异构网络互连

1. 网络互连 -> 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, 构成更大的网络系统 -> 更常指的是用路由器进行的网络连接和网络选择; 中继系统包括 ->
   1. 物理层 -> 转发器,集线器 -> 同一个冲突域
   2. 数据链路层 -> 网桥,交换机 -> 隔离冲突域, 扩展广播域(二层广播帧或三层广播包可以到达的范围)
   3. 网络层 -> 路由器 -> 隔离广播域, 实现网络互连(从网络层看, 物理层和数据链路层的中级系统相连的系统仍然属于同一个(IP子)网络)
   4. 网络层以上 -> 网关
2. 由于历史原因, 许多地方也将网络层的路由器称为网关, 但是网关一般指的是网络层以上的设备, 用来连接差异很大的网络, 但也通常由路由器兼任
3. 异构 -> 主要体现在拓扑结构,寻址方案,差错处理
4. 网络互连时, TCP/IP协议通过在网络层采用标准化协议, 连接异构网络; 通过IP协议就可以使这些性能各异的网络在网络层看起来是一个统一的网络, 称为虚拟互连网络, 简称IP网络
5. 使用IP网络通信时可以屏蔽各个网络的具体异构细节

路由选择与分组转发

• 路由选择与分组转发是路由器的核心功能
  1. 路由选择 -> (运行路由协议)定期与相邻路由器交换信息, 获取网络拓扑变化, 动态生成并维护路由表, 计算到到达目的网络的最优路径
  2. 分组转发 -> 根据转发表, 将到达的分组从合适的输出端口转发出去 路由表由路由选择算法生成, 侧重与拓扑计算, 转发表则由路由表导出; 但是两者往往不进行区分, 统称路由表

网络层提供的两种服务

1. 虚电路(Virtual Circuit,VC)
   1. 逻辑连接, 建立时固定端到端传输路径
   2. 阶段 -> 虚电路建立, 数据传输, 虚电路释放
   3. 会分配虚电路号VCID, 同时, 在建立连接阶段使用完整的源地址和目的地址, 后续分组的首部仅需携带虚电路号; 每个中间节点维护一个虚电路表, 记录每条虚电路的VCID及下一条信息, 这些内容在连接建立过程中确定
   4. 特点 -> 建立与释放连接开销大; 固定传输路径, 故障敏感; 可靠有序, 支持端到端流量控制; 分组首部开销小
2. 数据报
   1. 无须建立连接, 独立选路后随机转发
   2. 中间节点短暂缓存, 各节点根据转发表,网络状态独立进行路由(路径)选择
   3. 分组仅占用当前链路资源, 多个主机可以同时通信
   4. 无连接,不可靠,尽力交付,分组携带完整地址,故障适应能力强,资源利用率高

SDN的基本概念

1. 从功能架构上看, 网络层可以抽象划分为两个逻辑平面 -> 数据平面和控制平面 分别负责执行分组转发和路由选择(生成并维护路由信息)
2. 软件定义网络(Software Defined Network,SDN)核心在于解耦两个平面 -> 数据平面分布式部署, 但是控制平面集中化, 路由器不再运行路由选择软件, 彼此之间不交换路由信息; 控制躬耕由逻辑集中式的远程控制器统一承担, 掌握全网拓扑结构及主机状态, 为每个分组计算最优转发路径, 并通过OpenFlow等协议将相应流表(SDN中的转发表)下发至各个路由器 -> 此时路由器简化功能 -> 接收分组,匹配流表,执行转发
   • 不过由于互联网的分布式, SDN仅在一些大型数据中心互联的广域网中采用能显著提升网络运行效率
3. 三类接口 -> SDN提供的标准化编程接口, 高度可编程性, 动态调整高效控制
   1. 北向接口 -> 面向上层应用提供标准化API
   2. 南向接口 -> 实现控制器与转发设备之间的双向通信
   3. 东西向接口 -> 控制器集群内部通信
4. 优点 -> 集中控制与分布转发, 性能; 灵活可编程性; 降低成本(控制与转发分离)
5. 挑战 -> 安全风险(特别是控制器); 性能瓶颈, 比较难做大做强

拥塞控制

1. 拥塞 -> 指的是网络中出现过量分组, 超过其处理能力时所引发的性能下降
2. 依据 -> 若吞吐量随负载增大而略微增大, 则轻度拥塞; 增大而反而吞吐量降低, 已进入拥塞状态
3. 区分拥塞控制和流量控制 -> 分别是涉及全局网络与节点到节点之间的流量
4. 方法 ->
   1. 开环控制 -> 静态策略, 不依赖当前网络状态
   2. 闭环控制 -> 动态检测拥塞的位置与程度, 基于反馈机制

总结

1. 虚电路只是一条逻辑连接, 并非物理连接, 不需要为每条虚电路预分配带宽