虚拟电路网络与数据报网络

一、网络层服务概述

在传输层每个应用可以被提供使用两个服务：无连接的 UDP 和有连接的 TCP，在网络层也能为主机之间提供无连接和有连接的服务。

在计算机网络领域，网络层在向运输层提供服务的时候到底是使用“面向连接”，还是使用“无连接”的服务，曾引起了长期的争论。原因就是：在计算机通信中，可靠交付应该由谁来负责？是网络核心还是网络边缘的端系统？

针对上面的问题，有两种重要的服务实现，分别是“无连接”的数据报网络和“面向连接”的虚电路网络。

二、虚电路网络

当两台计算机进行通信时，应当先建立连接（即：在分组交换中建立一条虚电路(Virtual Circuit)），然后双方就沿着建立的虚电路发送分组。这样以来，分组的首部不需要填充完整的目的主机地址，而是只需要填写这条虚电路对应的编号即可，因此减少了分组的开销。

通过虚电路服务如果再使用可靠传输的网络协议，所发送的分组就可以无差错的按序到达终点，不存在丢失与重复的情况。就像上图，两台主机之间进行分组的交换都必须在事先建立好的虚电路上。

采用虚电路网络会使网络核心部分变得复杂，需要所有经过这条电路的节点共同维护，如果虚拟电路断开，那么数据将会丢失，只能重新建立虚电路。互联网的先驱者们认为计算机有很强的差错处理能力，因此提出了一种无连接的思路：数据报网络。

三、数据报网络

网路在发送分组之前不需要先建立连接。每一个分组（IP 数据报）独立发送，与其前后的分组无关（无编号）。网络层不提供服务质量的保。也就是说，所传送的分组可能出错、丢失、重复和失序（不按顺序到达终点），也不保障分组交付的时限。由于传输网络不提供端到端的可靠传输服务，这就使网络中的路由器比较简单，从而使减轻网络核心的负担，并且价格也比较低。

如果主机中进程间的通信需要可靠的数据交付，那么就由网络的主机中的运输层负责（差错检测、流量控制等）。采取这种设计有很多好处：网络造价相对较低，运行方式灵活，可以适用多种应用。

目前的互联网能够发展到今天的规模，正是因为采用了这种设计思路。OSI 体系的支持者曾极力主张适用可靠传输的虚电路网络，但是这早已经成为历史了。

TCP/IP 体系的网络架构提供的就是数据报网络服务。

四、虚电路网络与数据报网络的区别

对比	虚电路网络	数据报网络
思路	可靠通信由网络来保障	可靠通信由网络主机保障
连接的建立	需要建立连接	不需要建立连接
终点地址	仅在连接建立时使用，每个分组使用虚拟电路号	每个分组都有完整的终点地址
分组转发	沿着虚拟电路进行转发	每个分组独立选择路由进行转发
节点故障时	所有通过故障节点的分组均不能到达	当一个节点出故障时，不影响其他的节点
分组的顺序	按发送顺序到达终点	不一定按发送顺序到达终点
差错处理与流量控制	可以由网络负责，终点也可以由主机负责	由主机负责

五、other

网络真是一个有趣的东西，神秘而又复杂。陆陆续续参考资料、书籍总结了几篇关于网络知识方面的博文，是因为觉得只有更了解计算机才能学好计算机。这可能是一个枯燥的过程，但是哪有什么事都那么容易呢？坚持便是最好的学习方式。

参考书籍：
《计算机网络》谢希仁著