网络层
概述
主要任务是把分组从源端传到目的端，为分组交换网上的不同主机提供通信服务。
传输单位是数据报
功能：
1. 路由选择与分组转发
2. 异构网络互联
3. 拥塞控制
拥塞是所有节点都来不及接收分组而需要丢弃数据，是一种全局状态。
有两种解决方式： 开环控制（静态）、闭环控制（动态）
数据交换方式
电路交换
建立连接（呼叫/电路建立） -- 通信 -- 释放连接（拆除电路）
特点： 建立连接后就要占用信道，哪怕不说话（即独占资源）
优点：
1. 通信时延小
2. 有序传输
3. 没有冲突
4. 实时性强
缺点：
1. 建立连接时间长
2. 线路独占，使用效率低
3. 灵活性差（有一个交换设备错则整体崩溃）
4. 无差错控制能力
报文交换
不建立连接，利用交换设备（交换机）的存储转发功能，将报文（即信息整体）从源
主机发送到目的主机。（报文传输过程路径不固定，动态随机）
优点：
1. 无需建立连接
2. 存储转发，动态分配线路
3. 线路可靠性较高
4. 线路利用率高
5. 多目标服务（一个报文可以有多个目的地址）
缺点:
1. 有存储转发时延
2. 报文大小不定，需要网络节点有较大缓存空间
分组交换
把大的数据块分割成小的数据块，在传输时依次发送每个分组（不必等上一个分组的确认就可以发下一个分组
可以认为是连续发送分组）
优点：
1. 无需建立连接
2. 存储转发，动态分配线路
3. 线路可靠性高
4. 线路利用率高
5. 相对于报文交换，存储管理更容易（因此每个分组数量块小）
缺点：
1. 有存储抓发时延
2. 需要传输额外的信息量（分组编号等信号）
3. 乱序到目的主机时，要对分组配许重新组，需要一定时间
分组交换是并行传输，要比报文交换效率高，总体时延要小
总结：
1. 报文交换和分组交换都采用存储转发
2. 传送数据量大，且传送时间远大于呼叫时，采用==电路交换==。电路交换传输时延最小。
3. 从信道利用率看，报文交换和分组交换优于电路交换，其中分组交换时延更小。
分组交换又分为数据报方式和虚电路方式：
- 数据报方式为网络层提供无连接服务
不事先为分组的传输确定传输路径，每个分组独立确定传输路径，不同分组传输路径不同
无连接、每个分组携带目的地址、路由器根据分组的目的地址转发分组，每个分组独立选路、不保证有序
不可靠、网络故障适应性强
- 虚电路方式为网络层提供连接服务
首先为分组的传输确定传输路径（建立连接），然后沿该路径传输系列分组，系列分组传输路径相同，
传输结束后拆除路径。
有连接、仅在连接建立时使用目的地址之后使用虚电路号、同一虚电路的分组按同一路由转发、保证有序到达
网络古装适应性差
几种传输单元名词辨析
应用层 报文
传输层 报文段（根据什么标准分割）
网络层 IP数据报，分组
链路层 帧
物理层 比特流
路由算法
路由表/转发表
目的网络地址| 子网掩码 | 下一跳IP地址 | 接口
（路由算法会得到一个最佳路由，填到路由表中）
路由算法分为静态路由算法、动态路由算法
- 静态路由算法(非自适应路由算法) 手工配置路由信息
- 动态路由算法(自适应) 路由器直接彼此交换信息，优化出路由表项
动态路由算法又分为 全局性和分散性
- 全局性，链路状态路由算法，如OSPF协议，所有路由器掌握完整的网络拓扑和链路费用信息
- 分散性，距离向量路由算法，如RIP协议，路由器只掌握物理相连的邻居及链路费用
为了减少路由表项，对外隐藏本网的路由协议，则使用分层次的路由选择协议。
在单一的技术管理下的一路路由器，称为一个自治系统AS。
路由选择协议则可分为内部网关协议（AS内部使用，如RIP、OSPF协议）和外部网关协议（AS之间使用，如BGP协议）
路由选择协议
内部网关协议(RIP 基于距离向量算法，小网络, OSPF 基于链路状态，大网络)
