网络通信与OSI_5

第四章回顾停等应答协议连续应答协议数据流控制HDLCInternet中的数据链路层数据链路层是对物理层传输的原始比特加以编码和控制，以便为网络层提供一条无错、有序和透明的链路。网络层主要功能：支持网络连接的实现和向传输层提供各种服务。１、路径选择和中继功能２、网络连接的建立、支持和释放功能３、多路复用４、数据单元的交换５、其它功能第五章、网络层及PDN主要内容路径和路径选择拥挤控制和死锁公用数据网络数据报和虚电路的实现一、路径和路径选择路径选择：在存贮－转发网中,源节点和中间节将信息包引向目的节点而其后继节点进行的选择。案列：某地区由A、B、C、D、E、F、G和H等7个城市组成，各城市节点分别由下列航空、铁路和公路组成交通网：1、航空：A-C、E-D2、铁路：A-B、B-C、C-D3、公路：A-F、F-E、E-C、C-D、E-G、E-H问题1：请绘制该城市的交通网拓扑图,注意标出线路运行方向。问题2：请找出从A到达D的交通线路。问题3：请找出从A到达D的最佳交通线路。问题3：请问G节点是否可达？问题4：请问H节点是否可达？路径选择算法的基本要求算法必须是正确稳定和公平的算法应该尽量简单算法能够适应网络拓扑和通信量的变化算法应该是最佳的算法涉及的主要参数跳数（hopcount）—分组从源结点到达目的结点经过的路由器的个数(tracert)带宽（bandwidth）—链路的传输速率延时（delay）—分组从源结点到达目的结点花费的时间(ping)负载（load）—通过路由器或线路的单位时间通信量可靠性（reliability）—传输过程中的误码率开销（overhead）—传输过程中的耗费，与所使用的链路带宽相关分组交付方式直接交付：如果目的主机与源主机A是连接在同一个网络上.间接交付：如果目的主机与源主机A不是连接在同一个网络上，则由路由器按照转发表指出的路由将数据报转发给下一个路由器.直接交付间接交付典型的路由器的结构路由选择路由选择处理机路由选择协议路由表3输入端口3交换结构输入端口输出端口分组转发转发表分组处理输出端口……11133122223——网络层2——数据链路层1——物理层路由选择模块与路由表在每个路由器接收到一个IP分组时，路由选择模块必须进行路由查询；路由器查询的顺序是：第一步是判断该IP分组是不是直接转发。如果不是直接转发第二步确定是不是特定主机转发。如果不是特定主机转发第三步确定是不是特定网络转发。如果不是特定网络转发，最后就要确定是不是默认转发。路由动画路径选择算法的分类两大类：静态路由选择算法和动态路由选择算法非适应性适应性简单路径选择算法:随机路径扩散路径(站计数法)静态路径(第一次登录法)孤立路径路径选择算法的分类——适应路径选择算法集中路径分布路径综合路径区域0.0.0.1R2网1区域0.0.0.3R9R7R6R5R4R3R1网8网6网3网2网7区域0.0.0.2网4网5R8CC二、拥挤控制定义：子网内由于出现过量信息包而引起网络性能（向主机递交的信息包数）下降的现象称为拥挤。产生拥挤的原因节点执行各种管理操作，使接收速度跟不上发送速度。节点输出信息包的能力小于输入能力引起信息包在缓存器排长队，甚至占满了缓存器，使新到的信息包由于得不到缓存器而丢失。根本原因：缓冲器的安排不当——合理分配缓冲器拥挤控制——缓冲器预定算法适合于虚电路传输子网方法：在建立虚电路过程，可在呼叫信息包经过的节点上登记路径选择表出入口，同时预定缓冲器，缓冲器的数量同滑容窗尺寸。特点：降低缓冲器和电路利用率。