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注：本文图片的水印均是笔者自己的。
参考资料：《自顶向下的计算机网络》《王道计算机网络考研复习指导》
本节概述：
网络层：向上只提供简单灵活的、无连接的、尽力而为的数据报服务。
特点：传送的分组可能会出错、丢失、重复、乱序以及超时。
原因：降低网络构建的成本，灵活其运行方式以适用于多种应用，在今天看来，这是正确的。
异构网络互联：
网络互连的概念：
将两个以上的计算机网络，通过一定的方法，用一些中继系统相互连接起来，以构成更大的网络系统。
更准确地说，是指用路由器进行网络互连和路由选择。
（路由器是一台专用的计算机，用于在互联网中进行路由选择）
那中继系统又是什么呢？
中继系统：
中继系统分类（按所在层次）：
- 物理层：转发器、集线器
- 数据链路层：网桥、交换机
- 网络层：路由器
- 网络层以上：网关
就这样，许多计算机网络就可以通过一些路由器进行互连；
IP网：
又因为参加互连的计算机网络都使用相同的IP协议，所以可以整体视为一个虚拟IP网络（逻辑互连网络）。
更进一步地说，就是说，互连起来的各种物理网络的异构性本来是客观存在的，但是通过IP协议，就可以使这些性能各异的网络在网络层上看起来好像是一个统一的网络，我们可以理解为封装。
使用IP网的好处：
当IP网上的主机进行通信的时候，其内部复杂的路由转发过程被掩盖，就像黑盒一样，简单明确。
路由与转发：
路由器主要有两个功能：路由选择、分组转发。
路由选择：
根据特定的路由选择协议，构造出路由表，同时经常或定期地和相邻路由器交换路由信息，从而不断地更新和维护路由表。
更进一步地说，是按照复杂的分布式算法，根据从各相邻路由器得到的关于整个网络拓扑的变化情况，动态地改变所选择的路由。
分组转发：
处理通过路由器的数据流。关键操作是转发表查询、转发和相关的队列管理和任务调度等。
更进一步地说，是路由器根据转发表，将用户的IP数据报从合适的端口转发出去。
（在讨论路由选择原理的时候，往往不去区分转发表和路由表，都统称为路由表）
SDN的基本概念：
因为网络层的主要任务就是转发和路由选择，所以可以将网络层抽象地划分为：
- 数据平面（转发）
- 控制平面（选择）
SDN——软件定义网络，是近年流行的一种创新网络架构，采用集中式的控制平面和分布式的数据平面（互相分离）。
其中，其控制平面利用控制-数据接口，对数据平面上的路由器进行集中式的控制，从而方便软件来控制网络。
这使得路由器变得简单，砍掉了相互交换路由信息这一功能，集成在远程控制器中；
路由器只需要进行收到分组、查找转发表、转发分组这三项工作。
SDN的应用：
在某些具体条件下，例如一些大型的数据中心之间的广域网，使用SDN模式进行改造，就可以让网络的运行效率变高。
SDN的可编程性：
SDN具有可编程性，为开发者们提供强大的编程接口（北向接口），使得网络具有很好的编程性。
SDN控制器和转发设备建立双向会话的接口称为南向接口；
通过不同的南向接口协议（如Openflow），SDN控制器就可以兼容不同的硬件设备，同时可以在设备中实现上层应用的逻辑。
SDN控制器集群内部控制器之间的通信接口称为东西向接口，用于增强整个控制平面的可靠性和可拓展性。
SDN的优缺点：
优点：
- 集中式与分布式的并行——既利于控制平面的全局优化，又利于高性能的网络转发；
- 两大功能分离——灵活可编程与性能的平衡；
- 两大功能分离——降低成本。
缺点：
- 集中管理——安全风险（更易攻击）
- 集中化的控制器——瓶颈问题（性能）
拥塞控制：
概念：在通信子网中，因出现过量的分组而引起网络性能的下降的现象——拥塞。
判断网络是否进入拥塞状态的方法：
观察网络的吞吐量与网络负载的关系。
随着网络负载的增加：
- 网络的吞吐量明显小于正常的吞吐量——轻度拥塞状态；
- 网络的吞吐量快速下降——拥塞状态；
- 网络的吞吐量降为零——死锁状态。
这时，拥塞控制就来解决这一问题。
流量控制与拥塞控制的区别：
流量控制：发送端与接收端的点对点的通信量控制，抑制发送速率，以便接收。
拥塞控制：必须确保通信子网能够传送待传送的数据，全局性问题。
拥塞控制的两种方法：
- 开环控制：在设计时实现考虑到——静态方法。
- 闭环控制：采用监测网络系统，及时检测哪里发生了拥塞——动态方法。
[附加] 本节易错知识点习题：
路由器连接的异构网络是指：数据链路层和物理层均不同。
网络的异构性指的是传输介质、数据编码方式、链路控制协议、不同的数据单元格式、不同的转发机制。
而这些特点分别在物理层和数据链路层中定义。
在路由器互联的多个局域网的结构中，要求每个局域网的物理层、数据链路层、网络层的协议可以不同，但是网络层以上的高层协议必须相同。
路由器只能隐藏网络层及以下的具体细节，但是以上不可以。
可以分隔广播域的是路由器。
路由器工作在网络层，不转发广播包，因此可以分隔广播域，抑制网络风暴。
交换机工作在数据链路层，能够分隔冲突域，但不能分隔广播域。
集线器和中继器是物理层设备，都不能分隔。
一个路由器的路由表通常包含：目的网络和到达该目的网络路径上的下一个路由器的IP地址。
路由器在能够开始向输出链路传输分组的第一位之前，必须先接收到整个分组——存储转发机制。
在因特网中，IP分组的传输需要经过源主机和中间路由器到达目的主机；
通常来说，源主机和中间路由器都不知道IP分组到达目的主机需要经过的完整路径。
