虚电路和数据报网络

网络层可以在两台主机之间提供无连接服务或连接服务。由网络层向运输层提供

虚电路网络：仅提供连接服务

数据报网络：仅提供无连接服务

一、虚电路网络

一条虚电路由如下组成：源和目的主机之间的路径（一系列链路和路由器）、VC（virtual circuit）号，沿着该路径的每段链路的号码、以及该路径上每台路由器中的转发表。

属于一条虚电路的分组将在它的首部携带一个VC号。一条虚电路在每条链路上可能具有不同VC号，故每台中间路由器必须用一个新的VC号替代每个传输分组的VC 号。该新的VC号从转发表获得。

虚电路网络，每台路由器的转发表包括了VC号的转换【入接口，入VC号，出接口，出VC号】。无论何时跨越一台路由器创建一条虚电路，转发表就增加一个新表项。无论何时删除一条虚电路，沿着该路径每个表中的相应项将被删除（路由器必须为进行中的连接维持连接状态信息）。

一个分组沿着其路由在每条链路上不简单的保持相同的VC号的原因：

(1)逐链路代替VC号减少了在分组首部中VC字段的长度

(2)通过允许沿着该虚电路路径的每条链路有不同的VC号，大大简化了虚电路的建立。若沿着某路径的所有链路要求一个共同的VC号，路由器不得不交换并处理相当大的报文以约定一个共同的VC号用于一次连接。

虚电路中的3个阶段：

(1)虚电路建立。

在建立阶段，发送运输层与网络层联系，指定接收方地址，等待网络建立虚电路。网络层决定发送方和接收方之间的路径，即该虚电路的所有分组要通过的一系列链路和路由器。网络层也为沿着该路径的每条链路决定VC号。最后，网络层在沿着路径的每台路由器的转发表中增加一个表项。

(2)数据传送。

(3)虚电路删除。

当发送方（或接收方）通知网络层它希望终止该虚电路时，就启动该阶段。网络层通常将通知网络另一侧的端系统结束呼叫，并更新路径上每台路由器中的转发表以表明该虚电路已不存在。

运输层连接建立和网络层连接建立区别：

运输层的连接建立仅涉及两个端系统，两个端系统独自决定运输层连接的参数（初始序号和流量控制窗口长度），端系统知道该运输层连接，但网络中路由器对这些完全不知情。

虚电路网络层，沿着两个端系统之间的路径上的路由器都要参与虚电路的建立，且每台路由器都完全知道经过它的所有虚电路。

端系统向网络发送指示虚电路启动与终止的报文，以及路由器之间传递的用于建立虚电路（即修改路由器表中的连接状态）的报文，被称为信令报文，用来交换这些报文的协议称为信令协议。

二、数据报网络

数据报网络是网络层无链接的服务。端系统每要发送一个分组，就为该分组加上目的端系统的地址，然后将该分组推进网络。数据报网路中不维护连接状态信息，但有转发状态信息。每个路由器使用一个分组的目的地址来转发该分组。路由器匹配目的地址时，使用最长前缀匹配规则。转发表大概每1~5分钟由路由算法更新一次。

接下来

图五：数据报网络传输示例

在路由器上，有两个重要的东西，一个是路由算法，用来确定通过网络的端到端路径；另一个是转发表，转发表确定了本路由器如何转发分组。需要注意的是对于转发表，目的地址是32位的IP地址，那么就有几十亿各IP地址，一个路由器不可能维护一个几十亿的表，所有转发表是按照地址的范围转发的，如图七。

图六：路由器结构示例

 

图七：按照地址范围转发过程示例

 

既然是按照范围寻址，那么就有一个匹配问题，在数据报网络中采用的是最长前缀匹配优先原则，具体方法不多说，直接看例子。

图八：IP最长匹配