拥挤控制——分配缓冲器算法（１）每一根输入线分配一个缓冲器（２）限制一条输出线的信息包队列长度平分法：某节点有Ｋ个缓冲器，Ｎ根输出线、输入线L，每根输出线的缓冲器Ｍ则Ｍ＝（Ｋ-L）/Ｎ拥挤控制——分配缓冲器算法最大分配法：令：Ｂmax是最大队列长则：Ni为队列i的信息包数一般取如10个缓冲器,3根输入线和3根输出线则3个缓冲器用于输入线max0BNiLKNiNLKB/)(max3/)310(maxB拥挤控制——分配缓冲器算法最小分配法使每根输出线的缓冲器不少于Bmin特点:避免吞吐量退化,不公平性和直接存贮转发死锁.拥挤控制——许可证算法思想：向网络发放适量的许可证，每个要发送的信息包必须得到一个许可证方可发送特点：1、可保证全局性拥挤，但不完全消除局部拥挤；2、网内许可证会随系统软件故障而减少，降低吞吐量。拥挤控制——阻塞包算法设计思想：拥挤控制只有在拥挤时起作用，否则不起作用。设变量u、fu——输出线的近期利用率0《u《1f——输出线的瞬时利用率f:0,1令：u=au+(1-a)fu=af+(1-a)ua为u的修改速度拥挤控制——阻塞包算法拥挤控制方法（设U0为一阈，即拥挤）1、信息包到达时,检查U≥U0否?若是,转22、发阻塞包给源点,在信息包上记阻塞包标志.3、源节点若收到阻塞包,减少X%发送信息量速度4、若再收到阻塞包,再减少X%，若在定时内无阻塞包,增加X%拥挤控制——限制使用输入缓冲器法区分进入节点的信息包是从主机来的还是转发的信息包,限制输入缓冲器的使用。三、死锁定义：死锁是指两个节点相互等待，无法发送和接收信息包。类型：·存贮转发死锁·重排序死锁·重装配死锁死锁——存贮转发死锁(a)直接存贮转发死锁(b)间接存贮转发死锁死锁——存贮转发死锁解决方法:缓冲器分级结构和信息包定向传输法。设信息包传送最大路径数为Ｎ存贮送给本地主机每个缓冲器的状态存贮待转发信息死锁——重排序死锁原因：在虚电路服务子网中采用不按顺序缓冲的流水线协议时，如：传ＡＢＣＤ......Ｋ解决方法：丢弃目的节点未按顺序排列的信息包分配足够缓冲器死锁——重装配死锁传输层送给网络层的长信息（类似上一情况）拥挤控制和流控制的差异拥挤控制必须确保通信子网能传送该传送的数据，这是全局性的问题。涉及到所有主机，所有通信节点及节点中存贮－转发处理的行为，以及所有将导致削减通信子网负荷能力的其它因素。拥挤控制和流控制的差异流控制只与某发送者与接收者之间的点到点通信具有关系，它的任务是确保快速发送者不能比接收者能承受的速率更高速度传数据，流控制几乎总是涉及到接收者告诉发送者另一端情况如何的一些直接反馈。四、公用数据网络（ＰＤＮ）(*)定义:向计算机用户提供公共的数据通信服务的计算机网络,它由转接结点机和网络中心等组成.公用数据网络（ＰＤＮ）PSTN与PDN的关系:大多数PDN采用PSTN,通过调制解调器,将结点机,网络控制中心和用户入网设备互连起来进行数据通信。1、ＰＳＴＮ为ＰＤＮ提供信道资源2、ＰＳＴＮ通过ＰＤＮ开辟更为广阔的应用领域。公用数据网的特性协议标准：公用数据网是由ＣＣＩＴＴ接受的国际标准，主要包括Ｘ系列和Ｉ系列的通信标准及用户数据速率和用户接口的标准。类型：分组交换数据网络（ＰＳＤＮ）和电路交换数据网络（ＣＳＤＮ）。协议模型：ＰＤＮ涉及ＩＳＯ参考模型的低三层。特性：ＰＤＮ为传输层以上各层提供透明的数据传输服务。公用数据网——电路交换(ＣＳＤＮ)定义:通过直接切换通信线路，进行数据交换的方式称为电路交换。公用数据网——电路交换(ＣＳＤＮ)特点：信道固定：速率固定，传播延迟长公用数据网——分组交换(PＳＤＮ)定义：在源端把分组信息进行编址（源和目的地址），发往转接节点，并存贮，待有空的输出线再转发，直至目的机。公用数据网——分组交换(PＳＤＮ)特点：不需占用整个通信信道，传输速率可变。公用数据网——分组交换和电路交换的比较ＣＳＤＮ不提供差错控制及流控制ＰＳＤＮ提供差错控制及流控制ＰＳＤＮ提供的服务种类较多数据报和虚电路ＰＳＤＮ提供两类服务：数据报和虚电路数据报服务：在数据报服务控制下，子网接收源节点来的独立信息包，经全称编址后，独自地传输到目的节点，服务质量：无序，无差错控制。