網(wǎng)絡(luò)層提供的兩種服務(wù).ppt

4.1 網(wǎng)絡(luò)層提供的兩種服務(wù),數(shù)據(jù)報(bào)和虛電路： 網(wǎng)絡(luò)層為主機(jī)的傳輸層所提供的服務(wù)可以有兩大類(lèi)： 無(wú)連接的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)（數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)） 面向連接的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)（虛電路服務(wù)）,電信網(wǎng)-因終端簡(jiǎn)單，故網(wǎng)絡(luò)做得復(fù)雜，做成面向連接的 因特網(wǎng)-因端系統(tǒng)復(fù)雜(智能)，故網(wǎng)絡(luò)可做得簡(jiǎn)單些 網(wǎng)絡(luò)層向上只提供簡(jiǎn)單靈活的、無(wú)連接的、盡最大努力 交付的數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)，每個(gè)分組(數(shù)據(jù)報(bào))獨(dú)立發(fā)送，網(wǎng)絡(luò)層不提 供服務(wù)質(zhì)量的承諾。如要通信可靠，由主機(jī)傳輸層去做。,數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù),網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)接受主機(jī)發(fā)送的分組（即數(shù)據(jù)報(bào)），網(wǎng)絡(luò)為每個(gè)分組獨(dú)立地選擇路由。 網(wǎng)絡(luò)盡最大努力地將分組交付給目的主機(jī)，但網(wǎng)絡(luò)對(duì)源主機(jī)沒(méi)有任何承諾。 網(wǎng)絡(luò)不保證所傳送的分組不丟失，也不保證按源主機(jī)發(fā)送分組的先后順序以及在時(shí)限內(nèi)必須將分組交付給目的主機(jī)。 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞時(shí)，網(wǎng)絡(luò)中的結(jié)點(diǎn)可根據(jù)情況將一些分組丟棄。,數(shù)據(jù)報(bào)提供的服務(wù)是不可靠的，不能保證服務(wù)質(zhì)量?！氨M最大努力交付”的服務(wù)就是沒(méi)有質(zhì)量保證的服務(wù)。,數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)示意圖,H1,H5,H2,H4,H3,A,C,D,B,H6,E,分組交換網(wǎng),H1 向 H5 發(fā)送分組,H2 向 H6 發(fā)送分組,路徑可能變化,選擇路由獨(dú)立 信包可能丟失、 亂序 不可靠， 盡最大努力交付,虛電路服務(wù),虛電路服務(wù)分為三個(gè)階段： 虛電路的建立、數(shù)據(jù)傳輸、虛電路的釋放。 在虛電路建立后，網(wǎng)絡(luò)向用戶(hù)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(guò)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字管道。所有發(fā)送的分組都按順序進(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)。 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 (Quality of Service)有較好的保證。 注意：由于采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)，虛電路和電路交換的連接不同。電路交換真正占有一條通道，而虛電路則是斷續(xù)地占有一段又一段的鏈路。,虛電路服務(wù)示意圖,H1,H5,H2,H4,H3,A,C,D,B,H6,E,分組交換網(wǎng),H1 要和 H5 通信,主機(jī) H1 先向主機(jī) H5 發(fā)出一個(gè)特定格式的控制信息分組，要求進(jìn)行通信，同時(shí)尋找一條合適路由。若 H5 同意通信就發(fā)回響應(yīng)，然后雙方就建立了虛電路。,H1,H5,H2,H4,H3,A,C,D,B,H6,E,分組交換網(wǎng),同理，主機(jī) H2 和主機(jī) H6 通信之前，也要建立虛電路。,虛電路服務(wù)示意圖,虛電路轉(zhuǎn)發(fā)表,虛電路轉(zhuǎn)發(fā)表在建立虛電路（虛呼叫）時(shí)確定。分組在傳送時(shí)只需攜帶虛電路號(hào)，虛電路號(hào)只具有本地意義，根據(jù)虛電路建立順序由各主機(jī)、各結(jié)點(diǎn)自主排序，入出口號(hào)不一定相同。,虛電路轉(zhuǎn)發(fā)表建立過(guò)程示例一,1. A 請(qǐng)求與 B 建立虛電路,虛電路轉(zhuǎn)發(fā)表建立過(guò)程示例二,虛電路轉(zhuǎn)發(fā)表建立過(guò)程示例二,2. B 響應(yīng) A 的虛電路建立請(qǐng)求,虛電路轉(zhuǎn)發(fā)表建立過(guò)程示例二,3. A 和 B 使用虛電路進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,比較兩種服務(wù)的思路來(lái)源,數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)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)。 