第4版(2003)的ch5-廣域網(wǎng)

1、第4版的5—15.2廣域網(wǎng)——第4版的第5章廣域網(wǎng)本章先討論廣域網(wǎng)基本概念，包括廣域網(wǎng)所提供的兩種服務(wù)——數(shù)據(jù)報(bào)和虛電路。接著要討論分組轉(zhuǎn)發(fā)，即網(wǎng)絡(luò)交換結(jié)點(diǎn)怎樣知道應(yīng)通過哪條路徑(path)才能將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到所要通信的目的主機(jī)。這就要查找轉(zhuǎn)發(fā)表。本章只討論查找轉(zhuǎn)發(fā)表的簡(jiǎn)單過程，而轉(zhuǎn)發(fā)表是如何建立的則在下一章討論。最后介紹三種廣域網(wǎng)，即X.25網(wǎng)、幀中繼網(wǎng)和采用ATM技術(shù)的廣域網(wǎng)。5.1廣域網(wǎng)的基本概念5.1.1廣域網(wǎng)的構(gòu)成當(dāng)主機(jī)之間的距離

2、較遠(yuǎn)時(shí)，例如，相隔幾十或幾百公里，甚至幾千公里，局域網(wǎng)顯然就無法完成主機(jī)之間的通信任務(wù)。這時(shí)就需要另一種結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)，即廣域網(wǎng)。廣域網(wǎng)由一些結(jié)點(diǎn)交換機(jī)以及連接這些交換機(jī)的鏈路組成。結(jié)點(diǎn)交換機(jī)執(zhí)行將分組存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的功能。結(jié)點(diǎn)之間都是點(diǎn)到點(diǎn)連接，但為了提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性，通常一個(gè)結(jié)點(diǎn)交換機(jī)往往與多個(gè)結(jié)點(diǎn)交換機(jī)相連。受經(jīng)濟(jì)條件的限制，廣域網(wǎng)都不使用局域網(wǎng)普遍采用的多點(diǎn)接入技術(shù)。從層次上考慮，廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)的區(qū)別很大，因?yàn)榫钟蚓W(wǎng)使用的協(xié)議主要在數(shù)據(jù)鏈

3、路層（還有少量物理層的內(nèi)容），而廣域網(wǎng)使用的協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)層。在廣域網(wǎng)中的一個(gè)重要問題就是路由選擇和分組轉(zhuǎn)發(fā)。然而廣域網(wǎng)并沒有嚴(yán)格的定義。通常廣域網(wǎng)是指覆蓋范圍很廣（遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過一個(gè)城市的范圍）的長(zhǎng)距離網(wǎng)絡(luò)。由于廣域網(wǎng)的造價(jià)較高，一般都是由國(guó)家或較大的電信公司出資建造。廣域網(wǎng)是因特網(wǎng)的核心部分，其任務(wù)是通過長(zhǎng)距離（例如，跨越不同的國(guó)家）運(yùn)送主機(jī)所發(fā)送的數(shù)據(jù)。連接廣域網(wǎng)各結(jié)點(diǎn)交換機(jī)的鏈路都是高速鏈路，其距離可以是幾千公里的光纜線路，也可以是幾萬公

4、里的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)衛(wèi)星鏈路。因此廣域網(wǎng)首先要考慮的問題是它的通信容量必須足夠大，以便支持日益增長(zhǎng)的通信量。圖51表示相距較遠(yuǎn)的局域網(wǎng)通過路由器與廣域網(wǎng)相連，組成了一個(gè)覆蓋范圍很廣的互聯(lián)網(wǎng)。這樣，局域網(wǎng)就可通過廣域網(wǎng)與另一個(gè)相隔很遠(yuǎn)的局域網(wǎng)進(jìn)行通信?；ヂ?lián)網(wǎng)和路由器的工作原理將在第6章中討論。路由器是一種特殊用途的主機(jī)，在圖中將它畫在兩種網(wǎng)絡(luò)之外。其實(shí)它也可同時(shí)畫在兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之中，因?yàn)樗葘儆诰钟蚓W(wǎng)也屬于廣域網(wǎng)。局域網(wǎng)局域網(wǎng)廣域網(wǎng)路由器結(jié)點(diǎn)交換機(jī)互聯(lián)

5、網(wǎng)圖51由局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)組成互聯(lián)網(wǎng)像圖51所示的互聯(lián)網(wǎng)，即使覆蓋范圍很廣，一般也不稱它為廣域網(wǎng)，因?yàn)樵谶@種網(wǎng)絡(luò)中，不同網(wǎng)絡(luò)的“互連”才是它的最主要的特征?；ヂ?lián)網(wǎng)必須使用路由器來連接，而廣域網(wǎng)指的是單個(gè)的網(wǎng)絡(luò)，它使用結(jié)點(diǎn)交換機(jī)連接各主機(jī)而不是用路由器來連接各網(wǎng)第4版的5—3有分組都必須沿著這條虛電路傳送。在數(shù)據(jù)傳送完畢后，還要將這條虛電路釋放掉。需要注意的是，由于采用了存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)，所以這種虛電路就和電路交換的連接有很大的不同。在電路交換

