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網絡層可以在兩臺主機之間提供無連接服務或連接服務。由網絡層向運輸層提供
虛電路網絡：僅提供連接服務
數據報網絡：僅提供無連接服務
一、虛電路網絡
一條虛電路由如下組成：源和目的主機之間的路徑（一系列鏈路和路由器）、VC（virtual circuit）號，沿着該路徑的每段鏈路的號碼、以及該路徑上每臺路由器中的轉發表。
屬於一條虛電路的分組將在它的首部攜帶一個VC號。一條虛電路在每條鏈路上可能具有不同VC號，故每臺中間路由器必須用一個新的VC號替代每個傳輸分組的VC 號。該新的VC號從轉發表獲得。
虛電路網絡，每臺路由器的轉發表包括了VC號的轉換【入接口，入VC號，出接口，出VC號】。無論何時跨越一臺路由器創建一條虛電路，轉發表就增加一個新表項。無論何時刪除一條虛電路，沿着該路徑每個表中的相應項將被刪除（路由器必須爲進行中的連接維持連接狀態信息）。
一個分組沿着其路由在每條鏈路上不簡單的保持相同的VC號的原因：
(1)逐鏈路代替VC號減少了在分組首部中VC字段的長度
(2)通過允許沿着該虛電路路徑的每條鏈路有不同的VC號，大大簡化了虛電路的建立。若沿着某路徑的所有鏈路要求一個共同的VC號，路由器不得不交換並處理相當大的報文以約定一個共同的VC號用於一次連接。
虛電路中的3個階段：
(1)虛電路建立。
在建立階段，發送運輸層與網絡層聯繫，指定接收方地址，等待網絡建立虛電路。網絡層決定發送方和接收方之間的路徑，即該虛電路的所有分組要通過的一系列鏈路和路由器。網絡層也爲沿着該路徑的每條鏈路決定VC號。最後，網絡層在沿着路徑的每臺路由器的轉發表中增加一個表項。
(2)數據傳送。
(3)虛電路刪除。
當發送方（或接收方）通知網絡層它希望終止該虛電路時，就啓動該階段。網絡層通常將通知網絡另一側的端系統結束呼叫，並更新路徑上每臺路由器中的轉發表以表明該虛電路已不存在。
運輸層連接建立和網絡層連接建立區別：
運輸層的連接建立僅涉及兩個端系統，兩個端系統獨自決定運輸層連接的參數（初始序號和流量控制窗口長度），端系統知道該運輸層連接，但網絡中路由器對這些完全不知情。
虛電路網絡層，沿着兩個端系統之間的路徑上的路由器都要參與虛電路的建立，且每臺路由器都完全知道經過它的所有虛電路。
端系統向網絡發送指示虛電路啓動與終止的報文，以及路由器之間傳遞的用於建立虛電路（即修改路由器表中的連接狀態）的報文，被稱爲信令報文，用來交換這些報文的協議稱爲信令協議。
二、數據報網絡
數據報網絡是網絡層無鏈接的服務。端系統每要發送一個分組，就爲該分組加上目的端系統的地址，然後將該分組推進網絡。數據報網路中不維護連接狀態信息，但有轉發狀態信息。每個路由器使用一個分組的目的地址來轉發該分組。路由器匹配目的地址時，使用最長前綴匹配規則。轉發表大概每1~5分鐘由路由算法更新一次。
圖五：數據報網絡傳輸示例
在路由器上，有兩個重要的東西，一個是路由算法，用來確定通過網絡的端到端路徑；另一個是轉發表，轉發表確定了本路由器如何轉發分組。需要注意的是對於轉發表，目的地址是32位的IP地址，那麼就有幾十億各IP地址，一個路由器不可能維護一個幾十億的表，所有轉發表是按照地址的範圍轉發的，如圖七。
圖六：路由器結構示例
圖七：按照地址範圍轉發過程示例
既然是按照範圍尋址，那麼就有一個匹配問題，在數據報網絡中採用的是最長前綴匹配優先原則，具體方法不多說，直接看例子。
圖八：IP最長匹配