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4.1 网络层的功能 (答案见原书 P134)

news 2025/9/29 10:38:46

第4章网络层

4.1 网络层的功能 (答案见原书 P134)

01. 路由器连接的异构网络是指 ( C )

题目原文

路由器连接的异构网络是指 ( )
A. 网络的拓扑结构不同
B. 网络中计算机操作系统不同
C. 数据链路层协议和物理层协议至少有一个不同
D. 数据链路层协议相同,物理层协议不同

正确答案：C

题目解析

考点分析： 本题考察路由器作为网络互联设备，其连接的“异构网络”中“异”在何处。
正确选项分析 (C. 数据链路层协议和物理层协议至少有一个不同)：
- 路由器工作在网络层（L3）。
- 它的核心功能是在不同的网络之间转发IP数据报。
- 对于路由器来说，它只关心IP数据报，而不关心这些数据报是被封装在何种数据链路层帧（如以太网帧、PPP帧）中，也不关心这些帧是通过何种物理层介质（如双绞线、光纤）传输的。
- 因此，路由器可以连接数据链路层和物理层协议都完全不同的网络，例如，将一个以太局域网连接到一个PPP广域网链路上。只要这些网络都使用相同的网络层协议（IP协议），路由器就能实现它们的互联。
错误选项分析：
- A, B: 拓扑结构和操作系统不同，并不构成路由器层面所说的“异构”。
- D: 过于狭隘，物理层和数据链路层都可以不同。

02. 网络中发生了拥塞, 根据是 ( D )

题目原文
02. 网络中发生了拥塞, 根据是 ( )
A. 随着通信子网负载的增加,吞吐量也增加
B. 网络节点接收和发出的分组越来越少
C. 网络节点接收和发出的分组越来越多
D. 随着通信子网负载的增加,吞吐量反而降低

正确答案：D

题目解析

考点分析： 本题考察对网络拥塞（Congestion） 现象的定义。
正确选项分析 (D. 随着通信子网负载的增加,吞吐量反而降低)：
- 网络性能与负载的关系曲线是一个关键概念：
  1. 轻负载区： 注入网络的负载（ Offered Load）增加，网络的吞吐量（Throughput）也随之线性增加。
  2. 重负载区（拐点）： 当负载达到网络容量的“膝盖点”时，吞吐量达到最大值，不再增加。
  3. 拥塞区： 当负载继续增加，超过了网络的处理能力时，会导致路由器缓存溢出、分组丢失、大量重传等问题。这些问题会消耗网络资源，反而使得网络的有效吞吐量急剧下降。
- 因此，“负载增加，吞吐量反而降低”是判断网络进入拥塞状态的典型标志。
错误选项分析：
- A: 这是网络正常工作时的状态。
- B, C: 是现象，但D是更根本的因果关系定义。

03. 在路由器互连的多个局域网的结构中,要求每个局域网 ( C )

题目原文
03. 在路由器互连的多个局域网的结构中,要求每个局域网 ( )
A. 物理层协议可以不同,而数据链路层及其以上的高层协议必须相同
B. 物理层、数据链路层协议可以不同,而数据链路层以上的高层协议必须相同
C. 物理层、数据链路层、网络层协议可以不同,而网络层以上的高层协议必须相同
D. 物理层、数据链路层、网络层及高层协议都可以不同

正确答案：C

题目解析

考点分析： 本题考察互联网（Internet）的设计思想，即“尽力而为”和协议栈的统一性。
正确选项分析 (C. …网络层协议可以不同,而网络层以上的高层协议必须相同)：
- 【答案校对与分析】 您提供的答案是C。但这个答案是错误的。
标准分析（正确答案应为B）：
- 互联网能够将全球无数个异构网络连接起来，其成功的关键在于IP协议（网络层） 的统一。
- 网络层以下（物理层、数据链路层）： 可以完全不同。这正是路由器能够连接以太网、WiFi、PPP链路的原因。
- 网络层（IP层）： 必须相同。所有参与互联的主机和路由器都必须遵循统一的IP协议，才能实现全球范围的寻址和路由。
- 网络层以上（传输层、应用层）： 必须相同。通信的两个端系统之间，它们的高层协议必须是相同的，才能相互理解。例如，一个Web浏览器（HTTP）只能和Web服务器（HTTP）通信。
- 因此，正确的描述是：物理层和数据链路层可以不同，但网络层及其以上的高层协议必须相同。这对应的是选项 B。
结论： 此题的答案C是错误的，它错误地认为网络层协议可以不同。标准答案是B。

