計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)-開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型

第三章開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型

3.4網(wǎng)絡(luò)層1、網(wǎng)絡(luò)層功能與服務(wù)通路連接；路由決策；流量控制；傳輸控制；網(wǎng)絡(luò)互連；其他。需建立連接，利于數(shù)據(jù)流傳輸，實(shí)時(shí)性支持好；節(jié)點(diǎn)要為每個(gè)連接維持軟狀態(tài)，可控性強(qiáng)；選路和轉(zhuǎn)發(fā)是一體的。不建立連接，短數(shù)據(jù)傳輸效率高，適合非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)包攜帶信息較多，節(jié)點(diǎn)維護(hù)信息少，自組性強(qiáng)；選路和轉(zhuǎn)發(fā)可以分離。面向連接的服務(wù)；無(wú)連接服務(wù)第三章開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型

2、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換技術(shù)電路交換：兩端設(shè)備先建立一條續(xù)接式通路，再傳輸數(shù)據(jù)，傳輸結(jié)束后釋放通路。第三章開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型

2、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換技術(shù)報(bào)文交換：根據(jù)頭部攜帶的信息，采用存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)的接力方式傳遞數(shù)據(jù)。第三章開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型

2、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換技術(shù)分組交換：將報(bào)文分割為限定長(zhǎng)度的分組，依據(jù)與報(bào)文交換相同的機(jī)理傳輸分組，在目的地重裝報(bào)文。第三章開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型

2、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換技術(shù)數(shù)據(jù)報(bào)方式與虛電路方式：用戶用戶132NSAP用戶用戶NSAP123數(shù)字管道對(duì)比方面數(shù)據(jù)報(bào)虛電路連接建立不需要。必須有。路由選擇基于節(jié)點(diǎn)狀態(tài)為每個(gè)分組獨(dú)立確定。由第一個(gè)專用的連接建立分組確定。鏈路或節(jié)點(diǎn)故障可能部分分組丟失，但可自動(dòng)找到新路徑。已建立的與故障點(diǎn)相關(guān)的路徑均不可用。報(bào)文重裝順序混亂，重裝開(kāi)銷大。按序到達(dá)，重裝開(kāi)銷小。端到端差錯(cuò)控制由端系統(tǒng)主機(jī)負(fù)責(zé)。由通信子網(wǎng)負(fù)責(zé)。端到端流量控制由端系統(tǒng)逐級(jí)負(fù)責(zé)。由通信子網(wǎng)負(fù)責(zé)。第三章開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型

3、網(wǎng)絡(luò)路由技術(shù)路由過(guò)程轉(zhuǎn)發(fā)找路匹配方法路由算法確定型算法適應(yīng)型算法源路由法路由表法路由算法靜態(tài)路由動(dòng)態(tài)路由泛洪法固定路由表法集中式分布式離線計(jì)算在線計(jì)算第三章開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型

3、網(wǎng)絡(luò)路由技術(shù)路由表（虛電路）入口標(biāo)號(hào)出口標(biāo)號(hào)

ABCDEH1H3H4123123132132H2H1,H3入口標(biāo)號(hào)出口標(biāo)號(hào)

入口標(biāo)號(hào)出口標(biāo)號(hào)

入口標(biāo)號(hào)出口標(biāo)號(hào)

110210H1,H3110211111310120215115311111222H1,H3H1,H3H2,H4H2,H4H2,H4H2,H41010111020151122第三章開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型

3、網(wǎng)絡(luò)路由技術(shù)路由表（數(shù)據(jù)報(bào)）目的下一跳

AA/1BB/2CB/2DD/3

EB/2目的下一跳

AA/1BB/4CC/2DA/1

EE/3目的下一跳

AB/1BB/1CC/3DE/2

EE/2目的下一跳

AA/1BA/1CE/3DD/0

EE/2目的下一跳

AB/1BB/1CC/3

DD/4EE/2ABCDEH1H3H4123123132132H2124C,H3C,H3C,H3C,H3E,H4E,H4E,H4E,H434第三章開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型

4、最短路徑樹(shù)計(jì)算方法Dijkstra算法：計(jì)算由源節(jié)點(diǎn)去往所有節(jié)點(diǎn)的最短路徑樹(shù)。算法描述：令N為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)集合，s為源節(jié)點(diǎn)，D(v)為源節(jié)點(diǎn)到v節(jié)點(diǎn)的距離（鏈路權(quán)值之和），令

為節(jié)點(diǎn)間的距離。令N={s}，對(duì)所有不再N中的節(jié)點(diǎn)，

尋找一個(gè)不在N的節(jié)點(diǎn)w，且D(w)最小，將w加入N中。

然后計(jì)算：重復(fù)上一步，直到所有的節(jié)點(diǎn)包含在N中，算法結(jié)束。abdcef1212133525ND(b)D(c)D(d)D(e)D(f)abdcef1{a}251∞∞2{a,d}241

