201511新计算机网络广域网

2024/11/916.1

广域网的基本概念广域网的构成

当主机之间的距离较远时，例如，相隔几百公里，甚至几千公里，局域网显然就无法完成主机之间的通信任务,这时就需要另一种结构的网络，即广域网。

广域网由一些结点交换机以及连接这些交换机的链路组成。结点交换机执行将分组存储转发的功能，结点之间都是点对点连接，但为了提高网络的可靠性，通常一个结点交换机往往与多个结点交换机相连。由于广域网的造价较高，一般都是由国家或较大的电信公司出资建造。

体系结构中的底三层。2024/11/926.2广域网中的分组转发机制

转发是当交换结点收到分组后，根据其目的地址查找转发表，并找出应从结点的哪一个接口将该分组发送出去。

2024/11/936.2.1在结点交换机中查找转发表广域网中一般都采用层次地址结构。用二进制数表示的主机地址划分为前后两部分。前一部分的二进制数表示该主机所连接的分组交换机的编号。后一部分的二进制数表示所连接的分组交换机的端口号，或主机的编号。所连接的交换机的编号所连接的交换机端口的编号计算机在广域网中的地址2024/11/94结点交换机转发分组[2,1][2,2]4567456745

6

7交换机1交换机2交换机3[1,1][1,3][3,2][3,3]1231231

2

3

每个交换机都有两组端口。一组是和本地主机相连的低速端口，另一组是和其他交换机相连的高速端口。2024/11/95结点交换机转发分组[2,1][2,2]45674567交换机2交换机3[1,1][3,2][3,3]交换机1[1,3]12312345

6

71

2

3每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口主机地址[3,2]是指连接在交换机3的2号低速端口主机地址[1,3]是指连接在交换机1的3号低速端口2024/11/96结点交换机转发分组[2,1][2,2]45674567交换机2交换机3[1,1][3,2][3,3]交换机1[1,3]交换机

2的转发表目的站下一跳

[1,1]交换机1[1,3]交换机1[3,2]交换机3[3,3]交换机3[2,1]直接

[2,2]直接45

6

71

2

3123123这里给出结点交换机2中的转发表作为例子例如，一个欲发往主机[3,2]的分组到达了交换机2。这时应查找交换机2的转发表，找目的站为[3,2]的项目。2024/11/97结点交换机转发分组[2,1][2,2]12341234交换机2交换机3[1,1][3,2][3,3]交换机1[1,3]目的站下一跳

[1,1]交换机1[1,3]交换机1[3,2]交换机3[3,3]交换机3[2,1]直接

[2,2]直接12312345

6

71

2

3目的站是[3,2]吗？查找转发表中的下一个项目。否2024/11/98结点交换机转发分组[2,1][2,2]12341234交换机2交换机3[1,1][3,2][3,3]交换机1[1,3]目的站下一跳

[1,1]交换机1[1,3]交换机1[3,2]交换机3[3,3]交换机3[2,1]直接

[2,2]直接12312345

6

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2

3目的站是[3,2]吗？查找转发表中的下一个项目。否2024/11/99结点交换机转发分组[2,1][2,2]12341234交换机2交换机3[1,1][3,2][3,3]交换机1[1,3]目的站下一跳

[1,1]交换机1[1,3]交换机1[3,2]交换机3[3,3]交换机3[2,1]直接

[2,2]直接12312345

6

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2

3目的站是[3,2]吗？根据转发表指出的下一跳把分组转发到交换机3。是2024/11/910结点交换机转发分组[2,1][2,2]12341234交换机2交换机3[1,1][3,2][3,3]交换机1[1,3]12312345

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2

3

分组转发到交换机3后就查找交换机3的转发表。从转发表（此处省略了）可知不必再转发分组了，把该分组直接交付给主机[3,2]即可。2024/11/911

按照目的站连接的交换机号确定下一跳

只要转发表中目的站一栏中的交换机号相同，那么查出的“下一跳”就是相同的。在转发分组时，可只根据分组的主机地址中的交换机号来查找转发表。只有当分组到达与目的主机相连的结点交换机时，交换机才检查第二部分地址（主机号），并通过合适的低速端口将分组交给目的主机。2024/11/912

图的应用

可用图论中的“图(graph)”来表示整个广域网。用“结点”表示广域网上的结点交换机，用连接结点与结点的“边”表示广域网中的链路。连接在结点交换机上的主机与分组转发无关，因此在图中可以不画上。123412432024/11/9136.2.2在路由表中使用默认路由1243目的站下一跳1直接233343结点

1

的转发表这三个项目的“下一跳”都是转发到“3”（结点3）。可以合并以结点

1

和结点

2

中的转发表为例来讨论2024/11/9146.2.2在路由表中使用默认路由1243目的站下一跳1直接默认3结点1的转发表默认路由注：用默认路由代替所有的具有相同的“下一跳”的项目。但默认路由比其它项目的优先级低。2024/11/9156.2.2在路由表中使用默认路由1243目的站下一跳132直接3344结点2的转发表这两个项目的“下一跳”都是转发到“3”（结点3）。可以合并2024/11/9166.2.2在路由表中使用默认路由1243目的站下一跳2直接