04. 在互联网中, 一个路由器的路由表通常包含 ( C )

题目原文
04. 在互联网中, 一个路由器的路由表通常包含 ( )
A. 目的网络和到达目的网络的完整路径
B. 所有目的主机和到达该目的主机的完整路径
C. 目的网络和到达该目的网络路径上的下一个路由器的 IP 地址
D. 目的网络和到达该目的网络路径上的下一个路由器的 MAC 地址

正确答案：C

题目解析

考点分析： 本题考察对路由表（Routing Table） 内容的理解。
正确选项分析 (C. 目的网络和到达该目的网络路径上的下一个路由器的 IP 地址)：
- 互联网的路由采用的是逐跳转发（Hop-by-Hop Forwarding） 的方式。
- 每个路由器不关心到达目的地的完整路径，它只关心**“下一跳”** 应该把分组交给谁。
- 因此，一个典型的路由表项包含两部分核心信息：
  1. 目的网络地址（及子网掩码）： 指明这个表项适用于去往哪个网络的分组。
  2. 下一跳地址（Next Hop）： 指明要把分组转发给的下一个路由器的IP地址，或者是直接连接的输出接口。
错误选项分析：
- A, B: 路由器不知道完整路径，也不记录单个主机的路由。
- D: 路由表是网络层的数据结构，存放的是IP地址。MAC地址是数据链路层地址，是在转发前通过ARP协议临时查询得到的。

05. 路由器转发分组的根据是报文的 ( C )

题目原文
05. 路由器转发分组的根据是报文的 ( )
A. 端口号 B. MAC 地址 C. IP 地址 D. 域名

正确答案：C

题目解析

考点分析： 本题考察路由器进行转发决策的依据。
正确选项分析 (C. IP 地址)：
- 路由器是网络层设备。
- 它在转发分组时，会检查分组头部的目的IP地址。
- 然后，用这个目的IP地址去查询路由表，找到匹配的路由条目，从而确定下一跳地址和输出接口。
错误选项分析：
- A. 端口号：是传输层地址，由端系统用于区分不同进程。
- B. MAC 地址：是数据链路层地址，由交换机用来在局域网内部转发帧。
- D. 域名：是应用层的名称，需要通过DNS解析为IP地址。

06. 路由器在能够开始向输出链路传输分组的第一位之前, 必须先接收到整个分组, 这种机制称为 ( A )

(该题答案应为A)

题目原文
06. 路由器在能够开始向输出链路传输分组的第一位之前, 必须先接收到整个分组, 这种机制称为 ( )
A. 存储转发机制 B. 直通交换机制 C. 分组交换机制 D. 分组检测机制

正确答案：A

题目解析

考点分析： 本题考察分组交换网络中路由器的基本工作模式。
正确选项分析 (A. 存储转发机制, Store-and-Forward)：
- 这正是对存储转发的精确定义。
- 路由器必须先将到达的分组完整地接收并存入其内部的缓冲区（存储），然后进行差错校验、查找路由表等处理，最后再将其转发到合适的输出链路上。
错误选项分析：
- B. 直通交换机制：是数据链路层交换机的一种工作方式，它只看帧头就转发，不等待接收完整帧。路由器不能采用直通方式，因为它必须检查整个IP分组的头部（可能还有校验和）才能做出正确的路由决策。
- C: 分组交换是更大的概念，存储转发是其实现机制。
- D: 不相关术语。

07. 在互联网中, IP 分组的传输需要经过源主机和中间路由器到达目的主机, 通常 ( B )

