计算机网络-网络层（0）网络层综述
网络层核心功能：
转发（forwarding）：将分组从路由器的输入端口转移到合适的输出端口
路由（routing）：通过路由算法确定分组从源到目的经过的路径
某些网络还有要进行连接建立：数据分组传输之前两端主机需要首先建立虚拟连接
网络层连接: 两个主机之间（路径上的路由器等网络设备参与其中）
传输层连接: 两个应用进程之间（对中间网络设备透明）
数据报（datagram）网络与虚电路（virtual-circuit）网络是典型两类分组交换网络
类似于传输层的无连接服务（UDP）和面向连接服务（TCP），但是网络层服务是主机到主机的服务，由网络核心实现
- 连接服务（connection service）：首先为系列分组的传输确定从源到目的经过的路径，建立连接；然后沿该路径（连接）传输系列分组，系列分组传输路径相同；传输结束后拆除连接。
虚电路网络(virtual-circuit network )：一条从源主机到目的主机的类似于电路的路径（逻辑连接）
由电话网络演化而来，核心业务是实时对话：严格的时间、可靠性需求、有保障的服务
设计思路是：简化边缘，复杂网络。适用于电话机、传真机等非智能“哑”系统
分组交换，每个分组的传输利用链路的全部带宽，源到目的路径经过的网络层设备共同完成虚电路功能
通信过程：呼叫建立（call setup）→数据传输→拆除呼叫
虚电路经过的每个网络设备（如路由器），维护每条经过它的虚电路连接状态
链路、网络设备资源（如带宽、缓存等）可以面向VC进行预分配，预分配资源决定了可预期的服务性能。
每条虚电路包括：
1. 从源主机到目的主机的一条路径
2.虚电路号（VCID）， 沿路每段链路一个编号
3. 沿路每个网络层设备（如路由器），利用转发表记录经过的每条虚电路
沿某条虚电路传输的分组，携带对应虚电路标识（VCID），而不携带目的地址
同一条VC ，在每段链路上的VCID通常不同，路由器转发分组时依据转发表改写替换虚电路号
路由器R1的VC转发表如图所示：
VC路径上每个路由器都需要维护VC连接的状态信息
虚电路信令协议（signaling protocols）用于VC的建立、维护与拆除：建立的过程中一次性路由，确定路径。后续沿着同一条路径。使用完成后，同样利用信令协议进行拆除。
应用于虚电路网络如ATM、帧中继（frame-relay）网络等，目前的Internet不采用
- 无连接服务(connection-less service）：网络层无连接，不事先为系列分组的传输确定传输路径。每个分组携带目的地址，独立确定传输路径。不同分组可能传输路径不同。路由器基于路由协议构建转发表，根据分组的目的地址检索转发表并转发分组。
数据报网络(datagram network )：
计算机之间进行数据交换，弹性服务，没有严格的时间需求
链路类型众多：特点、性能各异，统一服务困难
设计思路：简化网络，复杂边缘。适用于可以自适应、性能控制、差错恢复的”智能“端系统（计算机）
路由（routing）：通过路由算法确定分组从源到目的经过的路径
转发（forwarding）：将分组从路由器的输入端口转移到合适的输出端口。Internet网络中的目的地址就是IP地址，路由器用分组的目的地址的前缀（prefix） 与该表中的表项进行匹配，针对地址范围进行转发。当有多个匹配时，该路由器使用最长前缀匹配规则。
因特网的网络层具有3个主要组件：IP协议、因特网路由选择协议（包括RIP 、OSPF 和BGP)、因特网控制报文协议（ICMP）。
