計算機網(wǎng)絡(luò)——網(wǎng)絡(luò)層(一)

一、網(wǎng)絡(luò)層主要概念和提供的服務(wù)

網(wǎng)絡(luò)層服務(wù)

1.分組

網(wǎng)絡(luò)層會對源端從上一次接收的數(shù)據(jù)封裝并進行分組千扶,并且在目的端從網(wǎng)絡(luò)層中解封成上一層的數(shù)據(jù)料祠。其實能網(wǎng)絡(luò)層就像郵局一樣提供從發(fā)送者向接收者傳遞郵件的服務(wù),但在傳遞過程中并不改變或使用郵件里面的內(nèi)容县貌。

2.路由

網(wǎng)絡(luò)層另一個重要功能就是路由選擇术陶。一個互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)(多個LAN和多個WAN)是由網(wǎng)絡(luò)和連接網(wǎng)絡(luò)的路由器組成的,所以從源端到目的端要經(jīng)過多個路由器煤痕,所以需要找最佳路徑梧宫,當(dāng)今是通過運行某些路由選擇協(xié)議來生成路由器中的路由表接谨,即路由選擇

3.轉(zhuǎn)發(fā)

當(dāng)分組到達路由器的某個端口時,路由器需將分組轉(zhuǎn)發(fā)到另一個所連接的網(wǎng)絡(luò)上塘匣,這種行為是通過路由表(或轉(zhuǎn)發(fā)表)實現(xiàn)的脓豪。

4.差錯控制

針對數(shù)據(jù)報的首部進行差錯控制,而不是針對整個數(shù)據(jù)包(控制能力有限)

5.擁塞控制

如果源端計算機發(fā)送的數(shù)據(jù)報數(shù)量超過了網(wǎng)絡(luò)或路由器的容量忌卤,就可能發(fā)生擁塞扫夜,一些路由器可能丟棄數(shù)據(jù)報。隨著更多的數(shù)據(jù)被丟棄驰徊,情況可能變得更糟笤闯,甚至導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰且沒有數(shù)據(jù)報被傳遞。

6.服務(wù)質(zhì)量

媒體和通信技術(shù)的發(fā)展讓通信的服務(wù)質(zhì)量越來越重要棍厂,所以需要提高更好的服務(wù)質(zhì)量支持實現(xiàn)自身發(fā)展

網(wǎng)絡(luò)層向上一層提供了兩大類服務(wù):面向連接的虛電路服務(wù)和面向非連接的數(shù)據(jù)報服務(wù)

網(wǎng)絡(luò)層擁塞

在服務(wù)中已經(jīng)介紹了會有網(wǎng)路擁塞的情況颗味,嚴(yán)重時會導(dǎo)致所有的信息緩沖區(qū)全部占滿而無法空出,使網(wǎng)絡(luò)通信停止牺弹,出現(xiàn)所謂的死鎖現(xiàn)象(或稱為擁塞崩潰)浦马。所以面對這種情況一定要采取擁塞控制的措施,動態(tài)控制是個很動態(tài)的問題张漂。
鎖死:
直接死鎖(相互占用對方需要的資源)
重裝死鎖(路由器緩存擁塞引起)

?控制論的角度解決擁塞控制有開環(huán)控制算法和閉環(huán)控制算法晶默,開環(huán)控制算法在網(wǎng)絡(luò)運行過程中,何時接受新分組航攒,何時丟棄分組以及丟棄哪些分組都是事先規(guī)劃好的磺陡,并不考慮當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)流量狀況。而閉環(huán)控制算法是在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞后漠畜,通過反饋機制來調(diào)整當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)流量仅政,使網(wǎng)絡(luò)流量與網(wǎng)絡(luò)可用資源相協(xié)調(diào),從而使網(wǎng)絡(luò)擁塞問題得到緩解

現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)大豆采用閉環(huán)算法來解決網(wǎng)絡(luò)擁塞問題
閉環(huán)控制算法的關(guān)鍵措施:

  • 監(jiān)測機制
  • 反饋機制盆驹,將發(fā)生擁塞的信息傳送到可能采取行動的地方(如控制點)
  • 調(diào)整機制
    防止擁塞的三種方法:
    1)緩沖區(qū)預(yù)分配方法
    2)分組丟棄法
    3)通信量控制法