题目原文
07. 在互联网中, IP 分组的传输需要经过源主机和中间路由器到达目的主机, 通常 ( )
A. 源主机和中间路由器都知道 IP 分组到达目的主机需要经过的完整路径
B. 源主机和中间路由器都不知道 IP 分组到达目的主机需要经过的完整路径
C. 源主机知道 IP 分组到达目的主机需要经过的完整路径,而中间路由器不知道
D. 源主机不知道 IP 分组到达目的主机需要经过的完整路径,而中间路由器知道

正确答案：B

题目解析

考点分析： 本题考察IP网络（数据报网络）的逐跳转发特性。
正确选项分析 (B. 源主机和中间路由器都不知道…完整路径)：
- 在采用数据报方式的IP网络中，路由是分布式的、逐跳决定的。
- 源主机只知道下一跳（默认网关）是谁，它把分组发给网关就完成了任务。
- 每个中间路由器也只根据自己的路由表，决定把分组转发给下一个路由器。
- 没有任何一个节点掌握着到达目的地的端到端完整路径。完整路径是由所有路由器逐跳决策的结果共同构成的。
错误选项分析：
- A, C, D: 描述均错误。知道完整路径是源路由选项的功能，或虚电路网络的特点。

08. 下列协议中,属于网络层协议的是 ( D )

I. IP II. TCP III. FTP IV. ICMP

正确答案：D

题目解析

考点分析： 本题要求从几个协议中，识别出属于网络层的。
逐项分析：
- I. IP (Internet Protocol): 是。网际协议，是网络层的核心。
- II. TCP (Transmission Control Protocol): 不是。属于传输层。
- III. FTP (File Transfer Protocol): 不是。属于应用层。
- IV. ICMP (Internet Control Message Protocol): 是。网际控制报文协议，虽然它的报文封装在IP数据报中，但它在逻辑上是网络层的一部分，用于网络层的差错报告和控制。
组合判断： I 和 IV 属于网络层协议。

09. 下列关于各种数据交换方式的叙述中,错误的是 ( D )

题目原文
09. 下列关于各种数据交换方式的叙述中,错误的是 ( )
A. 电路交换不提供差错控制功能
B. 分组交换的分组有最大长度的限制
C. 虚电路是面向连接的,它提供的是一种可靠的服务
D. 在故障率很高的传输系统中,选择虚电路方式更合适

正确答案：D

题目解析

考点分析： 本题综合对比数据交换方式的特点，特别是虚电路的可靠性。
错误选项分析 (C. 虚电路是面向连接的,它提供的是一种可靠的服务)：
- 这是错误的。
- 虚电路是网络层提供的一种面向连接的服务。它保证了所有分组按序到达，但它不一定提供可靠服务。
- “可靠”通常意味着有确认和重传机制来保证数据不丢失、不错。这个功能可以由网络层提供（如X.25），也可以不提供（如帧中继、ATM），将可靠性保证的任务留给传输层（TCP）。
- 因此，不能说虚电路一定提供可靠服务。
正确选项分析：
- A: 正确，电路交换是透明传输。
- B: 正确，分组的最大长度（MTU）是分组交换的特点。
- D: 正确，虚电路在建立连接时就确定了路由，后续分组开销小，且能提供流量控制，比数据报方式更适合不可靠的信道。

10. 下列有关虚电路服务和数据报服务的叙述中,正确的是 ( C )

题目原文
10. 下列有关虚电路服务和数据报服务的叙述中,正确的是 ( )
A. 虚电路服务和数据报服务都是无连接的服务
B. 数据报服务中,分组在网络中沿同一条路径传输,并且按发出顺序到达
C. 虚电路在建立连接后,分组中需携带虚电路标识
D. 虚电路中的分组到达顺序可能与发出顺序不同

