NWL NetWork Layer 網(wǎng)絡(luò)層
網(wǎng)絡(luò)層的產(chǎn)生也是網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的結(jié)果.在聯(lián)機(jī)系統(tǒng)和線(xiàn)路交換的環(huán)境中，網(wǎng)絡(luò)層的功能沒(méi)有太大意義.當(dāng)數(shù)據(jù)終端增多時(shí).它們之間有中繼設(shè)備相連.此時(shí)會(huì)出現(xiàn)一臺(tái)終端要求不只是與唯一的一臺(tái)而是能和多臺(tái)終端通信的情況,這就是產(chǎn)生了把任意兩臺(tái)數(shù)據(jù)終端設(shè)備的數(shù)據(jù)鏈接起來(lái)的問(wèn)題,也就是路由或者叫尋徑.另外,當(dāng)一條物理信道建立之后,被一對(duì)用戶(hù)使用,往往有許多空閑時(shí)間被浪費(fèi)掉.人們自然會(huì)希望讓多對(duì)用戶(hù)共用一條鏈路，為解決這一問(wèn)題就出現(xiàn)了邏輯信道技術(shù)和虛擬電路技術(shù).
⑴網(wǎng)絡(luò)層主要功能
網(wǎng)絡(luò)層為建立網(wǎng)絡(luò)連接和為上層提供服務(wù),應(yīng)具備以下主要功能.
１． 路由選擇和中繼.
２． 激活,終止網(wǎng)絡(luò)連接.
３． 在一條數(shù)據(jù)鏈路上復(fù)用多條網(wǎng)絡(luò)連接,多采取分時(shí)復(fù)用技術(shù).
４． 差錯(cuò)檢測(cè)
５． 排序,流量控制.
６． 服務(wù)選擇.
７． 網(wǎng)絡(luò)層管理.
８．分段和合段
９．流量控制
１０．加速數(shù)據(jù)傳送
１１．復(fù)位
⑵網(wǎng)絡(luò)層標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介
網(wǎng)絡(luò)層的一些主要標(biāo)準(zhǔn)如下.
ISO.DIS8208:稱(chēng)為"DTE用的X.25分組級(jí)協(xié)議".
ISO.DIS8348:稱(chēng)為"CO 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)定義"(面向連接).
ISO.DIS8349:稱(chēng)為"CL 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)定義"(面向無(wú)連接).
ISO.DIS8473:稱(chēng)為"CL 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議".
ISO.DIS8348:稱(chēng)為"網(wǎng)絡(luò)層尋址".
除上述標(biāo)準(zhǔn)外,還有許多標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)都只是解決網(wǎng)絡(luò)層的部分功能,所以往往需要在網(wǎng)絡(luò)
層中同時(shí)使用幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)才能完成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)層的功能.由于面對(duì)的網(wǎng)絡(luò)不同,網(wǎng)絡(luò)層將會(huì)采用不同的
標(biāo)準(zhǔn)組合.
在具有開(kāi)放特性的網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)終端設(shè)備,都要配置網(wǎng)絡(luò)層的功能.現(xiàn)在市場(chǎng)上銷(xiāo)售的網(wǎng)絡(luò)硬
設(shè)備主要有網(wǎng)關(guān)和路由器.
1. 網(wǎng)絡(luò)層功能概述
網(wǎng)絡(luò)層是OSI參考模型中的第三層，是通信子網(wǎng)的最高層。網(wǎng)絡(luò)層關(guān)系到通信子網(wǎng)的運(yùn)行控制，體現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用環(huán)境中資源子網(wǎng)訪(fǎng)問(wèn)通信子網(wǎng)的方式。
網(wǎng)絡(luò)層的主要任務(wù)是設(shè)法將源結(jié)點(diǎn)出的數(shù)據(jù)包傳送到目的結(jié)點(diǎn)，從而向運(yùn)輸層提供最基本的端到端的數(shù)據(jù)傳送服務(wù)。概括地說(shuō)，網(wǎng)絡(luò)層應(yīng)該具有以下功能：
(1) 為傳輸層提供服務(wù)
網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù)有兩類(lèi)：面向連接的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和無(wú)連接的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。
虛電路服務(wù)是網(wǎng)絡(luò)層向運(yùn)輸層提供的一種使所有數(shù)據(jù)包按順序到達(dá)目的結(jié)點(diǎn)的可靠的數(shù)據(jù)傳送方式，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間存在著一條為它們服務(wù)的虛電路；而數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)是不可靠的數(shù)據(jù)傳送方式，源結(jié)點(diǎn)發(fā)送的每個(gè)數(shù)據(jù)包都要附加地址、序號(hào)等信息，目的結(jié)點(diǎn)收到的數(shù)據(jù)包不一定按序到達(dá)，還可能出現(xiàn)數(shù)據(jù)包的丟失現(xiàn)象。
典型的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議是X.25，它是由ITU-T（國(guó)際電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)部）提出的一種面向連接的分組交換協(xié)議。
(2) 組包和拆包
