广域网的构成要素

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,海南大学 信息科学技术学院,计算机网络基础,课程组,第,5,章 广域网,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,1.3,1.2,1.1,2.3,2.2,2.1,2.3,2.2,2.1,1.3,1.2,1.1,A,B,C,A,1,2,3,4,5,B,C,vc1,vc2,vc1:A-1-2-4-B,vc2:A-1-3-5-C,数据报,B.3,B.2,B.1,C.3,C.2,C.1,C.3,C.2,C.1,B.3,B.2,B.1,A,B,C,A,1,2,3,4,5,B,C,B.3,B.2,B.1,C.3,C.2,C.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,A,E,D,C,B,H,2,H,3,H,1,H,4,H,5,1,2,目的站,输出线,B,C,D,E,1,2,1,2,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,A,E,D,C,B,H,2,H,3,H,1,H,4,H,5,依次建立,5,条,VC,：,VC1,：,A-B-E,VC2,：,A-B-D,VC3,：,B-D-E,VC4,：,C-E-D,VC5,：,A-B-C-D,入口,出口,H,1,H,1,H,1,1,2,5,0,1,2,B,0,1,2,B,B,入口,出口,A,A,H,2,3,0,1,0,E,0,0,1,D,D,入口,出口,B,B,E,0,1,0,H,4,0,0,1,E,H,4,入口,出口,H,3,B,4,0,0,0,E,0,0,2,D,入口,出口,B,D,C,0,0,0,H,5,0,1,0,D,A,B,C,D,E,A,2,C,0,H,5,C,H,4,5.2,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,:,223.1.1.1,223.1.1.2,223.1.1.3,223.1.1.4,223.1.2.9,223.1.2.2,223.1.2.1,223.1.3.2,223.1.3.1,223.1.3.27,A,B,E,misc,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,223.1.1 1,223.1.2 223.1.1.4 2,223.1.3 223.1.1.4 2,主机,A,的路由表,从源端到目,的,的端传输数,据,据报,223.1.1.1,223.1.1.2,223.1.1.3,223.1.1.4,223.1.2.9,223.1.2.2,223.1.2.1,223.1.3.2,223.1.3.1,223.1.3.27,A,B,E,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,B,B,和,A,是直接相连,的,的,目的网络,.,下一个路由器 跳数,223.1.1 1,223.1.2 223.1.1.4 2,223.1.3 223.1.1.4 2,misc,字段,数据,从源端到目,的,的端传输数,据,据报,223.1.1.1,223.1.1.2,223.1.1.3,223.1.1.4,223.1.2.9,223.1.2.2,223.1.2.1,223.1.3.2,223.1.3.1,223.1.3.27,A,B,E,目的网络,.,下一个路由器 跳数,223.1.1 1,223.1.2 223.1.1.4 2,223.1.3 223.1.1.4 2,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,223.1.1.1,223.1.1.2,223.1.1.3,223.1.1.4,223.1.2.9,223.1.2.2,223.1.2.1,223.1.3.2,223.1.3.1,223.1.3.27,A,B,E,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 -1,223.1.1.4,223.1.2 -1,223.1.2.9,223.1.3 -1,223.1.3.27,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