自考“網(wǎng)絡(luò)技術(shù)”復(fù)習(xí)資料（6）

　　6.1 網(wǎng)絡(luò)層服務(wù)及其實(shí)現(xiàn)

　　ISO 為網(wǎng)絡(luò)層定義了兩種服務(wù)——面向連接的服務(wù)（ ISO 8348 ）和無連接服（ ISO 8473 ）。面向連接的服務(wù)意味著可靠的順序提交，即分組應(yīng)該按照發(fā)送的順序無差錯(cuò)地交給用戶。實(shí)現(xiàn)無連接的服務(wù)則簡單得多，沒有建立和拆除連接開銷。每個(gè)分組獨(dú)立地到達(dá)目的端，不保證可靠和有序，糾錯(cuò)和排序功能由用戶（傳輸層）自己完成。

　　特點(diǎn)：面向連接的服務(wù)適合傳送大的數(shù)據(jù)文件。無連接的服務(wù)在電子資金轉(zhuǎn)賬、文獻(xiàn)檢索、數(shù)據(jù)庫訪問等方面有廣泛的應(yīng)用。

　?。?P107 圖 6.1 ）從數(shù)據(jù)鏈路層開始都向上面的鄰層分別提供面向連接的服務(wù)和無連接的服務(wù)，只有物理層提供一種服務(wù)。

　　在通信子網(wǎng)內(nèi)部用數(shù)據(jù)報(bào)方式實(shí)現(xiàn)無連接的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，用虛電路實(shí)現(xiàn)面向連接的網(wǎng)駱服務(wù)。在兩種服務(wù)和兩種實(shí)現(xiàn)方式的四種組合中有三種是可供選擇的：

　　內(nèi)部虛電路實(shí)現(xiàn)面向連接的服務(wù)。

　　內(nèi)部數(shù)據(jù)報(bào)實(shí)現(xiàn)面向連接的服務(wù)。

　　內(nèi)部數(shù)據(jù)報(bào)實(shí)現(xiàn)無連接的服務(wù)。

　　內(nèi)部虛電路實(shí)現(xiàn)無連接的服務(wù)。（沒實(shí)際意義）

　　幾種網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的方法：

　　ARPANET . ARPANET 提供兩種服務(wù)，并分別稱其為數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)和虛電路服務(wù)，但是在通信子網(wǎng)內(nèi)部只有數(shù)據(jù)報(bào)一種實(shí)現(xiàn)方法。每一個(gè)報(bào)文最多可包含 8063 bit 數(shù)據(jù)。 ARPANET 內(nèi)部是一個(gè)兩級結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)報(bào)網(wǎng)絡(luò)。把報(bào)文劃分成最大可包含 1008 bit 的分組，最多可得到 8 個(gè)這樣的分組。每個(gè)分組都作為數(shù)據(jù)報(bào)獨(dú)立傳送到達(dá)目的端 IMP .

　　TYMNET . TYMNET 網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部用虛電路支持面向連接的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)把用戶主機(jī)看作是字符流（而不是分組流）的源。為了支持虛電路， TYMNET 網(wǎng)中每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)都維持一個(gè)緩沖池和許多下標(biāo)矢量。一對結(jié)點(diǎn)之間的物理鏈路可同時(shí)支持幾條虛電路，每一條虛電路對應(yīng)一個(gè)邏輯信道。

　　在以上兩個(gè)例子中， ARPANET 內(nèi)部使用數(shù)據(jù)報(bào)提供面向連接的和無連接的兩種服務(wù)， TYMNET 內(nèi)部則用虛電路提供面向連接的服務(wù)。 DECnet 網(wǎng)絡(luò)層用數(shù)據(jù)報(bào)提供無連接的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，面向連接的服務(wù)由上層提供； SNA 和 TYMNET 一樣，網(wǎng)絡(luò)層用虛電路提供面向連接的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