二、網(wǎng)絡(luò)互連

網(wǎng)絡(luò)互連就是將地理位置不同的局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)通過網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備及采用相關(guān)技術(shù)將其連接起來滩愁,形成一個很大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)躯喇,使不同網(wǎng)絡(luò)上的主機能夠互相通信,并能實現(xiàn)資源共享硝枉。在用戶看來廉丽,這些互連在一起的網(wǎng)絡(luò)就好像是一個網(wǎng)絡(luò)一樣。
計算機網(wǎng)絡(luò):局域網(wǎng)(LAN)妻味、城域網(wǎng)(MAN)和廣域網(wǎng)(WAN)
網(wǎng)絡(luò)互連形式:

  1. LAN—LAN互連:
    ①同種LAN互連正压。要求相連的局域網(wǎng)都執(zhí)行相同的協(xié)議。簡單责球,可用中繼器實現(xiàn)互連焦履。另外網(wǎng)橋也可以將分散在不同地理位置的多個LAN互連拓劝。
    ②異型LAN的互連。例如嘉裤,一個Ethernet網(wǎng)絡(luò)與一個Token Ring網(wǎng)絡(luò)的互連郑临。異型LAN也可以用網(wǎng)橋互連起來。
  2. LAN—WAN互連:互連發(fā)生在OSI/RM的網(wǎng)絡(luò)層屑宠,互連時使用的設(shè)備是路由器厢洞。
  3. LAN—WAN—LAN互連 :互連發(fā)生在OSI/RM的網(wǎng)絡(luò)層,互連設(shè)備是路由器典奉。大量的主機通過LAN來接入WAN是今后主機接入WAN的一種重要方法
  4. WAN—WAN互連:互連發(fā)生在OSI/RM的傳輸層及其以上層躺翻,網(wǎng)絡(luò)互連使用的設(shè)備是網(wǎng)關(guān)。

在了解了網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的形式后首先要明白的就是用來進行網(wǎng)絡(luò)互連的物理設(shè)備了

網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備的作用

所以接下來要了解這些物理設(shè)備
中繼器卫玖、集線器它們工作在物理層公你,主要用于擴展網(wǎng)絡(luò)的距離。
網(wǎng)橋工作在數(shù)據(jù)鏈路層骇笔,用于連接兩個相同體系結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)省店。實現(xiàn)在兩個局域網(wǎng)段之間存儲、轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)鏈路幀笨触。它把兩個物理網(wǎng)絡(luò)連接成一個邏輯網(wǎng)絡(luò)(可互連兩個不同物理層懦傍、不同MAC子層和不同速率的局域網(wǎng))
路由器工作在網(wǎng)絡(luò)層,其最突出的特性是能將不同協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)視為子網(wǎng)而互連芦劣,更能跨越廣域網(wǎng)將遠程局域網(wǎng)互連成一個大網(wǎng)粗俱。

路由器與網(wǎng)橋的根本區(qū)別是:網(wǎng)橋工作在數(shù)據(jù)鏈路層,而路由器工作在網(wǎng)絡(luò)層虚吟。路由器是面向協(xié)議的設(shè)備寸认,能夠識別網(wǎng)絡(luò)層地址(例如:IP地址),而網(wǎng)橋只能識別數(shù)據(jù)鏈路層地址(或稱MAC地址或物理地址)

1.路由器的基本功能
image.png
2.路由器的功能結(jié)構(gòu)組成
路由器的功能結(jié)構(gòu)組成

路由器可以在網(wǎng)絡(luò)間截獲發(fā)送到遠程網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)發(fā)串慰,為不同網(wǎng)絡(luò)之間的用戶提供最佳的通信路徑改艇,子網(wǎng)隔離牙咏,抑制廣播風(fēng)暴,生成和維護路由表,進行數(shù)據(jù)包格式轉(zhuǎn)換兄世,實現(xiàn)不同協(xié)議鲸郊。我們可以通過IP路由器將網(wǎng)絡(luò)進行互連榨汤。


路由器的操作過程

我們上網(wǎng)的過程其實基本是根據(jù)LAN—WAN—LAN的互連方式連入廣域網(wǎng)進行上網(wǎng)的惶楼,下一節(jié)來介紹一下如何利用ip連入廣域網(wǎng)進行上網(wǎng)。以及關(guān)于ip地址的知識滔以。

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