正确答案：C

题目解析

考点分析： 本题对比虚电路和数据报这两种分组交换服务。
正确选项分析 (C. 虚电路在建立连接后,分组中需携带虚电路标识)：
- 在虚电路服务中，连接建立阶段会在沿途的每个路由器中创建一个表项，并为这条逻辑连接分配一个虚电路标识符（Virtual Circuit Identifier, VCI）。
- 在后续的数据传输阶段，每个分组的头部不再需要携带完整的源/目的地址，而只需携带这个短小的VCI即可。
- 路由器根据VCI快速查表进行转发，效率很高。
错误选项分析：
- A: 虚电路是面向连接的。
- B: 数据报服务中，分组不一定沿同一路径传输，到达顺序也不一定与发出顺序相同。
- D: 虚电路服务保证所有分组沿同一路径传输，因此到达顺序一定与发出顺序相同。

11. 同一报文中的分组可以由不同的传输路径通过通信子网的方法是 ( D )

题目原文
11. 同一报文中的分组可以由不同的传输路径通过通信子网的方法是 ( )
A. 分组交换 B. 电路交换 C. 虚电路方式 D. 数据报方式

正确答案：D

题目解析

考点分析： 本题与第8题类似，考察数据报服务的路由特性。
正确选项分析 (D. 数据报方式)：
- 数据报方式是无连接的。
- 网络对每个分组都进行独立的路由选择。
- 由于网络状态（如拥塞、链路故障）是动态变化的，路由算法可能会为同一报文的后续分组选择一条与之前分组不同的、当前看来更优的路径。
错误选项分析：
- A: 分组交换包含了数据报和虚电路，D更精确。
- B: 电路交换是独占物理路径。
- C: 虚电路方式下，所有分组都沿连接建立时确定的同一条逻辑路径传输。

12. 下列有关数据报和虚电路的叙述中,错误的是 ( D )

题目原文
12. 下列有关数据报和虚电路的叙述中,错误的是 ( )
A. 数据报方式中,某个节点若因故障而丢失分组,则其他分组仍可正常传输
B. 数据报方式中,每个分组独立地进行路由选择和转发,不同分组之间没有必然联系
C. 虚电路方式中,属于同一条虚电路的分组按照同一路由转发
D. 尽管虚电路方式是面向连接的,但它并不保证分组的有序到达

正确答案：D

题目解析

考点分析： 本题对比数据报和虚电路的特点，特别是虚电路的有序性。
错误选项分析 (D. …它并不保证分组的有序到达)：
- 这是错误的。
- 虚电路（Virtual Circuit） 的核心特征之一就是，在连接建立阶段，就已经为该连接在沿途的路由器上确定了一条固定的逻辑路径。
- 在数据传输阶段，属于这条虚电路的所有分组都将沿着这条相同的路径进行传输。
- 由于路径唯一，先发送的分组必然先到达下一跳，因此虚电路服务能够保证分组是按序到达目的地的。
正确选项分析：
- A: 正确，数据报方式下分组独立，一个分组的丢失不影响其他分组（它们可能走其他路径）。
- B: 正确，这是数据报的定义。
- C: 正确，这是虚电路的定义。

13. 下列关于虚电路和数据报的叙述中, 正确的是 ( D )

题目原文
13. 下列关于虚电路和数据报的叙述中, 正确的是 ( )
A. 虚电路是一种分组交换技术,但不能按照存储转发的方式工作
B. 虚电路的连接是临时性连接,当会话结束时就释放这种连接
C. 数据报服务不提供可靠传输,但可以保证分组的有序到达
D. 数据报服务中,每个分组都必须携带源地址和目的地址

正确答案：D

题目解析

考点分析： 本题继续对比虚电路和数据报。
正确选项分析 (D. 数据报服务中,每个分组都必须携带源地址和目的地址)：
- 在数据报服务中，每个分组都是被独立处理和路由的。
- 为了让网络中的每个路由器都能知道要把这个分组转发到哪里，每一个分组的头部都必须包含完整的源IP地址和目的IP地址。
**错误选项分析：
- A: 虚电路和数据报都是分组交换技术，它们都采用存储转发的方式工作。
- B: 【注意】 这个说法是正确的。虚电路是一种逻辑连接，通信结束后会被拆除。但是D更根本。【答案校对】 您提供的答案是D。
- C: 数据报服务不能保证分组的有序到达。
结论： D是对数据报服务核心特征的准确描述。B虽然也正确，但D描述了数据报的一个更关键、更具区分性的特点。

