[网络协议]计算机网络笔记（8） 网络层 （功能+网络服务）

网络层

网络层的目的是实现两个端系统之间的数据透明传送

• 从发送主机向接受主机传送数据段（segment)
  • 发送主机：将数据段封装到数据报（datagram）中
  • 接受主机：向传输层交付数据段（segment）
• 每个主机和路由器都运行网络层协议
• 路由器检验所有穿越它的IP数据报的头部域
  • 决策如何处理IP数据报

网络层核心功能

转发与路由：

• 转发（forwarding）：将分组从路由器的输入端口转移到合适的输出端口
• 路由（routing）：确定分组从源到母的经过的路径
  • 路由算法（routing algorithms）

连接与建立：

网络层支持连接建立功能时

• 数据分组传输之前两端主机需要首先建立虚拟/逻辑连接
  • 网络层连接；两个主机之间（路径上的路由器等网络设备都要参与其中）
  • 传输层连接：只在端到端即两个应用进程之间连接（对中间网络设备透明）

网络层服务

网络层为发送端（主机）到接收端（主机） 的数据报传送“通道(channel)” 提供无连接服务和连接服务

无连接服务(connection-less service):

• 不事先为系列分组的传输确定传输路径
• 每个分组独立确定传输路径
• 不同分组可能传输路径不同
• 典型代表：数据报网络

连接服务(connection service):

• 首先为系列分组的传输确定从源到目的经过的路径(建立连接)
• 然后沿该路径（连接）传输系列分组
• 系列分组传输路径相同
• 传输结束后拆除连接
• 典型代表：虚电路网络

虚电路网络(virtual-circuit network)

虚电路：一条从源主机到目的主机，类似于电路的路径（逻辑链接）
- 分组交换
- 每个分组的传输利用链路的全部带宽
- 源主机到目的主机路径经过的网络层设备共同完成虚电路功能

虚电路包括：

1. 从源主机到目的主机的一条路径
2. 虚电路号（VCID），沿路每段链路一个编号
   • 同一条VC上，在每段链路上的VCID通常不同
     • 路由器转发分组时依据转发表改写/替换虚电路号
3. 沿路每个网络层设备，利用转发表记录经过的每条虚电路

• 通信过程
  • 呼叫建立(call setup)->数据传输->拆除呼叫
    • 首先建立一条逻辑链接，以保证双方通信所需的一切网络资源
    • 通过发送呼叫连接请求分组，协商沿途经过的节点
    • 用节点中的缓冲区和虚电路号标识一条逻辑信道相连接
    • 呼叫连接请求分组到达接收方后，接收方认可所建立的连接
    • 发回连接接纳分组，眼园路返回发送端
• 建立虚电路时每个分组分配携带一个虚电路标志（VC ID），而不是目的主机地址
• 虚电路经过的每个网络设备，都需要维护每条经过它的虚电路状态

数据报网络(datagram network)

数据报网络：是"尽力交付"的，是没有质量保证的服务

- Internet因特网采用的就是数据报服务：因特网中网络层向上只提供简单灵活的、无连接的、尽最大努力交付的数据包服务

• 网络层无连接
• 每个分组携带目的地址
• 路由器根据分组的目的地址转发分组
  • 基于路由协议/算法构建转发表
  • 检索转发表
  • 每个分组独立选路

虚电路网络和数据报服务的对比：