计算机网络之网络层

送分小仙女□ 提交于 2019-11-30 00:49:08

功能

  • 异构网络互连:
    • 当中继系统是转发器,网桥或者交换机时,一般并不称之为网络互连,因为这仅仅是把一个网络扩大了,而这仍然是一个网络。
    • 网络互连通常是指用路由器进行网络互联和路由选择。
  • IP数据报的传送:网络地址不变,链路层地址变化(层次化)(即 源、目的地址不变,而交通工具改变了

路由算法

  • 静态路由算法:
    • 基本概念:
      又称非自适应路由算法。指由网络管理员手工配置的路由信息。
    • 优点:
      简便、可靠
    • 适用性:
      • 大型和复杂的网络环境通常不宜采用静态路由。
      • 负荷稳定、拓扑变化不大的网络中运行效果很好
      • 故仍广泛用于高度安全的军事系统较小的商业网络
  • 动态路由算法:
    • 基本概念:
      又称自适应路由算法。值路由器上的路由表项是通过相互连接的路由器之间彼此交换信息,然后按照一定的算法优化出来的,而这些路由信息会在一定时间间隙里不断更新,以适应不断变化的网络,以随时获得最优的寻路效果。
    • 优点:
      能改善网络的性能并有助于流量控制
    • 缺点:
      算法复杂,会增加网络的负担,有时因对动态变化的反应太快而引起振荡,或反应太慢而影响网络路由的一致性。

距离-向量路由算法

每个结点仅与它的直接邻居交谈,它为它的邻居提供从自己到网络中所有其它节点的最低费用估计

距离-向量路由算法中,所有结点都定期地将它们的整个路由选择表传达给所有与之直接相邻的结点。
迭代计算一条路由中的站段数(RIP算法)或延迟时间,从而得到到达一个目标的最短(最小代价)道路。

  • 路由选择表:
    • 每条路径的目的地(另一结点)
    • 路径的代价(也称距离)

      注意:这里的距离是一个抽象的概念,如RIP就将距离定义为“跳数”。跳数是指从源端口到目的端口所经过的路由个数,每经过一个路由器,跳数+1。

  • 更新路由表:
    • 被通告一条新的路由,该路由在本节点的路由表中不存在,此时本地系统加入这条新的路由。
    • 发来的路由信息中有一条到达某个目的地的路由,该路由与当前使用的路由相比,有较短的距离(较小的代价)。此种情况下,就用经过发送路由信息的结点的新路由替换路由表中到达那个目的地的现有路由。
  • 缺点:
    • 更新报文的大小与通信子网的结点个数成正比,所以路由选择信息的数量很容易变得非常大。
    • 有可能遇到路由环路等问题。

      最常见的距离-向量路由算法是RIP算法,它采用“跳数”作为距离的通量。

链路状态路由算法

每个结点通过广播的方式与所有其他结点交谈,但它仅告诉它们与它直接相连的链路的费用

链路状态路由算法要求每个参与该算法的结点都具有完全的网络拓扑信息。它们主动测试所有邻接结点的状态,定期地将链路状态传播给所有其他结点(或称路由节点)。

  • 更新路由表:
    每当链路状态报文到达时,路由节点便使用这些状态信息取更新自己的网络拓扑和状态“视野图”,一旦链路状态发生变化,结点就对更新的网络图利用Dijsktra最短路径算法重新计算路由,从单一的源出发计算到达所有目的结点的最短路径。

  • 特征:
    • 向本自治系统中所有路由器发送信息,这里使用的方法是泛洪法,即 每个路由器通过所有端口向所有相邻的路由器发送信息。(除了刚刚发来信息的那个路由器)
    • 发送的信息是与路由器相邻的所有路由器的链路状态,但这只是路由器所知道的部分信息。
    • 只有当链路状态发送变化时,路由器才向所有路由器发送此消息。
  • 优点:
    • 每个路由节点都使用同样的原始状态数据独立地计算路径,而不依赖中间节点的计算。
    • 链路状态报文不加改变地传播,故易于查找故障。
    • 比距离-向量算法由更好的规模可伸展性。

典型的链路状态算法是OSPF算法

层次路由

因特网将整个互联网划分为许多较小的自治系统(注意一个自治系统中包含很多局域网),路由选择按照层次的方式进行。

  • 路由器选择协议:
    • 内部网关协议(IGP):也称域内路由选择,一个自治系统内部所使用的路由选择协议。具体有RIP和OSPF等。
    • 外部网关协议(EGP):也称域间路由选择,自治系统之间所使用的的路由选择协议。具体有BGP

      采用层次路由时,OSPF讲一个自治系统再划分为若干区域,每个路由器都知道在本区域内如何把分主路由到目的地的细节,但不用知道其他区域的内部结构。

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