网络层 全国优质课一等奖

ISO/OSI传输层不同类型的WAN能否互连、WAN与LAN能否互连、LAN与LAN之间又如何不同网络的互连需要解决什么问题?为什么在数据链路层之上设置了网络层？网络层提供了哪些基本功能？网络层以什么方式来提供服务？本节驱动问题第2层使用平面结构的寻址模式(如MAC地址)来唯一标识网络中的计算机，地址编码中不包含任何有关主机所在网络的结构信息。当网络规划增大时，利用数据链路层的物理寻址方法直接定位网络中的计算机会因为网桥或交换机所产生的大量广播转发（洪泛，flooding）而可能导致网络瘫痪。第2层的问题之一结论：通过平面化的物理地址直接寻址的方式只能适用于规模非常小的网络环境如小型局域网，需要提供一种包含主机所在位置信息的结构化地址来实现跨越不同LAN、MAN和WAN的主机逻辑寻址。

当网络互连规模增大时，从源端到目的端会存在许多的中间节点，这些中间节点构成了从源端到目的端的多条路径，数据包传输面临路径选择的问题DTEDCEDCEDTEDCEDCEDCEDCESourceDestination第2层的问题之二条条道路通罗马，哪一条最佳???

数据链路层不具备路径选择功能！！！涉及将源主机发出的分组经由各种网络路径到达目的主机。具体地：了解通信子网的拓扑结构，并通过一定的路由算法为分组实现进行最佳路径的选择路由（Routing)；在选择路径时要注意既不要使某些路径或通信线路处于超负载状态，也不能让另一些路径或通信线路处于空闲状态拥塞控制(link)/负载平衡；当从源主机到目标主机所经历的网络网络不属于同一种类型时，协调好不同网络间的差异异构网络互连。规定网络层协议数据单元－分组（packet）的定义分组是网络层协议功能的集中体现，其中包括实现该层功能所必需的控制信息如收发双方的网络地址等；网络层的功能DTEDCEDCEDTEDCEDCEDCEDCESourceDestination第2层的问题之三网络互连规模增大时，会出现异构网络互连的问题。类型的不同：LAN、MAN或WAN实现技术的差异：同属LAN，Ethernet和TokenRing存在差异通信协议、计算机系统体系结构、操作系统的不同总之：源到目标的数据传输所可能涉及的上述问题在物理层及数据链路层都未能得到解决当通信子网中的某一部分有太多的数据分组时，会导致网络性能的下降。这种现象称为网络中的拥塞。拥塞会引起网络分组的丢失，在严重的情况下，会导致网络运行的瘫痪。产生拥塞的原因是多样的：线路的带宽太小网络上的流量不平衡通信子网中的设备如路由器的CPU性能不够拥塞及其产生原因拥塞控制用于确保通信子网能运送所有待传送的数据，是一个全局性(global)的问题--涉及所有主机、路由器，并与路由器的存储转发能力和其他影响通信子网负荷的因素有关。流量控制只涉及发送者和接收者之间的点到点通信流量(local)。其任务是确保一个快速的发送者不要以高于接收者所能承受的速率发送数据。拥塞控制与流量控制的区别

网络层的地位通信子网与资源子网的接口资源子网中的主机具备了OSI模型中所有七层的功能，但通信子网中的主机至多涉及OSI模型的下三层。

ApplicationprotocolRepresentationprotocol

Sessionprotocol

Transportprotocol通信子网资源子网处理端到端(既源到目标)数据传输的最低层

物理层不具备寻址功能，数据链路层只解决相邻节点之间的数据传输。

通信子网的最高层。通信子网中的主机因为只涉及通信问题而只拥有OSI的下三层。从分层的角度，网络层利用了数据链路层所提供的相邻节点之间的数据传输服务，向传输层提供了从源到目标的数据传输服务。两种服务类型：可靠的面向连接服务（虚电路）不可靠的无连接服务（数据报）。网络层的服务类型面向连接是指在数据传输之前双方需要为此建立一种连接，然后在该连接上实现有次序的分组传输，直到数据传送完毕连接才被释放通信子网以虚电路（VirtualCircuit）实现面向连接的服务。涉及虚电路逻辑连接的三个阶段：虚电路建立：将从源端机器到目标机器的路由作为连接建立的一部分加以保存。数据传输：在虚电路上传送的分组不需要再携带目的地址，并取相同的路径（路由）通过通信子网。虚电路拆除虚电路分为永久虚电路(PVC)和呼叫虚电路(SVC)面向连接服务与虚电路

传输前需要建立连接；

数据包沿着相同的路径到达目标节点；

传输完成后需要拆除连接。DTEDCEDCEDTEDCEDCEDCEDCESourceDestination虚电路图示不需要为数据传输事先建立连接，其只提供简单的源和目标之间的数据发送与接收功能。为每个分组选择独立的路由，不同的分组可以走不同的路由。DTEDCEDCEDTEDCEDCEDCEDCESourceDestination无连接服务与数据报(Datagram)虚电路与数据报的比较

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所提供的服务与通信子网所采用的技术无关；通信子网的数量、类型和拓朴结构对于传输层是透明的，即不影响网络层向传输层提供的服务。网络层所定义的地址应采用统一的方式，从而能跨越不同的LAN和WAN实现逻辑寻址。网络层的设计目标位于TCP/IP模型的第二层；包括了IP、ARP、RARP协议、ICMP和若干路由协议。提供无连接的、尽最大努力交付的数据报服务TCP/IP的网络层

IP协议（因特网协议）：InternetProtocolICMP协议

（因特网消息控制协议）InternetControlMessageProtocolARP协议（地址解析协议）AddressResolutionProt