RIP协议和距离向量算法
基于距离向量的的路由选择协议，最大优点是简单。
RIP协议要求每个路由器都维护一个**从它自己到每个目的网络的唯一最佳距离记录**，这里的距离为“跳数”，
即从源端口到目的端口所经过的路由个数，最大值15，16表示不可达。
和谁交换？多久交换一次？交换什么？
1. 仅和**相邻路由器**交换信息
2. 交换的信息是**自己的路由表**
3. 每30秒交换一次路由信息，然后路由器根据新信息更新路由表。若超过180s还没收到相邻路由器的通告，
则判定邻居没了，并更新自己路由表（将原来通过邻居的表项删除）。
刚开始时路由器只知道自己直连的网络，经过若干次更新，所有路由器最终都会知道到达本自治系统
任何一个网络的最短距离和吓一跳路由器的地址。
距离向量算法的主要思路
1. 修改相邻路由器发来的RIP报文中的所有表项
对地址为X的相邻路由表发来的RIP报文，把“下一跳”字段中的地址改为X，并把所有的距离字段+1
2. 对修改后的RIP报文（格式： 网络Net3， 距离2+1， 下一跳X），进行筛选和比对
（1）R1路由表中没有Net3，则该项目填入路由表
（2）R1中有Net3，则查看下一跳路由器地址
如果是X，则用收到的项目替换路由表中的项目
如果不是X，如果收到的项目距离更短则更新，否则不作处理
3. 若180s还没收到相邻路由器X的更新路由表，则把X记为不可达的路由器，即把距离设置为16（路由表中下一条为X的记录都已经不可达了？）
RIP协议是应用层协议，使用UDP传送数据；最多可包括25条路由表项，超过时需要发送多次
RIP协议好消息传的快，快消息传的慢（即标记为16不可达的消息）
OSPF协议
基于链路状态路由算法，适用于大网络
和谁交换？交换什么？多久交换？
1. 使用泛洪法向自治系统内所有路由器发送信息，方法是向相邻路由器发送信息，而每一个相邻路由器再一次将此消息发送到它自身的相邻路由器
（有点像广播？）
最终整个区域内所有路由器都得到了这个信息的一个副本
2. 交换的信息是本路由器**相邻的所有路由器的链路状态(本路由器和哪些路由相邻，以及该链路的度量/代价--费用、距离、时延、带宽等)**
ps：RIP协议交换的是路由表表项
3. 只有**链路状态发生变化时**， 路由器才向所有路由器泛洪发送此信息。
最终，所有路由器都能建立一个**链路状态数据库**，即全网拓扑图。
链路状态路由算法主要思路
1. 每个路由器发现相邻节点【hello问候分组】，了解相邻节点的玩了过地址
2. 设置到它的每个邻居的成本度量metric
3. 构造【DD数据库描述分组】，向邻站给出自己链路状态数据库中所有项目的摘要信息
4. 邻站收到后，对于其中的摘要，如果自己有则不做处理；如果没有，则发送【LSR链路状态请求分组】，请求自己没有的信息
5. 收到LSR分组后，发送【LSU链路状态更新分组】
6. 接收LSU并更新完成后，发送【LSAck链路状态确认分组】
则每个路由器的链路状态发生变化时，直接泛洪发送更新分组，收到此分组的站点恢复确认分组进行确认
7. 使用Djjkstra算法根据自己的链路状态数据库构造出 到每个站点的最短路径
OSPF使用IP数据报传送，属于网络层协议。
特点：
1. 每隔30min，刷新数据库中的链路状态
2. 互联网规模大是，OSPF协议比RIP协议要好
3. 不存在坏消息传的慢问题，其收敛速度快
BGP协议
外部网关信息，用于AS之间交换信息
和谁交换？交换什么？多久交换？
与其他AS的BGP发言人交换信息；交换网络可达性的信息，即要到达某个网络所要经过的一系列AS；发生变化时才会更新有变化的部分
BGP报文项是各AS的路径向量，和RIP类似。
BGP是应用层协议，使用tcp传输。
三个协议的区别，见图表整理
