计算机网络(上交教授) Chap5
329页1、第5章 网络层,网络层主要解决的问题 路由选择 网络互连 拥塞控制 为上层提供服务,相当与路口的检查和服务,路口警察的任务,网络层的设计,存储转发的数据包交换 为传输层提供的服务 面向无连接服务的实现 面向连接服务的实现 虚电路子网和数据报子网的比较,存储转发的数据包交换,数据包 Packet 存储转发 Store and Forward 路由器 Router 交换 Switching 通信子网 Communication Subnet 资源子网 Resource Subnet,网络层协议环境,Tnbm P344 Fig. 5-1 网络层协议环境,网络层的设计,存储转发的数据包交换 为传输层提供的服务 面向无连接服务的实现 面向连接服务的实现 虚电路子网和数据报子网的比较,为传输层提供的服务,服务应与路由器技术无关 路由器的数量、类型和拓扑结构对于传输层来说应是不可见的 传输层所能获得的网络地址应采用统一的编址方式,并允许跨越多个LAN和WAN,网络层提供的服务类型,面向无连接服务:网络是不可靠的,网络服务不应面向连接,分组的排序和流控制应不属于网络层,每个分组都单独寻径,所以必须携带
2、完整的目的地址 如Internet 面向连接的服务:网络应该提供可靠的、面向连接的服务,否则服务质量将无从谈起,尤其对于多媒体应用 如 ATM,对于网络层提供的服务有两种观点:,网络层的设计,存储转发的数据包交换 为传输层提供的服务 面向无连接服务的实现 面向连接服务的实现 虚电路子网和数据报子网的比较,面向无连接服务的实现(数据报子网),路由器A按左边的路由表运行,后来发现如到E和F应该走B才更好,于是更新路由表,A的路由表,E的路由表,C的路由表,Tnbm P346 Fig. 5-2 数据报子网中分组的寻径,用扩算法实现传输,网络层的设计,存储转发的数据包交换 为传输层提供的服务 面向无连接服务的实现 面向连接服务的实现 虚电路子网和数据报子网的比较,面向连接服务的实现(虚电路子网),H1和H2已建立了1#连接 H3要和H2建立连接只能是2#,A的路由表,Tnbm P348 Fig. 5-3 虚电路子网中分组的寻径,C的路由表,E的路由表,网络层的设计,存储转发的数据包交换 为传输层提供的服务 面向无连接服务的实现 面向连接服务的实现 虚电路子网和数据报子网的比较,虚电路子网和数据
3、报子网的比较,Tnbm P349 Fig. 5-4虚电路子网和数据报子网的比较,虚电路子网/数据报子网的比较(续),虚电路子网 通过路径选择后建立连接 分组按序传输 服务质量能得到保证 通信后撤销连接 适合于实时传输 数据报子网 每个分组分别选择最佳路径,健壮性较好 整个网络系统的信道利用率高,成本低 差错控制和排序工作由协议高层(主机)完成 适合于非实时传输,第5章 网络层,网络层设计的相关问题 路由算法 拥塞控制 服务质量 网络互联 因特网中的网络层,路由算法,路由算法是网络层软件的一个重要部分,它决定进入的分组应从哪一根输出线传输 如果是数据报子网,将在每一个分组到达时作此决定 如果是虚电路子网,是在虚电路建立时决定,该连接上所有分组都将沿此线路传输 路由与转发:路由是寻径,转发是当一个分组到达时发生的动作,路由算法(续),路由算法设计必须考虑的问题 正确性 简单性 健壮性 稳定性 公平性 最优性 路由算法中的度量标准 路径长度 hop数(跳数少的) 延迟时间,路由算法的分类,静态算法 自适应算法 拓扑相关的路由算法 移动节点的路由 Ad-hoc网络的路由,静态算法(static
4、 routing),最短路径算法(Dijkstra) 扩散法(flooding),为路由器配置一张最优的路由表,最短路由选择(Dijkstra),Dijkstra算法(1959):通过用边的权值作为距离的度量来计算最短路径,有最少边数的路径不一定是最短路径,如下图: 5和4之间边数最少的路径是5234但最短路径是523674,采用的数据结构,集合S:尚未找到最短路径的节点 的集合 数组R:Ri为从指定源点去节点i 的路径上,节点i的前一个 节点 数组D:Di为从指定源点到节点i 的最短距离,算法的初始化,初始化集合S为除源节点外的所有节点 初始化数组D:如果从源节点到节点v的边存在,则D(v)为该边的权值,否则为无穷大 初始化数组R:如果从源节点到节点v的边存在,则R(v)为源节点,否则为0,算法,WHILE(集合S非空) 从S中选一节点u,使Du最小; 如果(Du为无穷大) 错误!无路径存在,退出 把u从S中删去; 对(u,v)是边的每个节点v 如果(v仍在S中) C=Du+weight(u,v); 如果 (CDv) /*v找到了一条更短的路径*/ Rv= u; /*替换v的最短路径
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