广域网的构成要素

第5章广域网基本内容

广域网中的分组转发机制路由原理与路由算法拥塞控制原理、帧中继FR重点掌握广域网的基本概念，虚电路与数据报，广域网中的分组转发机制，路由原理与路由算法，拥塞控制原理，X.25网，帧中继FR，异步传递方式ATM。5.1广域网的基本概念广域网的构成数据报和虚电路广域网的构成广域网由一些结点交换机以及连接这些交换机的链路组成结点交换机执行将分组存储转发的功能。结点之间都是点到点连接，一个结点交换机通常和若干个结点交换机相连广域网中的最高层是网络层。网络层服务的具体实现是数据报和虚电路的服务数据报服务的特点：不可靠的服务虚电路服务的特点：可靠的服务，服务质量有较好的保证虚电路和数据报虚电路服务在传送数据之前，首先通过虚呼叫建立一条虚电路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可以在建立连接时协商参数、QoS、开销等数据报每个分组单独传送网络为每个分组单独选路，路径可能不同分组达到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1.31.21.12.32.22.12.32.22.11.31.21.1ABCA12345BCvc1vc2

vc1:A--1--2--4--Bvc2:A--1--3--5--C数据报

B.3B.2B.1C.3C.2C.1C.3C.2C.1B.3B.2B.1ABCA12345BCB.3B.2B.1C.3C.2C.1虚电路与数据报的比较

虚电路

数据报是否需要建立连接

需要不需要分组中的目的地址完整地址VC标识路由器中的路由表

只需一个很简单的路由表要为每个虚电路保存一个路由表

选路每个分组独立选路，路由可能不同

在VC建立时选路，所有分组路由相同几乎不受影响所有经过该路由器的VC都将终止拥塞控制很难实现易于实现路由器故障的影响差错控制和流量控制由主机负责由子网负责虚电路的路由表路由表在建立虚电路（虚呼叫）时确定。分组在传送时只需携带虚电路号，虚电路号只具有本地意义，根据虚电路建立顺序由各主机、各结点自主排序，入出口号不一定相同。数据报的路由表每个分组都需要携带完整的目的地址。每个结点保存一个到网内其他结点的输出线选择表AEDCBH2H3H1H4H512目的站输出线BCDE1212结点A的路由表权衡：(1)路由器内存与带宽

(2)虚呼叫时间与地址分析时间虚电路路由表建立过程示例AEDCBH2H3H1H4H5依次建立5条VC：VC1：A--B--EVC2：A--B--DVC3：B--D--EVC4：C--E--DVC5：A--B--C--D

