中国科学技术大学：《计算机网络 Computer Networks（计算机通信网）》课程教学资源（PPT课件讲稿，2021）Chapter 06 Network layer（洪佩琳）

Chapter 6 Network layer ■6.1网络层向传输层提供的服务 ■6.2虚电路与数据报 ■6.3路由算法 ■6.4拥塞控制 ■6.5网络互连 1

1 Chapter 6 Network layer ◼ 6.1网络层向传输层提供的服务 ◼ 6.2虚电路与数据报 ◼ 6.3路由算法 ◼ 6.4拥塞控制 ◼ 6.5网络互连

Chapter 6 Network layer 6.1网络层向传输层提供的服务 ■6.2虚电路与数据报 ■6.3路由算法 ■6.4拥塞控制 ■6.5网络互连 2

2 Chapter 6 Network layer ◼ 6.1网络层向传输层提供的服务 ◼ 6.2虚电路与数据报 ◼ 6.3路由算法 ◼ 6.4拥塞控制 ◼ 6.5网络互连

6.1网络层向传输层提供的服务 互联网 WAN交换机 局域网 局域网 广域网 路由器 广播域 网络层的必要性： 1.相距较远的局域网之间的互联互通需要有结构化的统一的地址编排， 而MAC地址是硬件地址，与位置无关，无法用来路由。 2.二层交换机不隔离广播域，网络规模较大时易形成广播风暴

互联网 局域网 局域网 广域网 路由器 WAN交换机 网络层的必要性： 1.相距较远的局域网之间的互联互通需要有结构化的统一的地址编排， 而MAC地址是硬件地址，与位置无关，无法用来路由。 2.二层交换机不隔离广播域，网络规模较大时易形成广播风暴。 6.1网络层向传输层提供的服务 Si 广播域

6.1网络层向传输层提供的服务 复杂功 能 传输层 主机 用户 复杂功 能 网络层 通信子网 网络运营商 网络层设计目标： ·服务应与通信子网的技术无关 对于传输层而言，通信子网的数量、类型和拓扑结 构是隐蔽的 ·网络地址应该采用统一的编号模式 争论： ·网络层提供面向连接的服务还是非连接的服务 4

4 6.1网络层向传输层提供的服务 ◼ 网络层设计目标： ◼ 服务应与通信子网的技术无关 ◼ 对于传输层而言，通信子网的数量、类型和拓扑结 构是隐蔽的 ◼ 网络地址应该采用统一的编号模式 ◼ 争论： ◼ 网络层提供面向连接的服务还是非连接的服务 传输层 网络层 主机 通信子网 用户 网络运营商 复杂功 能 复杂功 能

Chapter 6 Network layer ■ 6.1网络层向传输层提供的服务 ■6.2虚电路与数据报 ■6.3路由算法 ■6.4拥塞控制 ■6.5网络互连 5

5 Chapter 6 Network layer ◼ 6.1网络层向传输层提供的服务 ◼ 6.2虚电路与数据报 ◼ 6.3路由算法 ◼ 6.4拥塞控制 ◼ 6.5网络互连

6.2虚电路与数据报 OSI的网络层提供两种服务 ·面向连接一虚电路(virtual circuit): ■首先要发出连接请求，与目的端建立连接 ■数据通信 ·拆除连接 非连接一数据报(datagram) ·每个分组头都必须包含目的地址 角 每个分组在途径节点上被单独处理 ■同一数据流的分组可以走不同的路径 6

6 6.2虚电路与数据报 ◼ OSI的网络层提供两种服务 ◼ 面向连接——虚电路（virtual circuit): ◼ 首先要发出连接请求，与目的端建立连接 ◼ 数据通信 ◼ 拆除连接 ◼ 非连接——数据报(datagram) ◼ 每个分组头都必须包含目的地址 ◼ 每个分组在途径节点上被单独处理 ◼ 同一数据流的分组可以走不同的路径

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 期 能有效的防止拥塞 7

7 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

Virtual circuits:signaling protocols used to setup,maintain teardown VO used in ATM,frame-relay,X.25 not used in today's Internet 输入 输入 输出 输出 W口 LC 端口 LCN application 。。 transport 5. Data flow begins 1 23 5 6.Receive data application network 4. Call connected 3.Accept col transport data link Initiate call network 2.incoming physical data link 22 physical 地址：A 3 地址：B network data link physical 8

8 Virtual circuits: signaling protocols ◼ used to setup, maintain teardown VC ◼ used in ATM, frame-relay, X.25 ◼ not used in today’s Internet application transport network data link physical application transport network data link physical 1. Initiate call 2. incoming call 4. Call connected 3. Accept call 5. Data flow begins 6. Receive data network data link physical 2 2 5 4 3 输入 端口 输入 L CN 输出 端口 输出 L CN … … … … 1 2 3 5 1 2 3 4 地址：A 地址：B

例子：端点A通过ATM交换机X,Y ATM信元 字节 5 48 和Z与端点B建立了一条逻辑连接 首部 有效载荷 ATM网络 在UNI GFC VPI VCI PT HEC Asynchronous Transfer Mode 比特4 8 16 31 CLP8 ☒ 虚通路标识VCI 虚通道标识符VPI 3/17 换机 换 42/55 9/35 6/35 B 机 1 ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ 入 入 出 出 入 入 出 出 入 入 出 出 端口 VPINCI VPINCI VPINCI VPINCI VPINCI 口VPI/WCI 4 3/17 2 9/35 1 9/35 4 6/35 4 6/35 2 42/55 交换机X的VPINCI转换表 交换机Y的VPINVCI转换表 交换机Z的VPINVCI转换表

ATM网络 （ Asynchronous Transfer Mode ） A B 交 换 机 X 交 换 机 Y 交 换 机 1 Z 2 1 2 3 2 3 4 3 4 1 4 入 入 出 出 端口 VPI/VCI 端口 VPI/VCI 4 3/17 2 9/35 3/17 42/55 9/35 6/35 交换机 X 的 VPI/VCI 转换表 交换机 Y 的 VPI/VCI 转换表 交换机 Z 的 VPI/VCI 转换表 入 入 出 出 端口 VPI/VCI 端口 VPI/VCI 1 9/35 4 6/35 入 入 出 出 端口 VPI/VCI 端口 VPI/VCI 4 6/35 2 42/55 例子：端点A 通过 ATM 交换机 X, Y 和 Z与端点 B 建立了一条逻辑连接 1 5 48 首 部 有 效 载 荷 GFC VPI VCI PT HEC 字节 4 8 CLP 16 3 8 在 UNI 比特 ATM 信元 虚通路标识 VCI 虚通道标识符 VPI

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 10

10 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