计算机网络与通信 第2版 申普兵 第6章 网络层

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1、第6章网络层网络层概述因特网网际协议因特网路由选择协议IP多播和因特网组管理协议下一代网际协议IPv6重点：因特网网际协议网络层概述网络层是OSI参考模型中的第三层，介于运输层和数据链路层之间。它在数据链路层提供的两个相邻节点之间数据帧的传送功能上，进一步管理网络中的数据通信，将数据设法从源节点经过若干个中间节点传送到目的节点，从而向运输层提供最基本的源节点到目的节点的数据传送服务。网络层的基本概念在网络层中数据以网络协议数据单元（分组）为单位进行传输。网络层要研究和解决的问题主要如下：为传输层提供源节点到目的节点间数据的传送服务。路由选择。路由选择是指在具有多个节点的网络中

2、，通过哪一条或几条通路将数据从源节点送到目的节点。流量控制。数据链路层的流量控制是针对两个相邻节点而言的，是以数据帧为单位进行控制的。而网络层的流量控制是针对整个通信子网内的流量而言的，是对进入网络的通信流量进行控制。对于面向连接的服务，提供网络连接的建立、保持和终止。路由算法路由选择算法分为静态路由选择算法和动态路由选择算法两大类。静态路由选择算法静态路由选择算法不用测量也不需要利用网络信息，路由选择在网络设计时或网络安装时已经设置好，是一种按照某种固定规则进行的路由选择。可以分为扩散式路由选择、固定路由选择和随机路由选择三种算法。扩散式路由选择一个网络节点从某条线路收到一

3、个分组后，再向除该线路外的所有线路重复发送收到的分组。结果最先到达目的节点的一个分组或若干分组肯定经过了最短的路径，而且所有的路径都被尝试过。固定路由选择每个网络节点存储一张表格，表格中每一项记录着对应某个目的节点的下一个节点或链路。当一个分组到达某个节点时，该节点只要根据分组上的地址信息，便可从固定路由表中查出对应的目的节点及所应选择的下一节点。随机路由选择这种路由选择方式的基本思想是让转发节点随机地选择一个链路发送分组，如果选择各个链路的概率相同，则可用循环方式轮流的把各个分组转发到所有相邻的节点。动态路由选择算法动态路由选择算法是依靠网络当前的状态信息来决定节点路由选择

4、的算法。这种算法能较好地适应网络流量和拓扑结构的变化，有利于改善网络的性能，因此这种算法又称为自适应路由选择算法。把动态路由选择算法分为三类：独立路由选择、集中路由选择和分布路由选择。独立路由选择独立路由选择利用本地信息进行分布式控制。在这类路由选择算法中，节点根据自己搜集到的有关信息做出路由选择的决定，与其它节点不交换路由选择信息。集中路由选择集中路由选择利用相邻节点的信息进行分布式控制。集中路由选择也像固定路由选择一样，在每一个节点上存储一张路由表。不同的是，固定路由选择算法中的节点路由表由人工制作，而在集中路由选择算法中的节点路由表由路由控制中心（RoutingCont

5、rolCenter，RCC）定时根据网络状态计算、生成并发送给相应节点。分布路由选择分布路由选择利用全网节点的信息进行控制。在采用分布路由选择算法的网络中，所有节点定期地与其每个相邻节点交换路由选择信息。每个节点均存储一张以网络中其它节点为索引的路由选择表，网络中每个节点占用表中一项。拥塞控制算法网络拥塞现象是由于网络的数据流量超过网络额定容量而引起的，致使网络的吞吐能力急剧下降。为了解决该问题采用拥塞控制。在拥塞控制算法中，根据数据交换方式（虚电路或数据报）的不同，采用不同的控制策略。面向虚电路的拥塞控制算法缓冲区预分配法在建立虚电路时，让呼叫请求分组途径的节点为虚电路预先

6、分配一定数量的数据缓冲区。漏桶算法漏桶算法是将流量整形操作形象地比喻成一个底部带有一个小孔的水桶，不管流入桶中的水速多大，从底部小孔流出的水速是恒定的。如果桶中无水，则速率为0；如果桶中水满，则流入桶中的水将从桶边溢出，即流失掉了。面向虚电路的拥塞控制算法令牌桶算法令牌桶算法与恒定输出速率的漏桶算法有所不同，它允许一定量的突发数据流。该算法以恒定速率产生一个个令牌放入桶中，每发送一个分组都要获得和消耗一个令牌，如果令牌消耗完，则新来的分组就要等待生成新令牌或被丢弃。面向数据报的拥塞控制算法在IP协议中，采用了抑制分组的方法来解决网络拥塞问题。当网络发生严重拥塞时，路由器往往需

7、要采用丢弃分组的方法来疏导流量。理论上，路由器可以随意选择要丢弃的分组。实际上，路由器总是采用某种策略来丢弃分组，如按先来先服务的规则丢弃后到的分组；按分组优先级的规则丢弃优先级低的分组等。当然，被丢弃的分组要重新传输。第6章网络层网络层概述因特网网际协议因特网路由选择协议IP多播和因特网组管理协议下一代网际协议IPv6IP协议IP（InternetProtocol）协议是整个TCP/IP网络的核心协议，它将各个局域网和广域网互连成一个有统一地址、统一分组格式和相同服务特性的IP网络，使传输层和应用层软