網(wǎng)絡層

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網(wǎng)絡層是OSI參考模型中的第三層，也是TCP/IP協(xié)議族中的第三層。它的主要功能是為主機提供網(wǎng)絡路由服務，實現(xiàn)數(shù)據(jù)在不同網(wǎng)絡之間的傳輸。它的應用包括兩個方面： 1、網(wǎng)絡層協(xié)議：主要包括IP協(xié)議，ICMP協(xié)議，IGMP協(xié)議，ARP協(xié)議，RARP協(xié)議等，它們負責實現(xiàn)網(wǎng)絡層的功能，比如IP協(xié)議負責實現(xiàn)網(wǎng)絡層的路由功能，ARP協(xié)議負責實現(xiàn)網(wǎng)絡層的地址解析功能，ICMP協(xié)議負責實現(xiàn)網(wǎng)絡層的錯誤報告功能等。 2、網(wǎng)絡層服務：它提供網(wǎng)絡層服務，包括網(wǎng)絡層路由服務，網(wǎng)絡層地址解析服務，網(wǎng)絡層錯誤報告服務等。網(wǎng)絡層路由服務是指網(wǎng)絡層根據(jù)源主機和目的主機的IP地址，選擇最佳的路由，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)在不同網(wǎng)絡之間的傳輸。網(wǎng)絡層地址解析服務是指網(wǎng)絡層根據(jù)IP地址，將IP地址解析成物理地址，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)在不同主機之間的傳輸。網(wǎng)絡層錯誤報告服務是指網(wǎng)絡層根據(jù)報文的錯誤，向源主機發(fā)送錯誤報告，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)在不同網(wǎng)絡之間的傳輸。網(wǎng)絡層是OSI參考模型中的第三層，它的主要功能是為主機提供網(wǎng)絡路由服務，實現(xiàn)數(shù)據(jù)在不同網(wǎng)絡之間的傳輸。它的應用包括網(wǎng)絡層協(xié)議和網(wǎng)絡層服務，它們負責實現(xiàn)網(wǎng)絡層的功能，比如網(wǎng)絡層路由服務，網(wǎng)絡層地址解析服務，網(wǎng)絡層錯誤報告服務等。網(wǎng)絡層的應用可以提高網(wǎng)絡的效率，提高網(wǎng)絡的安全性，實現(xiàn)網(wǎng)絡的可靠傳輸。

   網(wǎng)絡層的產(chǎn)生也是網(wǎng)絡發(fā)展的結(jié)果.在聯(lián)機系統(tǒng)和線路交換的環(huán)境中，網(wǎng)絡層的功能沒有太大意義.當數(shù)據(jù)終端增多時.它們之間有中繼設備相連.此時會出現(xiàn)一臺終端要求不只是與唯一的一臺而是能和多臺終端通信的情況,這就是產(chǎn)生了把任意兩臺數(shù)據(jù)終端設備的數(shù)據(jù)鏈接起來的問題,也就是路由或者叫尋徑.另外,當一條物理信道建立之后,被一對用戶使用,往往有許多空閑時間被浪費掉.人們自然會希望讓多對用戶共用一條鏈路，為解決這一問題就出現(xiàn)了邏輯信道技術和虛擬電路技術.

⑴網(wǎng)絡層主要功能

網(wǎng)絡層為建立網(wǎng)絡連接和為上層提供服務,應具備以下主要功能.

１．路由選擇和中繼.

２．激活,終止網(wǎng)絡連接.

３．在一條數(shù)據(jù)鏈路上復用多條網(wǎng)絡連接,多采取分時復用技術.

４．差錯檢測

５．排序,流量控制.

６．服務選擇.

７．網(wǎng)絡層管理.

８．分段和合段

９．流量控制

１０．加速數(shù)據(jù)傳送

１１．復位

⑵網(wǎng)絡層標準簡介

網(wǎng)絡層的一些主要標準如下.

ISO.DIS8208:稱為"DTE用的X.25分組級協(xié)議".

ISO.DIS8348:稱為"CO 網(wǎng)絡服務定義"(面向連接).

ISO.DIS8349:稱為"CL 網(wǎng)絡服務定義"(面向無連接).

ISO.DIS8473:稱為"CL 網(wǎng)絡協(xié)議".

ISO.DIS8348:稱為"網(wǎng)絡層尋址".

除上述標準外,還有許多標準。這些標準都只是解決網(wǎng)絡層的部分功能,所以往往需要在網(wǎng)絡

層中同時使用幾個標準才能完成整個網(wǎng)絡層的功能.由于面對的網(wǎng)絡不同,網(wǎng)絡層將會采用不同的

標準組合.

在具有開放特性的網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)終端設備,都要配置網(wǎng)絡層的功能.現(xiàn)在市場上銷售的網(wǎng)絡硬

設備主要有網(wǎng)關和路由器.

