數據報服務

網絡層是OSI參考模型的第三層，介於數據鏈路層和傳輸層之間。其任務是分組轉發、路由選擇和流量控制，最主要的功能是實現端到端通信系統中中間節點的路由選擇。從OSI/RM的通信角度來看，網絡層所提供的服務主要有兩大類，即面向連接服務和無連接服務。這兩種網絡服務的具體實現就是所謂的虛電路服務和數據報服務。

連接是指兩個對等實體之問為進行數據通信而進行的一種結合。面向連接服務就是在數據交換之前，必須先建立連接，當數據交換結束後，則應該終止這個連接。通常面向連接服務是一種可靠的報文序列服務，在建立連接之後，每個用户都可以發送可變長度的報文，這些報文按順序發送給遠端的用户，報文的接收也是按順序的。有時用户可以發送一個很短（1～2字節長）的報文，但希望這個報文可以不按序號而優先發送，這就是“加速數據”，它常用來傳送中斷控制命令。

由於面向連接服務和線路交換的許多特性相似，因此面向連接服務在網絡層中又稱為虛電路服務。“虛”表示：在兩個服務用户的通信過程中雖然沒有自始至終都佔用一條端到端的完整物理電路，但卻好像佔用了一條這樣的電路。面向連接服務比較適合於在一定期間內要向同一目的地連續發送許多報文的情況。若兩個用户經常進行頻繁通信，則可建立永久虛電路，這樣可免除每次通信時連接建立和連接釋放這兩個過程。

在無連接服務的情況下，兩個實體之間的通信不需要先建立好一個連接，因此其下層的有關資源不需要事先進行預定保留，這些資源是在數據傳輸時動態地進行分配的。無連接服務不需要通信的兩個實體同時處於激活狀態，當發送端的實體正在進行發送時，它必須是激活的，但這時接收端的實體並不一定要激活，只有當接收端的實體正在進行接收時，它才必須是激活的。無連接服務的優點是靈活方便和比較迅速，但無連接服務不能防止報文的丟失、重複或失序。採用無連接服務時由於每個報文都必須提供完整的目的站地址，因此其開銷也較大。無連接服務大致有以下三種類型：

（1）數據報。特點是發完了就行，而不需要接收端做任何響應。數據報服務簡單、額外開銷小，雖然數據報服務沒有面向連接服務可靠，但可在此基礎上由更高層構成可靠的連接服務。數據報服務適用於電子郵件，特別適合於廣播或組播服務。

（2）證實交付。這是一種可靠的數據報服務。這種服務對每一個報文產生一個證實給發送方用户，不過這個證實不是來自接收端的用户而是來自提供服務的層。這種證實只能保證報文已經發給遠端的目的站了，但並不能保證目的站的用户已經收到了這個報文。

（3）請求應答。這種類型的數據報服務是接收端用户每收到一個報文，就向發送端用户發送一個應答報文。但是，收發雙方發送的報文都有可能丟失。如果接收端發現報文有差錯，則響應一個表示有差錯的報文。 ^[1] 

數據報服務一般僅由數據報交換網來提供。在數據報服務中，每個分組都必須提供關於信源（源主機）、信宿（目的主機）的完整地址信息，通信子網根據地址信息為每一個分組獨立進行路徑選擇。然後作為數據報傳給下一個節點，直到傳送到目的主機為止。

存儲-轉發交換（Store and Forward）是一種不要求建立專用物理信道的數據交換方式。當發送方要發送信息時，應把目的地址先加到報文中，然後從發送節點起，按地址把報文逐節點地轉送到目的節點；在轉送過程中，中間節點要先把報文暫時儲存起來，然後在線路不忙時將報文轉發出去。數據報服務類似於存儲．轉發交換，不需要建立連接，採用“化整為零”的策略，在目的主機收到數據報後，也不發送確認信息，是一種開銷較小的通信方式。由於每個分組都帶有源、目的主機的完整地址，降低了信道利用率。各分組獨立地傳輸，各自通過不同的路徑到達目的地，不能保證按發送順序到達，也不能保證不丟失、不重複、不出現差錯，這就需要在目的節點開闢緩衝區，緩存所收到的分組，然後按發送順序遞交主機，由主機承擔端到端的差錯控制，但是數據報服務具有健壯性和靈活性的優點；在傳輸途中，若某個節點或鏈路發生故障，數據報服務可以繞開故障，另選路徑把分組傳送到目的地；當網絡發生擁擠時，數據報服務可以迅速為單個分組選擇流量較少的路徑，這樣既平衡了網絡中的流量，也可以使分組得以迅速地傳輸。

數據報服務方式呈現以下幾個傳輸特點：

（1）每個分組所走過的路徑可能是不同的。例如，如圖1所示給出了在一個只有A、B、C、D四個節點的網絡在數據報方式下進行傳輸的示意圖。

對於有A、B、C、D四個節點的全連通網絡，要從節點A發送數據到D節點，則可能有以下傳輸路徑：

●A—B—D

●A—C—D

●A—B—C—D

●A—C—B—D

●A—D

（2）由於傳輸路徑不同，各節點交換處理的時間不等，到達目的地的時間也不相同，於是就會出現到達目的地後各分組的順序與發送時的順序不同的情況，必須重新排序，再裝配成報文。

（3）數據報服務不需要進行連接，因此也説它提供無連接的服務。

（4）數據報服務要求在傳送過程中每一個數據分組都要帶有目的地址和源地址，同時在傳送到目的地後，有可能出現亂序、重複與丟失的現象，因而傳輸延時較大。 ^[2]