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[摘要]网络层主要处理分组在网络中的传输。这一层协议的功能包括：路由选择和数据交换，网络连接的建立和终止，一个给定的数据链路上网络连接的复用，根据从数据链路层传来的错误报告而进行的错误检测和恢复，分组的排序，以及信息流的控制等。
[关键词]网络层数据报虚电路
中图分类号：TP183 文献标识码：TP 文章编号：1009―914X（2013）31―0257―01
网络层是通信子网的最高层，它用于控制和管理通信子网的操作，体现了网络应用环境中资源子网访问通信子网的方式。网络层的数据传输单位为数据分组（包）。
网络层的主要任务是，在数据链路服务的基础上，实现整个通信子网内的连接，向传输层提供端到端的数据传输通路，为报文分组以最佳路径通过通信子网到达目的主机提供服务。如果两个实体跨越多个网络，网络层还可提供正确的路由选择和数据传输服务等。
网络层具有以下功能：
（1）建立、维持和拆除网络连接，在网络层，要为传输层实体之间通信提供网络连接的建立、维持和拆除。
（2）路由选择，根据一定的原则和算法，在多结点的通信子网中，选择一条从源结点到目的结点的合适逻辑通路的控制过程。
（3）流量控制，网络层的流量控制是对进入整个通信子网内的数据流量及其分布进行控制和管理，以避免发生网络阻塞和死锁，提高网络传输效率和吞吐量。
（4）网络传输控制，网络层要对在通信子网中传输的数据进行控制（组包、拆包、包的按序重装、包信息的传输同步、差错控制和速率控制等）。
端点之间的通信是依靠通信子网中结点间的通信来实现的，在OSI模型中，网络层是网络结点中的最高层，所以网络层将体现通信子网向端系统所提供的网络服务。在分组交换方式中，通信子网向端系统提供虚电路和数据报两种网络服务，而通信子网内部的操作也有虚电路和数据报两种方式。
1、虚电路操作方式
在虚电路操作方式中，为了进行数据传输，网络的源结点和目的结点之间先要建立一条逻辑通路，因为这条逻辑通路不是专用的，所以称之为“虚”电路。每个结点到其他任意也可以有多条虚电路为不同的进程服务，这些虚电路的实际路径可能相同也可能不同。
结点间的物理信道在逻辑上均可看作由多条逻辑信道组成，这些逻辑信道实际上由结点内部的分组缓冲器来实现。所谓占用某条逻辑信道，实质上是指占用了该段物理信道上结点分配的分组缓冲器。不同的逻辑信道在结点内部通过逻辑信道号加以区分，各条逻辑信道异步时分复用同一条物理信道。
一条虚电路可能要经过多个中间结点，在结点间的各段物理信道上都要占用一条逻辑信道用以传送分组。由于各结点均独立地为通过的虚电路分配逻辑信道，也即同一条虚电路通过各段信道所获取的逻辑信道可能是不相同的，所以各结点内部必须建立一张虚电路表，用以记录该点的各条虚电路所占用的各个逻辑信号。
为了使结点能区分一个分组属于哪条虚电路，每个分组必须携带一个逻辑信道；同样，同一条虚电路的分组在各段逻辑信道上的逻辑信道可能也不相同。传输中，当一个分组到达结点时．结点根据其携带的逻辑信道号查找虚电路表，以确定该分组应发往的下一个结点及其下一段信道上所占用的逻辑信道号，由该逻辑信道号替换分组中原先的逻辑信记号后，再将该分组发往下一个结点。
各个结点的虚电路表空间和逻辑信道号都是网络资源，当虚电路拆除时必须回收。这可通过某端系统发出一个拆链请求分组，告知虚电路中各结点删除虚电路表的有关表项来实现。
2、数据报操作方式
在数据报操作方式中，每个分组被称为一个数据报，若干个数据报构成一次要传送的报文或数据块。每个数据报自身携带有足够的信息，它的传送是被单独处理的。一个结点接收到一个数据报后，根据数据报中的地址信息和结点所存储的路由信息，找出一个合适的出路，把数据报原样地发送到下一个结点。
