网络层数据层面

简介

• 所有主机路由器都要实现网络层

• 路由选择：数据层面
• 每台路由器，输入到输出转发分组

• 转发：控制层面
• 端到端选路径

服务描述

• 最小的是数据报（datagram)

• 网络层发送端把段封装成数据报，接收端收到把数据报把段交给传输层

转发和路由选择

网络层服务模型

路由器工作原理

路由器体系结构

• 交换速率
单位时间从输入端口到输出端口转发分组的数量

• 交换类型
• 共享内存式交换结构
• 总线式交换结构
• 不能同时交换
• 互联网式交换结构
• 可以交换

• 缓存，队列
• 交换结构到达分组速率>输出链路速率

• 头部阻塞
• 由于发送时候头部在转发，所以后面都在等

• 先入先出

• 优先级排队
• 非抢占式优先级
高优先级不会抢占正在发送的低优先级

• 循环调度

• 加权公平队列

网际协议

IPv4数据报格式

IPv4数据报分片与重组

• DF
• 0可分片
• 1不可分片

• MF
• 0最后一片
• 1不是最后一片

• offset
• 片偏移确定位置

• X=(lenth-20)/(mtu-20)

IPv4编址

IP地址

• 一个接口可有一个或多个IP地址

• 一个IP只能付给一个接口

点分十进制表示

• 网络地址：网络号不变，主机名全0

• 网络号全0默认路由

• 广播地址：网络号不变，主机名全1

• 网络号除区分数，全1环回接口

子网

IP地址扩展

• 借主机号来拓展网络号

• 子网掩码‘与’原来的号，获得网络号

• 子网掩码求法：网络号全1.主机号全0，支持变长

• ip地址块
格式：网络地址/网络号位数

IP地址分配

DHCP

• c/s

• UDP

• 端口号：67

• 每个子网一个DHCP服务器

• 连接
1. client广播申请
2. DHCP回复可用ip地址
3. client请求协议
4. DHCP签订协议

NAT协议

• 原IP，端口 变成NAT IP和新端口号
• 用端口号区分不同IP的交换
• checksum需要重新计算

IPv6

• 取消checksum

• 双栈

• 隧道

通用转发

• 基于目的地的转发：匹配+动作

SDN

openflow

• flow:分组头部字段定义

• 通用转发

• flow table用来定义match+action规则

ICMP

• 封装在IP的data域里的协议

• 用于主机和路由器之间交换网络信息