　　6.2 路由選擇

　　網(wǎng)絡(luò)層的主要功能是把數(shù)據(jù)分組人選源結(jié)點(diǎn)傳送到目標(biāo)結(jié)點(diǎn)，所以為傳送的數(shù)據(jù)分組造反合適的路徑就是網(wǎng)絡(luò)層要解決的關(guān)鍵問題。

　　各種衫或建議使用的路由選擇算法都是基于最小費(fèi)用的準(zhǔn)則，如傳輸延遲最小、經(jīng)過的結(jié)點(diǎn)數(shù)最少等等?，F(xiàn)有的算法分為兩大類：一類是固定式路由選擇算法，另一類是自適應(yīng)式路由選擇算法。

　　所謂固定式路由選擇，并不是一成不變，所謂自適應(yīng)式路由選擇，也不是適應(yīng)得越快越好。（判斷）

　　最少通路的更一般的說法是最少費(fèi)用通路。在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中使用的最短通路算法有兩種：一種是 Dijkstra 的向前搜索法，另一種是 Ford & Fulkerson 的向后搜索法。對兩種算法的優(yōu)缺點(diǎn)的詳細(xì)比較可從下面幾個(gè)方面考慮：網(wǎng)絡(luò)費(fèi)用參數(shù)從測量點(diǎn)傳遞到路由計(jì)算點(diǎn)的通信開銷；計(jì)算路由時(shí)需要存儲(chǔ)的信息量；計(jì)算的復(fù)雜性；算法對鏈路費(fèi)用變化的響應(yīng)速度等。（重點(diǎn)掌握 Dijkstra 算法）

　　路由選擇策略：（ 1 ）固定式路由選擇：是一種最簡單的路由選擇策略。每一對源和目標(biāo)之間的通路都是按照某種最小費(fèi)用準(zhǔn)則預(yù)先選擇好的。（ 2 ）擴(kuò)散式路由選擇。（ 3 ）隨機(jī)式路由選擇：仍然保持了擴(kuò)散式的簡單性和堅(jiān)強(qiáng)性。（ 4 ）自適應(yīng)式路由選擇。

　　自適應(yīng)式路由選擇的優(yōu)缺點(diǎn)：缺點(diǎn)

　　最佳路由的計(jì)算更復(fù)雜，更頻繁，因而開銷更大；

　　懼到的路由信息要傳播到計(jì)算路由的結(jié)點(diǎn)，或者計(jì)算的結(jié)果要傳播到轉(zhuǎn)發(fā)分組的結(jié)點(diǎn)，這些都增加了網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載；

　　自適應(yīng)式算法對網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的變化瓜太快會(huì)引起網(wǎng)絡(luò)流的振蕩，反應(yīng)太慢則得不到最佳路由，為了減少這些風(fēng)險(xiǎn)要經(jīng)常對算法本身的某些參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，這又增加了網(wǎng)絡(luò)管理的難度。

　　優(yōu)點(diǎn)：（ 1 ）能極大地改善網(wǎng)絡(luò)的性能；（ 2 ）能對網(wǎng)絡(luò)的通信量進(jìn)行控制。

　　各種自適應(yīng)算法分為以下三類：

　　孤立式自適應(yīng)策略：一種簡單的孤立式自適應(yīng)算法是讓轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)點(diǎn)把每一個(gè)收到的分組發(fā)送給等待隊(duì)列長度 Q 最短的輸出鏈路，即所謂的“熱土豆法”。英國的 NPL 網(wǎng)中就使用了這種方法，并稱為分叉路由計(jì)算法。

　　分布式自適應(yīng)策略；

　　集中式自適應(yīng)策略。

　　1969 年 ARPANET 開始運(yùn)行時(shí)就采用了分布式自短短適應(yīng)路由選擇算法。

　　6.3 交通控制

　　交通控制技術(shù)有三種類型：

　　流量控制：流量控制是指調(diào)節(jié)兩點(diǎn)之間的傳輸速率，即由收方根據(jù)它的接收速率控制發(fā)送過程，避免出現(xiàn)來不及接收的情況，通常用某種形式的滑動(dòng)窗口協(xié)議來實(shí)現(xiàn)流量控制。