当端系统要发送一个报文时，将报文拆成若干个带有序号和地址信息的数据报，依次发给网络结点。此后，各个数据报所定的路径就可能不同了，因为各个结点在随时根据网络的流量、故障等情况选择路由。由于各行其道．各数据报不能保证按顺序到达目的结点．有些数据报甚至还可能在途中丢失。在整个数据报传送过程中，不需要建立虚电路，但网络结点要为每个数据报进行路由选择。
3、虚电路服务
虚电路服务是网络层向传输层提供的一种使所有分组按顺序到达目的端系统的可靠的数据传送方式。进行数据交换的两个端系统之间存在着一条为它们服务的虚电路。
为了建立端系统之间的虚电路，源端系统的传输层首先向网络层发出连接请求，网络层则通过虚电路网络访问协议向网络结点发出呼叫分组；在目的端，网络结点向端系统的网络层传送呼叫分组，网络层再向传输层发出连接指示；最后，接收方传输层向发起方发回连接响应，从而使虚电路建立起来。此后，两个端系统之间就可以传送数据。数据由网络层拆成若干个分组送给通信子网，由通信子网将分组传送到数据接收方。
虚电路的服务是网络层向传输层提供的服务，也是通信子网端向系统提供的网络服务。但是，提供这种虚电路服务的通信子网内部的实际操作既可以是虚电路方式，也可以是数据报方式。以虚电路操作方式的网络，一般总是提供虚电路服务。OSI中面向连接的网络服务就是虚电路服务。在虚电路操作方式，端系统的网络层同通信子网结点的操作是一致的。SNA就是采用这种虚电路操作支持虚电路服务方式的实例。
以数据报方式操作的网络，也可以提供虚电路服务，即通信子网内部结点按数据报方式交换数据，而与端系统相连的网络结点则向端系统提供虚电路报务。对于端系统来说，它的网络层与结点间通信仍像虚电路操作方式的网络结点间一样，先建立虚电路，再交换数据分组，最后拆除电路。但实际上，每个分组被网络结点分成若干个数据报，附加上地址、序号和逻辑信道等信息分送到目的结点。目的结点再将数据报进行排序，拼成原来的分组，送给目的端系统。因此，源端系统和源网络结点之间、目的结点和目的端系统之间的网络层按虚电路操作方式交换分组，而目的结点和源结点之间则按数据报交方式完成分组的交换。尽管通信子网的数据报交换是不可靠的，但是两端原网络结点做了许多诸如排序、重发等额外工作，从而满足了虚电路服务的要求。
4、数据报服务
数据报服务一般仅由数据报交换网来提供。端系统的网络层同网络结点中的网络层之间，一致地按照数据报操作方式交换数据。当端系统要发送数据时，网络层给该数据附加上地址、序号等信息，然后作为数据报发送给网络结点；目的端系统收到的数据报可能是不按序到达的，也可能有数据报的丢失。例如，在ARPANET、DNA等网络中，就提供了数据报服务。数据报服务与OSI的无连接网络服务类似。
由虚电路交换网提供数据报服务的组合方式并不常见。可以想象有这么一种特殊情况：—个端系统的网络层已经构造好了用于处理数据报的服务，而当它要接入以虚电路方式操作的网络时，网络结点就需要做一些转换工作。当端系统向网络结点发送一个携带有完整地址信息的数据报时，若发向同一地址的数据报数量足够大，则网络结点可以为这些数据报同门的结点间建立一条虚电路，当所有相同地址的数据报均在这条虚电路上传送时，这条虚电路便可以拆除。所以，这种数据报服务具有了虚电路服务的通信质量，但这样做既不经济，效率也低。
参考文献：
[1] 刘占军，侯维娜，李云，陈前斌.无线Ad hoc网络中的丢包分析模型研究[J]. 计算机工程与应用. 2009（09）
[2] 余旭涛，张在琛，毕光国.一种提高能量效率的Ad Hoc网络MAC层协议[J]. 计算机学报. 2006（02）
[3] 王栋.基于MPLS技术的无线自组网环路预防机制研究[J]. 电脑与电信. 2007（02）
[4] 王彦刚，王海，牛大伟，苗润超.一种基于TDMA的Ad Hoc网络的虚电路建立协议[J]. 电讯技术. 2007（04）
