1. 网络层概述

■ 网络层的主要任务是实现网络互连，进而实现数据包在各网络之间的传输。
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■ 要实现网络层任务，需要解决以下主要问题：
$\diamond$ 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”)
数据包在传输过程中可能会出现误码，也有可能由于路由器繁忙而被路由器丢弃，还有可能出现按序发送的数据包不能按序到达接收方。如果网络层对于上述传输错误不采取任何措施，则提供的是不可靠传输服务；如果网络层对于上述传输错误采取措施并使得接收方能正确接收发送方所发送的数据包，则提供的是可靠传输服务。不同网络体系结构所提供的服务可能是不同的，例如因特网使用的TCP/IP协议体系的网际层提供的是无连接的不可靠的数据报服务，而ATM、帧中继和X.25的网络层提供的都是面向连接的、可靠的虚电路服务。
$\diamond$ 网络层寻址问题
$\diamond$ 路由选择问题

■ 因特网(lnternet)是目前全世界用户数量最多的互联网，它使用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协议栈中网络层常称为网际层。

■ 与IP协议配套使用的还有三个协议：
$\diamond$ 地址解析协议ARP (Address Resolution Protocol)
$\diamond$ 网际控制报文协议ICMP (Internet Control Message Protocol)
$\diamond$ 网际组管理协议IGMP(Internet Group Management Protocol)
下图为三个协议和网际协议IP的关系。

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1.1 课后练习

1. 以下属于网络层范畴的是( C ）
A. 透明传输比特流 B. 媒体接入控制 C. IP地址 D. 实现进程之间的通信
分析： 透明传输比特流属于物理层范畴；媒体接入控制属于数据链路层范畴；实现进程之间的通信属于运输层范畴。

2. 在因特网使用的TCP/IP协议栈中，核心协议是( B )
A. TCP B. IP C. ARP D. HTTP
分析： 在因特网使用的TCP/IP协议栈中，核心协议是IP。

2. 网络层提供的两种服务

2.1 面向连接的虚电路服务

■ 虚电路服务的核心思想是可靠通信由网络来保证。
■ 当两台计算机进行通信时，必须建立网络层的连接——虚电路VC(Virtual Circuit），以保证通信双方所需的一切网络资源。
■ 然后通信双方沿着已建立的虚电路发送分组。
■ 目的主机的地址仅在连接建立阶段使用，之后每个分组的首部只需携带一条虚电路的编号(构成虚电路的每一段链路都有一个虚电路编号)。
■ 这种通信方式如果再使用可靠传输的网络协议，就可使所发送的分组最终正确到达接收方(无差错按序到达、不丢失、不重复)。
■ 通信结束后，需要释放之前所建立的虚电路。
■ 很多广域分组交换网都使用面向连接的虚电路服务。例如，曾经的X.25和逐渐过时的帧中继FR、异步传输模式ATM等。

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2.2 无连接的数据报服务

■ 数据报服务的核心思想是可靠通信应当由用户主机来保证。
■ 当两台计算机进行通信时，不需要建立网络层连接。
■ 每个分组可走不同的路径。
■ 每个分组的首部必须携带目的主机的完整地址。
■ 这种通信方式所传送的分组可能误码、丢失、重复和失序。
■ 由于网络本身不提供端到端的可靠传输服务，这就使网络中的路由器可以做得比较简单，而且价格低廉(与电信网的交换机相比较)。
■ 因特网采用了这种设计思想，也就是将复杂的网络处理功能置于因特网的边缘(用户主机和其内部的运输层)，而将相对简单的尽最大努力的分组交付功能置于因特网核心。

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