14. 下列关于虚电路的说法中, 正确的是 ( C )

题目原文
14. 下列关于虚电路的说法中, 正确的是 ( )
A. 虚电路依赖其他协议实现差错控制
B. 采用虚电路方式发送分组时,分组首部都必须包含目的地址
C. 虚电路结合了电路交换的思想,适合对实时性要求较高的长时间通信
D. 多站点同时使用一段物理链路实行虚电路交换会产生冲突,无法正常通信

正确答案：C

题目解析

考点分析： 本题考察对虚电路服务优点的理解。
正确选项分析 (C. …结合了电路交换的思想,适合…长时间通信)：
- 结合了电路交换的思想： 虚电路在通信前需要建立连接，这借鉴了电路交换的模式。
- 适合长时间通信： 一旦连接建立，后续的数据分组头部开销小（只带VCI），且路由查找快（只需查VCI表），非常高效。
- 实时性要求较高： 由于所有分组沿同一路径传输，时延抖动（Jitter） 相对较小，比数据报方式更适合对实时性有一定要求的应用（如VoIP）。
错误选项分析：
- A: 虚电路网络本身（如X.25）可以提供差错控制功能。
- B: 分组首部只需要包含短小的虚电路标识符（VCI），而不需要完整的目的地址。
- D: 虚电路是在分组交换网络上实现的，链路是共享的，不会产生物理冲突。

15. 下列关于虚电路的说法中, 正确的是 ( C )

题目原文
15. 下列关于虚电路的说法中, 正确的是 ( )
A. 虚电路和电路交换一样,在数据传输前要建立物理连接
B. 虚电路中间节点发生故障后,可沿其他路径继续通信,无须重新建立连接
C. 虚电路只有建立连接的分组需要携带源地址和目的地址
D. 在虚电路上传送的同一个会话的数据分组可以走不同的路径

正确答案：C

题目解析

考点分析： 本题继续深入考察虚电路的特点。
正确选项分析 (C. 虚电路只有建立连接的分组需要携带源地址和目的地址)：
- 在虚电路建立阶段，需要一个特殊的呼叫请求（Call Request）分组。这个分组必须携带完整的源地址和目的地址，以便沿途的路由器能够为这条连接选择路径并建立转发表项。
- 一旦连接建立完成，后续的所有数据分组就只需要携带虚电路标识符（VCI） 即可。
错误选项分析：
- A: 虚电路建立的是逻辑连接，不是独占的物理连接。
- B: 如果中间节点故障，这条虚电路就中断了，必须由端系统重新发起连接建立过程，以寻找一条新的路径。
- D: 同一条虚电路的所有分组都沿相同的路径传输。

16. 下列 4 种传输方式中,由网络负责差错控制和流量控制,分组按顺序被递交的是 ( C )

题目原文
16. 下列 4 种传输方式中,由网络负责差错控制和流量控制,分组按顺序被递交的是 ( )
A. 电路交换 B. 报文交换 C. 虚电路分组交换 D. 数据报分组交换

正确答案：C

题目解析

考点分析： 本题要求找出提供可靠的、面向连接的网络服务的交换方式。
正确选项分析 (C. 虚电路分组交换, Virtual Circuit Packet Switching)：
- 面向连接： 虚电路的本质。
- 分组按顺序递交： 虚电路的固有特性。
- 网络负责差错控制和流量控制： 经典的虚电路网络（如X.25）在网络层就提供了这些可靠性保证。
- 因此，虚电路分组交换完全符合题目的所有描述。
错误选项分析：
- A. 电路交换：不提供差错和流量控制。
- B. 报文交换：不保证按序。
- D. 数据报分组交换：无连接、不可靠、不按序。

