CH5 广域网(11)

路由器 P 路由器 Q 路由器 R 主机 H C3 C2 B4 A 3 B3 B2 C1 B1 A4 A2 A1
报文 A、B 和 C 经路由器 P、Q 和 R 发往主机 H。 路由器 R 已为报文 A 预留了缓存,由于分组 A3 还未到 达，所以目前还不能交付给主机 H。 分组 A3 暂存于路由器 P 的缓存中，它无法转发到路 由器 Q，因为路由器 Q 的缓存已全占满了。
5.2 广域网中的分组转发机制




―转发” (forwarding)和“路由选择” (routing) 这两个名词的使用在过去有些混乱。现在的文献 倾向于将它们区分开来。 转发是当交换结点收到分组后，根据其目的地址 查找转发表(forwarding table)，并找出应从结点 的哪一个接口将该分组发送出去。 路由选择是构造路由表(routing table)的过程。 路由表是根据一定的路由选择算法得到的，而转 发表又是根据路由表构造出的。
4 5 6 7
交 1 换 2 机 3 3
[3, 2]
[3, 3]
目的站 下一跳
[1, 1] [1, 3] [3, 2] [3, 3] [2, 1] [2, 2] 交换机1 交换机1 交换机3 交换机3 直接 直接
交换机 2
1 2 3
交换机 2 的转发表
[2, 1] [2, 2]
目的站是[3, 2]吗？
1
2
目的站 1 2 3 4
下一跳 直接 3 3 3
3
4
5.2.2 在路由表中使用默认路由
以结点 1 和结点 2 中的转发表为例来讨论
结点 1 的转发表
1
2
目的站 1 2 3 4
下一跳 直接 3 3 3
3
4
可以合并
这三个项目的“下一跳” 都是转发到“3‖（结点 3）。
5.2.2 在路由表中使用默认路由

虚电路服务的思路来源于传统的电信网。

电信网负责保证可靠通信的一切措施，因此电 信网的结点交换机复杂而昂贵。

数据报服务力求使网络生存性好和使对网 络的控制功能分散，因而只能要求网络提 供尽最大努力的服务。

可靠通信由用户终端中的软件（即TCP）来保 证。
数据报服务和虚电路服务 优缺点的归纳
对比的方面
交换机 2
1 2 3
交换机 2 的转发表
[2, 1] [2, 2]
分组转发到交换机3 后就查找交换机 3 的转发表。 从转发表（此处省略了）可知不必再转发分组了， 把该分组直接交付给主机[3, 2]即可。
[1, 1]
1 2 3
[1, 3]
交 换 机 1
1 2 3 4 4 5 6 7
1 2 3 4
交 1 换 2 机 3 3
结点 2 的转发表
1
2
目的站 2 4 默认
下一跳 直接 4 3
3
4
默认路由
5.3 拥塞控制
5.3.1 拥塞控制的意义


在某段时间，若对网络中某资源的需求超 过了该资源所能提供的可用部分，网络的 性能就要变坏——产生拥塞(congestion)。 出现资源拥塞的条件： 对资源需求的总和 > 可用资源 (5-1)


主机 H1 先向主机 H5 发出一个特定格式的控制信息分组， 要求进行通信，同时寻找一条合适路由。若主机 H5 同意 通信就发回响应，然后双方就建立了虚电路。 提供虚电路服务的特点
H2 H4 D
H1 要和 H5 通信 虚电路
H1 A
B
H1 向 H5 发送的 所有分组都沿此 虚电路传送。
H6 E
数据报服务

数据报服务：尽最大努力交付，无QoS

每个分组单独传送


网络为每个分组单独选路，路径可能不同
分组到达顺序可能与发出顺序不同
分组中需要携带完整的目的地址
虚电路服务

虚电路服务：有较好的服务质量（QoS）保证

在传送数据之前，首先通过虚呼叫建立一条虚电 路（建立连接可时协商参数、QoS、开销等） 所有分组沿同一条路径传送，并且按发出顺序到 达（类似电路交换） 建立连接之后，分组中只需要携带连接标识
交换机 2
1 2 3
交换机 2 的转发表
[2, 1] [2, 2]
目的站是[3, 2]吗？
是
根据转发表指出的下一跳把分组转发到交换机 3。
[1, 1]
1 2 3
[1, 3]
交 换 机 1
1 2 3 4 4 5 6 7
1 交 1 2 换 2 3 机 4 3 3
[3, 2]
[3, 3]
目的站 下一跳
[1, 1] [1, 3] [3, 2] [3, 3] [2, 1] [2, 2] 交换机1 交换机1 交换机3 交换机3 直接 直接
思路 连接的建立
虚电路服务
可靠通信应当 由网络来保证 必须有
数据报服务
可靠通信应当 由用户主机来保证 不要
目的站地址
仅在连接建立阶段 使用，每个分组使 用短的虚电路号
每个分组都有 目的站的全地址
数据报服务和虚电路服务 优缺点的归纳
对比的方面
分组的转发
虚电路服务
属于同一条虚电路 的分组均按照同一 路由进行转发 所有通过出故障的 结点的虚电路 均不能工作
5.3.2 拥塞控制的一般原理


