广域网的基本概念

  8.1 广域网的基本概念 ? ? 依据网络的规模,网络技术可分为三类: 局域网LAN:能跨越一栋大楼或一个校园 ? ? 城域网MAN:能跨越一个城市 广域网 WAN :能连接多个城市,国家或大洲-- 广域网不仅仅只是连接许多结点中的计算机,它还 必须能使得计算机之间能同时通信。 电路交换和分组(分组)交换 ? 电路交换:在传输数据之前,先建立源和目的之间 的连接,建立连接之后,传输数据独享连接带宽, 不论有无数据传输,连接都被独占。传输结束后, 要释放连接。 ? 分组交换:将需要传输的数据组装成分组(分组), 标有目的地址发往网络,不需建立专门的连接,网 络各结点根据分组(分组)的地址,一级级地转发 到目的地。 分组交换和广域网的构成 ? 分组交换机:能把完整的分组从一个结点传送到另一 个结点的设备。 分组交换机是广域网的基本组成部分,广域网由一些 互连的分组交换机构成并由此连接计算机。 ? 一个广域网的例子 存储转发(store and forward) ? 广域网交换系统的基本模式是存储转发交换。为完成存储 转发功能,分组交换机必须在存储器中存储分组,当分组 到达时,分组交换机的输入/输出硬件把一个分组的副本 放在存储器中并通知处理器,然后进行转发操作。处理器 检查分组,决定应该送到哪个接口,并把分组输送到输出 硬件。 小结:广域网分组交换机系统使用存储转发技术,一直 到发送之前,交换机都把分组放在队列中。这项技术使 分组交换机能处理多个分组同时到达的情况。 ? 广域网和局域网是平等的 ? 广域网和局域网都是互联网的重要组成构件. 连在一个广域网和连在一个局域网上的计算 机在该网内进行通信时,只需要使用其网络的 物理地址即可. ? 网络层所提供的两种服务 ? 从层次上看,广域网中的最高层就是网络层. 网络层为接在网络上的主机所提供的服务可以有两大类. 一种是无连接的网络服务,也称为数据报服务; ? ? ? 另一种是面向连接的网络服务,也称为虚电路服务. 数据报服务和虚电路服务 数据报服务的特点: ? ? ? 网络随时都可以接收主机发送的分组(数据报); 网络为每个分组独立的选择路由; 网络只是尽最大努力地将分组交付给目的主机,但对源主机没 有任何承诺; 网络不保证所传送的分组不丢失,也不保证按原主机发送分组 的先后顺序以及在多长的时限内必须将分组交付给目的主机. 当网络发生拥塞时,网络中的某个节点可以将一些分组丢弃. 数据报提供的服务是不可靠的,不能保证服务质量. ? ? ? 虚电路服务的特点: ? 源主机先向目的主机发出一个特定格式的控制信息分组,要 求进行通信,同时也寻找一条合适的路由; 目的主机同意通信就发回响应,然回双方就建立了虚电路并 可传送数据. 由于采用了存储转发技术,这种虚电路和电路交换的连接有 很大的不同. 网络向用户提供的服务就好像在两个主机之间建立了一对穿 过网络的数字管道.所有发送的分组都按发送的前后顺序进 入管道,然后按照先进先出的原则沿此管道传送到目的主机. 到达目的站的分组不会因网络出现拥塞而丢失,也不会乱序. ? ? ? ? ? 虚电路服务对通信的服务质量有较好的保证. 两种思路: ? 虚电路服务的思路来源于传统的电信网,电信网将其用户终 端(电话机)做得非常简单,而电信网负责保证可靠通信的 一切措施,因此电信网的节点交换机复杂而昂贵。 数据报服务力求使网络在恶劣的环境下仍可工作,并使对 网络的控制功能分散,因而只能要求提供尽最大努力的服 务,这种网络要求使用较复杂且有相当智力的计算机作为 用户终端,可靠通信由用户终端中的软件(即TCP)来保证。 ? 关于网络层应当采用数据报服务还是虚电路服务,在 网络界一直在进行争论,焦点是网络要不要提供网络 端到端的可靠服务。 ? OSI在网络层采用了虚电路服务。 Internet在网络层采用了数据报服务。 因特网能够发展到今天这样的规模,充分 说明了在网络层提供数据报服务是非常成 功的。 ? ? 虚电路服务与数据报服务的对比 对比的方面 思路 连接的建立 目的站地址 路由选择 当路由器出故障时 分组的顺序 虚电路服务 可靠通信由网络来保证 必须有 仅在连接建立阶段使用,每个 分组使用短的虚电路号 在虚电路建立时进行,所有分 组均按同一路由 所有通过出故障的路由器的虚 电路均不能工作 总是按照发送顺序到达目的站 由通信子网负责 数据报服务 可靠通信由用户主机来保证 不要 每个分组都有目的站的全地址 每个分组独立选择路由 出故障的路由器可能会丢失分 组,一些路由可能发生变化 到达目的站时不一定按发送顺 序 由用户主机负责 端到端的差错处理和流 量控制 8.2 广域网的地址 ? 每种广域网技术都定义了计算机所收发帧的明确 格式,而且连到广域网上的每台计算机都有一个 物理地址。 当发送帧时,发送的计算机必须给出目的计算机 的地址。 ? 广域网使用层次地址方案。最简单的层次地址 方案把一个地址分为两部分,第一部分表示分组交 换机,第二部分表示连到分组交换机上的计算机。 下一站转发技术(next-hop forwarding) ? ? 一个分组交换机必须选择一条路径来转发分组,分组 交换机要使用分组中的目的地址。但是,一个分组交 换机不必保存到达所有可能目的地的完整信息,仅包 含有关于分组到达目的地的下一站信息。 下图是switch2中的下一站转发信息。 源地址独立性: 下一站转发只依赖于分组的目的地址。 ? 结局:计算机网络中的转发能够更紧凑和 更有效 ―― 直接从计算机发出的分组和从其它分 组交换机传送来的分组所使用的转发机制 是一样的。 ? 层次地址与路由的关系 ? ? 使用两部分层次地址转发分组时,首先检查分组的目 的地址中与分组交换机相同的那部分。 如果它与该交换机相一致,就利用第二部分地址把分 组发送到计算机。否则,利用该地址在路由表中选择 下一站。 广域网中的路由 ? ? 为了使广域网能正确地运行,分组交换机都必须有一 张路由表,并且都能转发分组。 把广域网用图来表示,图中每个节点代表一个分组交 换机,一条边代表两个分组交换机的直接连接。 图可用来计算下一站的路由 缺省路由的使用 路由表计算 有两种方法: ? 静态路由:分组交换机启动时由程序计算 和设置路由,此后路由不再改变。 ? 动态路由:分组交换机启动时由程序建立 初始路由,当网络变化时随时更新。 ? 计算路由有一些 算法 Dijkstra算法 ? 矢量-距离算法 ? 链接状态路由算法 ? 广域网技术实例 ARPANET ? X.25 ? ISDN ? Frame Relay ? SMDS(Switched Multimegabit Data Service) ? ATM(Asynchronous Transfer Mode) ? 小结: 广域网技术用来构造远距离,连接任意多计算机。 一个典型的广域网由分组交换机加上通信线路组成。 分组交换机是能提供通信功能的专用计算机。 分组交换机网络使用存储转发的方法,先存储分组, 再由处理器来决定发往目的地。 转发分组依据路由表。 Any Question?