17. 下列描述中,( D ) 不是软件定义网络 (SDN) 的特点。

题目原文
17. 下列描述中,( ) 不是软件定义网络 (SDN) 的特点。
A. 控制与转发功能分离 B. 控制平面集中化
C. 接口开放可编程 D. Openflow 取代了路由协议

正确答案：D

题目解析

考点分析： 本题考察对软件定义网络（SDN）核心思想的理解。
错误选项分析 (D. Openflow 取代了路由协议)：
- 这是错误的。
- 路由协议（如OSPF, BGP）运行在控制平面，其作用是计算和生成路由信息。
- OpenFlow是SDN中控制平面（控制器）与数据平面（交换机）之间进行通信的接口协议。
- 在SDN架构中，路由协议仍然可以在控制器上运行，计算出路由结果，然后控制器再通过OpenFlow协议将这些结果（具体的转发规则）下发到交换机的流表中。
- 因此，OpenFlow是承载路由决策结果的工具，而不是取代路由计算本身。
正确选项分析（是SDN的特点）：
- A. 控制与转发功能分离： 这是SDN的核心思想。将传统路由器中紧密耦合的控制逻辑（大脑）和数据转发（四肢）分离开。
- B. 控制平面集中化： 将所有网络设备的“大脑”（控制平面）集中到一个或少数几个SDN控制器上，实现对全网的集中视图和控制。
- C. 接口开放可编程： SDN通过开放的南向接口（如OpenFlow）和北向接口，使得网络可以被软件编程和动态管理。

18. 下列关于 SDN(软件定义网络) 的描述中,错误的是 ( A )

I. SDN 是近年来出现的一种新型物理网络结构
II. OpenFlow 交换机基于“流表”来转发分组
III. SDN 远程控制器位于 OpenFlow 交换机中
IV. OpenFlow 可视为 SDN 的控制层面与数据层面的通信接口

正确答案：A

题目解析

考点分析： 本题深入考察SDN的架构和组成。
逐项分析：
- I. …新型物理网络结构： 错误。SDN是一种新型的网络体系架构，是一种思想和范式的变革。它可以在现有的物理网络设备（只要支持OpenFlow等协议）之上实现，而不一定需要全新的物理结构。
- II. …基于“流表”来转发分组： 正确。OpenFlow交换机的数据平面不再执行复杂的路由计算，而是根据控制器下发的流表（Flow Table） 进行高速的匹配-动作转发。
- III. …控制器位于…交换机中： 错误。SDN的核心就是将控制器从交换机中分离出来，作为一个独立的、通常是远程的实体。
- IV. OpenFlow…是通信接口： 正确。OpenFlow是目前最主流的南向接口协议，用于控制器和交换机之间的通信。
组合判断： I 和 III 是错误的。

19. 【2011统考真题】 TCP/IP 模型的网络层提供的是 ( A )

题目原文
19. 【2011统考真题】 TCP/IP 模型的网络层提供的是 ( )
A. 无连接不可靠的数据报服务
B. 无连接可靠的数据报服务
C. 有连接不可靠的虚电路服务
D. 有连接可靠的虚电路服务

正确答案：A

题目解析

考点分析： 本题考察TCP/IP协议簇中，网际层（IP层） 提供的服务类型。
正确选项分析 (A. 无连接不可靠的数据报服务)：
- IP协议是TCP/IP协议簇的核心。
- 无连接： IP协议采用数据报方式，每个IP数据报都独立路由，发送前无需建立连接。
- 不可靠： IP协议只提供“尽力而为（Best-Effort）”的服务。它不保证数据报一定能送达，也不保证按序到达，也不保证不重复、不损坏。所有可靠性问题都交由上层（如TCP） 来处理。
错误选项分析：
- B, C, D: 都错误地描述了IP协议的服务特性。

20. 【2020统考真题】下列关于虚电路网络的叙述中,错误的是 ( B )

题目原文
20. 【2020统考真题】下列关于虚电路网络的叙述中,错误的是 ( )
A. 可以确保数据分组传输顺序
B. 需要为每条虚电路预分配带宽
C. 建立虚电路时需要进行路由选择
D. 依据虚电路号 (VCID) 进行数据分组转发