可靠通信由用戶(hù)終端中的軟件（即TCP）來(lái)保證。 虛電路服務(wù)的思路來(lái)源于傳統(tǒng)的電信網(wǎng)。 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)程控交換機(jī)復(fù)雜而昂貴。,數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)和虛電路服務(wù)的比較,路由器的作用與構(gòu)成,路由器的工作層次,路由器 (Router),作用 在網(wǎng)絡(luò)層提供多個(gè)獨(dú)立的子網(wǎng)間連接服務(wù)的一種存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備。 連接對(duì)象 包括局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)。 路由器大多為多協(xié)議路由器，能夠同時(shí)支持多 種不同的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。 路由器不轉(zhuǎn)發(fā)目標(biāo)地址為全1的廣播包，因此可以阻止“廣播風(fēng)暴” ( 廣播域的概念 ),用路由器進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)互聯(lián),工作原理,采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的方法： 接收并緩存IP數(shù)據(jù)分組，提取分組目的IP地址，然后查路由表決定轉(zhuǎn)發(fā)路徑, 如果未查到, 則丟棄該分組。 路由表用于存放到達(dá)其他網(wǎng)絡(luò)的路由信息。 比較 交換機(jī)也用查表的方法決定轉(zhuǎn)發(fā)路徑，但交換機(jī)的表是 “端口-MAC地址” 表，存放的是端口與目的MAC地址之間的關(guān)系，要用幀中的MAC地址查表； 而路由器中的路由表是 “端口-網(wǎng)絡(luò)地址” 表，存放的是端口與目的網(wǎng)絡(luò)地址之間的關(guān)系，故要從分組中提取IP地址，并解析出其中的網(wǎng)絡(luò)地址部分來(lái)查表。,直接交付和間接交付,當(dāng)主機(jī) A 要向另一個(gè)主機(jī) B 發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)，先要檢查目的主機(jī) B 是否與源主機(jī) A 連接在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上： 如果是，就將數(shù)據(jù)報(bào)直接交付給目的主機(jī) B 而不需要通過(guò)路由器。 但如果目的主機(jī)與源主機(jī) A 不是連接在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上，則應(yīng)將數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送給本網(wǎng)絡(luò)上的某個(gè)路由器，由該路由器按照轉(zhuǎn)發(fā)表指出的路由將數(shù)據(jù)報(bào)轉(zhuǎn)發(fā)給下一個(gè)路由器。這就叫作間接交付。,直接交付和間接交付圖,間接交付,間接交付,間接交付,直接交付,直接交付,直接交付不需要使用路由器 但間接交付就必須使用路由器,路由器的結(jié)構(gòu),“轉(zhuǎn)發(fā)”和“路由選擇”的區(qū)別,“轉(zhuǎn)發(fā)”(forwarding)就是路由器根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)表將用戶(hù)的 IP 數(shù)據(jù)報(bào)從合適的端口轉(zhuǎn)發(fā)出去。 “路由選擇”(routing)則是按照分布式算法，根據(jù)從各相鄰路由器得到的關(guān)于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓?情況，動(dòng)態(tài)地改變所選擇的路由。 路由表是根據(jù)路由選擇算法得出的。而轉(zhuǎn)發(fā)表是從路由表得出的。 在討論路由選擇原理時(shí)，往往不區(qū)分轉(zhuǎn)發(fā)表和路由表的區(qū)別，而是籠統(tǒng)地使用路由表這一名詞。,路由器的處理 - 路由表與轉(zhuǎn)發(fā)表,路由器執(zhí)行動(dòng)態(tài)路由算法，不斷從各相鄰路由器得到關(guān)于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓闆r(如收到RIP或OSPF分組時(shí))，此時(shí)將這種分組送交路由器的路由選擇部分處理，根據(jù)路由選擇協(xié)議動(dòng)態(tài)生成與調(diào)整自己的路由表； 根據(jù)路由表，路由器生成轉(zhuǎn)發(fā)表； 當(dāng)路由器從一個(gè)端口收到用戶(hù)發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)分組時(shí)，經(jīng)相應(yīng)處理后放入緩存，路由器根據(jù)分組頭中的目的地址查轉(zhuǎn)發(fā)表，得到相應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)端口，然后路由器將用戶(hù)的分組放入該轉(zhuǎn)發(fā)端口的隊(duì)列中排隊(duì)，經(jīng)相應(yīng)處理后從該端口轉(zhuǎn)發(fā)出去。