第4章 网络层.pdf

### 第4章 网络层 #### 一、网络层概述 - **为何需要网络层**：在探讨网络层之前，我们首先需要理解为何在现有的数据链路层之上还需要一个网络层。数据链路层主要关注的是同一局域网内的计算机间的数据传输问题，而网络层则更进一步，它解决的是不同局域网之间如何实现互联互通的问题。 - **解决的问题**： - 异构网络互联：如何使得不同类型的局域网能够互相连接并进行资源共享。 - 互联网中的主机标识：在网络中，每台主机都需要有一个唯一的标识符，以便其他主机能够找到它。 - 路由选择问题：在网络中确定数据传输的最佳路径。 - 数据转发问题：在网络中如何将数据从源主机转发到目的主机。 #### 二、网络层提供的服务 - **服务类型**：在计算机网络领域中，曾长期存在一个争议，即网络层应该向传输层提供何种服务。主要存在两种观点：“面向连接”服务和“无连接”服务。 - **面向连接的服务**：类似于电话系统，在数据传输前先建立一条虚电路，确保数据能够按照预定的路径传输，且保证数据传输的质量。 - **无连接的服务**：每一份数据包都是独立发送的，不依赖于任何预先建立的连接。 - **服务特点**： - 在面向连接的服务中，网络层会负责可靠的数据传输，这通常意味着数据的准确性和完整性由网络本身来保证。 - 无连接的服务则更多地依赖于端系统来处理数据的可靠传输问题，这意味着网络层只负责尽力而为地将数据包从源发送到目的地，而不管其是否正确到达或按时到达。 #### 三、网络层两种观点的比较 - **面向连接的观点**：这种观点认为网络层应该负责可靠的数据传输，类似于电信网络的做法。在通信开始之前建立虚拟电路，确保数据能够无误地按照顺序到达目的地，这样做的好处是可以减少数据传输过程中的额外开销。 - **无连接的观点**：网络层提供简单灵活的服务，不对数据传输的质量做出任何保证。每份数据包都是独立发送的，并且不保证它们按顺序到达或者不会丢失。这种设计思想的优点在于可以大幅度降低成本并且运行更加灵活。 #### 四、两种服务方式的对比 - **虚电路服务**与**数据报服务**是两种不同的服务模式，它们在可靠性、连接建立、终点地址、路由选择以及网络故障适应性等方面有所不同。 - **可靠性**：虚电路服务倾向于由网络保证可靠性，而数据报服务则依赖于端系统的可靠性机制。 - **连接建立**：虚电路服务需要在数据传输前建立连接，而数据报服务不需要。 - **终点地址**：虚电路服务只需要在连接建立阶段使用较短的虚电路号，而数据报服务中的每个数据包都需要包含完整的终点地址。 - **路由选择**：虚电路服务中的数据包沿着固定的路由传输，而数据报服务中的每个数据包都可以独立选择路由。 - **网络故障适应性**：虚电路服务中，一旦网络出现故障，所有受影响的虚电路都无法工作；而在数据报服务中，网络故障只会导致部分数据包丢失或路由改变。 #### 五、总结 - 网络层是计算机网络中的一个重要组成部分，它解决了不同局域网间的互联互通问题，并提供了数据传输的服务。无论是面向连接的服务还是无连接的服务，都有着各自的特点和应用场景。随着技术的发展，现代互联网更多地采用了无连接的数据报服务模式，这不仅降低了网络的成本，还提高了灵活性和适应性。