入口出口H1H1H1125012B012BB

入口出口AAH23010E001DD

入口出口BBE010H4001EH4

入口出口H3B4000E002D

入口出口BDC000H5010DABCDEA2C0H5CH45.2广域网中的分组转发机制转发：当交换节点收到分组后，根据其目的地址查找转发表，并找出应从节点的哪一个接口将该分组发送出去路由选择：构造路由表的过程。路由表根据一定的路由选择算法得到的。转发表根据路由表构造出的。路由选择协议负责搜索分组从某个节点到目的节点的最佳传输路由，以便构造路由表。分组是通过转发表进行转发的。路由器的功功能网络互联的的机制是：：IP数据包的路路由选择，，路由属属于IP层的功能对于不同规规模的网络络，路由器器所起的作作用的侧重重点有所不不同。--在主干网上上，路由器器的主要作作用是路由由选择。--在地区网中中，路由器器的主要作作用是网络络连接和路路由选择--在园区网内内部，路由由器的主要要作用是分分隔子网。。路由表路由表中记录了路路由选择信信息，其中中的每一项项都包含以以下信息：：---目的IP地址。---下一站（（下一跳跳）路由由器的IP地址，或或者是直直接连接接的网网络IP地址。---标志。---为数据报报的传输输指定一一个网络络接口。。举例红旗Linux下用netstat–r显示的静静态路由由表的主主要(部分)信息如下下：其中标志志Flag有5种取值：：U该路由器器可以使使用。G该路由是是到一个个网关（（路由器器）；如如果没有有该标志志表示目目的地是是直接相相连的。。H该路由是到一一个主机，这这时目的地址址是一个完整整的主机地址址；如果没有有该标志，说说明该标志是是到一个网络络，目的地址址是一个网络络地址：一个个网络号，或或者网络号与与子网号的组组合。D该路由是由改改变路由（Rediret）报文创建的的。M该路由已被改改变路由报文文修改。路由选择算法法路由算法决定定路由选择是是如何做出的的。IP路由选择是各各路由器独立立做出的决定定，是逐跳（hop-by-hop）进行的。所有的IP路由选择只是是为数据报传传输提供下一一站路由器的的IP地址。有一个默认的的假定：下一站路由器器比发送数据据报的主机更更接近目的地地。路由选择算法法路由算法有多多种，一般地地，按如下步步骤进行IP路由选择：搜索路由表，，寻找能与目目的IP地址完全匹配配的表目（网络号和主主机号都要匹匹配）。如果果找到，则把把报文发送给给该表目指定定的下一站路路由器或直接接连接的网络络接口（取决决于标志字段段的值）。。搜索路由表，，寻找能与目目的网络号相相匹配的表目目。如果找到，，则把报文发发送给该表目目指定的下一一站路由器或或直接连接的的网络接口（（取决于标志志字段的值））。目的网络络上的所有主主机都可以通通过这个表目目来处理。搜索路由表，，寻找标为““默认”（Default）的表目。如果找到，，则把报文发发送给该表目目指定的下一一站路由器。。若上述步骤没没成功，则该该数据报就不不能被传送。。“主机不不可达”或““网络不可达达”。为网络指定路路由器，而非非为主机指定定路由器，这这是IP路由选择机制制的另一个基基本特性。这样做可以极极大地缩小路路由表的规模模。举例：从源端端到目的端传传输数据报IP数据报:223.1.1.1223.1.1.2223.1.1.3223.1.1.4223.1.2.9223.1.2.2223.1.2.1223.1.3.2223.1.3.1223.1.3.27ABEmisc字段源端IP地址目的IP地址数据数据报在从源源到目的地传传输过程中保保持不变目的网络.下一个路由器跳数223.1.11223.1.2223.1.1.42223.1.3223.1.1.42主机A的路由表从源端到目的的端传输数据据报223.1.1.1223.1.1.2223.1.1.3223.1.1.4223.1.2.9223.1.2.2223.1.2.1223.1.3.2223.1.3.1223.1.3.27ABE从A出发，将IP数据报送给B:寻找B的网络地址发现B和A有相同的网络络地址链路层直接将将数据报放在在链路层帧中中发送给BB和A是直接相连的的目的网络.下一个路由器跳数223.1.11223.1.2223.1.1.42223.1.3223.1.1.42misc字段数据从源端到目的的端传输数据据报223.1.1.1223.1.1.2223.1.1.3223.1.1.4223.1.2.9223.1.2.2223.1.2.1223.1.3.2223.1.3.1223.1.3.27ABE目的网络.下一个路由器跳数223.1.11223.1.2223.1.1.42223.1.3223.1.1.42数据报从A出发,目的地为E:寻找E的网络地址E在不同的网络上A和E没有直接相连连路由表:到E的下一个路由由器为链路层将数据据报放在链路路层帧中发送送给路由器数据报到达路路由器继续该过程…..misc字段数据从源端到目的的端传输数据据报223.1.1.1223.1.1.2223.1.1.3223.1.1.4223.1.2.9223.1.2.2223.1.2.1223.1.3.2223.1.3.1223.1.3.27ABE到达223.1.4,目的地为寻找E的网络地址E和路由器接口口网络地址相同同路由器和E直接接相相连连链路路层层将将数数据据报报放放在在链链路路帧帧中中经经由由接接口口送到到数据据报报到到达达223.1.2.2!!!misc字段段数据据