2∞3{a,d,b}241

2∞4{a,d,b,e}231

245{a,d,b,e,c}2

3

1

246{a,d,b,e,c,f}2

3

1

2

4第三章開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型

4、最短路徑樹(shù)計(jì)算方法Dijkstra算法：A節(jié)點(diǎn)路由表：

目的節(jié)點(diǎn)后繼結(jié)點(diǎn)

a-bbcdddedfd第三章開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型

4、最短路徑樹(shù)計(jì)算方法Bellman-Ford算法：

各節(jié)點(diǎn)分別計(jì)算去往指定節(jié)點(diǎn)的最短路徑，最終形成最短路徑樹(shù)。abdcef1212133525abdcef第三章開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型

5、網(wǎng)絡(luò)流量控制技術(shù)基本概念擁塞——對(duì)資源需求大于資源供給能力時(shí)，就發(fā)生擁塞。原因——源于網(wǎng)絡(luò)資源有限，以及網(wǎng)絡(luò)流量分布的不均

衡。并且，擁塞現(xiàn)象不會(huì)簡(jiǎn)單地隨網(wǎng)絡(luò)處理能

力提高而自動(dòng)消除。特征——隨著網(wǎng)絡(luò)輸入流量負(fù)載的增加，吞吐量急劇下

降，直至死鎖（吞吐量為零）。流控——避免和解決網(wǎng)絡(luò)擁塞的流量調(diào)節(jié)措施。第三章開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型

5、網(wǎng)絡(luò)流量控制技術(shù)第三章開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型

5、網(wǎng)絡(luò)流量控制技術(shù)擁塞管理機(jī)制

包括擁塞避免機(jī)制和擁塞恢復(fù)機(jī)制，前者預(yù)防，后者做出反應(yīng)，兩者通常結(jié)合在一起應(yīng)用。擁塞控制方式開(kāi)環(huán)控制：適用于流量特性可準(zhǔn)確規(guī)定且性能要求可事

先獲知的情況。閉環(huán)控制：適用于流量特征不確定或者網(wǎng)絡(luò)不提供資源

預(yù)留的情況。第三章開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型

5、網(wǎng)絡(luò)流量控制技術(shù)流量工程：統(tǒng)一規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)中流量的分布，是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。許可證法：按網(wǎng)絡(luò)流量上限設(shè)定許可證，

獲得許可證方可發(fā)送數(shù)據(jù)。閉環(huán)擁塞控制的三個(gè)階段：1）檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)擁塞的發(fā)生；2）向擁塞控制點(diǎn)發(fā)送擁塞通知消息；3）控制點(diǎn)采取調(diào)節(jié)措施以消除擁塞。第三章開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型

5、網(wǎng)絡(luò)流量控制技術(shù)擁塞評(píng)估方式節(jié)點(diǎn)檢測(cè)法：對(duì)緩存空間的消耗情況進(jìn)行檢測(cè)。端點(diǎn)檢測(cè)法：對(duì)分組傳輸時(shí)延和丟失率進(jìn)行檢測(cè)。流量調(diào)節(jié)措施源端調(diào)節(jié)法：源節(jié)點(diǎn)減少或暫停向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送分組。節(jié)點(diǎn)調(diào)節(jié)法：網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)主動(dòng)丟棄部分緩存排隊(duì)的分組，確保后續(xù)到達(dá)分組有一定的可用空間。路由調(diào)節(jié)法：通過(guò)多條路徑分散流量，使所有鏈路分布

的流量負(fù)載均衡。第三章開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型

基本概念通信連接：對(duì)等實(shí)體間的聯(lián)系，是基于協(xié)議的數(shù)據(jù)通道。網(wǎng)絡(luò)互連：解決物理網(wǎng)絡(luò)間的異構(gòu)性，為通信連接服務(wù)。系統(tǒng)互聯(lián)：在互連和連接的支持下，端系統(tǒng)間的合作。網(wǎng)絡(luò)互連體制逐段體制：由網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)直接進(jìn)行不同子網(wǎng)間的協(xié)議轉(zhuǎn)換，并負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)段與段間的路由、流控等機(jī)制。端到端體制：各端系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)執(zhí)行相同的網(wǎng)際協(xié)議，從而實(shí)現(xiàn)端到端的數(shù)據(jù)直接（不轉(zhuǎn)換）傳輸。3.5網(wǎng)絡(luò)互連1、網(wǎng)絡(luò)互連概述第三章開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型