在網(wǎng)絡(luò)層，數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕締挝皇菙?shù)據(jù)包（也稱(chēng)為分組）。在發(fā)送方，傳輸層的報(bào)文到達(dá)網(wǎng)絡(luò)層時(shí)被分為多個(gè)數(shù)據(jù)塊，在這些數(shù)據(jù)塊的頭部和尾部加上一些相關(guān)控制信息后，即組成了數(shù)據(jù)包（組包）。數(shù)據(jù)包的頭部包含源結(jié)點(diǎn)和目標(biāo)結(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)地址（邏輯地址）。在接收方，數(shù)據(jù)從低層到達(dá)網(wǎng)絡(luò)層時(shí)，要將各數(shù)據(jù)包原來(lái)加上的包頭和包尾等控制信息去掉（拆包），然后組合成報(bào)文，送給傳輸層。
(3) 路由選擇
路由選擇也叫做路徑選擇，是根據(jù)一定的原則和路由選擇算法在多結(jié)點(diǎn)的通信子網(wǎng)中選擇一條最佳路徑。確定路由選擇的策略稱(chēng)為路由算法。
在數(shù)據(jù)報(bào)方式中，網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)要為每個(gè)數(shù)據(jù)包做出路由選擇；而在虛電路方式中，只需在建立連接時(shí)確定路由。
(4) 流量控制
流量控制的作用是控制阻塞，避免死鎖。
網(wǎng)絡(luò)的吞吐量（數(shù)據(jù)包數(shù)量/秒)與通信子網(wǎng)負(fù)荷（即通信子網(wǎng)中正在傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包數(shù)量）有著密切的關(guān)系。
對(duì)防止出現(xiàn)阻賽和死鎖，需進(jìn)行流量控制，通�？刹捎没瑒�(dòng)窗口、預(yù)約緩沖區(qū)、許可證和分組丟棄四種方法。
2. 路由選擇算法簡(jiǎn)介
路由算法很多，大致可分為靜態(tài)路由算法和動(dòng)態(tài)路由算法兩類(lèi)。
(1) 靜態(tài)路由算法
靜態(tài)路由算法又稱(chēng)為非自適應(yīng)算法，是按某種固定規(guī)則進(jìn)行的路由選擇。其特點(diǎn)是算法簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)，但效率和性能較差。屬于靜態(tài)路由算法的有以下幾種：
☆ 最短路由選擇：
☆ 擴(kuò)散式路由選擇：
☆ 隨機(jī)路由選擇：
☆ 集中路由選擇：
(2) 動(dòng)態(tài)路由算法
動(dòng)態(tài)路由算法又稱(chēng)為自適應(yīng)算法，是一種依靠網(wǎng)絡(luò)的當(dāng)前狀態(tài)信息來(lái)決定路由的策略。這種策略能較好地適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)流量、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化，有利于改善網(wǎng)絡(luò)的性能；但算法復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)開(kāi)銷(xiāo)大。屬于動(dòng)態(tài)路由算法的有以下幾種：
☆ 分布式路由選擇策略：
☆ 集中路由選擇策略：
3. 網(wǎng)絡(luò)層的網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備
(1) 路由器（Router）
在互聯(lián)網(wǎng)中，兩臺(tái)主機(jī)之間傳送數(shù)據(jù)的通路會(huì)有很多條，數(shù)據(jù)包從一臺(tái)主機(jī)出發(fā)，中途要經(jīng)過(guò)多個(gè)站點(diǎn)才能到達(dá)另一臺(tái)主機(jī)。這些中間站點(diǎn)通常由稱(chēng)為路由器的設(shè)備擔(dān)當(dāng)，其作用就是為數(shù)據(jù)包選擇一條合適的傳送路徑。
路由器工作在OSI模型的網(wǎng)絡(luò)層，是根據(jù)數(shù)據(jù)包中的邏輯地址（網(wǎng)絡(luò)地址）而不是MAC地址來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的。
路由器的主要工作是為經(jīng)過(guò)路由器的每個(gè)數(shù)據(jù)包尋找一條最佳傳輸路徑，并將該數(shù)據(jù)包有效地傳送到目的站點(diǎn)。
路由器不僅有網(wǎng)橋的全部功能，還具有路徑的選擇功能，可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的擁塞程度，自動(dòng)選擇適當(dāng)?shù)穆窂絺魉蛿?shù)據(jù)。
路由器與網(wǎng)橋不同之處在于，它并不是使用路由表來(lái)找到其他網(wǎng)絡(luò)中指定設(shè)備的地址，而是依靠其它的路由器來(lái)完成任務(wù)。也就是說(shuō)，網(wǎng)橋是根據(jù)路由表來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)或過(guò)濾數(shù)據(jù)包，而路由器是使用它的信息來(lái)為每一個(gè)數(shù)據(jù)包選擇最佳路徑。
路由器有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)之分。靜態(tài)路由器需要管理員來(lái)修改所有的網(wǎng)絡(luò)路由表，一般只用于小型的網(wǎng)間互連；而動(dòng)態(tài)路由器能根據(jù)指定的路由協(xié)議來(lái)完成修改路由器信息。
(2) 第三層交換機(jī)
隨著技術(shù)的發(fā)展，有些交換機(jī)也具備了路由的功能。這些具有路由功能的交換機(jī)要在網(wǎng)絡(luò)層對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行操作，因此被稱(chēng)為第三層交換機(jī)。
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