一、网络层基本概念

1、主要任务

      把分组从源端传到目的端，为分组交换网上的不同主机提供通信服务

2、网络层传输单位--数据报

     数据报与分组之间关系：

     分组是数据报通过切割划分出来的一个片段，多个分组组成数据报

3、网络层的几大功能

• 路由选择和分组转发--寻找最佳路径
• 实现异构网络互联--通过路由器实现不同设备和网络（4G、wifi、网线）的互联通信
• 拥塞控制--整个网络负载过重，每个节点都在忙碌来不及接受分组，导致网络处于拥塞状态

4、解决拥塞控制两种方式

• 开环控制：在网络开始工作之前，就先把所有能够产生网络阻塞的因素考虑进去，进行一个预先的控制（静态控制方法）
• 闭环控制：预先不考虑，让网络工作起来时自动去调整实现拥塞控制（动态控制方法）

二、数据交换方式

（一）数据交换背景

1、网络核心

    路由器--将大量主机联系在一起的交换设备

2、数据交换的作用

   使数据通过网络核心（路由器）从源主机到目的主机

3、需要数据交换的原因

• 使用较少的链路实现大量主机的互联
• 每条链路尽可能的短，大量主机有距离很远的，连接到同一个交换设备上，链路很长
• 主机越多，交换设备的端口越多，需要的交换设备内部吞吐量越大，技术上很难实现

由于以上原因， 将每两台主机间建立一条链路（通道）和大量主机连在一个交换设备上都不能满足，因此需要由多个交换设备互联组成的交换网络

       

通过交换网络来实现数据的传递和交流

（二）三种数据交换方式

1、电路交换--电话网络  

           

（1）电路交换的阶段

         建立电路连接--通信--释放连接

（2）特点--独占资源 

      当数据链路带宽比较大，可以使用多路复用技术来划分链路，划分之后同一时间可以有很多人在这个链路上通过不同的信道进行通话

     但，通话时只要建立好一个连接，就会独占链路上的部分资源，知道释放连接才可供他人使用

（3）优点

• 通信时延小，电路交换是一个数据直达的过程，不需要检测（传输时延最小）
• 实现有序传输，需要先建立连接，然后按序传输数据
• 没有冲突，因为独占资源，没有第三方的介入，类似点对点协议
• 实时性强，链路一旦建立成功，就可以实现通信

（4） 缺点

• 建立连接时间长
• 线路独占，使用效率低
• 灵活性差，一个交换设备宕机了，通信就断了
• 无差错控制能力，交换时不进行检错

2、报文交换--qq发送文件

         

（1）报文：源应用发送的信息整体

（2）传输过程

 【源发送】--【交换设备】 接收并保存报文至下一链路可用后转发出去--【目的】

（3）优点

• 无需建立连接
• 存储转发，动态分配线路
• 线路利用率较高，报文交换并不是占用从源到目标一整条链路，而是不同时间一段一段占用两节点之间的链路、
• 多目标服务，即一个报文可以同时发送到多个目的地

（4）缺点

• 有存储转发时延，因为在报文到达交换设备节点时，会先存储，等下面某条链路空闲时再转发出去
• 报文大小不定，需要网络节点有较大缓存空间

3、分组交换-发送大文件

 

（1）分组

       把大的数据块（报文）分割成小的数据块（分组）

       分组大小可不一致，默认一致

（2）与报文交换对比

• 思想一致，均采用存储转发的思想，但数据大小一样
• 报文交换串行转发报文数据，分组交换并行转发整个报文中的各个分组

（3） 优点

• 无需建立连接
• 存储转发，动态分配线路
• 线路可靠性高，分组较短，出错几率较小
• 线路利用率高，类似报文交换并不是通信双方独占整条链路
• 相对于报文交换，存储管理更容易，因为分组数据量比较小

（4）缺点

•  有存储转发时延
• 需要传输额外的信息量，因为分片的时候需要给分组加上额外的信息，分组编号，源地址和目的地址
• 分组乱序到目的主机时，要对分组排序重组，有一定的时延，但同样的数据量分组转发相比报文转发时延相对较小一些

4、分组交换的两大类

（1）数据报

（2）虚电路

5、三种交换方式比较

   

后续待更。。。