OSI網(wǎng)絡(luò)同構(gòu)互連法網(wǎng)絡(luò)子層：接入子層、增強(qiáng)子層、網(wǎng)際子層。直接互連策略：

中繼增強(qiáng)子層-1增強(qiáng)子層-2接入子層-2接入子層-1高層子網(wǎng)1子網(wǎng)2端系統(tǒng)端系統(tǒng)3.5網(wǎng)絡(luò)互連1、網(wǎng)絡(luò)互連概述每個(gè)網(wǎng)絡(luò)的特有功能，如幀結(jié)構(gòu)、編址方法、轉(zhuǎn)發(fā)方式、控制機(jī)制。所有網(wǎng)絡(luò)共有的功能，如數(shù)據(jù)格式、路由協(xié)議。銜接功能。OSI網(wǎng)絡(luò)同構(gòu)互連法網(wǎng)絡(luò)子層：接入子層、增強(qiáng)子層、網(wǎng)際子層。間接互連策略：3.5網(wǎng)絡(luò)互連1、網(wǎng)絡(luò)互連概述第三章開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型

增強(qiáng)子層-1網(wǎng)際子層接入子層-2接入子層-1高層子網(wǎng)1子網(wǎng)2端系統(tǒng)端系統(tǒng)網(wǎng)際子層中繼第三章開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型

網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)互連設(shè)備：網(wǎng)間尋址：路由選擇：流量與擁塞控制：分片與重組：1、網(wǎng)絡(luò)互連概述物理層網(wǎng)關(guān)：中繼器/(集線器)；數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)關(guān)：網(wǎng)橋/(交換機(jī))；網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)關(guān)：網(wǎng)關(guān)/路由器/(交換機(jī))；高層網(wǎng)關(guān)：應(yīng)用網(wǎng)關(guān)/協(xié)議轉(zhuǎn)換器。唯一編址：唯一的全局性地址；組合編址：子網(wǎng)+端系統(tǒng)；分級(jí)編址：一級(jí)網(wǎng)+二級(jí)網(wǎng)+端系統(tǒng)。直接路由：子網(wǎng)間直接通過(guò)網(wǎng)關(guān)互連；間接路由：子網(wǎng)間通過(guò)公共網(wǎng)絡(luò)互連。分段重組：子網(wǎng)段既分片，也重組；端重組：子網(wǎng)段只分片，由端點(diǎn)重組。3.5網(wǎng)絡(luò)互連第三章開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型

2、物理層互連互連方式中繼器：增加信號(hào)/比特傳遞距離。共享式集線器：以幀為單位增加信號(hào)/比特傳遞距離。中繼物理層物理層子網(wǎng)1子網(wǎng)2第三章開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型

3、數(shù)據(jù)鏈路層互連橋接器：實(shí)現(xiàn)MAC幀格式的轉(zhuǎn)換和傳輸轉(zhuǎn)發(fā)。以太網(wǎng)交換機(jī)：幀的過(guò)濾和轉(zhuǎn)發(fā)。透明網(wǎng)橋（查表；廣播；記錄）。源路由網(wǎng)橋（廣播發(fā)現(xiàn)；選擇；填寫幀頭）?；ミB方式子網(wǎng)1子網(wǎng)2網(wǎng)1.物理層網(wǎng)2.物理層網(wǎng)1.MAC層網(wǎng)2.MAC層LLC層4、網(wǎng)絡(luò)層互連第三章開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型

需解決的問(wèn)題不同的尋址方式。不同的最大分組長(zhǎng)度。不同的網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)機(jī)制。不同的流量調(diào)節(jié)手段。不同的差錯(cuò)恢復(fù)方法。不同的狀態(tài)報(bào)告途徑。不同的路由選擇技術(shù)。不同的服務(wù)模式。關(guān)鍵問(wèn)題：1）服務(wù)模式的差異：有連接服務(wù)；無(wú)連接服務(wù)。2）網(wǎng)絡(luò)歸屬的不同。專用網(wǎng)關(guān)/路由器4、網(wǎng)絡(luò)層互連第三章開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型

網(wǎng)絡(luò)A網(wǎng)絡(luò)B

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議協(xié)議協(xié)議網(wǎng)絡(luò)接口A系統(tǒng)A轉(zhuǎn)換系統(tǒng)B接口B專用網(wǎng)關(guān)內(nèi)結(jié)構(gòu)高層增強(qiáng)子層-1接入子層-1低層-1接入子層-1低層-1子網(wǎng)1接入子層-1低層-1接入子層-2低層-2子網(wǎng)2子網(wǎng)3主機(jī)內(nèi)部路由器增強(qiáng)子層-1增強(qiáng)子層-2高層TCPLLCMAC主機(jī)IP物理層物理層MACLLCX.25-2X.25-1路由協(xié)議IPX.25-3物理層MACLLCX.25