网络层之转发和路由

网络层的作用

        根据目的IP找到一条到达目的主机的最佳线路。

理论上网络层能够提供的服务

        1、确保交付，保证传输层分组肯定到达目的地。

        2、具有延时上界，确保最大延时不会超过某一个数（如100ms）。

        3、有序，保证分组按序到达目的地。

        4、确保最小带宽，只要低于特定速率传输分组，保证分组按序到达且不丢失。

        5、确保最大时延抖动，两个相邻分组的发送间隔和接收间隔不会超过某个特定的数。

        6、安全性服务，提供保密性、完整性和可鉴别服务。

        现实中，因特网提供的网络服务模型就是毛都不保证，一切尽力而为。其他网络服务模型如CBR-ATM、ABR-ATM提供了上述一种或多种服务。

虚电路和数据报网络

    虽然因特网是一个数据报网络，但是许多其他网络体系结构如ATM、帧中继等却是虚电路网络。虚电路有点类似与打电话，传输数据之前要先建立连接，维护虚电路的状态信息，然后才能传输数据，传输完数据还需要拆除连接。而在数据报网络中，发送数据前不需要建立连接，也不需要维护虚电路的状态信息。虚电路通过VC号对分组进行转发，而数据报网络通过目的IP地址对分组进行转发。

转发和路由

        转发是指在一个具体的路由器中，将一个输入分组，根据转发表中的规则发送到输出接口的过程。

        路由是指一个网络中的所有路由器使用特定的路由协议，计算出分组从源到目的地节点所采用的路线。

路由器工作原理

路由器体系结构

        路由选择处理器，执行路由选择协议，生成路由器的转发表，并将生成的转发表副本复制到各个输入端口。

        输入端口，接收输入分组，拆封链路层协议，查找转发表转发分组。如果分组暂时无法进入交换结构，则需要在输入端排队，所以输入端口需要有缓存队列。

        交换结构，将输入分组导入到相应的输出端口。

        输出端口，从输出缓存队列中提取分组，封装成帧，并传输出去。