1. 網(wǎng)絡層功能概述
　　網(wǎng)絡層是OSI參考模型中的第三層，是通信子網(wǎng)的最高層。網(wǎng)絡層關系到通信子網(wǎng)的運行控制，體現(xiàn)了網(wǎng)絡應用環(huán)境中資源子網(wǎng)訪問通信子網(wǎng)的方式。
　　網(wǎng)絡層的主要任務是設法將源結(jié)點出的數(shù)據(jù)包傳送到目的結(jié)點，從而向運輸層提供最基本的端到端的數(shù)據(jù)傳送服務。概括地說，網(wǎng)絡層應該具有以下功能：
　　(1) 為傳輸層提供服務
　　網(wǎng)絡層提供的服務有兩類：面向連接的網(wǎng)絡服務和無連接的網(wǎng)絡服務。
　　虛電路服務是網(wǎng)絡層向運輸層提供的一種使所有數(shù)據(jù)包按順序到達目的結(jié)點的可靠的數(shù)據(jù)傳送方式，進行數(shù)據(jù)交換的兩個結(jié)點之間存在著一條為它們服務的虛電路；而數(shù)據(jù)報服務是不可靠的數(shù)據(jù)傳送方式，源結(jié)點發(fā)送的每個數(shù)據(jù)包都要附加地址、序號等信息，目的結(jié)點收到的數(shù)據(jù)包不一定按序到達，還可能出現(xiàn)數(shù)據(jù)包的丟失現(xiàn)象。
　　典型的網(wǎng)絡層協(xié)議是X.25，它是由ITU-T（國際電信聯(lián)盟電信標準部）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)絡層，數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕締挝皇菙?shù)據(jù)包（也稱為分組）。在發(fā)送方，傳輸層的報文到達網(wǎng)絡層時被分為多個數(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)點和目標結(jié)點的網(wǎng)絡地址（邏輯地址）。在接收方，數(shù)據(jù)從低層到達網(wǎng)絡層時，要將各數(shù)據(jù)包原來加上的包頭和包尾等控制信息去掉（拆包），然后組合成報文，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為路由算法。
在數(shù)據(jù)報方式中，網(wǎng)絡結(jié)點要為每個數(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)絡的吞吐量（數(shù)據(jù)包數(shù)量/秒)與通信子網(wǎng)負荷（即通信子網(wǎng)中正在傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包數(shù)量）有著密切的關系。
　　對防止出現(xiàn)阻賽和死鎖，需進行流量控制，通�？刹捎没瑒哟翱�、預約緩沖區(qū)、許可證和分組丟棄四種方法。
　　
2. 路由選擇算法簡介
　　路由算法很多，大致可分為靜態(tài)路由算法和動態(tài)路由算法兩類。
　　(1) 靜態(tài)路由算法
　　靜態(tài)路由算法又稱為非自適應算法，是按某種固定規(guī)則進行的路由選擇。其特點是算法簡單、容易實現(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：
　  ☆ 擴散式路由選擇：
　  ☆ 隨機路由選擇：
　  ☆ 集中路由選擇：
　　(2) 動態(tài)路由算法
　　動態(tài)路由算法又稱為自適應算法，是一種依靠網(wǎng)絡的當前狀態(tài)信息來決定路由的策略。這種策略能較好地適應網(wǎng)絡流量、拓撲結(jié)構(gòu)的變化，有利于改善網(wǎng)絡的性能；但算法復雜，實現(xiàn)開銷大。屬于動態(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)絡層的網(wǎng)絡連接設備
　　(1) 路由器（Router）
　　在互聯(lián)網(wǎng)中，兩臺主機之間傳送數(shù)據(jù)的通路會有很多條，數(shù)據(jù)包從一臺主機出發(fā)，中途要經(jīng)過多個站點才能到達另一臺主機。這些中間站點通常由稱為路由器的設備擔當，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)絡層，是根據(jù)數(shù)據(jù)包中的邏輯地址（網(wǎng)絡地址）而不是MAC地址來轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的。
　　路由器的主要工作是為經(jīng)過路由器的每個數(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。
　　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)絡的擁塞程度，自動選擇適當?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找到其他網(wǎng)絡中指定設備的地址，而是依靠其它的路由器來完成任務。也就是說，網(wǎng)橋是根據(jù)路由表來轉(zhuǎn)發(fā)或過濾數(shù)據(jù)包，而路由器是使用它的信息來為每一個數(shù)據(jù)包選擇最佳路徑。
路由器有靜態(tài)和動態(tài)之分。靜態(tài)路由器需要管理員來修改所有的網(wǎng)絡路由表，一般只用于小型的網(wǎng)間互連；而動態(tài)路由器能根據(jù)指定的路由協(xié)議來完成修改路由器信息。
　　(2) 第三層交換機
隨著技術的發(fā)展，有些交換機也具備了路由的功能。這些具有路由功能的交換機要在網(wǎng)絡層對數(shù)據(jù)包進行操作，因此被稱為第三層交換機。



OSI 模型中的第三層。網(wǎng)絡層提供路由和尋址的功能，使兩終端系統(tǒng) 能夠互連，并且具有一定的擁塞控制和流量控制的能力。TCP/IP 協(xié) 議體系中的網(wǎng)絡層功能由 IP 協(xié)議規(guī)定和實現(xiàn)，故又稱 IP 層。

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