計算機通信網(wǎng)-開放系統(tǒng)互連參考模型

第三章開放系統(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，實時性支持好；節(jié)點要為每個連接維持軟狀態(tài)，可控性強；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，適合非實時數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)包攜帶信息較多，節(jié)點維護信息少，自組性強；選路和轉(zhuǎn)發(fā)可以分離。面向連接的服務(wù)；無連接服務(wù)第三章開放系統(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)報文交換：根據(jù)頭部攜帶的信息，采用存儲-轉(zhuǎn)發(fā)的接力方式傳遞數(shù)據(jù)。第三章開放系統(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：將報文分割為限定長度的分組，依據(jù)與報文交換相同的機理傳輸分組，在目的地重裝報文。第三章開放系統(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)報方式與虛電路方式：用戶用戶132NSAP用戶用戶NSAP123數(shù)字管道對比方面數(shù)據(jù)報虛電路連接建立不需要。必須有。路由選擇基于節(jié)點狀態(tài)為每個分組獨立確定。由第一個專用的連接建立分組確定。鏈路或節(jié)點故障可能部分分組丟失，但可自動找到新路徑。已建立的與故障點相關(guān)的路徑均不可用。報文重裝順序混亂，重裝開銷大。按序到達，重裝開銷小。端到端差錯控制由端系統(tǒng)主機負責(zé)。由通信子網(wǎng)負責(zé)。端到端流量控制由端系統(tǒng)逐級負責(zé)。由通信子網(wǎng)負責(zé)。第三章開放系統(tǒng)互連參考模型

3、網(wǎng)絡(luò)路由技術(shù)路由過程轉(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)路由動態(tài)路由泛洪法固定路由表法集中式分布式離線計算在線計算第三章開放系統(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)號出口標(biāo)號

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

入口標(biāo)號出口標(biāo)號

入口標(biāo)號出口標(biāo)號

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

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

為節(jié)點間的距離。令N={s}，對所有不再N中的節(jié)點，

尋找一個不在N的節(jié)點w，且D(w)最小，將w加入N中。

然后計算：重復(fù)上一步，直到所有的節(jié)點包含在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第三章開放系統(tǒng)互連參考模型

4、最短路徑樹計算方法Dijkstra算法：A節(jié)點路由表：

目的節(jié)點后繼結(jié)點

a-bbcdddedfd第三章開放系統(tǒng)互連參考模型

4、最短路徑樹計算方法Bellman-Ford算法：

各節(jié)點分別計算去往指定節(jié)點的最短路徑，最終形成最短路徑樹。abdcef1212133525abdcef第三章開放系統(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——對資源需求大于資源供給能力時，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)象不會簡單地隨網(wǎng)絡(luò)處理能

力提高而自動消除。特征——隨著網(wǎng)絡(luò)輸入流量負載的增加，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)擁塞管理機制

包括擁塞避免機制和擁塞恢復(fù)機制，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)擁塞控制的三個階段：1）檢測網(wǎng)絡(luò)擁塞的發(fā)生；2）向擁塞控制點發(fā)送擁塞通知消息；3）控制點采取調(diào)節(jié)措施以消除擁塞。第三章開放系統(tǒng)互連參考模型

5、網(wǎng)絡(luò)流量控制技術(shù)擁塞評估方式節(jié)點檢測法：對緩存空間的消耗情況進行檢測。端點檢測法：對分組傳輸時延和丟失率進行檢測。流量調(diào)節(jié)措施源端調(diào)節(jié)法：源節(jié)點減少或暫停向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送分組。節(jié)點調(diào)節(jié)法：網(wǎng)絡(luò)節(jié)點主動丟棄部分緩存排隊的分組，確保后續(xù)到達分組有一定的可用空間。路由調(diào)節(jié)法：通過多條路徑分散流量，使所有鏈路分布

的流量負載均衡。第三章開放系統(tǒng)互連參考模型

基本概念通信連接：對等實體間的聯(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)點直接進行不同子網(wǎng)間的協(xié)議轉(zhuǎn)換，并負責(zé)協(xié)調(diào)段與段間的路由、流控等機制。端到端體制：各端系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點執(zhí)行相同的網(wǎng)際協(xié)議，從而實現(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、增強子層、網(wǎng)際子層。直接互連策略：

中繼增強子層-1增強子層-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)互連概述第三章開放系統(tǒng)互連參考模型

增強子層-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)；網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)關(guān)：網(wǎng)關(guān)/路由器/(交換機)；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)；分級編址：一級網(wǎng)+二級網(wǎng)+端系統(tǒng)。直接路由：子網(wǎng)間直接通過網(wǎng)關(guān)互連；間接路由：子網(wǎng)間通過公共網(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，由端點重組。3.5網(wǎng)絡(luò)互連第三章開放系統(tǒng)互連參考模型

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

3、數(shù)據(jù)鏈路層互連橋接器：實現(xiàn)MAC幀格式的轉(zhuǎn)換和傳輸轉(zhuǎn)發(fā)。以太網(wǎng)交換機：幀的過濾和轉(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)層互連第三章開放系統(tǒng)互連參考模型

需解決的問題不同的尋址方式。不同的最大分組長度。不同的網(wǎng)絡(luò)訪問機制。不同的流量調(diào)節(jié)手段。不同的差錯恢復(fù)方法。不同的狀態(tài)報告途徑。不同的路由選擇技術(shù)。不同的服務(wù)模式。關(guān)鍵問題：1）服務(wù)模式的差異：有連接服務(wù)；無連接服務(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主機內(nèi)部路由器增強子層-1增強子層-2高層TCPLLCMAC主機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