　　擁擠控制。擁擠控制不同于流量控制，它的目的是保持網(wǎng)絡(luò)中分組數(shù)不要超過某一限度，因?yàn)橐坏┻@一界限被打破，網(wǎng)絡(luò)性能將顯著下降。

　　引起吞吐率衰減的主要原因是資源的浪費(fèi)。

　　每個(gè)結(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)緩沖區(qū)是有限的，如果某個(gè)中間結(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)緩沖區(qū)被塞滿了，則經(jīng)過該結(jié)點(diǎn)的所有信息流動(dòng)都會(huì)受阻，即使線路帶寬有富余，分組也不能通過，于是引起吞吐率降低。

　　擁擠：隨著負(fù)載的增加而引起吞吐率的下降叫擁擠。

　　獲知網(wǎng)絡(luò)中是否發(fā)生擁擠的方法：

　　由擁擠的結(jié)點(diǎn)向所有的源結(jié)點(diǎn)發(fā)送一種控制分組，報(bào)告網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生擁擠的情況。

　　利用路由信息。

　　使用端—端之間的探測分組。

　　交換結(jié)點(diǎn)可以把擁擠信息加入到經(jīng)過的分組上傳送給其他結(jié)點(diǎn)。

　　擁擠控制機(jī)制主要解決的問題是如何獲取網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生擁擠的信息，利用這種信息進(jìn)行控制的方法則因具體實(shí)現(xiàn)技術(shù)而不同。其目的都是限制進(jìn)入通信子網(wǎng)的分組數(shù)，因而也間接限制了轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)點(diǎn)中的隊(duì)列長度。

　　防止死鎖：多個(gè)用戶進(jìn)程等待已分配的資源獲得釋放，并且進(jìn)程對資源的等待和占用關(guān)系形成環(huán)路條件。

　　在網(wǎng)絡(luò)中可能形成死鎖狀態(tài)的資源是緩沖區(qū)。

　　當(dāng)一個(gè)方向傳輸?shù)姆纸M占用了太多的緩沖資源時(shí)必然影響其他方向的分組有序流動(dòng)，最終造成死鎖。

　　三種死鎖形式：

　　最簡單的一種死鎖是直接存儲(chǔ)—轉(zhuǎn)發(fā)死鎖。解決的方法是：如果不允許結(jié)點(diǎn)中的緩沖區(qū)全部分配給一個(gè)傳輸方向，或者對每一 3 傳輸方向都分配固定大小的緩沖區(qū)，這種死鎖就不會(huì)發(fā)生。

　　另外一種死鎖是間接存儲(chǔ)—轉(zhuǎn)發(fā)死鎖。解決方法：采用結(jié)構(gòu)化的緩沖池技術(shù)可防止發(fā)生這種死鎖。在擁擠的民政部下，“低級的”分組被丟棄，網(wǎng)絡(luò)盡量把“高級的”分組送往它們的目的地。

　　最后的一種死鎖是重裝配死鎖。這種死鎖在 ARPANET 這樣的數(shù)據(jù)報(bào)網(wǎng)絡(luò)中最容易出現(xiàn)。 ARPANET 采用的緩沖區(qū)管理方法稱為最小分配是最大限制的共享分配法。

　　交通控制技術(shù)的分級： 跳步級控制作用于通信子網(wǎng)內(nèi)部的相鄰結(jié)點(diǎn)之間，主要目的是平滑結(jié)點(diǎn)之間的信息流，防止局部緩沖區(qū)的擁擠和死鎖； 網(wǎng)絡(luò)訪問級的控制是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部擁擠的程度限制進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的分組數(shù)； 進(jìn)出口級的控制由源和目標(biāo)結(jié)點(diǎn)之間的協(xié)議實(shí)現(xiàn)，用于防止目標(biāo)結(jié)點(diǎn)緩沖區(qū)發(fā)生擁擠； 會(huì)話級控制關(guān)系到一對用戶主機(jī)之間的流控，由傳輸層協(xié)議實(shí)現(xiàn)。（簡答、多選）

