网络层（IP协议）

网络层的数据分组（packet）叫数据报（datagram）。
路由器实现的协议栈：网络层以下。
网络层三个功能：转发（forwarding）、路由（routing）、连接建立（connection setup）。转发，就是路由器决定把这个数据报发往哪条链路，路由就是获取从源到目的地完整路径的过程。
网络层中有两种设备：链路层交换机（link-layer switches）、路由器（router）。

网络服务模型
网络层可能提供的服务。
1、确保交付。能够到目的地。
2、具有时延上界的确保交付。最多多久到。
3、有序分组交付。按顺序到。
4、确保最小带宽。确保每个分组的最多多久到。
5、确保最大时延抖动。分组收到的间隔时间的变化小于某个时间，”收货”速度比较稳定。
6、安全性服务。数据安全。
因特网：“对上述服务，概不承诺”。

1、虚电路和数据报网络

网络体提供的类似TCP/UDP连接服务。
虚电路Virtual-Circuit，VC电路，提供有连接服务。
数据报网络datagram network，提供无连接服务，比如因特网。

虚电路

建立/拆除虚电路时，转发表更新。
点击查看【processon】
三个过程：虚电路建立、数据传送、虚电路拆除。

数据报网络

核心是转发表。原理：前缀最长匹配规则。

假设目的地址为ip，按最长匹配规则，最匹配哪个，就走哪个链路接口。
每隔一段时间，路由器的转发表会根据路由选择算法主动更新一次。

2、路由器的工作原理

路由器结构

输入端口结构

查找
查找输出端口。
每个输入端口都有一个转发表副本。
纳秒级查找：硬件执行查找（硬件可以叠加并行执行），超简单线性搜索算法（快速查找算法），高效内存访问（嵌入式DRAM和SRAM内存设计三态内容可寻址存储器TCAM，Tenary Content Address Memory，常数时间内找出）。
数据链路处理
1、物理层、链路层处理。
2、检查并更新分组首部：版本号、检验和、寿命。
3、更新用于网络管理的计数器（接收到的IP数据报的数目）。

交换结构

1、经内存交换
早期路由器就是传统的计算机，数据从IO -> 内存 -> IO，总线共享，一次只能一个内存读写。
现代的，是每个输入线路卡共享交换结构内存各自处理查找和存储，多处理器共享内存。
2、经总线交换
根据上图举例，在A中的分组a被添加了一个标签（首部），然后进入总线，xyz都能收到，只有匹配的标签匹配的才保存，标签会删除，一次只能一个分组通过总线。
3、经互联网络交换
图中纵横式，如果有N个输入、输出端口，就有2*N条总线，交换结构控制器能够控制这些总线交叉点的闭合，比如a要到Y，B要到x，这两条总线就会连上，也就是说可以同时发送多个分组，但是这些分组不能是相同的输出端口。

输出端口结构

分组调度程序packet scheduler决定先发队列中哪个分组，规则有：FCFS先来先服务，加权公平排队（WFQ），在服务质量保证方面（quality of service guarantee）其关键作用。
缓存要溢出时，改如何管理分组？典型的算法：主动队列管理算法（Active Queue Management，AQM）