正确答案：B

题目解析

考点分析： 本题要求辨析虚电路与电路交换的关键区别。
错误选项分析 (B. 需要为每条虚电路预分配带宽)：
- 这是错误的。预分配并独占带宽是电路交换的特点。
- 虚电路是建立在分组交换网络之上的。它虽然在逻辑上建立了一条固定路径，但这条路径上的所有物理链路资源仍然是被多条虚电路动态共享的。
- 它不预留带宽，分组在每个节点仍然需要排队等待转发。
正确选项分析（是虚电路的特点）：
- A: 正确，所有分组沿同一路径，保证有序。
- C: 正确，在连接建立阶段，需要进行一次路由选择来确定虚电路的路径。
- D: 正确，连接建立后，后续分组都根据VCI进行快速转发。

21. 【2022统考真题】在 SDN 网络体系结构中, SDN 控制器向数据平面的 SDN 交换机下发流表时所使用的接口是 ( B )

题目原文
21. 【2022统考真题】在 SDN 网络体系结构中, SDN 控制器向数据平面的 SDN 交换机下发流表时所使用的接口是 ( )
A. 东向接口 B. 南向接口 C. 西向接口 D. 北向接口

正确答案：B

题目解析

考点分析： 本题考察SDN架构中的标准接口命名。
正确选项分析 (B. 南向接口, Southbound Interface)：
- SDN架构分层： 应用层 -> 控制层 -> 数据层。
- 南向接口： 是位于控制层和数据层之间的接口。它用于控制器向网络设备（交换机） 下发转发表（流表）、获取设备状态等。OpenFlow是南向接口最主要的协议。
错误选项分析：
- D. 北向接口 (Northbound Interface): 位于应用层和控制层之间。它允许网络应用程序通过编程的方式调用控制器的服务，来定义和管理网络行为。
- A. 东向接口 和 C. 西向接口: 用于多个控制器之间的通信，以实现负载均衡和高可用性。

4.1 网络层的功能知识体系与考法总结

网络层是整个网络体系结构的核心，它解决了将数据从一台主机发送到世界上任何另一台主机的根本问题，实现了真正的网络互联。本节内容承上启下，重点在于理解网络层的核心功能（路由与转发）、两种服务模型（数据报与虚电路），以及实现这些功能的核心设备（路由器）和协议（IP）。

知识体系梳理

本部分的知识体系可以围绕“一个核心任务”、“两大服务模型”和“一个新兴架构”来构建。

一、一个核心任务：路由与转发

功能定位：
- 网络层的主要任务是实现主机到主机（Host-to-Host） 的通信。
- 它负责将上层（传输层）的报文段封装成分组（Packet）/数据报（Datagram），并为其选择一条通过通信子网的最佳路径，最终送达目的主机。
两大核心功能：
- 路由 (Routing):
  - 定义： 决定分组从源到目的所经过的路径。这是一个控制平面的功能。
  - 实现： 由路由算法（如RIP, OSPF, BGP）在路由器之间运行，共同计算并生成路由表。
- 转发 (Forwarding):
  - 定义： 当一个分组到达路由器时，路由器根据分组头部的目的地址查找转发表，并将其从合适的输出端口送出的过程。这是一个数据平面的功能。
  - 工作模式： 存储转发 (Store-and-Forward)。
核心设备：路由器 (Router)
- 工作层次： 网络层（L3）。
- 作用： 连接不同的网络（异构网络），并根据IP地址进行路由和转发。
- 隔离作用： 每个端口都是一个独立的冲突域和广播域。
- 路由表 (Routing Table): 包含 {目的网络地址, 下一跳地址/输出接口} 等信息，是路由决策的依据。