网络路由器跳数接口223.1.1-1223.1.1.4

223.1.2-1223.1.2.9223.1.3-1223.1.3.27

目的下一个5.3拥塞塞控控制制原原理理拥塞塞:在某某段段时时间间，，若若对对网网络络中中某某一一资资源源的的需需求求超超过过了了该该资资源源所所能能提提供供的的可可用用部部分分，，网网络络的的性性能能就就要要变变坏坏与流流量量控控制制不不同同拥塞塞导导致致的的结结果果:分组组丢丢失失（（路路由由器器溢溢出出））延迟迟长长（（在在路路由由器器中中排排队队））路由由器器浪浪费费带带宽宽来来转转发发无无用用分分组组拥塞塞的的起起因因与与代代价价：：场场景景1两个个发发送送端端，，两两个个接接收收端端一个个路路由由器器，，无无限限缓缓冲冲区区没有有重重传传路由由器器容容量量为为R发生生拥拥塞塞时时有有较较大大延延迟迟可获获得得的的最最大大吞吞吐吐量量一个个路路由由器器，，有限限缓冲冲区区对丢丢失失分分组组进进行行重重传传拥塞塞的的起起因因与与代代价价：：场场景景２２没有有重重传传时时，，有有仅当当分分组组丢丢失失时时进进行行有有效效重重传传重传传延延迟迟而而非非丢丢失失的的分分组组导导致致相相对对于于同同一一个个，，更更大大linlout=linlout>linlout拥塞塞的的代代价价:重传传分分组组不必必要要的的重重传传：：链链路路携携带带多多个个分分组组副副本本拥塞塞的的起起因因与与代代价价：：场场景景24个发发送送方方多条条链链路路超时时／／重重传传lin问题题:当和和增增大大时时会会发发生生什什么么？？lin图中中各各条条连连接接经经过过了了哪哪些些路路由由器器？？各个个路路由由器器被被哪哪些些连连接接所所共共享享？？拥塞塞的的起起因因与与代代价价：：场场景景3拥塞塞的的另另一一个个代代价价:当分分组组在在传传送送路路径径中中丢丢失失了了，，则则前前面面所所有有发发送送过过该该分分组组的的、、一一直直到到丢丢失失该该分分组组的的路路由由其其所所作作的的传传输输工工作作就就都都浪浪费费了了拥塞的的起因因与代代价：：场景景3拥塞控控制方方法端－端端拥塞塞控制制:网络不不提供供清楚楚的反反馈端系统统发现现有分分组丢丢失和和延迟迟增长长，判判断有有拥塞塞由TCP采取方方法来来控制制网络协协助的的拥塞塞控制制:路由器器给端端系统统提供供反馈馈单个比比特指指示拥拥塞(SNA,DECbit,TCP/IPECN,ATM)发送方方应该该发送送的速速率有两种种主要要的控控制方方法:分组交交换网网（PDN）特征:工作在在OSI/RM的低3层采用分分组交交换，面向向连接接(虚电路路)，可靠靠性高高多路复复用。一条条物理理链路路支持持多条条虚电电路点对点点传输输，不不支持持广播播支持多多种高高层协协议，，它们们均作作为普普通数数据被被封装装在X.25的分组组中在在网络络中传传送工作速速率≤≤64KbpsX.25的体系系结构构X.25:“在公用用数据据网上上以分分组方方式工工作的的数据据终端端设备备DTE和数据据电路路端接接设备备DCE之间的的接口口”。它对应应于OSI层次模模型的的最下下三层层。网络层层数据链链路层层物理层层X.25网络的的组成成PSEPSEPSEPSEPSEDCEDCEDTEDTEX.25X.25PSE：分组组交换换设备备广域网网X.25网络由由许多多称之之为分组交交换机机(PSE)的节点点组成成。为了保保证通通信可可靠性性，每每个PSE至少与与另两两个PSE相连接接，使使得一一个PSE故障时时，能能通过过其他他路由由继续续传输输信息息。PSE之间交交换的的是分分组(包)，所以以又称称X.25网为分组交交换网网或包包交换换网。PSE采用存存储转转发的的方法法交换换分组组。X.25网络的的设备备数据终终端设设备(DTE)：X.25网络的的末端端设备备(如路由由器、、主机机、终终端、、PC机等)，一般般位于于用户户端（（故称称为用用户设设备））数据电路端端接设设备(DCE)：专用用的通通信设设备，，DTE通过DCE接入X.25网络PSE：X.25网络分分组交交换机机，用用于数数据的的存储储转发发PAD设备：用于于将非非分组组设备备接入入X.25网。位位于DTE与DCE之间，，实现现三个个功能能：缓缓冲、、打包包、拆拆包。。（见下下页图图）缓冲区区打包拆拆包PAD非分组组终端端DCEPAD的工作作原理理X.25网络X.25提供的的服务务X.25网络为为用户户提供供的是是虚电电路服服务。。多个个虚电电路可可复用用到单单条物物理电电路上上。DTE之间端端到端端的通通信是是通过过双向向虚电电路来来完成成的（（一般般申请请16个双向向虚电电路））。X.25即支持持永久久虚电电路PVC，也支支持交交换虚虚电路路SVC。分组终终端：直接接接入入非分组组终端端：通过过PAD接入字符终终端：用拨拨号(PSTN)方式间间接接接入(X.28/X.32）利用X.25组网：1.通过X.25将PC接入局局域网网PC端——X.25网卡，，同步步MODEMLAN端——路由器器，同同步MODEM2.