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，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)點交換機(jī)以及連接這些交換機(jī)的鏈路組成。結(jié)點交換機(jī)執(zhí)行將分組存儲轉(zhuǎn)發(fā)的功能。結(jié)點之間都是點到點連接，但為了提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性，通常一個結(jié)點交換機(jī)往往與多個結(jié)點交換機(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，因為局域網(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)超過一個城市的范圍）的長距離網(wǎng)絡(luò)。由于廣域網(wǎng)的造價較高，一般都是由國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)是通過長距離（例如，跨越不同的國家）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、里的點對點衛(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。其實它也可同時畫在兩個網(wǎng)絡(luò)之中，因為它既屬于局域網(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)，因為在這種網(wǎng)絡(luò)中，不同網(wǎng)絡(luò)的“互連”才是它的最主要的特征。互聯(lián)網(wǎng)必須使用路由器來連接，而廣域網(wǎng)指的是單個的網(wǎng)絡(luò)，它使用結(jié)點交換機(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，兩個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，由于采用的是存儲轉(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)點預(yù)先保留一定數(shù)量的資源（如帶寬、緩存），作為對分組的存儲轉(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兩個結(jié)點的VC2。在虛

7、電路建立后，網(wǎng)絡(luò)向用戶提供的服務(wù)就好像在兩個主機(jī)之間建立了一對穿過網(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)。因為是全雙工通信，所以每一條管道只沿著一個方向傳送分組。這樣，到達(dá)目的站的分組順序就與發(fā)送時的順序一致，因此網(wǎng)絡(luò)提供虛電路服務(wù)對通信的服務(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)點交換機(jī)復(fù)雜而昂貴。數(shù)據(jù)報服務(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?？煽客ㄐ庞捎脩艚K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)行爭論。問題的焦點就是網(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)的思路來對待網(wǎng)絡(luò)，堅持“網(wǎng)絡(luò)提供的服務(wù)必須是非?？煽康摹边@樣一種觀點，因此OSI在網(wǎng)絡(luò)層（以及其他的各個層次）采用了虛電路服務(wù)。然而美國ARPA的一些專家則認(rèn)為，根據(jù)多年的實踐證明，不管用什么方法設(shè)計網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)(這可能由多個網(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)報服務(wù)就可大大簡化

10、網(wǎng)絡(luò)層的結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，網(wǎng)絡(luò)出了差錯不去處理而讓兩端的主機(jī)來處理肯定會延誤一些時間，但技術(shù)的進(jìn)步使得網(wǎng)絡(luò)出錯的概率已越來越小，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)報服務(wù)是非常成功的。除以上的區(qū)別外，數(shù)據(jù)報服務(wù)和虛電路服務(wù)還都各有一些優(yōu)缺點。根據(jù)統(tǒng)計，網(wǎng)絡(luò)上傳送的報文長度，在很多情況下都很短。若采用128個字節(jié)為分組長度

11、，則往往一次傳送一個分組就夠了。這樣，用數(shù)據(jù)報既迅速又經(jīng)濟(jì)。若用虛電路，為了傳送一個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)點進(jìn)行存儲轉(zhuǎn)發(fā)，在使用數(shù)據(jù)報時，每個分組必須攜帶完整的地址信息。但在使用虛電路的情況下，每個分組不需要攜帶完整的目的地址，而僅需要有個很簡單的虛電路號碼的標(biāo)志，這就使分組的控制信息部分的比特數(shù)減少，因而減少了額外開銷。對待差錯處理和流量控制，這兩種服務(wù)也是有差別的。在使用數(shù)據(jù)報時，主機(jī)承擔(dān)端