网络层详解：虚拟互连网络、IP与物理地址及数据报服务

计算机网络复习整理（第四章）主要探讨了网络层的关键概念和功能，其中最重要的是虚拟互连网络的设计思想。在传统的网络架构中，网络层提供了两种服务模式：面向连接的通信方式和无连接的数据报服务。 1. **虚拟互连网络（Virtual Circuit Network，VCN）**：早期的网络设计倾向于模仿电话系统，通过预先建立连接（如X.25协议中的虚电路服务）来确保可靠性和顺序性。这种方式需要预留网络资源，每个分组仅需携带虚电路编号。然而，互联网设计者认为主机间的差错处理能力强，因此采用无连接的IP数据报服务，允许独立发送分组且不保证服务质量。 2. **面向连接服务 vs. 数据报服务** - 面向连接的服务：提供可靠通信，如X.25协议，需要建立连接，使用虚电路号，分组按序转发，网络负责差错控制和流量控制。 - 数据报服务：无连接，每个分组包含完整目的地地址，独立选择路由，可能丢包或乱序，差错控制和流量控制由主机自行处理。 3. **IP协议及其相关协议**： - IP协议是网络层的核心，它负责数据包的传输，与之相关的协议包括： - 地址解析协议（ARP）：用于将IP地址映射到物理地址，解决不同网络间的通信问题。 - 网际控制报文协议（ICMP）：用于网络诊断和错误报告，例如ping命令就是利用ICMP。 - 网际组管理协议（IGMP）：用于多播通信，允许单个源发送数据到多个接收者。 - 逆地址解析协议（RARP）已不再使用，通常由更现代的协议如DHCP取代。 4. **网络灵活性和多样性**：由于用户需求各异，没有一种网络能够满足所有场景，因此虚拟互连网络的概念允许通过不同的网络技术（如TCP/IP体系）组合，构建适合各种应用场景的网络环境。 本章内容深入剖析了网络层的功能，从网络服务模型到IP协议的细节，以及如何通过虚拟互连网络满足多样化的用户需求。理解这些概念对于掌握网络通信的原理和实践至关重要。