【计算机网络】第四章 网络层(一)

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第四章 网络层


网络层是计算机网络体系结构中的一个关键层,位于传输层上方、数据链路层下方。它负责将传输层提供的数据分割成适当大小的数据包,并在不同网络之间进行路由选择和转发,以实现数据的可靠传输和跨网络的通信。

网络层的主要功能包括:

数据包分段和重组:网络层将从传输层接收到的数据按照适当的大小进行分割,以便在网络中传输。同时,从网络接收到的数据包也需要经过重组,重新组合成完整的数据。

路由选择:网络层根据目标地址和网络拓扑信息,选择合适的路径和下一跳节点,以确保数据包能够按照最佳路径达到目标主机。

路由转发:将数据包从一个网络接口转发到另一个网络接口的过程。路由器是网络层的主要设备,负责执行路由转发功能。

路由器间通信协议:网络层定义了路由器之间的通信协议,例如Internet中常用的Internet协议(IP),用于在不同网络之间进行数据的传输和路由选择。

逻辑地址分配:网络层负责为主机分配逻辑地址,以便在网络中唯一标识和定位不同的主机。

路由器管理和配置:网络层还涉及路由器的管理和配置,包括路由表维护、网络拓扑发现、路由协议的学习和更新等。

网络层在不同的网络体系结构中可能有不同的实现方式和协议,例如在Internet中,网络层使用IP协议来完成上述功能。不同的网络层协议可以提供不同的服务和性能特性,以满足各种网络通信需求。

4.1 网络层概述

网络层的主要工作是 实现网络互连,进而实现数据包在各网络之间的传输。so, 需要解决以下三个问题:

  1. 网络层向运输层提供怎样的服务(可靠传输 还是 不可靠传输)
  2. 网络层寻址问题
  3. 路由选择问题

因特网是目前世界上用户最多数量最多的互联网,它使用的是 TCP/IP 协议栈。
由于 TCP/IP 协议栈 的网络层使用 网际协议IP,它是整个协议栈的核心协议,因此在 TCP/IP 协议栈 中网络层常被称为 网际层。
图示

综上:我没通过 TCP/IP 协议栈 的网际层 来学习网络层的理论知识和实践技术。

4.2 网络层提供的两种服务

  1. 面向连接的虚电路服务

虚电路
因特网没用这种

  1. 无连接的数据报服务

无连接的数据报
因特网采用这种

比较

4.2.1 小结

网络层是OSI模型中的第三层,主要负责实现不同网络之间的互连和数据传输。在网络层中,主要提供以下两种服务:

无连接服务(Connectionless Service):无连接服务是指在传输数据前,发送方和接收方之间不需要建立长期的、预先配置的连接。每个数据包(数据单元)都是独立处理的,根据目的地址进行路由选择。IPv4和IPv6协议是常见的提供无连接服务的协议,如Internet使用的IP协议。

链路服务(Connection-Oriented Service):链路服务是指在传输数据前,发送方和接收方之间需要建立和维护一个可靠的连接。这种连接通常包括连接建立、数据传输和连接释放等过程。链路服务通过提供错误检测、重传丢失的数据包、有序传输等功能,确保数据的可靠性。例如,传输控制协议(TCP)就是提供链路服务的协议,在Internet中广泛使用。

这两种服务可以根据网络需求和应用场景来选择。无连接服务通常用于对延迟要求较高、可靠性要求较低的应用,例如实时音视频传输。而链路服务则适用于对数据可靠性和有序性要求较高的应用,比如文件传输和Web浏览等。

网络层不仅提供服务,还负责实现数据包的路由选择和转发等功能,确保数据在不同网络之间正确传输。不同的网络层协议提供不同的服务和功能,以满足各种网络需求。



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