44默认3结点2的转发表默认路由2024/11/9176.3广域网、局域网和互联网的关系

广域网是因特网的核心部分，其任务是通过长距离传输主机所发送的数据。连接广域网各结点交换机的链路都是高速链路，其距离可以是几千公里的光缆线路，也可以是几万公里的点对点卫星链路，通信容量必须足够大。广域网和局域网都是互联网的重要组成构件。相距较远的局域网通过路由器与广域网相连组成了一个覆盖范围很广的互联网。2024/11/918广域网和互联网互联网，一般不称它为广域网。因为在互联网中，不同网络的“互连”才是其最主要的特征。互联网必须使用路由器来连接。广域网是单个的网络，它使用结点交换机连接各主机而不是用路由器连接各网络。结点交换机在单个网络中转发分组，而路由器在多个网络构成的互联网中转发分组。从互联网的角度来看，广域网和局域网都是平等的。广域网和局域网有一个共同点：连接在一个广域网或一个局域网上的主机在该网内进行通信时，只需要使用其网络内的物理地址即可。2024/11/9196.4数据报和虚电路

从层次上看，广域网中的最高层就是网络层。网络层为接在网络上的主机所提供的服务可以有两大类：无连接的网络服务（数据报服务）面向连接的网络服务（虚电路服务）2024/11/920数据报服务网络随时接受主机发送的分组（即数据报），网络为每个分组独立地选择路由。网络尽最大努力地将分组交付给目的主机，但网络对源主机没有任何承诺。网络不保证所传送的分组不丢失，也不保证按源主机发送分组的先后顺序以及在时限内必须将分组交付给目的主机。当网络发生拥塞时，网络中的结点可根据情况将一些分组丢弃。

数据报提供的服务是不可靠的，不能保证服务质量。“尽最大努力交付”的服务就是没有质量保证的服务。2024/11/921数据报服务示意图H1H5H2H4H3ACDBH6E分组交换网H1

向

H5

发送分组H2

向

H6

发送分组路径可能变化选择路由独立丢失/乱序不可靠，尽最大努力交付2024/11/922虚电路服务虚电路服务分为三个阶段：虚电路的建立、数据传输、虚电路的释放。在虚电路建立后，网络向用户提供的服务就好像在两个主机之间建立了一对穿过网络的数字管道。所有发送的分组都按顺序进入管道，然后按照先进先出的原则沿着此管道传送到目的站主机。到达目的站的分组顺序就与发送时的顺序一致，因此网络提供虚电路服务对通信的服务质量QoS(QualityofService)有较好的保证。注意：由于采用存储转发技术，虚电路和电路交换的连接不同。电路交换真正占有一条通道，而虚电路则是断续地占有一段又一段的链路。除转发表外，还多1个虚电路转发表2024/11/923虚电路服务示意图H1H5H2H4H3ACDBH6E分组交换网H1

要和

H5

通信

主机H1先向主机H5发出一个特定格式的控制信息分组，要求进行通信，同时寻找一条合适路由。若H5同意通信就发回响应，然后双方就建立了虚电路。虚电路H1

向

H5

发送的所有分组都沿此虚电路传送。2024/11/924H1H5H2H4H3ACDBH6E分组交换网同理，主机H2和主机H6通信之前，也要建立虚电路。虚电路服务示意图2024/11/925虚电路转发表

虚电路转发表在建立虚电路（虚呼叫,此时需要路由表）时确定。分组在传送时只需携带虚电路号，虚电路号只具有本地意义，根据虚电路建立顺序由各主机、各结点自主排序，入出口号不一定相同。AEDCBH2H3H1H4H5结点A的虚电路转发表

入口出口H1H1H1012B012BB入虚电路号出虚电路号2024/11/926虚电路转发表建立过程示例一AEDCBH2H3H1H4H5依次建立5条VC：VC1：A--B--EVC2：A--B--DVC3：B--D--EVC4：C--E--DVC5：A--B--C--D

入口出口H1H1H1125012B012BB

入口出口AAH23010E001DD

入口出口BBE010H4001EH4

入口出口H3B4000E002D

入口出口BDC000H5010DABCDEA2C0H5CH42024/11/927比较两种服务的思路来源数据报服务力求使网络生存性好和使对网络的控制功能分散，因而只能要求网络提供尽最大努力的服务。可靠通信由用户终端中的软件（即TCP）来保证。

虚电路服务的思路来源于传统的电信网。电信网负责保证可靠通信的一切措施，因此电信网的结点交换机复杂而昂贵。2024/11/928数据报服务和