目录
- [4.1 概述](#4.1 概述)
- [4.2 虚电路和数据报网络](#4.2 虚电路和数据报网络)
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- [4.2.1 虚电路服务](#4.2.1 虚电路服务)
- [4.2.2 数据报服务](#4.2.2 数据报服务)
- [4.2.3 选择](#4.2.3 选择)
- [4.2.4 对比](#4.2.4 对比)
- 4.3路由器工作原理
4.1 概述
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功能：实现网络互连，进而实现数据报在各网络之间的传输
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TCP/IP协议栈的网络层使用网际协议IP，因此TCP/IP协议栈中网络层常称为网际层
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发送端将报文段封装成数据报
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接收端将数据报拆成报文段发送给运输层
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网络中每一台主机和路由器中都有一个网络层协议
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路由器会检测每个经过它的IP数据报的首部字段
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主要功能
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转发(forwarding)
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作用：将包从路由器输入端口移动到合适的输出端口
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转发表决定该路由器的本地转发操作
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路由选择(routing)
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作用：确定包从源到目的地的完整路径
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路由算法通过网络确定端到端的路径
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4.2 虚电路和数据报网络
4.2.1 虚电路服务
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提供网络层连接服务
- 数据传输前要预建立连接
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每个包携带VC编号，而非目的主机地址
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虚电路组成
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源到端的路径
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每段链路的VC编号
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路径上路由器的转发表项
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VC编号可被更改，新VC编号来自转发表
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4.2.2 数据报服务
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提供网络层无连接服务
- 数据传输前不与先建立连接
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路由器没有端到端的连接，没有网络层连接
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使用目的主机地址转发包
- 相同的源到目的之间的路径选择可能不同
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最长前缀匹配
- 查找转发表时选择与目的地址最长匹配的前缀
4.2.3 选择
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VC
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异步传输模式(Asynchronous Transfer Mode，ATM)
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起源：电信电话网络化
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严格时序性保证
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严格可靠性保证
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服务质量保证
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哑终端
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电话机
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网络内部复杂
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Datagram
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Internet
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起源：计算机数据交换
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弹性服务需求
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无严格时序性需求
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多种链路类型
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不同特性
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难以提供统一服务
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"smart"终端
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可以自适应，执行控制和错误恢复
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网络内部简单，边缘复杂
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4.2.4 对比
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虚电路服务
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思路：可靠通信应当由网络来保证
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建立连接：必须建立网络层连接
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终点地址：终点地址仅在连接建立阶段使用，每个分组首部只需携带短的VC编号
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分组转发：属于同一条虚电路的分组均按照同一路由进行转发
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结点故障：所有通过故障结点的虚电路均不能工作
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分组顺序：总按照发送顺序到达终点
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难易程度：可以将通信资源提前分配给每一个虚电路，容易实现
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另：通信结束后，释放之前建立的虚电路
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数据报服务
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思路：可靠通信应当由用户主机来保证
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建立连接：不需要建立网络层连接
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终点地址：每个分组都有终点的完整地址
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分组转发：分组可走不同路由
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结点故障：出故障的结点可能丢失分组，一些路由可能会发生变化
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分组顺序：不一定按照发送顺序到达终点
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难易程度：很难实现
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另：因特网采用该思想
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4.3路由器工作原理
路由器组件
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输入端口(input ports)
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线路端接
- 在路由器中在执行终结 传入链路的物理层功能
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数据链路处理(协议，拆封)
- 与传入链路另一端的链路层交互来执行链路层功能
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查找，转发，排队
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查找转发表找到路由器输出端口
- 前缀匹配
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发送到交换结构
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当交换结构转发速率低于输入端输入速率时，导致输入排队
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线路前部(Head-Of-the-Line，HOL)阻塞**
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队列头部的数据报阻止其他数据包向前移动
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交换结构(switching fabric)
将包从输入端口转发(交换)到输出端口
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输出端口(output ports)
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排队(buffer管理)
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当通过交换结构的到达速率超过输出线路速率时，导致输出排队
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问题
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排队延迟
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丢包(buffer耗尽)
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数据链路处理(协议，封装)
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线路端接
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路由选择处理器(routing processor)