4.1 网络层提供的两种服务

思维导图：

第4章 网络层

概述
网络层主要关注网络互连问题，其中重点是网际协议(IP)。掌握了IP协议的内容，我们就能理解互联网的工作机制。本章还涉及了ICMP、路由选择协议、IPv6特点、IP多播概念，以及VPN、NAT和MPLS。

本章核心内容
1. 虚拟互连网络概念
2. IP地址与物理地址的关系
3. 传统分类的IP地址与CIDR
4. 路由选择协议工作原理

 4.1 网络层提供的两种服务

背景
关于网络层应如何为运输层提供服务，即“面向连接”还是“无连接”，长期存在争议。争议的核心是：可靠交付应由谁来承担？网络还是端系统？

面向连接 vs 无连接

- **面向连接**：模仿传统电信网的通信方式，先建立连接（虚电路），预留所需资源，然后沿着此路线发送分组。分组首部不需完整目标主机地址，只需虚电路编号。这种方式能确保分组无差错、有序地到达目的地。
  
  **示意**：图4-1(a)展示了虚电路服务方式。主机H₁和H₂交换的分组都必须沿着预先建立的虚电路发送。

- **无连接**：网络层仅提供简单、灵活的、无连接的、尽最大努力交付的数据报服务。每个分组独立发送，与其他分组无关。无承诺的服务质量，分组可能出错、丢失、重复和失序。由于路由器简单且便宜，若需要可靠通信，由端系统的运输层负责。

  **示意**：图4-1(b)展示了数据报服务方式。主机H₁发送给H₂的分组都独立选择路由，并可能丢失。

总结
- 电信网的端到端可靠传输服务适用于电话业务，因为电话是简单终端，无差错处理能力。但互联网端系统是智能计算机，具有强大的差错处理能力。
- 互联网采用与电信网不同的设计思路，使网络造价大大降低，运行方式更灵活，能适应多种应用。

表4-1：虚电路服务 vs 数据报服务

此表对比了虚电路服务和数据报服务的主要差异。

### 本章重点
鉴于TCP/IP体系的网络层提供的是数据报服务，我们接下来的讨论将围绕网络层如何传送IP数据报这个主题展开。