　　ARPANET 中的效能控制： ARPANET 每個(gè)結(jié)點(diǎn)的緩沖池有 40 個(gè)緩沖區(qū)，和結(jié)點(diǎn)相連的每條鏈路分配一個(gè)輸出緩沖區(qū)和 2 個(gè)緩沖區(qū)，另外給通向主機(jī)的端口分配 10 個(gè)裝配緩沖區(qū)。這些緩沖區(qū)就是所謂的永久性最小分配。（填空）

　　ARPANET 的窗口和報(bào)文編號機(jī)制支持進(jìn)出口結(jié)點(diǎn)之間的流量控制、排序、差錯(cuò)控制。 ARPANET 還有另外一種機(jī)制防止裝配緩沖區(qū)死鎖。這種機(jī)制要求源結(jié)點(diǎn)在發(fā)送一個(gè)多分組報(bào)文之前先預(yù)約裝配緩沖區(qū)。

　　對于無連接的數(shù)據(jù)服務(wù)， ARPANET 不進(jìn)行兩級流控。當(dāng)目標(biāo)結(jié)點(diǎn)不沒有自由緩沖區(qū)時(shí)，進(jìn)來的分組被丟棄。

　　TYMNET 中的交通控制： TYMNET 對虛電路實(shí)施網(wǎng)絡(luò)訪問級和跳步級兩級流控。

　　6.4 X.25 公共數(shù)據(jù)網(wǎng)

　　公共數(shù)據(jù)網(wǎng) PDN （ Public Data Network ）是在整個(gè)國家或世界范圍內(nèi)提供公共電信服務(wù)的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)。

　　X.25 標(biāo)準(zhǔn)分為三個(gè)協(xié)議層：物理層、鏈路層和分組層。

　　物理層規(guī)定用戶主機(jī)或終端（即 DTE ）和網(wǎng)絡(luò)之間的物理接口，這一層的協(xié)議采用 X.21 建議或 X.21 bis 建議。

　　鏈路層提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸鏈路，這一層的標(biāo)準(zhǔn)叫做 LAP — B （ Link Access Procedure — Balanced ），它是 HDLC 的子集。

　　分組層提供外部虛電路服務(wù)，這一層協(xié)議的 X.25 建議的核心，特別稱為 X.25 PLP 協(xié)議（ Packer Layer Protocol ）。

　　3 . X.25 分組層協(xié)議 PLP ：虛電路的建立和拆除、分組類型和格式、流控和差錯(cuò)控制以及分組排序。

　　虛電路的建立和拆除：

　　X.25 的分層提供虛電路服務(wù)。有兩種形式的虛電路：一種是虛呼叫 VC （ Virtual Calls ），一種是永久虛電路 PVC（Permanent Virtual Circuits） .虛呼叫是動(dòng)態(tài)建立的虛電路，有呼叫建立、數(shù)據(jù)傳送和呼叫清除等幾個(gè)過程。永久虛電路是由網(wǎng)絡(luò)指定的固定虛電路，像專用線一樣，無需建立和消除連接，可直接傳送數(shù)據(jù)。

　　分組中的虛電路代號信息用 12 位表示（ 4 位組號和 8 位信道號）。除代號 0 為屬于所有虛電路的診斷分組保留外，建立虛電路時(shí)可以使用其余的 4095 個(gè)代號，因而理論上說一個(gè) DTE 最多可建立 4095 個(gè)虛電路。（簡答）

　　當(dāng)呼入代號區(qū)或呼出代號區(qū)溢出時(shí)可指派雙向選擇區(qū)的代號。顯然，這種代號分區(qū)方法避免了呼叫沖突。

　　分組類型和格式：

　　分組頭中第三個(gè)字節(jié)的最低位用來區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)分組和其他的控制分組。

　　X.25 使用由 CCITT X.1