第四节:网络图层:数据水平

4.1 导论

• 发送主机对和接收主机对(部分)之间的数据传输
• 无法打开信件
• 将接收端的段段向上移到传输层。
• 每个主机和路由器都有网络一级的协议
• 每一份通过路由器的IP数据报告 都要对头部进行检查

网络层功能：
转发组从路由器输入接口发送到相应的输出接口。
线路算法(路由选择算法、路线选择程序)用来决定从主机传输到目的地主机的组别路径。

举例：
前进是跨过一个十字路口的过程。
路线:安排从A点到B点的道路的过程。

数据平面

• 本地每个路由器功能
• 确定如何将到达路由器输入端口的组发送到路由器输出端口。
• 传统中继功能(基于目标地址+再公布),SDN中继功能(基于多个字段+流表)。

控制平面

• 网络范围内的逻辑
• 选择如何通过路由器进行数据报告,并确定源与目标主机之间的端到端路径
• 传统路线算法(在路由器中实施)、SDN(在远端服务器中执行的软件定义网络)是控制平面的方法。

传统路由方式每个路由器都有不同的路由器算法元素,在控制平面上相互作用。

路线算法确定控制平面的端到端路径。
数据平面: IP 协议定义了本地 IP 数据传输 。

SDN方式:不同的控制器(通常为远程)与本地控制剂通信

SDN基本上意味着网络由软件来界定,软件试图将网络设计从硬件限制中解放出来,使网络能够像升级和安装一样加以调整,使更多的APP(应用程序)能够迅速送交网络。

网络服务模型

• 同步阻塞IO模型
  这将相当于一个字符串,在整个系统的核数据准备过程中将停止这一字符串,然后才能在数据准备就绪时编制以下数据。
• 同步非阻塞IO模型
  在获得数据之前,它们立即返回错误,然后程序可以不间断地执行其他操作。数据准备好后,它们被传输到用户空间,程序被处理,程序在此步骤中暂停。
• 异步IO模型
  调用系统,通知所需数据,然后程序可以做其他事情,直到完成系统中的数据,将数据转移到用户空间,并在直接处理用户空间中的数据时提醒程序。
• 信号驱动
  程序在发送请求时使用简易程序 。向系统通报所要求的数据类型。然后,这一过程可以做一些不同的事情。一旦数据输入系统会立刻返回信号，程序然后立即调回。由于数据正在从内核空间转移到用户空间,完成后, 校正返回成功指令 。进程才处理别的事情
• IO多路复用
  I/O多电路再利用和I/O块也是这方面的例子。区别在于这里使用了两个系统电话(选择和校正)。此外,只有系统呼叫(recvfrom)才援引组织组织。纠正不妨碍 I/O 多重访问用户程序。这是一种分辨/民意调查的情况。但是，使用选择的好处在于它可以同时处理许多连接。所以，如果所处理的连接数量不是特别大,选择/poll网络服务器性能的使用并不总是优于微型威胁+博客化互联网服务器性能的使用。可能延迟还更大。选择/投票的好处不是它可以更快地处理个人连接。这一切都归结到 能够管理更多的连接。

4.2 路由器组成

路径: 执行路线选择算法并创建路线表 。

转发是指根据路径图将数据从输入传输到输出连接。

每个港口既可以作为投入,也可以作为产出港口!

输入端口缓存

• 当汇率机构汇率低于输入港的趋同率时,可以排在输入港排队。

• 当许多输入端将数据传送到同一个输出端时,输入端的某些数据可能会被屏蔽,从而需要使用缓存。

当输入端口的缓存满时, 缓存溢漏和组将被删除 。

输出端口缓存

• 当来自信息交换机构的数据比输出端更快时,输出端端缓存是必要的。

当输出端口的缓存满时, 缓存溢漏和组将被删除 。

交换结构

将组合从输入缓冲区发送到相应的输出端口。

• 通过内存交换
  软件系统是在CPU的监督下,从输入港到计算机公共汽车,然后到软件处理系统,最后到输出港。
  内存带宽限制中继率。
  一次只能有一个组 。
• 通过总线交换
  数据报告通过共用公共汽车从输入港发送到产出港。
  巴士带宽限制汇率。
  一次处理一个分组
• 通过互联网络交换
  开发以计算机为基础的因特网,由控制器控制的短救公交车,
  为了绕过公交车带宽限制,可以同时发送到多个群体。

调度策略

• FIFO先进先出
  默认排程机制按到达的顺序处理。
• 优先权
  某些类别的数据,或特定类别的数据,根据具体算法被赋予不同程度的优先,优先首先处理。
• 循环发送
  环绕着各式各样的团体循环。
• 加权公平队列
  每一类别按重量的顺序分配重量的一定比例,例如:
  50% A 30% B 20% C
  在整个程序过程中,A类将占用50%的线路,等等。

丢弃策略

如果在输出端口的输入端口或缓冲耗尽后仍然可以访问数据,则必须删除一些数据。

1. 扔出刚到的一队新人
2. 删除按优先顺序排列的低优先级组。
3. 随机丢弃，全凭运气

4.3 IP：Internet Protocol

数据报格式

数据报格式

• IP协议版本号
• 头部长度
• 数据报总长
• 数据类型
• (拆分、重新组装) 标识符
• 旗帜(拆分和重新组装)
• 防爆器(防爆、重新组装)
• 生存时间(一次一个路由器,一次一个路由器,一次零路由器)
• 最高一级的协定(贸易协定或联合民主党)
• 校验和
• 源IP地址
• 目标IP地址
• (用于存储额外数据的选项,如路径列表)
• 要传输的数据