虚电路服务：虚电路是网络内一对数据终端之间的逻辑连接，数据交换前，要先建立一虚电路，确定数据交换的路径。服务质量：有序、无错数据报和虚电路虚电路与逻辑信道的不同点：1、虚电路是动态建立，动态清除，而逻辑信道即是始终存在的。2、虚电路是端一端的，而逻辑信道只具有本地特性。数据报和虚电路子网内数据服务的实现：每一节点保存一输出线选择表子网内虚电路服务的实现：子网的每一节点保存一张虚电路的输入输出表，一一对应。虚电路的实现H1—A—D—C—T1H2—A—F—E—D—T2H3—F—E—D—C—T1第五章、网络层第五节、互联网的常用路由协议有关路由选择协议的几个基本概念内部网关协议RIP内部网关协议OSPF主讲：蔡伟鸿《计算机网络与通信》5.5.1有关路由选择协议的几个基本概念1.理想的路由算法算法必须是正确的和完整的。算法在计算上应简单。算法应能适应通信量和网络拓扑的变化，这就是说，要有自适应性。算法应具有稳定性。算法应是公平的。算法应是最佳的。2.关于“最佳路由”不存在一种绝对的最佳路由算法。所谓“最佳”只能是相对于某一种特定要求下得出的较为合理的选择而已。实际的路由选择算法，应尽可能接近于理想的算法。路由选择是个非常复杂的问题它是网络中的所有结点共同协调工作的结果。路由选择的环境往往是不断变化的，而这种变化有时无法事先知道。3.路由算法的自适应性静态路由是由网络管理员在系统安装时根据网络的配置情况预先设定，网络结构发生变化后由网络管理员手工修改路由表。动态路由是随网络运行情况的变化而变化，路由器根据路由协议提供的功能自动计算数据传输的最佳路径，由此得到动态路由表。4.自治系统AS（AutonomousSystem)自治系统（AS):一个自治系统就是处于一个管理机构控制之下的路由器和网络群组。它可以是一个路由器直接连接到一个LAN上，同时也连到Internet上；它可以是一个由企业骨干网互连的多个局域网。在一个自治系统中的所有路由器必须相互连接，运行相同的路由协议，同时分配同一个自治系统编号。自治系统内部使用的内部网关协议IGP（IRP）：RIP，HELLO，OSPF等自治系统之间使用的外部网关协议EGP（ERP）：BGP自治系统C自治系统A自治系统B图示H1H2H1H1A1A1A4A4A3B1B2A3B1B2H2自治系统A的路由协议RIP自治系统B的选路协议OSPF自治系统间的路由协议BGPC1A2C2C3B3B4A15、内部IP路由协议和类型路由协议类型RIPV1（路由信息协议V1）距离向量RIPV2（路由信息协议V2）距离向量IGRP（内部网关路由选择协议）距离向量EIGRP（加强型内部网关路由协议）距离向量OSPF（优先开放最短路径）链路状态按路由算法方式的不同又可将内部路由协议分为距离向量路由协议和链路状态路由协议两种。距离向量路由协议主要以已知网络中路由器间的距离（跳数）更新路由表。链路状态路由协议则主要是以相邻路由器的状态更新路由表。5.5.2内部网关协议RIP(RoutingInformationProtocol)1.工作原理RIP是一种分布式的基于距离向量的路由选择协议。RIP协议要求网络中的每一个路由器都要维护从它自己到其他每一个目的网络的距离记录。路由信息协议RIP是内部网关协议IGP中最先得到广泛使用的协议。“距离”的定义从一路由器到直接连接的网络的距离定义为1。从一个路由器到非直接连接的网络的距离定义为所经过的路由器数加1。RIP协议中的“距离”也称为“跳数”(hopcount)，因为每经过一个路由器，跳数就加1。这里的“距离”实际上指的是“最短距离”，“距离”的定义RIP认为一个好的路由就是它通过的路由器的数目少，即“距离短”。RIP允许一条路径最