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计算机网络 第七章 网络层
第1页，共155页，编辑于2022年，星期三
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通信子网的内部操作
在OSI参考模型中，网络层是网络中继节点中的最高层，所以网络层体现通信子网向端系统所提供的网络服务。
数路）服务方式
网络层向运输层提供的一种可靠的数据传送方式，所有分组按照发送顺序到达。进行数据交换的两个端系统之间有一条虚电路（网络连接）为它们服务。
无连接（数据报）服务方式
通信子网内部节点按数据报方式交换数据，而与端系统相连的网络节点向端系统提供虚电路服务。
组合方式
虚电路子网上提供的数据报服务。例：在ATM子网上运行IP。
网络层提供的服务
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网络层向运输层提供的通信服务方式总结
通信子网向端系统所提供的网络服务有面向连接（虚电路）和无连接（数据报）两种。
通信子网内部的工作方式分为虚电路和数据报两种方式。
通信子网提供的网络服务和通信子网内部选择的工作方式是虚电路还是数据报方式是无关的，也就是说接口和子网内部对虚电路和数据报的选择有4种组合。
网络层提供的服务
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4种组合的通信：
网络层提供的服务
向主机提供的服务
虚电路（面向连接）
数据报（无连接）
虚电路子网
通信子网
工作方式
数据报子网
ATM AAL1
运行于
ATM
UDP
运行于
IP
运行于
ATM
TCP
运行于
IP
UDP
运行于
IP
例：
例：
例：
例：
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虚电路服务与数据报服务的本质差别表现在：是把顺序控制、差错控制和流量控制等通信功能交给通信子网去完成，还是由端系统自己来完成。
两种服务的优缺点各自参半，就看具体的应用背景如何。
网络层提供的服务
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在通信子网内部，分组从一个网络节点转移到另外一个网络节点，直至到达目的用户所连接的网络节点，分组在其中的转发过程成为路由选择转发过程。
对于通信子网内部采用虚电路方式的，在分组源端点要发送数据之前，会先做路由选择，在源端点连接的网络节点到目的端点连接的网络节点之间建立一条虚电路。
对于通信子网内部采用数据报方式的，每个网络节点根据分组到达的目的地址，根据网络参数情况决定分组传输的路由线路。
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路由的特征和要素
路由算法的基本特性：
正确性（correctness）
简单性（simplicity），减小路由算法的复杂度以及系路由系统的开销
健壮性（robustness），能够适应网络结构的变化，保证路由选择的有效性
稳定性（stability），能够适度反映网络的变化，不会因为网络结构的变化而导致动荡的路由选择。
公平性（fairness），找到一种合适的网络路由选择策略
最优性（optimality）
高效性（efficiency），能够充分利用网络链路资源，减少分组在通信子网中的传递时间
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路由的特征和要素
性能标准
跳段数、花费、延迟、吞吐量
路由选择时机
数据报、虚电路
路由判决地点
每个节点（分布式）、中心节点（集中式）、始发节点（源）
网络信息来源
无来源、本地、相邻节点、路由中的节点、所有节点
路由选择方式
静态方式、动态方式
网络信息更新时间
连续更新、定期更新、显著负载变化、拓扑变化
路由算法的技术要素 ：
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最佳路由算法
路由算法的目的是找到一条从源到目的地的一条“最好”路径（通常是指具有最小花费的路径）。
花费可能是距离、信道带宽、平均通信量、通信开销、队列平均长度、测量到的时延和其它一些因素的综合。
即，给定一个代表该网络的图，找到一条由一系列链路组成的路径，其中：
路径中的第一条链路连接到源。
路径中的最后一条链路连接到目的地。
对应所有的i，路径中的第i和i-1条连接到同一个节点上。
最小花费路径：源到目的地之间所有可能的路径的链路花费总和最小。（若所有的链路花费相同，则最小花费路径即最短路径。）
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Dijkstra前向搜索算法
每个结点用从源节点沿已知最佳路径到本节点的距离来标注。开始一条路径也不知道，故所有节点都标注为无穷大。随着