网络层的功能

网络层的功能

主要任务与传输单位

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路由选择与分组转发

路由器主要完成两个功能:是路由选择 (确定哪一 条路径),二是分组转发 (当一个分组 到达时所采取的动作)

  • 路由选择。指按照复杂的分布式算法,根据从各相邻路由器所得到的关于整个网络拓扑
    的变化情况,动态地改变所选择的路由。
  • 分组转发。指路由器根据转发表将用户的IP数据报从合适的端口转发出去。

路由表是根据路由选择算法得出的,而转发表是从路由表得出的。
路由表则需要对网络拓扑变化的计算最优化,转发表的结构应当使查找过程最优化

在讨论路由选择的原理时,往往不去区分转发表和路由表,而是笼统地使用路由表一词。
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异构网络互联

所谓异构网络互联,是指将两个以上的不同的计算机网络,通过一定的方法, 用一种或多种通信处理设备(即中间设备)相互连接起来,以构成更大的网络系统。中间设备又称中间系统中继系统
根据所在的层次,中继系统分为以下4种:

  • 物理层中继系统:中继器,集线器(Hub)。
  • 数据链路层中继系统:网桥或交换机。
  • 网络层中继系统:路由器。
  • 网络层以上的中继系统:网关。

网络互联通常是指用路由器进行网络互联和路由选择。
路由器是一台专用计算机,用于在互联网中进行路由选择
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拥塞控制

在通信子网中,因出现过量的分组而引起网络性能下降的现象称为拥塞

判断网络是否进入拥塞状态的方法是,观察网络的吞吐量与网络负载的关系:如果随着网络负载的增加,网络的吞吐量明显小于正常的吞吐量,那么网络就可能已进入轻度拥塞状态;如果网络的负载继续增大,而网络的吞吐量下降到零,那么网络就可能已进入死锁状态

拥塞控制的作用是确保子网能够承载所达到的流量,这是一个全局性的过程,涉及各方面的行为:主机、路由器及路由器内部的转发处理过程等。单一地增加资源并不能解决拥塞。

流量控制和拥塞控制的区别

  • 流量控制往往是指在发送端和接收端之间点对点通信量的控制。流量控制所要做的是抑制发送端发送数据的速率,以便使接收端来得及接收。

  • 拥塞控制必须确保通信子网能够传送待传送的数据,是一个全局性的问题,涉及网络中所有的主机、路由器及导致网络传输能力下降的所有因素。

拥塞控制的方法

  • 开环控制。在设计网络时事先将有关发生拥塞的因素考虑周到,力求网络在工作时不产生拥塞。这是一种静态的预防方法。一旦整个系统启动并运行,中途就不再需要修改。开环控制手段包括确定何时可接收新流量、何时可丢弃分组及丢弃哪些分组,确定何种调度决策等。所有这些手段的共性是,在做决定时不考虑当前网络的状态。
  • 闭环控制。事先不考虑有关发生拥塞的各种因素,采用监测网络系统去监视,及时检测哪里发生了拥塞,然后将拥塞信息传到合适的地方,以便调整网络系统的运行,并解决出现的问题。闭环控制是基于反馈环路的概念,是一种动态的方法。

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