网络层导论

网络层服务

• 在发送主机和接收主机对之间传送段（segment）
• 在发送端将段封装到数据报中
• 在接收端，将段上交给传输层实体
• 网络层协议存在于每一个主机和路由器
• 路由器检查每一个经过它的IP数据报的头部

网络层的关键功能

网络层功能

• 转发: 将分组从路由器的输入接口转发到合适的输出接口
• 路由: 使用路由算法来决定分组从发送主机到目标接收主机的路径
  • 路由选择算法
  • 路由选择协议

数据平面、控制平面

数据平面

• 本地，每个路由器功能
• 决定从路由器输入端口到达的分组如何转发到输出端口
• 转发功能：
  • 传统方式：基于目标 地址+转发表
  • SDN方式：基于多个字段+流表

控制平面

• 网络范围内的逻辑
• 决定数据报如何在路由器之间 路由，决定数据报从源到目标主机之间的端到端路径
• 2个控制平面方法:
  • 传统的路由算法: 在路由器中被实现（功能单一：根据目标的IP地址进行转发）
  • software-defined networking (SDN): 在远程的服务器中实现（匹配很多字段，功能更多：泛洪、转发、修改字段）

传统方式：每一路由器(Per-router)控制平面

在每一个路由器中的单独路由器算法元件，在控制平面进行交互

SDN方式：逻辑集中的控制平面

一个不同的（通常是远程的）控制器与本地控制代理（CAs） 交互

网络服务模型

从发送方主机到接收方主机传输数据报的“通道” ，网络提供什么样的服务模型？

对于单个数据报的服务:

• 可靠传送
• 延迟保证，如：少于 40ms的延迟

对于数据报流的服务:

• 保序数据报传送
• 保证流的最小带宽
• 分组之间的延迟差（延迟差为0，那么发送就会立即接受到，对于多媒体来说很好）

连接建立

• 在某些网络提供有连接的网络
  • ATM, frame relay, X.25
• 在分组传输之前，在两个主机之间，在通过一些 路由器所构成的路径上建立一个网络层连接
  • 涉及到路由器
• 网络层和传输层连接服务区别:
  • 网络层: 在2个主机之间，涉及到路径上的一些路由器 —— 有连接
  • 传输层: 在2个进程之间，很可能只体现在端系统上 (TCP连接) —— 面向连接

网络层服务模型

网络架构	服务模型	是否保证带宽	是否保证丢失	是否保序	是否保证延迟	拥塞反馈
Internet	best effort(尽力而为)	none	no	no	no	no(inferred via loss)
ATM	CBR恒定速率	constant rate	yes	yes	yes	no congestion
ATM	VBR 变化速率	guaranteed rate	yes	yes	yes	no congestion
ATM	ABR 可用比特率	guaranteed rate	no	yes	no	yes
ATM	UBR 不指明比特率	one	no	yes	no	no