第五章网络层网络层关注的是如何将分组送达目的端，沿路可能要经过多个路由器。网络层必须知道通信子网的拓扑结构，并且选择合适的路径。5.1网络层设计要点5.1.1网络层向传输层提供的服务„网络层应该向传输层提供哪种服务？…所提供的服务应该独立于路由器技术…路由器的数量、类型和拓扑关系于传输层不可见…传输层可以使用的网络地址应该有一种统一的编址方案，可以跨越多个LAN和WAN（异种网络互连）„两个阵营：面向连接的服务or无连接服务…Internet阵营„网络本质上来说是不可靠的，主机应该自己完成错误控制和流量控制„网络提供的服务很简单（少量原语），但是不一定可靠„每个分组必须携带完整的目标地址，每个分组在传输中相互独立…电话公司„网络应该提供可靠的，面向连接的服务，服务质量是最主要的因素。„在数据传输之前应该建立连接，传输结束后释放连接，路由选择在连接阶段就确定了„分组应该按序被递交，差错控制和流量控制应该由网络解决核心问题：设计的复杂性应该放在哪里？…用户端设备日渐便宜，计算性能更高，并且用户的需求变化很大，因此网络层的设计应该是将简单高效放在首位（傻瓜型网络）…用户更喜欢可靠的服务，保证服务质量是网络层设计时最需要考虑的问题。因此网络层的设计应该是面向连接的，一旦连接建立成功，就应该可以给用户提供相应的服务质量数据报的特点„每个分组的寻路是独立的，可以合理利用网络资源„如果途中一个节点或一条链路发生故障，能给分组重选路由„分组头需要包含地址字段，也会增加开销（overhead)„各分组途经的路径可能不同，因此有可能出现先发后到现象„分组必须有生存时间限制，当生存期满时，分组则被抛弃，免得在网络内死转5.1.2无连接服务的实现„无连接的服务…所有的分组（数据报，datagram）在网络中的传输相互独立…每个分组需要携带完整的目的地址…存储-转发模式（storeandforward）虚电路的特点„一条物理链路可以对应多条逻辑信道„一条虚电路由各物理链路上的逻辑信道级联而成，占用了节点上的一条逻辑信道实际上就是占用了该节点上缓存器内的一个存储空间„分组靠逻辑信道号（LCN）选择路由，因LCN只有局部意义，所以减少了分组头标的开销和处理的复杂度„能有效的防止拥塞5.1.3面向连接服务的实现„在发送数据之前，需要建立起来一条从源路由器到目标路由器之间的路径，这个连接称为虚电路（VirtualCircuit，VC）…虚电路必须在数据传输之前建立…途径的路由器要记录该虚电路…每个分组携带虚电路标识5.1.4虚电路子网和数据报子网虚电路和数据报之间的折中…路由器的内存空间和带宽之间的平衡…建立虚电路所需要的时间和地址解析的时间…保证服务质量，在子网内避免拥塞…网络的健壮性5.2路由算法要解决的问题：确定一个进来的分组该被传送到哪一条输出线路上路由算法（routingalgorithm）对于数据报子网，路由器必须针对每一个到达的分组重新选择路径；对于虚电路子网，在虚电路建立的时候确定路径，后续的数据分组必须沿着该路径向前传递路由（routing）和转发（forwarding）对路由算法的要求：正确性，简单性，健壮性，稳定性，公平性和最优性公平性vs.最优性：吞吐量和平均分组时延路由算法的分类…非自适应的算法（nonadaptivealgorithm）：路由选择预先在离线的情况下计算好，在网络启动的时候下载到路由器上（静态路由，staticrouting）…自适应的算法（adaptivealgorithm）：根据当前的网络拓扑结构、流量变化情况实时更新路由表中的内容（动态路由，dynamicrouting）5.2.1优化原则„对最优路径的一般性描述：最优化原则（optimalityprinciple）：如果路由器J在从路由器I到路由器K的最优路径上，那么，从I到J的最优路径也必定沿着同样的路由路径„汇集树（sinktree）：从所有的源到一个指定目标的最优路径的集合组成的以目标节点为根的树5.2.2最短路径路由（静态）„基本思路：建立一个子网图，途中的每个节点代表一个路由器，每条弧代表一条通信线路，为了在一对给定的路由器之间选择一条路由路径，只需在途中找到节点之间的最短路径即可„衡量路径最短的方法…跳数…物理距离…带宽…平均流量…通信开销…平均队列长度利用Dijkstra算法求A到D的最短通路B7CB(2,A)C(∞,-)B(2,A)C(9,B)2332E2FE(∞,-)E(4,B)ADAF(