第四章 网络层

H1
H2 B A E
H4 D
C
H3 (b)
H5 A—E A—D C—D
虚电路实现图例
H2 H1 A E C H3 (b) A—E A—D C—D B H4 D
H5
（5个节点的内存路由表）
（表示5条虚电路建立的 顺序以及所经过的节点）
（表示沿虚电路H1→A→B→C→E→H5传送时， 虚电路号的变换情况）
第二节
路由选择
4.2.2 最短通路路由选择
例：寻找从源节点A到网络中其他各节点的最短通路。 3 B C 令D(ν)为源节点(节点A)到节点ν的距离； 5 2 3 令N表示网络节点的集合，初始时令N＝{A}； 2 1 A 1 F 令ι(i，j)为节点i至节点j之间的距离。 2 算法： E D 1 (1)初始化 求最短通路算法的网络举例 D(ν) = ι(A ,ν) 若节点ν与节点A直接相连 λ (ω ,ν ) ∞ 若节点ν与节点A不直接相连 (2)寻找一个不在 N中的节点ω，其D(ω)值为最小，把ω加入到 N中，然后对所 有不在 N 中的节点，用D(ν)和[D(ω)+λ(ω，ν)]中的较小的值去更新原有的 D(ν)值，即： D(ν)←min[D(ν)，D(ω)+λ(ω，ν)] (3)重复步骤(2)，直到所有的网络节点都在N中为止。
H1 AБайду номын сангаас
H2 B VC1 VC3 VC2 D
H4
E
C H3
(a)
H5
第一节
网络层的功能与服务
虚电路的实现：
建立虚电路时分配给该虚电路一个没 用过的虚电路号，以区别于本系统中 的其他虚电路。 传送数据时，每个数据分组含有分组 号、校验和控制信息及其要经过的虚 电路的号码，以区别其它虚点路上的 分组信息。 每个节点都应保持一个虚电路 表，它的每一项记录了一个打 开的虚电路信息，包括虚电路 号、前一节点和下一节点的标 识。 通常采用“动态”虚电路号码 选取法：即总是选取当前尚未 使用的最低虚电路号。
第一节
网络层的功能与服务
4.1.2.2 数据报方式
数据报服务：没有虚电路建立的过 H H 程，每一个发出的分组（称为一个 H 数据报）都携带了完整的目的地址 B D 信息，因而每一个分组都可以独立 A 的选择路由。 E 分组到达目的节点的顺序有可能与 H C 发送顺序不完全一致，甚至会失去 H A—E 某些分组。 A—D (b) C—D 要求接收方主机具有重新排序、纠 正重复或丢失分组的功能。 数据报实现 在每个节点同样要有一个路由表，按照每个分组所携带的目的地址 查找路由表来决定应沿哪条链路转发分组。
第二节
路由选择
(2)有选择的洪泛法 策略：仅在满足某些事先确定的条件的链路上转发分组。 好处：分组不会向不希望去的方向转发。 (3)固定路由法 策略：在每个节点上保存一张由此节点到网络中其他节点的固定路 由表（由网络设计人员或管理人员根据网络拓扑结构、流量分布和其 他因素编制的，并且在此后的一段相当时间保持固定不变），表中规 定一条或多条输出线。 适用：当网络拓扑固定不变并且通信量也相对稳定时。 (4)随机走动法(random walk) 策略：当分组到达某个节点时就随机地选择应当走哪条链路作为转 发的路由，因此又称为随机徘徊。 适用：在非自适应的路由策略中，若可能发生节点或链路的故障， 那么随机走动法巳被证明是非常有效的，它使得路由算法具有较好的 健壮性。
5
第二节
路由选择
图4-6 求最短通路算法的网络举例
步骤 初始化 1 2 {A} {A,D} {A,D,E} N D (B) 2 2 2 D (C) 5 4 3 D (D) 1 ① 1 D (E) ∞ 2 ② D (F) ∞ ∞ 4
3 4
5
{A,B,D,E} {A,B,C,D,E}
{A,B,C,D,E,F}
网络层的功能：
向传输层提供服务、路由选择、 拥塞控制、网络互联。
第一节
网络层的功能与服务
4.1.2 网络层提供的服务
面向连接的网络服务 ——虚电路服务 无连接的网路服务 ——数据报服务
4.1.2.1 虚电路服务
虚电路：在通信之前，需要 在源节点和目的节点间建立起 一条逻辑上的网络连接，我们 称之为虚电路。 建立虚电路过程： 建立连接 数据交换 拆除连接
2
4
1
5
3
第一节
网络层的功能与服务
4.1.2.3 虚电路服务与数据报服务的比较
第二节
4.2.1 理想的路由算法
路由选择
路由算法：网络节点在收到一个分组后，决定在那一条输出链路上 传送下去所使用的策略。 理想的路由算法的一些特点： (1)正确性。必须是信息快速、正确的传输。 (2)简单性。计算简单可以减少时延；另外，路由选择的计算不应使网 络的通信量增加太多的额外开销。 (3)坚固性。算法应能适应通信量和网络拓扑的变化，要有自适应性。 有时称这种自适应性为“健壮性”(robustness)。 (4)稳定性。当通信量和网络拓扑发生变化时，路由算法应收敛于一个 可以接受的解，而不应产生过多的振荡。 (5)公平性。算法应对所有用户（除少数高优先级用户）都是平等的。 (6)最佳性。是指以最低的费用来实现路由算法。实际上，所谓“最佳” 只能是相对于某一种特定要求下得出的较为合理的选择而已。
第四章 网络层
网络层的任务是要以分组为单位将数据信 息从源节点传送到目的节点。
网络层的功能与服务


路由选择 拥塞控制 X.25中的网络层
第一节
网络层的功能与服务
4.1.1 网络层功能及模型
网络层的作用：在数据链
路层提供的在相邻两个节点 之间透明、可靠的传送数据 帧的功能的基础上，进一步 管理网络中的通信，将从传 输层交出的数据以分组为单 位，从源节点通过通信子网 沿适当的路径传送到目的节 点。
② 2
2
3 ③
3
1 1
1
2 2
2
4 4
④
5 B 2 A 1 2 3 1 3 C 5 F
2
D 1 E
第二节
路由选择
4.2.3 路由选择的不同策略
1.非自适应路由选择——简单、开销小
(1)洪泛法(flooding) 策略：当某个网络节点从某条输入线路收到一个不是发给它的分组 时，就向所有与此节点相连的其它链路转发出去。 优点：①算法简单，几乎不需要什么计算； ②可以在最短的时间内接收方收到信息； ③方便实现广播通信和多址通信，具有良好的健壮性，广泛 应用于军事网中。 缺点：①造成分组无休止的传输； ②使接收方收到多个重复的分组； ③网络中分组数目迅速增长，结果导致网络出现拥塞现象。 改进：采用计数器或登记表法控制网络中分组数目的增长。