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4.1网络层概述
本讲要点
虚电路服务
数据报服务
重点：理解两种服务的不同理念
难点：虚电路的构成
4.1网络层概述
在计算机网络领域，网络层应该向运输层提供怎样的服务（“面向连接”还是“无连接”）曾引起了长期的争论。
争论焦点的实质就是：在计算机通信中，可靠交付应当由谁来负责？是网络还是端系统？
电信网的成功经验
让网络负责可靠交付
面向连接的通信方式
建立虚电路(VirtualCircuit)，以保证双方通信所需的一切网络资源。
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。
虚电路服务
应用层
运输层
网络层
数据链路层
物理层
应用层
运输层
网络层
数据链路层
物理层
H1
虚电路
H1发送给H2的所有分组都沿着同一条虚电路传送
虚电路是逻辑连接
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。
请注意，电路交换的电话通信是先建立了一条真正的连接。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。
虚电路网络
一条虚电路的组成如下：
源和目的主机之间的路径（即一系列链路和路由器）；
VC号，沿着该路径的每段链路一个号码；
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。
属于一条虚电路的分组将在它的首部携带一个VC号。
虚电路网络
一条虚电路在每段链路上可能具有不同的VC号
虚电路转发表
每台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
入接口
入VC
出接口
出VC
1
22
3
12
1
10
2
21
…
…
…
…
因特网采用的设计思路
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报服务。
网络在发送分组时不需要先建立连接。每一个分组独立发送，与其前后的分组无关。
网络层不提供服务质量的承诺。即所传送的分组可能出错、丢失、重复和失序（不按序到达终点），当然也不保证分组传送的时限。
尽最大努力交付的好处
由于传输网络不提供端到端的可靠传输服务，这就使路由器可以做得比较简单，价格低廉。
如果主机（即端系统）中的进程之间的通信需要是可靠的，那么就由网络的主机中的运输层负责（包括差错处理、流量控制等）。
采用这种设计思路的好处是：网络的造价大大降低，运行方式灵活，能够适应多种应用。
数据报服务
应用层
运输层
网络层
数据链路层
物理层
应用层
运输层
网络层
数据链路层
物理层
H1
IP数据报
丢失
H1发送给H2的分组可能沿着不同路径传送
对比的方面
虚电路服务
数据报服务
思路
可靠通信应当由网络来保证
可靠通信应当由用户主机来保证
连接的建立
必须有
不需要
终点地址
仅在连接建立阶段使用，每个分组使用短的虚电路号
每个分组都有终点的完整地址
分组的转发
属于同一条虚电路的分组均按照同一路由进行转发
每个分组独立选择路由进行转发
当结点出故障时
所有通过出故障的结点的虚电路均不能工作
出故障的结点可能会丢失分组，一些路由可能会发生变化
分组的顺序
总是按发送顺序到达终点
到达终点时不一定按发送顺序
端到端的差错处理和流量控制
可以由网络负责，也可以由用户主机负责
由用户主机负责
虚电路服务与数据报服务的对比
本讲小结
虚电路服务
面向连接
虚电路的组成：VC号
数据报服务
无连接的、尽最大努力交付
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