通过X.25实现LAN的远程程互连连双方均均需路路由器器，同同步MODEMX.25网络的的接入入特征:工作在在OSI/RM的物理理层和和数据据链路路层帧中继继使用用永久虚虚电路路（PVC）来建建立通通信连连接，，并通通过虚虚电路路实现现多路路复用用用链路路层的的HDLC帧来封封装各各种不不同的的高层层协议议，如如IP、IPX、AppleTalk等适用于于在WAN上实现现LAN的互联联传输速速率一一般为为56Kbps～45Mbps5.5帧中继继（FrameRelay,FR）F.R是CCITT和ANSI标准，，定义义了在在公共共数据据网(PDN)上发送送数据据的流流程，，属于于高性性能的的链路路层协协议。它对应应于OSI层次模模型的的最下下二层层。网络层层数据链链路层层物理层层高层网络层层数据链链路层层物理层层X.25OSIF.R帧中继继物理层层F.R与OSI/RM的对应应关系系FRSFRSFRSFRS网桥CSU/DSURouterRouter广域网网PSTN，X.25Router帧中继继在这这里工工作HostBridgeF.R网络的的组成成帧中继继网中中的设设备分分两类类：帧中继继网接接入设设备FRAD：属于用用户设设备。。如支持持帧中中继的的主机机、桥桥接器器、路路由器器等。。帧中继继网交交换设设备FRS：属于网网络服服务提提供者者设备备。如T1/E1一次群群复用用设备备和帧帧交换换结点点机。。本质上上仍是是分组组交换换技术术，但但舍去去了X.25的分组组层，，仅保保留物物理层层和数数据链链路层层，以以帧为为单位位在链链路层层上进进行发发送、、接收收、处处理在链路路层上上完成成统计计复用用，实实现帧帧定界界、寻寻址、、差错错检测测；但但省略略了帧帧编号号、重重传、、流控控、窗窗口、、应答答、监监视等等功能能帧出错错或发发生阻阻塞时时，仅仅仅简简单地地丢弃弃；重重传、、纠错错和流流控在端设设备中中由上上层协协议(如TCP)完成（这是是因为为F.R是基于于光纤纤线路路的，，而光纤线线路误误码率率很低低，无无需点点到点点纠错错）F.R用数据据链路路连接接标识识符DLCI来标识识虚电电路(最多1024个)，不同同的DLCI在链路路层上上实现现了复复用F.R的工作作原理理标志DLCI、FECN、BECN、DE等数据FCS标志1221可变标志：：帧的的开始始和结结束DLCI：数据据链路路连接接标识识符，，标识识一个个虚电电路FECN：前向向显式式阻塞塞通知知（FrontExplicitCongestionNotification）BECN：后向向显式式阻塞塞通知知DE：允许许丢弃弃指示示F.R的帧结结构5.6异步传传递方方式ATMATM-AsynchronousTransferModeATM是宽带带综合合业务务数字字网B-ISDN的核心心技术术，故故常称称B-ISDN为ATM网ATM采用光光缆为为传输介介质，，宽带带用户户—网络接接口上上可达达135Mbps以上的的接口口速率率ATM也是一一种高高速分分组交交换传传输模模式，，但分分组(信元)长度固固定，，更加加融合合了线线路交交换传传输模模式的的优点点当信息息源传传送信信息时时，ATM首先将将信息息分割割并构构成信信元再再存入入缓冲冲器排排队发发送。。因信元元插入入时位位置不不固定定，故故称为为异步步传输输模式式。基于数数据包包的网网络层层的两两个主主要功功能是是什么么？基基于VC的网络络层有有什么么额外外的功功能？？以下公公共传传输网网络中中，那那些属属于电电路交交换，，那些些属于于分组组交换换，哪哪些二二者都都不是是？X.25、PSTN、DDN、ATM、FR、ISDN流量控制制在网络络工作中中具有何何意义？？流量控控制与用用塞控制制有何异异同之处处？利用F.R进行网络络互联时时，检错错和纠错错分别在在那个层层次实现现？思考题9、静夜四无邻邻，荒居旧业业贫。。1月-231月-23Saturday,January7,202310、雨中黄叶叶树，灯下下白头人。。。22:07:0722:07:0722:071/7/202310:07:07PM11、以我我独沈沈久，，愧君君相见见频。。。1月-2322:07:0722:07Jan-2307-Jan-2312、故人江海别别，几度隔山山川。。22:07:0722:07:0722:07Saturday,January7,202313、乍见翻疑疑梦，相悲悲各问年。。。1月-231月-2322:07:0722:07:07January7,202314、他他乡乡生生白白发发，，旧旧国国见见青青山山。。。。07一一月月202310:07:07下下午午22:07:071月月-2315、比不不了得得就不不比，，得不不到的的就不不要。。。。一月2310:07下下午1月-2322:07January7,202316、行动出成果果，工作出财财富。。2023/1/722:07:0722:07:0707January202317、做做前前，，能能够够环环视视四四周周；；做做时时，，你你只只能能或或者者最最好好沿沿着着以以脚脚为为起起点点的的射射线线向向前前。。。。10:07:07下下午午10:07下下午午22:07:071月月-239、没有失败败，只有暂暂时停止成成功！。1月-231月-23Saturday,January7,202310、很多事情努努力了未必有有结果，但是是不努力却什什么改变也没没有。。22:07:0722:07:0722:071/7/202310:07:07PM11、成功就就是日复复一日那那一点点点小小努努力的积积累。。。1月-2322:07:0722:07Jan-2307-Jan-2312、世世间间成成事事，，不不求求其其绝绝对对圆圆满满，，留留一一份份不不足足，，可可得得无无限限完完美美。。。。22:0