DJ4-2 数据报网络和虚电路网络

目录

一、连接和无连接服务

二、数据报网络

1、数据报网络的转发表

2、数据报网络的特点

三、虚电路网络 (Virtual Circuits)*

1、虚电路网络的工作方式

2、虚电路网络的特点

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一、连接和无连接服务

任何网络中的网络层只会提供两种服务之一，不会同时提供

• 数据报网络：提供网络层的无连接服务
• 虚电路网络：提供网络层的连接服务

类比：

• UDP：提供传输层的无连接服务
• TCP：提供传输层的连接服务

对比：

• 传输层：面向连接服务是在网络边缘的端系统中实现的。
• 网络层：面向连接服务是在端系统及网络核心的路由器中实现的。

❥ 数据报网络和虚电路网络都属于分组交换网络，因此不会独占链路资源。

二、数据报网络

• 在网络层无呼叫的过程
• 路由器： 不需要维护端到端连接的状态
• 没有网络等级的 “连接” 的概念
• 使用目的主机的地址进行分组转发

1、数据报网络的转发表

• IPv4 是 32 位，2^32 约等于 40 亿
• 使用的是目的网络而非目的地址

① 转发表格式

② 最长前缀匹配

即在转发表中寻找最长的匹配项，并向与最长前缀匹配相关联的链路接口转发分组。

虽然转发表三个前缀的前 20 项相同，但由于我们采用的是最长前缀匹配，因此不能单单能够匹配，还要求能匹配的项数最多：

11001000  00010111  0001|0|110  10100001   # 转发给0号接口
11001000  00010111  0001|1000|  10101010   # 转发给1号接口

③ 路由器查表方法

用目的地址的前缀与转发表的前缀匹配：

• 存在匹配：向对应链路转发。
• 不存在匹配：选择 otherwise 项对应的链路转发。
• 存在多个匹配：使用最长前缀匹配规则，向对应链路转发。

④ 一些说明

• 转发表只维持转发状态信息，即目的网络范围与端口的对应关系；
• 转发表由选路算法修改，每 1~5 分钟进行更新；
• 同一批分组可能在网络中选择不同的路径，到达的顺序可能不一致。

2、数据报网络的特点

由互连计算机的需求发展而来，与电话网相反。

• 网络层服务模型简单
• 端系统功能复杂，如按序传送、可靠数据传输、拥塞控制与 DNS 名字解析等

带来的结果：

• Internet 服务模型提供的服务保证最少甚至没有
• 对网络层的需求最小，使互连使用各种不同链路层技术的网络变得更加容易
• 许多应用都在位于网络边缘的主机 (服务器) 上实现

三、虚电路网络 (Virtual Circuits)*

源主机到目的主机路径的行为类似于电话网络的行为：

• 性能上类似
• 沿着源-目的路径的网络行为类似

1、虚电路网络的工作方式

• 在数据传输之前，需要为每个呼叫建立连接
• 每个分组携带的是 VC 标识符而不是目的主机地址
• 位于“源-目的路径”上的每个路由器会维护经过它的每条连接的状态
• 链路和路由器的资源 (带宽、缓存) 可以被分配给 VC (专用资源)

① VC 标识符

假设我们用一个数字来标识一条路径。在新建路径时，为了实现全球唯一性，我们必须知道所有其它路径的已选数字，从而避免重复。显然这是难以实现的！

实际上，我们只要求同一小段链路上数字唯一，由这些局部的唯一性构成全球唯一性。类似于座机号码，国家的区号-地区号-区县号-乡镇号-编码。

② 虚电路转发表

转发表表项组成为：

(端口号, VC)

对于 A 和 D，由于它们连接到路由器的不同端口，因此它们的 VC 可以重复。

③ 一些说明

• 虚电路建立时需要进行路由选择，此后根据转发表内容转发即可。
• 虚电路网络的转发表随虚电路的建立和拆除更新。

2、虚电路网络的特点

虚电路网络源于电话产业界（采用 “真正” 电路）

呼叫建立及每次呼叫的状态要在网络中的路由器上维持，比面向数据报的网络要复杂。

网络功能复杂，端系统设备简单