拥塞控制是很难设计的，因为它是一个动 态的（而不是静态的）问题。 当前网络正朝着高速化的方向发展，这很 容易出现缓存不够大而造成分组的丢失。 但分组的丢失是网络发生拥塞的征兆而不 是原因。 在许多情况下，甚至正是拥塞控制本身成 为引起网络性能恶化甚至发生死锁的原因。
“转发”和“路由选择”


路由选择协议负责搜索分组从某个结点到 目的结点的最佳传输路由，以便构造路由 表。 从路由表再构造出转发分组的转发表。分 组是通过转发表进行转发的。
5.2.1 在结点交换机中查找转发表
1. 层次结构的地址结构

局域网采用了平面地址结构 (flat addressing)。
第 5 章 广域网（续）
*5.4 X.25 网 5.5 帧中继 FR *5.5.1 帧中继的工作原理 5.5.2 帧中继的帧格式 5.5.3 帧中继的拥塞控制
第 5 章 广域网
5.1 广域网的基本概念

5.1.1 广域网的构成

当主机之间的距离较远时，例如，相隔几 十或几百公里，甚至几千公里，局域网显 然就无法完成主机之间的通信任务。这时 就需要另一种结构的网络，即广域网。

对局域网，这种结构非常方便。

广域网中一般都采用层次地址结构 (hierarchical addressing)。
最简单的层次结构地址举例


用二进制数表示的主机地址划分为前后两部分。 前一部分的二进制数表示该主机所连接的分组交 换机的编号。 后一部分的二进制数表示所连接的分组交换机的 端口号，或主机的编号。
所连接的交换机的编号 所连接的交换机端口的编号
计算机在广域网中的地址
这里给出结点交换机 2 中的转发表作为例子 例如，一个欲发往主机[3, 2]的分组到达了交换机 2。 这时应查找交换机 2 的转发表，找目的站为[3, 2]的项目。
[1, 1]
[1, 3]
1 换 2 机 3 1
交
4 5 6 7 4 5 6 7
数据报服务
每个分组独立选择 路由进行转发 故障结点可能丢失 分组，一些路由 可能会发生变化
当结点出 故障时
数据报服务和虚电路服务 优缺点的归纳
对比的方面
分组的顺序 端到端的 差错处理和 流量控制
虚电路服务
总是按发送顺序 到达目的站 可以由分组交换网 负责也可以由用户 主机负责
数据报服务
到达目的站时不一定 按发送顺序 由用户主机负责
第 5 章 广域网
第十一讲
第 5 章 广域网
*5.1 广域网的基本概念 5.1.1 广域网的构成 5.1.2 数据报和虚电路 *5.2 广域网中的分组转发机制 5.2.1 结点交换机中查找转发表 5.2.2 在路由表中使用默认路由 *5.3 拥塞控制 5.3.1 拥塞控制的意义 5.3.2 拥塞控制的一般原理
结点 1 的转发表
1
2
目的站 1 默认
下一跳 直接 3
3
4
默认路由
5.2.2 在路由表中使用默认路由
结点 2 的转发表
1
2
目的站 1 2 3 4
下一跳 3 直接 3 4
可以合并
3
4
这两个项目的“下一跳” 都是转发到“3‖（结点 3）。
5.2.2 在路由表中使用默认路由
使用默认路由使转发表更加简洁，可减少查找转发表的时间。
拥塞控制所起的作用
吞吐量 理想的拥塞控制 实际的拥塞控制 无拥塞控制 死锁（吞吐量 = 0） 提供的负载
0
轻度 拥塞
拥塞
直接死锁


直接死锁即由互相占用了对方需要的资源 而造成的死锁。 例如两个结点都有大量的分组要发往对方， 但两个结点中的缓存在发送之前就已经全 部被待发分组占满了。
重装死锁(reassembly deadlock)举例

广域网解决计算机之间距离比较远，而局域网 无法进行处理
广域网的组成：由结点交换机和连接结点交换 机的链路所组成 广域网和局域网的共同特点：连在一个广域网 或连在一个局域网上的计算机在进行通信时， 只需使用其网内的物理地址即可。


5.1.2 数据报和虚电路


网络层为接在网络上的主机所提供的服 务可以有两大类： 无连接的网络服务（数据报服务） 面向连接的网络服务（虚电路服务）。