6、的電話網(wǎng)上打電話時(shí)，兩個(gè)用戶在通話期間自始至終地占用一條端到端的物理信道。但當(dāng)我們占用一條虛電路進(jìn)行主機(jī)通信時(shí)，由于采用的是存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的分組交換，所以只是斷續(xù)地占用一段又一段的鏈路，雖然我們感覺到好像(但并沒有真正地)占用了一條端到端的物理電路。建立虛電路的好處是可以在數(shù)據(jù)傳送路徑上的各交換結(jié)點(diǎn)預(yù)先保留一定數(shù)量的資源（如帶寬、緩存），作為對(duì)分組的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)之用。假定還有主機(jī)H2和主機(jī)H6通信。所建立的虛電路為經(jīng)過B→E兩個(gè)結(jié)點(diǎn)的VC2。在虛

7、電路建立后，網(wǎng)絡(luò)向用戶提供的服務(wù)就好像在兩個(gè)主機(jī)之間建立了一對(duì)穿過網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字管道(收發(fā)各用一條)。所有發(fā)送的分組都按發(fā)送的前后順序進(jìn)入管道，然后按照先進(jìn)先出的原則沿著此管道傳送到目的站主機(jī)。因?yàn)槭侨p工通信，所以每一條管道只沿著一個(gè)方向傳送分組。這樣，到達(dá)目的站的分組順序就與發(fā)送時(shí)的順序一致，因此網(wǎng)絡(luò)提供虛電路服務(wù)對(duì)通信的服務(wù)質(zhì)量QoS(QualityofService)有較好的保證。網(wǎng)絡(luò)所提供的上述這兩種服務(wù)的思路來源不同。虛電路服務(wù)

8、的思路來源于傳統(tǒng)的電信網(wǎng)。電信網(wǎng)將其用戶終端（電話機(jī)）做得非常簡(jiǎn)單，而電信網(wǎng)負(fù)責(zé)保證可靠通信的一切措施，因此電信網(wǎng)的結(jié)點(diǎn)交換機(jī)復(fù)雜而昂貴。數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)使用另一種完全不同的新思路。它力求使網(wǎng)絡(luò)生存性好和使對(duì)網(wǎng)絡(luò)的控制功能分散，因而只能要求網(wǎng)絡(luò)提供盡最大努力的服務(wù)。但這種網(wǎng)絡(luò)要求使用較復(fù)雜且有相當(dāng)智能的主機(jī)作為用戶終端。可靠通信由用戶終端中的軟件（即TCP）來保證。從20世紀(jì)70年代起，關(guān)于網(wǎng)絡(luò)層究竟應(yīng)當(dāng)采用數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)還是虛電路服務(wù)，在網(wǎng)絡(luò)界

9、一直在進(jìn)行爭(zhēng)論。問題的焦點(diǎn)就是網(wǎng)絡(luò)要不要提供網(wǎng)絡(luò)端到端的可靠通信？OSI一開始就按照電信網(wǎng)的思路來對(duì)待網(wǎng)絡(luò)，堅(jiān)持“網(wǎng)絡(luò)提供的服務(wù)必須是非?？煽康摹边@樣一種觀點(diǎn)，因此OSI在網(wǎng)絡(luò)層（以及其他的各個(gè)層次）采用了虛電路服務(wù)。然而美國(guó)ARPA的一些專家則認(rèn)為，根據(jù)多年的實(shí)踐證明，不管用什么方法設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)(這可能由多個(gè)網(wǎng)絡(luò)互連而成)提供的服務(wù)并不可能做得非?？煽浚脩糁鳈C(jī)仍要負(fù)責(zé)端到端的可靠性。所以他們認(rèn)為：讓網(wǎng)絡(luò)只提供數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)就可大大簡(jiǎn)化

10、網(wǎng)絡(luò)層的結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，網(wǎng)絡(luò)出了差錯(cuò)不去處理而讓兩端的主機(jī)來處理肯定會(huì)延誤一些時(shí)間，但技術(shù)的進(jìn)步使得網(wǎng)絡(luò)出錯(cuò)的概率已越來越小，因而讓主機(jī)負(fù)責(zé)端到端的可靠性不但不會(huì)給主機(jī)增加更多的負(fù)擔(dān)，反而能夠使更多的應(yīng)用在這種簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行。因特網(wǎng)能夠發(fā)展到今天這樣的規(guī)模，充分說明了在網(wǎng)絡(luò)層提供數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)是非常成功的。除以上的區(qū)別外，數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)和虛電路服務(wù)還都各有一些優(yōu)缺點(diǎn)。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，網(wǎng)絡(luò)上傳送的報(bào)文長(zhǎng)度，在很多情況下都很短。若采用128個(gè)字節(jié)為分組長(zhǎng)度

11、，則往往一次傳送一個(gè)分組就夠了。這樣，用數(shù)據(jù)報(bào)既迅速又經(jīng)濟(jì)。若用虛電路，為了傳送一個(gè)分組而建立虛電路和釋放虛電路就顯得太浪費(fèi)網(wǎng)絡(luò)資源了。為了在交換結(jié)點(diǎn)進(jìn)行存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，在使用數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)，每個(gè)分組必須攜帶完整的地址信息。但在使用虛電路的情況下，每個(gè)分組不需要攜帶完整的目的地址，而僅需要有個(gè)很簡(jiǎn)單的虛電路號(hào)碼的標(biāo)志，這就使分組的控制信息部分的比特?cái)?shù)減少，因而減少了額外開銷。對(duì)待差錯(cuò)處理和流量控制，這兩種服務(wù)也是有差別的。在使用數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)，主機(jī)承擔(dān)端