据报（Datagram ）网络: 因特网模型 在网络层没有联接建立过程 路由器: 没有端对端的连接状态 在网络层不存在“联接”的概念 一般分组使用信宿主机的ID进行路由选择 同样收发双方的不同分组可能经由的路径可能不同 application transport network data link physical application transport network data link physical 1. Send data 2. Receive data
网络层的服务模型: 网络服务 承诺? 拥塞 体系结构模型 带宽 无损有序实时反馈 Internet best effort none nono no no(inferred via loss) ATM CBR constant yes yes yes no rate congestion ATM VBR guaranteed yes yes yes no rate congestion ATM ABR guaranteed no yes no yes minimum ATM UBR none no yes no no 0 Internet正在进化:工 observ, Diffserv 主讲人:西安交通大学程向前 第5讲网络层之一5a-7
主讲人：西安交通大学 程向前 第5讲 网络层之一 5a-7 网络层的服务模型: 网络 体系结构 Internet ATM ATM ATM ATM 服务 模型 best effort CBR VBR ABR UBR 带宽 none constant rate guaranteed rate guaranteed minimum none 无损 no yes yes no no 有序 no yes yes yes yes 实时 no yes yes no no 拥塞 反馈 no (inferred via loss) no congestion no congestion yes no 承诺? Internet 正在进化: Intserv, Diffserv
数据报还是VC网络:why? 因特网 ATM 口数据交换在计算机之间进行电话网络演化而来 o弹性”服务没有严格的实口人们的交流 时性要求 格要求实时性,和可靠 口“聪明”的端系统(计算机 o需要服务承诺 O可进行自适应执行控制,口“傻瓜式”的端系统 出错恢复 O电话机 o网络内部比较简单,边缘 上“比较复杂 o复杂性在网络内部 口利用了许多链路类型 o各具有不同的特性 o统一服务标准十分困难 主讲人:西安交通大学程向前 第5讲网络层之一5a-8
主讲人：西安交通大学 程向前 第5讲 网络层之一 5a-8 数据报还是VC网络: why? 因特网 数据交换在计算机之间进行 “弹性”服务,没有严格的实 时性要求 “聪明”的端系统 (计算机) 可进行自适应,执行控制, 出错恢复 网络内部比较简单, “边缘 上”比较复杂 利用了许多链路类型 各具有不同的特性 统一服务标准十分困难 ATM 电话网络演化而来 人们的交流: 严格要求实时性, 和可靠 需要服务承诺 “傻瓜式”的端系统 电话机 复杂性在网络内部
路由选择 路由选择协议 目标:在收发双方的通信过程 5 中为分组(所经由的一系列路 由器中)确定一条“好”的路 B3-3 2 5 径 CA 2 路由选择算法的图形抽象 口图中的结点是路由器 口图中的线条为物理链路 o链路成本:延迟,￥费用 好”路 或拥塞的程度 般为费用最低的路径 o也可以另行定义 主讲人:西安交通大学程向前 第5讲网络层之一5a-9
主讲人：西安交通大学 程向前 第5讲 网络层之一 5a-9 路由选择 路由选择算法的图形抽象: 图中的结点是路由器 图中的线条为物理链路 链路成本: 延迟, ￥费用, 或拥塞的程度 目标: 在收发双方的通信过程 中为分组（所经由的一系列路 由器中）确定一条“好” 的路 径 路由选择协议 A D E B C F 2 2 1 3 1 1 2 5 3 5 “好” 路: 一般为费用最低的路径 也可以另行定义
路由算法分类 全局或分散的信息? 静态或动态的? 全局: 静态: 口所有路由器都有完整的拓扑逻口路由变化较少的情况 辑链路成本信息 " link state"算法 动态: 分散 口路由变化较快的情况 冂路由器只了解物理上邻接的路 O定期更新 由器,了解到达这些路由器的 链路成本 o为了响应链路成本的 口通过迭代计算处理,可与相邻 变化 路由器交换信息 T" distance vector"算法 主讲人:西安交通大学程向前 第5讲网络层之一5a-10
主讲人：西安交通大学 程向前 第5讲 网络层之一 5a-10 路由算法分类 全局或分散的信息? 全局: 所有路由器都有完整的拓扑逻 辑,链路成本信息 “link state” 算法 分散: 路由器只了解物理上邻接的路 由器，了解到达这些路由器的 链路成本 通过迭代计算处理,可与相邻 路由器交换信息 “distance vector” 算法 静态或动态的? 静态: 路由变化较少的情况 动态: 路由变化较快的情况 定期更新 为了响应链路成本的 变化