[5] 吴旻.IP系列之五 以IP/MPLS方式承载移动无线接入网[J]. 通信世界. 2008（16）
[关键词]网络层数据报虚电路
中图分类号：TP183 文献标识码：TP 文章编号：1009―914X（2013）31―0257―01
网络层是通信子网的最高层，它用于控制和管理通信子网的操作，体现了网络应用环境中资源子网访问通信子网的方式。网络层的数据传输单位为数据分组（包）。
网络层的主要任务是，在数据链路服务的基础上，实现整个通信子网内的连接，向传输层提供端到端的数据传输通路，为报文分组以最佳路径通过通信子网到达目的主机提供服务。如果两个实体跨越多个网络，网络层还可提供正确的路由选择和数据传输服务等。
网络层具有以下功能：
（1）建立、维持和拆除网络连接，在网络层，要为传输层实体之间通信提供网络连接的建立、维持和拆除。
（2）路由选择，根据一定的原则和算法，在多结点的通信子网中，选择一条从源结点到目的结点的合适逻辑通路的控制过程。
（3）流量控制，网络层的流量控制是对进入整个通信子网内的数据流量及其分布进行控制和管理，以避免发生网络阻塞和死锁，提高网络传输效率和吞吐量。
（4）网络传输控制，网络层要对在通信子网中传输的数据进行控制（组包、拆包、包的按序重装、包信息的传输同步、差错控制和速率控制等）。
端点之间的通信是依靠通信子网中结点间的通信来实现的，在OSI模型中，网络层是网络结点中的最高层，所以网络层将体现通信子网向端系统所提供的网络服务。在分组交换方式中，通信子网向端系统提供虚电路和数据报两种网络服务，而通信子网内部的操作也有虚电路和数据报两种方式。
1、虚电路操作方式
在虚电路操作方式中，为了进行数据传输，网络的源结点和目的结点之间先要建立一条逻辑通路，因为这条逻辑通路不是专用的，所以称之为“虚”电路。每个结点到其他任意也可以有多条虚电路为不同的进程服务，这些虚电路的实际路径可能相同也可能不同。
结点间的物理信道在逻辑上均可看作由多条逻辑信道组成，这些逻辑信道实际上由结点内部的分组缓冲器来实现。所谓占用某条逻辑信道，实质上是指占用了该段物理信道上结点分配的分组缓冲器。不同的逻辑信道在结点内部通过逻辑信道号加以区分，各条逻辑信道异步时分复用同一条物理信道。
一条虚电路可能要经过多个中间结点，在结点间的各段物理信道上都要占用一条逻辑信道用以传送分组。由于各结点均独立地为通过的虚电路分配逻辑信道，也即同一条虚电路通过各段信道所获取的逻辑信道可能是不相同的，所以各结点内部必须建立一张虚电路表，用以记录该点的各条虚电路所占用的各个逻辑信号。
为了使结点能区分一个分组属于哪条虚电路，每个分组必须携带一个逻辑信道；同样，同一条虚电路的分组在各段逻辑信道上的逻辑信道可能也不相同。传输中，当一个分组到达结点时．结点根据其携带的逻辑信道号查找虚电路表，以确定该分组应发往的下一个结点及其下一段信道上所占用的逻辑信道号，由该逻辑信道号替换分组中原先的逻辑信记号后，再将该分组发往下一个结点。
各个结点的虚电路表空间和逻辑信道号都是网络资源，当虚电路拆除时必须回收。这可通过某端系统发出一个拆链请求分组，告知虚电路中各结点删除虚电路表的有关表项来实现。
2、数据报操作方式
在数据报操作方式中，每个分组被称为一个数据报，若干个数据报构成一次要传送的报文或数据块。每个数据报自身携带有足够的信息，它的传送是被单独处理的。一个结点接收到一个数据报后，根据数据报中的地址信息和结点所存储的路由信息，找出一个合适的出路，把数据报原样地发送到下一个结点。
