【计算机网络】4网络层②

以太网和Wi-Fi建LAN → 多个LAN连成WAN → 全世界的WAN+LAN组成Internet。
子网和VLAN是LAN/WAN内部的“分房间”方法。

1.网络层的功能

网络层提供主机到主机的通信服务，主要任务是将分组从源主机经过多个网络和多段链路传输到目的主机。

OSI体系的网络层提供的是面向连接的虚电路服务（分组交换的子类型）【计算机网络】1体系结构-CSDN博客，认为应由网络自身来保证通信的可靠性。

TCP/IP体系的网络层提供的是无连接的数据报服务（分组交换的子类型）【计算机网络】1体系结构-CSDN博客，认为应由用户主机来保证通信的可靠性。

在互联网采用的TCP/IP体系结构中，网络层向上只提供简单灵活的、无连接的、尽最大努力交付的（不可靠的）数据报服务。

1.1.异构网络互连 

互联网是由全球范围内数以百万计的异构网络（物理层、数据链路层、网络层协议可以不同，但是网络层以上的高层协议必须相同）互连起来的。

网络互连是指

将两个以上的计算机网络（当使用物理层的中继系统（转发器、集线器）或数据链路层的中继系统（网桥、交换机）时，只是把一个网络扩大了，而从网络层的角度看，它仍然是同一个网络，一般并不称为网络互连）

通过一定的方法，用一些网络层的中继系统（路由器）相互连接起来，以构成更大的网络系统。

网络互连是指用路由器进行网络连接和路由选择。

参与互连的计算机网络都使用相同的IP，通过IP就可使这些性能各异的网络在网络层上看起来像是一个统一的网络，互连后的网络可称为虚拟互连网络，简称IP网络。

1.2.路由选择(路由表)和分组转发(转发表)

路由协议：解决 “如何收集和分享网络信息” 的问题（规则）。相当于城市交通部门定期发布的 “路况广播”（哪里修路、哪里拥堵）。

路由选择算法：解决 “如何用这些信息算出最佳路线” 的问题（计算方法）。相当于司机根据路况广播，决定 “走高速还是走市区”“绕开拥堵路段” 的思考过程。

路由选择：根据路由协议(RIP路由协议,OSPF路由协议,BGP路由协议)和路由选择算法构造路由表同时经常或定期地与相邻路由器交换信息，获取网络最新拓扑，动态更新维护路由表，以决定分组到达目的地节点的最优路径。

在互联网中，一个路由器的路由表通常包含目的网络和到达该目的网络路径上的下一个路由器的IP地址。所以，源主机（主机仅知道到达本地网络的路径）、中间路由器、目的主机（主机仅知道到达本地网络的路径）都不知道IP分组到达目的主机需要经过的完整路径。

分组转发：当一个分组到达时，路由器根据转发表将分组从合适的端口转发出去。

路由器转发分组的根据是报文的IP地址。

路由协议，路由选择算法➡️路由表（需要最优化网络拓扑变化的计算）➡️转发表（精简版路由表）（结构应使查找过程最优化）

1.3.拥塞控制

拥塞原因：网络上出现过量分组，超负荷，引起网络性能下降

拥塞现象：网络上的分组数增加，但吞吐量反而降低

拥塞类比：节假日路上的车辆增多到一定程度时，收费站的吞吐量反而降低

拥塞控制方法——开环控制(静态的方法)：在部署网络时，就提前设计好预防拥塞的方法。一旦网络系统开始运行，就不再修改。

拥塞控制方法——闭环控制(动态的方法)：动态监视网络状态，及时发现哪里发生拥塞，并将拥塞信息传递给相关路由器(如通过ICMP)，相关路由器及时调整“路由表”。

与流量控制的区别：流量控制往往是指在发送方和接收方之间的点对点通信量的控制。流量控制所要做的是抑制发送方发送数据的速率，以便使接收方来得及接收。

1.4.SDN

软件定义网络(Software Defined Network,SDN)是近年流行的一种创新网络架构（不是新型物理网络结构），它将网络层抽象地划分为集中式的控制平面和分布式的数据平面，两个平面相互分离，控制平面利用控制-数据接口（Openflow协议）对数据平面上的路由器进行集中式控制，方便软件来控制网络。

2.路由算法🦊

1️⃣路由选择协议的核心是路由算法。

2️⃣路由表是通过路由算法得到的。

3️⃣路由算法配置的路由表要使路由器转发分组时能找到一条从源路由器到目的路由器的“最佳路径”。

4️⃣两种算法都可以随时更改，区别是一个是手工的，一个是自动的。

2.1.静态路由算法

2.2.动态路由算法