目录

一、网络层提供的功能

二、路由和转发

三、数据平面和控制平面

四、网络层的服务模型

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一、网络层提供的功能

网络层实现主机与主机之间的通信

从发送方主机传输报文段到接收方主机：

• 发送方主机封装报文段 (segments) 为数据报 (datagrams)
• 接收方主机递交报文段给传输层

在每个主机和路由器上都需要运行网络层协议

• 路由器会检查通过它的所有 IP 数据报的头部字段
• 然后根据目的 IP 地址对数据报进行转发

采用的是数据报网络

二、路由和转发

路由和转发是网络层的两个主要功能

路由 (routing)：确定分组从发送方传输到接收方所需经过的路径或路由。

• 通过路由算法来确定

转发 (forwarding)：将分组从路由器的输入端口转移到正确的路由器输出端口。

类比：

• 路由类似于从发送方到接收方计划旅行路线的过程
• 转发类似于驾车通过一个立交桥的过程

路由与转发的相互作用

 

三、数据平面和控制平面

网络层能被分解为：数据平面和控制平面

1. 数据平面

• 存在于本地
• 数据平面的功能等于每个路由器自身的功能
• 决定到达路由器输入端口的数据报如何转发到该路由器的输出端口

2. 控制平面

• 存在于整个网络范围
• 决定数据报在端到端路径上的路由器之间如何路由

控制平面的实现方式：

• 传统的路由算法：在路由器中实现
• 软件定义网络 SDN：在远程服务器上实现

SDN：software-defined networking

3. 控制平面：传统方式

方式：每个路由器都有单独的路由算法组件，路由器之间通过交互来实现控制平面。

 

4. 控制平面：SDN 方式

方式：通过一个远程的控制器来与路由器本地的控制代理 CA 交互。

• RC 需要知道全网的状态
• RC 需要向路由器下发路由表

 

四、网络层的服务模型

网络服务模型：定义了分组在发送与接收主机之间的端到端传输特性。

1. 网络层可能提供的服务

• 确保交付：确保分组将最终到达目的地。
• 具有时延上界的确保交付：在特定的主机到主机的时延内交付。
• 有序分组交付：以发送的顺序到达目的地。
• 确保最小带宽：只要发送方以低于特定 bps 的速率发送比特，则分组将最终到达目的地。
• 确保最大时延抖动：发送方发送两个连续分组的时间间隔与接收到的间隔相同。

2. Internet 的网络层提供的服务

提供单一的服务，即尽力而为服务。

• 不能保证分组的最终交付
• 不能保证端到端时延
• 不能保证以发送的顺序被接收
• 不能保证有最小的带宽