IPv4

IP 地址: 一个32位元标识符,该标识符表示与主机或路由器接口的位置。

• 分片和重组
  由于网络链接是MTU(最大传输单位,在链框架中传输的数据的最大长度),大数据报告在网络中分布。
  
  一份数据报告被分为若干次要数据报告(所有报告都具有相同的标识,但有不同的差异),最后的标志是0,另一标记是1。
  
  仅对最终目标主机进行了重组,转接时没有建造中转路由器。

• 子网
  根据某些规则,IP地址分为32个IP地址的两个部分,顶部部分称为网络部分,底部部分称为主机部分。
  
  当许多IP地址的高比例相同时,即子网是由共享网络相同部分的节点组成的网络。
  
  特点:不需要路由器,子网中的任何主机都可相互实际接触。
  

• IP地址分类
  地址:0126个网络,每个网络有1 600万个主机。
  B 地址:在10年开始时,有16 00多个网络,每个网络有64 00个主机。
  C类地址:110,从200万老年人网络开始,每个网络只有254个主机。
  D地址:110开头,用于多广播和一对一通信。
  电子邮件地址:开头是110,地址将保存,然后使用。

• 特殊IP地址
  网络组件为零:
  主机全部设定为0: 0。
  主机部分只包含一个无线电地址。
  网络数量 保留它用于回环测试 因为它表示当前的节点

• 内联网IP 地址(专门)
  部分地址空间留给一个专用地址,该地址永远不会被视为公共地址分配,永远不会与公共地址重复,只有在地方网络中才会重要,并将用于区分各种装置。
  街道地址:
  B的地址:
  C类地址地址:

• 没有地区间路线(CIDR)。
  实施伙伴在上文中分为 " A " 地址、 " B " 地址、 " C " 地址等,但在某些情况下,254个C类地址的东道主不足,64 00个B类地址的东道主不足,因此需要建立按需要分配的制度。
  
  没有区域间线路:网络位置可能在任何地方。例如,前23位表示网络地址,后9位表示主机地址,而后9位表示主机地址,没有区域间线路:网络位置可能在任何地方。例如,前23位表示网络地址,后9位表示主机地址。

• 子网掩码
  由于存在地区间路由器,需要一种方法来区分网址和主机地址,从而产生子网遮罩的概念,即32个位子网遮罩,网络一个位子网,主机零位子网。
  
  只需要将IP地址和子网掩码进行&操作，就可以快速得到网络部分，此时可以拿着网络部分去路由。

• DHCP
  接收IP地址有两种方式。 一种是通过网络服务提供商, IP地址在计算机配置文件中定义。 另一种是 DHCP, 它动态地从服务器上获取IP地址 。
  
  DHCP工作流程：
  1 运行“DHCP探索”广播电台。
  2. DHCP服务器提供DHCP办公室的答复。
  主机选择 IP 地址, 并向 DHCP 服务器发送 DHCP 请求 。
  4. DHCP服务器响应DHCPACK。
  
  DHCP服务器获得了以下信息:IP地址、第一个路由器IP地址、子网遮罩、域名和DNS服务器IP地址。

IP地址如何分配?

因特网指定名称号码公司(因特网指定名称公司)是因特网指定名称公司(因特网指定名称公司)的缩写
小型地址块由互联网服务供应商分配给公司或人员。

NAT(网络地址传输网络地址转换)是一个转换网络地址的协议。

其原因是,当地网络上只有一个合法的知识产权地址。

无需向互联网服务提供商的每个局域网设备发布IP地址。
对局域网内IP地址的修改不需要向世界其他地区广播。
IPS 地址可以修改而不影响内部设备地址。
局域网内的设备没有单独的地址,外部世界也看不到——它是安全的。

NAT执行流程：
1. 东道方向80号港口的128.119.40发送数据。
2. NAT路由器开关数据源地址和港口号从3345到501。
3. 向目的地地址发送了以下回复:501
4. NAT路由器的目标地址已从5001个改为3345个。

IPv6

动机:IPv4的32个地址迅速耗尽。

IPv6地址在IPv4中从32个职位增加到128个职位。

对IPv4的升级：

• Tttl 每次路由器通过都会降低一个。 校验和在每次 ttl 更改后重新生成, 因此在 IPv6 中, 校验和被删除 。
• 不允许分发 IPv6 数据。 如果发现较大组, 则通知错误, 客户端必须提交较小组, 而路由器不再解决过度分组的问题 。

IPv4 到IPv6 过渡 :
隧道:IPv6数据报告通过IPv4路由器之间交换的 IPv4 数据报告传送。

4 SDN 4 SDN和通用转发

网络设备控制飞机(常规方法)

路由器网络层函数 :

路线:选择路径和计算路线表;在控制平面中
IP转发:加入的集团通过路径图传送;数据水平

每个工具都能实现并调节数据水平。

其他形式的网络设备包括开关、防火墙、负载平衡装置等等。

SDN代表了逻辑集中。

控制平面与数据平面之间的分离,也称为脱钩。

控制逻辑由控制平面上的遥控控制器(SDN开关)进行。
根据流程图(控制逻辑),路由器、开关和当今大多数网络设备的活动进一步细分如下:

SDN特点：

1. 通用; 基于流程+动作的匹配
2. 控制平面分离和数据水平
3. 可编程的控制程序(在可编程的控制器应用仪上运行的网络应用程序形式)(在控制器上运行的网络应用程序形式)
4. 控制飞机业务是在数据交换装置之外进行的。

SDN控制器：

1. 维护网络状态信息
2. 与上述向北的API和网络控制方案进行互动。
3. 与左侧的 API 和右侧的网络开关交互 。
4. 虽然在逻辑上是集中的,但由于业绩、可扩缩性或容忍性,经常使用分散的方法来达到这一目的。

每个路由器都包含流程图。

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