33 网络层及其协议

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1、3.3网络层及其协议网络层概述网络层是OSI参考模型中的第三层，它建立在数据链路层所提供的两个相邻端点之间的数据帧的传送功能之上，将数据从源端经过若干中间节点传送到目的端。从而向运输层提供最基本的端到端的数据传送服务。网络层是处理端到端数据传输的最底层，体现了网络应用环境中资源子网访问通信子网的方式。网络层的功能网络服务路由控制拥塞控制透明传输透明传输就是不管所传数据是什么样的比特组合，都应当能够在链路上传送。当所传数据中的比特组合恰巧出现了与某一个控制信息完全一样时，必须采取适当的措施，使收方不

2、会将这样的数据误认为是某种控制信息。这样才能保证数据链路层的传输的透明的。·网络层的功能异种网络的互联解决不同网络在寻址、分组大小、协议等方面的差异。不同类型的网络对分组大小，分组结构等的要求都不相同，因此要求在不同种类网络交界处的路由器能够对分组进行处理，使得分组能够在不同网络上传输。·分组生成和装配：运输层报文与网络层分组间的相互转换。运输层报文通常很长，不适合直接在分组交换网络中传输。在发送端，网络层负责将运输层报文拆成一个个分组，再进行传输。在接收端，网络层负责将分组组装成报文交给运输层处

3、理。对于网络层应提供的服务，两个观点争论得很激烈。一个观点认为不管怎样设计，通信子网注定是不可靠的，因此差错控制和流量控制必须由主机自己完成，即网络层提供的服务是无连接的。另一个观点认为，通信子网应该提供一种可靠的、面向连接的服务。面向连接的网络服务是在数据交换之前，必须先建立连接，当数据交换结束后，终止这个连接。无连接服务是两个实体之间的通信不需要事先建立好一个连接，通信所需的资源无需事先预定保留，所需的资源是在数据传输时动态地进行分配的。网络层的服务网络层的服务面向连接和面向无连接的服务各有其

4、适用场合，面向连接的服务是可靠的报文序列服务；无连接服务却不能防止报文的丢失、重复或失序，但无连接服务灵活方便，并且迅速。因此，当前的网络层既提供面向连接的服务，即虚电路方式，又提供面向无连接的服务，即数据报方式。面向连接和无连接两种服务方式的争论，实质就是将复杂的功能放在何处的问题。在面向连接服务中，它们被置于网络层（通信子网），而在面向无连接服务中，则被置于运输层（主机）。指整个通信子网向传输层或资源子网提供的服务规范。网络服务模式面向连接无连接优点1、分组携带虚电路号，带宽利用率高2、连接一

5、旦建立，容易进行拥塞控制3、容易实现保证质量服务4、容易实现计费1、无连接开销，分组可立即发送2、对于通信线路的故障，如路由器崩溃等，适应性很强，可以及时绕道缺点1、有呼叫损耗，有创建开销2、路由器需要存储虚电路状态信息3、所有经过失效路由器的虚电路要终止1、每个分组必须携带完整的目的地址，浪费带宽2、拥塞控制较难实现3、不易实现保证质量服务实现虚电路数据报实例X.25ATM帧中继ARPANET、因特网分组交换，虚电路工作原理及其特性从通信资源的分配角度来看，“交换”就是按照某种方式动态地分配传输

6、线路的资源。分组交换又称包交换，它是现代计算机网络的技术基础。1966年6月，英国国家物理实验室（NPL）的戴维斯（Davies）首次提出"分组"（Packet）一词。1969年12月美国的分组交换网ARPANET投入运行。从此，计算机网络的发展就进入了一个新的纪元，分组交换网的出现成为现代电信时代的开始。分组交换方式又可分为虚电路方式和数据报方式。虚电路基本思想：在虚电路方式中，为进行数据传输，源和目的节点间必须为分组的传输预先建立一条逻辑通路。这条传输数据的逻辑通道和电路交换中的连接类似，叫

7、做虚电路。之所以是"虚"的，是因为这条电路不是专用的，分组仍然在每个节点处首先被缓冲，并排队等待转发。呼叫分组：源主机首先发起一个虚呼叫，即发送一个特定格式的呼叫分组到目的主机，要求进行通信，同时也寻找一条合适的路由。若目的主机同意通信，就发回响应，这样在源主机和目的主机之间就建立了一条虚电路。虚电路工作过程虚电路建立：通过呼叫分组数据传输：源主机向目的主机传送的所有分组都必须沿着这条虚电路进行数据传送释放虚电路：在数据传送完毕后，还要将这条虚电路释放掉虚电路分类：呼叫虚电路永久虚电路注意：每个节

8、点到其他节点之间可能同时有若干条虚电路，也可能同时与多个节点间存在虚电路。每条虚电路支持特定的两个端系统之间的数据传输，两个端系统之间也可以有多条虚电路为不同的进程服务。由于采用了存储转发技术，所以这种虚电路和电路交换的连接有很大的不同。当我们占用一条虚电路进行计算机通信时，由于采用的是存储转发的分组交换，所以只是断续地占用一段又一段的链路。虚电路HBCADEFHHHHH呼叫分组：一个特殊的分组。携带全称地址，需要路由选择。呼叫虚电路号呼叫虚电路号的分配：选取当前尚未使用的最低的虚