当端系统要发送一个报文时，将报文拆成若干个带有序号和地址信息的数据报，依次发给网络结点。此后，各个数据报所定的路径就可能不同了，因为各个结点在随时根据网络的流量、故障等情况选择路由。由于各行其道．各数据报不能保证按顺序到达目的结点．有些数据报甚至还可能在途中丢失。在整个数据报传送过程中，不需要建立虚电路，但网络结点要为每个数据报进行路由选择。
3、虚电路服务
虚电路服务是网络层向传输层提供的一种使所有分组按顺序到达目的端系统的可靠的数据传送方式。进行数据交换的两个端系统之间存在着一条为它们服务的虚电路。
为了建立端系统之间的虚电路，源端系统的传输层首先向网络层发出连接请求，网络层则通过虚电路网络访问协议向网络结点发出呼叫分组；在目的端，网络结点向端系统的网络层传送呼叫分组，网络层再向传输层发出连接指示；最后，接收方传输层向发起方发回连接响应，从而使虚电路建立起来。此后，两个端系统之间就可以传送数据。数据由网络层拆成若干个分组送给通信子网，由通信子网将分组传送到数据接收方。
虚电路的服务是网络层向传输层提供的服务，也是通信子网端向系统提供的网络服务。但是，提供这种虚电路服务的通信子网内部的实际操作既可以是虚电路方式，也可以是数据报方式。以虚电路操作方式的网络，一般总是提供虚电路服务。OSI中面向连接的网络服务就是虚电路服务。在虚电路操作方式，端系统的网络层同通信子网结点的操作是一致的。SNA就是采用这种虚电路操作支持虚电路服务方式的实例。
以数据报方式操作的网络，也可以提供虚电路服务，即通信子网内部结点按数据报方式交换数据，而与端系统相连的网络结点则向端系统提供虚电路报务。对于端系统来说，它的网络层与结点间通信仍像虚电路操作方式的网络结点间一样，先建立虚电路，再交换数据分组，最后拆除电路。但实际上，每个分组被网络结点分成若干个数据报，附加上地址、序号和逻辑信道等信息分送到目的结点。目的结点再将数据报进行排序，拼成原来的分组，送给目的端系统。因此，源端系统和源网络结点之间、目的结点和目的端系统之间的网络层按虚电路操作方式交换分组，而目的结点和源结点之间则按数据报交方式完成分组的交换。尽管通信子网的数据报交换是不可靠的，但是两端原网络结点做了许多诸如排序、重发等额外工作，从而满足了虚电路服务的要求。
4、数据报服务
数据报服务一般仅由数据报交换网来提供。端系统的网络层同网络结点中的网络层之间，一致地按照数据报操作方式交换数据。当端系统要发送数据时，网络层给该数据附加上地址、序号等信息，然后作为数据报发送给网络结点；目的端系统收到的数据报可能是不按序到达的，也可能有数据报的丢失。例如，在ARPANET、DNA等网络中，就提供了数据报服务。数据报服务与OSI的无连接网络服务类似。
由虚电路交换网提供数据报服务的组合方式并不常见。可以想象有这么一种特殊情况：—个端系统的网络层已经构造好了用于处理数据报的服务，而当它要接入以虚电路方式操作的网络时，网络结点就需要做一些转换工作。当端系统向网络结点发送一个携带有完整地址信息的数据报时，若发向同一地址的数据报数量足够大，则网络结点可以为这些数据报同门的结点间建立一条虚电路，当所有相同地址的数据报均在这条虚电路上传送时，这条虚电路便可以拆除。所以，这种数据报服务具有了虚电路服务的通信质量，但这样做既不经济，效率也低。
参考文献：
[1] 刘占军，侯维娜，李云，陈前斌.无线Ad hoc网络中的丢包分析模型研究[J]. 计算机工程与应用. 2009（09）
[2] 余旭涛，张在琛，毕光国.一种提高能量效率的Ad Hoc网络MAC层协议[J]. 计算机学报. 2006（02）
[3] 王栋.基于MPLS技术的无线自组网环路预防机制研究[J]. 电脑与电信. 2007（02）
[4] 王彦刚，王海，牛大伟，苗润超.一种基于TDMA的Ad Hoc网络的虚电路建立协议[J]. 电讯技术. 2007（04）
[5] 吴旻.IP系列之五 以IP/MPLS方式承载移动无线接入网[J]. 通信世界. 2008（16）