二、两大服务模型：虚电路 vs. 数据报

这是网络层提供的两种不同类型的服务，是本节的核心对比。

特性	虚电路 (Virtual Circuit)	数据报 (Datagram)
思想	面向连接 (借鉴电路交换)	无连接
通信过程	建立连接 -> 数据传输 -> 释放连接	直接发送数据
路径	所有分组沿同一条固定路径传输	每个分组都独立路由，路径可能不同
分组头部	只需携带短小的虚电路标识(VCI)	必须携带完整的源/目的IP地址
交付顺序	保证按序到达	不保证按序到达
可靠性	可以提供（如X.25），但不一定提供（如帧中继）	不提供（尽力而为）
拥塞控制	易于实现，在连接建立时可预留资源	较难实现，处理复杂
鲁棒性	较差（一个节点故障，整条虚电路中断）	很好（一个节点故障，可绕行）
代表协议	X.25, ATM, MPLS	IP协议 (Internet的核心)

三、一个新兴架构：软件定义网络 (SDN)

核心思想 (高频考点): 控制平面与数据平面分离。
- 数据平面： 负责转发的硬件（如OpenFlow交换机），根据流表进行高速匹配-动作。
- 控制平面： 负责路由计算、策略制定的软件（SDN控制器），实现集中控制。
接口：
- 南向接口 (Southbound): 控制器 -> 交换机。用于下发流表。代表协议：OpenFlow。
- 北向接口 (Northbound): 应用 -> 控制器。提供网络可编程能力。

常见考法与例题梳理

网络层核心功能与设备（高频基础题）
- 考法： 考察对路由、转发、拥塞控制等功能的理解，以及路由器的工作原理和路由表内容。
- 例题01 & 03: 明确了路由器连接的是物理层和数据链路层可以异构，但网络层协议（IP） 必须相同的网络。
- 例题04 & 05: 考察了路由表的核心内容是{目的网络, 下一跳IP}，路由器转发的依据是目的IP地址。
- 例题02: 考察了拥塞的定义：“负载增加，吞吐量反而下降”。
数据报 vs. 虚电路的深度对比（必考核心）
- 考法： 全面对比两种服务在连接性、路径、分组头部、交付顺序、可靠性等方面的异同。
- 例题12 & 13 & 15: 集中考察了虚电路保证按序、数据报不保证按序；虚电路分组头带VCI，数据报带完整IP地址；虚电路建立连接的特点。
- 例题19 (真题): 明确了TCP/IP的网络层（IP协议）提供的是无连接、不可靠的数据报服务。
SDN的基本概念（新兴考点）
- 考法： 考察SDN的核心思想（控制与转发分离）、基本架构（控制器、交换机）和接口（南向/北向）。
- 例题17 & 18 & 21 (真题): 集中考察了SDN的这些新概念。关键是记住：OpenFlow是南向接口协议，不是路由协议；控制器是分离的，不在交换机内部。

刻意练习建议

制作“数据报 vs. 虚电路”终极对比表：
- 这是本节的“法宝”，必须做到滚瓜烂熟。
- 对比维度：核心思想、连接性、路径、分组头部、交付顺序、可靠性、拥塞控制、鲁棒性、代表协议。
- 这张表能帮你系统地掌握两种服务模型的本质区别。
画出“路由器转发”流程图：
- 画一个路由器，有输入端口和输出端口。
- 模拟一个IP数据报到达的过程：
  1. 数据链路层解封装，将IP数据报递交。
  2. 检查IP头部校验和。
  3. 提取目的IP地址。
  4. 查找路由表（进行最长前缀匹配）。
  5. 找到下一跳IP地址和输出接口。
  6. （如果需要）通过ARP解析下一跳的MAC地址。
  7. 数据链路层封装成新的帧。
  8. 从输出接口发送出去。
- 这个流程能帮你理清路由器工作的完整步骤。
画出SDN架构图：
- 画出三层架构：应用层、控制层（SDN控制器）、数据层（OpenFlow交换机）。
- 用箭头和标签画出北向接口和南向接口 (OpenFlow)。
- 在图中描述信息流：应用通过北向接口向控制器下达策略 -> 控制器计算后通过南向接口向下发流表 -> 交换机根据流表转发数据。
- 这张图能帮你快速理解SDN的核心思想。