理解OSI参考模型中七个层次的关系
和工作原理之五
网络层1.网络层功能概述
网络层是OSI参考模型中的第三层，是通信子网的最高层。网络层关系到通信子网的运行控制，体现了网络应用环境中资源子网访问通信子网的方式。
网络层的主要任务是设法将源结点出的数据包传送到目的结点，从而向运输层提供最基本的端到端的数据传送服务。概括地说，网络层应该具有以下功能：
(1)为传输层提供服务
网络层提供的服务有两类：面向连接的网络服务和无连接的网络服务。
虚电路服务是网络层向运输层提供的一种使所有数据包按顺序到达目的结点的可靠的数据传送方式，进行数据交换的两个结点之间存在着一条为它们服务的虚电路；而数据报服务是不可靠的数据传送方式，源结点发送的每个数据包都要附加地址、序号等信息，目的结点收到的数据包不一定按序到达，还可能出现数据包的丢失现象。
典型的网络层协议是X.25，它是由ITU-T(国际电信联盟电信标准部)提出的一种面向连接的分组交换协议。
(2)组包和拆包
在网络层，数据传输的基本单位是数据包(也称为分组)。在发送方，传输层的报文到达网络层时被分为多个数据块，在这些数据块的头部和尾部加上一些相关控制信息后，即组成了数据包(组包)。数据包的头部包含源结点和目标结点的网络地址(逻辑地址)。在接收方，数据从低层到达网络层时，要将各数据包原来加上的包头和包尾等控制信息去掉(拆包)，然后组合成报文，送给传输层。
(3)路由选择
路由选择也叫做路径选择，是根据一定的原则和路由选择算法在多结点的通信子网中选择一条最佳路径。确定路由选择的策略称为路由算法。
在数据报方式中，网络结点要为每个数据包做出路由选择；而在虚电路方式中，只需在建立连接时确定路由。
(4)流量控制
流量控制的作用是控制阻塞，避免死锁。
网络的吞吐量(数据包数量/秒)与通信子网负荷(即通信子网中正在传输的数据包数量)有着密切的关系。
对防止出现阻赛和死锁，需进行流量控制，通常可采用滑动窗口、预约缓冲区、许可证和分组丢弃四种方法。
2.路由选择算法简介
路由算法很多，大致可分为静态路由算法和动态路由算法两类。
(1)静态路由算法
静态路由算法又称为非自适应算法，是按某种固定规则进行的路由选择。其特点是算法简单、容易实现，但效率和性能较差。属于静态路由算法的有以下几种：
☆最短路由选择：
☆扩散式路由选择：
☆随机路由选择：
☆集中路由选择：
(2)动态路由算法
动态路由算法又称为自适应算法，是一种依靠网络的当前状态信息来决定路由的策略。这种策略能较好地适应网络流量、拓扑结构的变化，有利于改善网络的性能；但算法复杂，实现开销大。属于动态路由算法的有以下几种：
☆分布式路由选择策略：
☆集中路由选择策略：
3.网络层的网络连接设备
(1)路由器(Router)
在互联网中，两台主机之间传送数据的通路会有很多条，数据包从一台主机出发，中途要经过多个站点才能到达另一台主机。这些中间站点通常由称为路由器的设备担当，其作用就是为数据包选择一条合适的传送路径。例如，在图3-2-12中，主机A到主机B的数据传输路径就有多条。
图3-2-12通过路由器进行路径选择
路由器工作在OSI模型的网络层，是根据数据包中的逻辑地址(网络地址)而不是MAC地址来转发数据包的。
路由器的主要工作是为经过路由器的每个数据包寻一条最佳传输路径，并将该数据包有效地传送到目的站点。
路由器不仅有网桥的全部功能，还具有路径的选择功能，可根据网络的拥塞程度，自动选择适当的路径传送数据。
路由器与网桥不同之处在于，它并不是使用路由表来到其他网络中指定设备的地址，而是依靠其它的路由器来完成任务。也就是说，网桥是根据路由表来转发或过滤数据包，而路由器是使用它的信息来为每一个数据包选择最佳路径。
路由器有静态和动态之分。静态路由器需要管理员来修改所有的网络路由表，一般只用于小型的网间互连；而动态路由器能根据指定的路由协议来完成修改路由器信息。
(2)第三层交换机
随着技术的发展，有些交换机也具备了路由的功能。这些具有路由功能的交换机要在网络层对数据包进行操作，因此被称为第三层交换机。
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tcpip四层模型和osi七层模型

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