,路由器輸入端口的處理,路由器從物理層收到比特流后，送數(shù)據(jù)鏈路層，數(shù)據(jù)鏈路層剝?nèi)^和幀尾后，將分組送到網(wǎng)絡(luò)層的隊(duì)列中排隊(duì)等待處理。,路由器輸出端口的處理,路由器將交換結(jié)構(gòu)傳送過(guò)來(lái)的分組先進(jìn)行緩存，到數(shù)據(jù)鏈路層將分組加上輸出端口的鏈路層的幀頭和幀尾，再交給物理層，經(jīng)輸出端口發(fā)送到外部線(xiàn)路上。,分組丟棄,若路由器處理分組的速率趕不上分組進(jìn)入隊(duì)列的速率，則隊(duì)列的存儲(chǔ)空間最終必定減少到零，這就使后面再進(jìn)入隊(duì)列的分組由于沒(méi)有存儲(chǔ)空間而只能被丟棄。 路由器中的輸入或輸出隊(duì)列產(chǎn)生 溢出是造成分組丟失的重要原因。,交換結(jié)構(gòu)（三種方法）,網(wǎng)絡(luò)互連面臨的困難,互連在一起的網(wǎng)絡(luò)要進(jìn)行通信，會(huì)遇到許多問(wèn)題需要解決, 如： 不同的尋址方案 不同的最大分組長(zhǎng)度 不同的網(wǎng)絡(luò)接入機(jī)制 不同的超時(shí)控制 不同的差錯(cuò)恢復(fù)方法 不同的狀態(tài)報(bào)告方法 不同的路由選擇技術(shù) 不同的用戶(hù)接入控制 不同的服務(wù)（面向連接服務(wù)和無(wú)連接服務(wù)） 不同的管理與控制方式,中間設(shè)備又稱(chēng)為中間系統(tǒng)或中繼 (relay) 系統(tǒng)。 物理層中繼系統(tǒng)：轉(zhuǎn)發(fā)器(repeater)。 數(shù)據(jù)鏈路層中繼系統(tǒng)：網(wǎng)橋或橋接器(bridge)。 網(wǎng)絡(luò)層中繼系統(tǒng)：路由器(router)。 網(wǎng)橋和路由器的混合物：橋路器(brouter)。 網(wǎng)絡(luò)層以上的中繼系統(tǒng)：網(wǎng)關(guān)(gateway)。,網(wǎng)絡(luò)互相連接要使用一些中間設(shè)備,當(dāng)中繼系統(tǒng)是轉(zhuǎn)發(fā)器或網(wǎng)橋時(shí)，一般并不稱(chēng)之為網(wǎng)絡(luò)互連，因?yàn)檫@僅僅是把一個(gè)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)大了，而這仍然是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。 互聯(lián)網(wǎng)都是指用路由器進(jìn)行互連的網(wǎng)絡(luò)。 在網(wǎng)絡(luò)層以上的中繼系統(tǒng)，稱(chēng)為網(wǎng)關(guān)。用網(wǎng)關(guān)連接兩個(gè)不兼容的系統(tǒng)需要在高層進(jìn)行協(xié)議的轉(zhuǎn)換。 由于歷史的原因，許多有關(guān) TCP/IP 的文獻(xiàn)將網(wǎng)絡(luò)層使用的路由器稱(chēng)為網(wǎng)關(guān)。,網(wǎng)絡(luò)互連使用路由器,互連網(wǎng)絡(luò)與虛擬互連網(wǎng)絡(luò),虛擬互連網(wǎng)絡(luò)的意義,所謂虛擬互連網(wǎng)絡(luò)也就是邏輯互連網(wǎng)絡(luò)，它的意思就是互連起來(lái)的各種物理網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)性本來(lái)是客觀(guān)存在的，但是我們利用 IP 協(xié)議就可以使這些性能各異的網(wǎng)絡(luò)從用戶(hù)看起來(lái)好像是一個(gè)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)。 使用 IP 協(xié)議的虛擬互連網(wǎng)絡(luò)可簡(jiǎn)稱(chēng)為 IP 網(wǎng)。 使用虛擬互連網(wǎng)絡(luò)的好處是：當(dāng)互聯(lián)網(wǎng)上的主機(jī)進(jìn)行通信時(shí)，就好像在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上通信一樣，而看不見(jiàn)互連的各具體的網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)細(xì)節(jié)。,名詞 internet 和 Internet,以小寫(xiě)字母 i 開(kāi)始的 internet（互聯(lián)網(wǎng)或互連網(wǎng)）是一個(gè)通用名詞，它泛指由多個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互連而成的虛擬網(wǎng)絡(luò)。 以大寫(xiě)字母 I 開(kāi)始的的 Internet（因特網(wǎng)）則是一個(gè)專(zhuān)用名詞，它指當(dāng)前全球最大的、開(kāi)放的、由眾多網(wǎng)絡(luò)相互連接而成的特定計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，它采用 TCP/IP 協(xié)議族，且其前身是美國(guó)的 ARPAN