網路層提供的服務是將資料從源主機到目的主機進行資料報傳輸,網路中的每一個主機和路由器都有一個網路層,提供主機到主機(路由器)之間的服務,
在發送端,網路層將傳輸層的資料段(segment)進行封裝,封裝到網路層的資料報(datagram)中進行傳輸,
在接收端,網路層需要把資料段(datagram)提取出資料段(segment)給傳輸層進行處理,
一、網路層核心功能
1.1 轉發,路由選擇
轉發(forwarding)是指把資料分組從路由器的輸入埠轉移到合適的輸出埠,由硬體完成, 路由器是如何知道當前輸入的分組應該從那個輸出埠轉發出去呢?答案就是轉發表,
每一個路由器需要維護一個轉發表,路由器基于轉發表來決定輸入的分組應該被轉發到那個輸出介面,當請求到來時,路由器直接讀取轉發表即可,
轉發表示意圖:
| 地址 | 輸出鏈路 |
|---|---|
| 0001 | 1 |
| 0002 | 3 |
| 0003 | 2 |
所以路由器需要事先維護一個轉發表,這便是網路層的另外一個核心功能:路由選擇,
路由選擇(routing)是指確定分組從源到目的地的路徑的網路處理程序,由軟體實作,
路由器基于一定的路由演算法來計算路徑,最終計算出來的路徑資訊保存到了轉發表里面,供路由器轉發時使用,
1.2 連接建立
針對某些網路比如ATM網路,在分組傳輸前需要先建立連接,
網路層連接和傳輸層連接的區別:
- 網路層連接:主機到主機之間(或者路由器)
- 傳輸層連接:屬于端到端的行程之間的連接
ATM網路慢慢在退出舞臺,
二、網路層服務模型
2.1 無連接服務
-
不事先為分組確定傳輸路徑
-
每個分組的獨立確定傳輸路徑
-
不同分組的路徑可能不同:轉發表可能會變(會出現先出發后到達的case)
核心用是資料報網路,現在急于tcp/ip的internet就是資料報網路
2.2 連接服務
- 傳輸前為整個分組建立連接,確定傳輸路徑
- 后續所有分組都急于預先確定的路徑(連接)進行傳輸
- 所有分組的傳輸路徑相同
- 傳輸結束后需要拆除連接
核心使用時虛電路網路,ATM網路,出于淘汰狀態,所為虛電路就是模擬電路交換,傳輸前先建立連接,資源進行獨占,
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