网络层概述（计算机网络）
目录
一、分组转发和路由选择
二、网络层提供的两种服务
虚电路网络——借鉴电信网的成功经验：让网络负责可靠交付
三、虚电路服务
四、互联网仅提供数据报服务
五、互联网端到端原则
六、虚电路服务与数据报服务的对比
七、虚电路网络
八、逐段链路独立的VC号
九、虚电路网络中的通信的三个阶段
一、分组转发和路由选择
网络层的主要任务就是将分组从源主机传送到目的主机， 可以将该任务细分为网络层的两种重要的功能: 分组转发 路由选择。
1、路由器负责将该分组转发到适当的输出链路。
2、分组首部包含转发标识。
3、路由器中有一个转发表，指出了转发标识对应的输出接口。
4、转发标识的形式取决于具体的网络层协议。
5、路由选择决定分组转发的路径。
6、路由选择的结果就是生成供分组转发使用的转发表。
7、路由选择可以是集中式的，也可以是分布式的。
8、分布式自动路由选择要求在每台路由器上运行路由选择协议。
9、网络层在逻辑上可以分解为两个互相作用的部分：数据平面 和控制平面。
10、分组转发直接作用于传输的数据，属于数据平面。
11、路由选择是用来控制路由器的 转发决策，属于控制平面。
二、网络层提供的两种服务
网络层可以为用户提供面向连接的服务，也可以提供无连接的服务， 但在迄今为止的所有主要的计算机网络体系结构中，网络层或提供主机到主机的无连接服务或提供主机到主机的面向连接服务，而不同时提供这两种服务：
在网络层提供面向连接服务的计算机网络被称为虚电路网络 （Virtual-Circuit Network）
而在网络层提供无连接服务的计算机网络被称为数据报网络 （Datagram Network）
虚电路网络——借鉴电信网的成功经验：让网络负责可靠交付
1、面向连接的通信方式。
2、建立虚电路(Virtual Circuit)，以保证双方通信所需的一切网络资源。
3、如果再使用可靠传输的网络协议，就可使所发送的分组无差错按序到达终点。
三、虚电路服务
1、H1 发送给 H2 的所有分组都沿着同一条虚电路传送，分组的首部不需要填写完整的目的主机地址，而只需要填写这条虚电路的编号。
2、虚电路表示这只是一条逻辑上的连接，分组都沿着这条逻辑连接按照 存储转发方式传送，而并不是真正建立了一条物理连接。
3、请注意，电路交换的电话通信是先建立了一条真正的物理连接。因此 分组交换的虚连接和电路交换的连接只是类似，但并不完全一样。
四、互联网仅提供数据报服务
1、网络层向上只提供简单灵活的、无连接的、尽最大努力 (Best Effort) 交付的数据报服务。
2、网络在发送分组时不需要先建立连接。每一个分组（即 IP 数据报）独立发送， 与其前后的分组无关（不进行编号）。
3、网络层不提供服务质量 (Quality of Service, QoS) 的承诺。即所传送的分组可能出错、丢失、重复和失序，当然也不保证分组传送的时限。
五、互联网端到端原则
1、由于网络不提供端到端的可靠传输服务，网络中的路由器可以做得比较简单， 而且价格低廉（与电信网的交换机相比较）。
2、端到端的可靠通信，由网络边缘主机中的运输层负责。
3、端到端原则：将复杂的网络处理功能置于互联网边缘，而将相对简单的尽最大努力的分组交付功能置于互联网核心。
4、好处是：网络的造价大大降低，运行方式灵活，能够适应多种应用。
六、虚电路服务与数据报服务的对比
七、虚电路网络
互联网是一个数据报网络。然而，许多其他网络体系结构包括 ATM、帧中继和X.25都是虚电路网络，它们在网络层使用连接，即虚电路（Virtual Circuit，VC）。
一条虚电路的组成如下：
1、源和目的主机之间的路径（即一系列链路和路由器）。
2、虚电路(VC)号，沿着该路径的每段链路一个号码。
3、沿着该路径的每台路由器（即虚电路交换机，这里我们统一使用路由器这 一名称）中的转发表表项。
4、属于一条虚电路的分组将在它的首部中携带一个VC号。
5、一条虚电路在每段链路上可能具有不同的VC号。
6、中间路由器在转发分组时必须用一个新的VC号替代原来的VC号，该新的VC号从转发表获得。
八、逐段链路独立的VC号
如果沿着某路径的所有链路要求一个共同的VC号的话，路由器（不仅仅是路 径上的路由器）将不得不交换并处理大量的报文，以认可一个共同的VC号可 用于这次连接（该号码不能已被任何路由器的任何其他虚电路正在使用）。
不同链路上不同虚电路的VC号是可以重复的，因为它们是完全独立的。
九、虚电路网络中的通信的三个阶段
虚电路建立：确定发送方与接收方之间的路径，并沿着该路径的每条链路决定一个VC号，在沿着路径的每台路由器的转发表中增加一个表项。还可以预留虚电路路径上的资源（如带宽等）。
数据传送：一旦创建了虚电路，分组就可以开始沿该虚电路传送了。
虚电路拆除：当发送方（或接收方）通知网络层它想终止该虚电路时，就启动 这个阶段。此时网络层将通知网络另一侧的端系统结束呼叫，并更新路径上每台路由器中的转发表以表明该虚电路已不存在了。
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