Chapter 8 Wide Area Network(WAN) 广 域 网

8.1 广域网的基本概念 依据网络的规模，网络技术可分为三类： 局域网LAN：能跨越一栋大楼或一个校园 城域网MAN：能跨越一个城市 广域网WAN：能连接多个城市，国家或大洲－－广域网不仅仅只是连接许多结点中的计算机，它还必须能使得计算机之间能同时通信。

电路交换和分组（分组）交换 电路交换：在传输数据之前，先建立源和目的之间的连接，建立连接之后，传输数据独享连接带宽，不论有无数据传输，连接都被独占。传输结束后，要释放连接。 分组交换：将需要传输的数据组装成分组（分组），标有目的地址发往网络，不需建立专门的连接，网络各结点根据分组（分组）的地址，一级级地转发到目的地。

分组交换和广域网的构成 分组交换机：能把完整的分组从一个结点传送到另一个结点的设备。 分组交换机是广域网的基本组成部分，广域网由一些互连的分组交换机构成并由此连接计算机。

一个广域网的例子

存储转发(store and forward) 广域网交换系统的基本模式是存储转发交换。为完成存储转发功能，分组交换机必须在存储器中存储分组，当分组到达时，分组交换机的输入/输出硬件把一个分组的副本放在存储器中并通知处理器，然后进行转发操作。处理器检查分组，决定应该送到哪个接口，并把分组输送到输出硬件。 小结：广域网分组交换机系统使用存储转发技术，一直到发送之前，交换机都把分组放在队列中。这项技术使分组交换机能处理多个分组同时到达的情况。

广域网和局域网是平等的 广域网和局域网都是互联网的重要组成构件. 连在一个广域网和连在一个局域网上的计算机在该网内进行通信时,只需要使用其网络的物理地址即可.

网络层所提供的两种服务 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. 一种是无连接的网络服务,也称为数据报服务; 另一种是面向连接的网络服务,也称为虚电路服务.

数据报服务和虚电路服务

数据报服务的特点: 网络随时都可以接收主机发送的分组(数据报); 网络为每个分组独立的选择路由; 网络只是尽最大努力地将分组交付给目的主机,但对源主机没有任何承诺; 网络不保证所传送的分组不丢失,也不保证按原主机发送分组的先后顺序以及在多长的时限内必须将分组交付给目的主机. 当网络发生拥塞时,网络中的某个节点可以将一些分组丢弃. 数据报提供的服务是不可靠的,不能保证服务质量.

虚电路服务的特点: 源主机先向目的主机发出一个特定格式的控制信息分组,要求进行通信,同时也寻找一条合适的路由; 目的主机同意通信就发回响应,然回双方就建立了虚电路并可传送数据. 由于采用了存储转发技术,这种虚电路和电路交换的连接有很大的不同. 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发送的前后顺序进入管道,然后按照先进先出的原则沿此管道传送到目的主机. 到达目的站的分组不会因网络出现拥塞而丢失,也不会乱序. 虚电路服务对通信的服务质量有较好的保证.

两种思路: 虚电路服务的思路来源于传统的电信网,电信网将其用户终端(电话机)做得非常简单，而电信网负责保证可靠通信的一切措施，因此电信网的节点交换机复杂而昂贵。 数据报服务力求使网络在恶劣的环境下仍可工作，并使对网络的控制功能分散，因而只能要求提供尽最大努力的服务，这种网络要求使用较复杂且有相当智力的计算机作为用户终端，可靠通信由用户终端中的软件(即TCP)来保证。

关于网络层应当采用数据报服务还是虚电路服务，在网络界一直在进行争论，焦点是网络要不要提供网络端到端的可靠服务。 OSI在网络层采用了虚电路服务。 Internet在网络层采用了数据报服务。 因特网能够发展到今天这样的规模，充分说明了在网络层提供数据报服务是非常成功的。

虚电路服务与数据报服务的对比 对比的方面 虚电路服务 数据报服务 思路 连接的建立 目的站地址 路由选择 当路由器出故障时 分组的顺序 可靠通信由网络来保证 可靠通信由用户主机来保证 连接的建立 必须有 不要 目的站地址 仅在连接建立阶段使用，每个分组使用短的虚电路号 每个分组都有目的站的全地址 路由选择 在虚电路建立时进行，所有分组均按同一路由 每个分组独立选择路由 当路由器出故障时 所有通过出故障的路由器的虚电路均不能工作 出故障的路由器可能会丢失分组，一些路由可能发生变化 分组的顺序 总是按照发送顺序到达目的站 到达目的站时不一定按发送顺序 端到端的差错处理和流量控制 由通信子网负责 由用户主机负责

8.2 广域网的地址 每种广域网技术都定义了计算机所收发帧的明确格式，而且连到广域网上的每台计算机都有一个物理地址。 8.2 广域网的地址 每种广域网技术都定义了计算机所收发帧的明确格式，而且连到广域网上的每台计算机都有一个物理地址。 当发送帧时，发送的计算机必须给出目的计算机的地址。

广域网使用层次地址方案。最简单的层次地址方案把一个地址分为两部分，第一部分表示分组交换机，第二部分表示连到分组交换机上的计算机。

下一站转发技术(next-hop forwarding) 一个分组交换机必须选择一条路径来转发分组，分组交换机要使用分组中的目的地址。但是，一个分组交换机不必保存到达所有可能目的地的完整信息，仅包含有关于分组到达目的地的下一站信息。 下图是switch2中的下一站转发信息。

源地址独立性： 下一站转发只依赖于分组的目的地址。 结局：计算机网络中的转发能够更紧凑和更有效 ――直接从计算机发出的分组和从其它分组交换机传送来的分组所使用的转发机制是一样的。

层次地址与路由的关系 使用两部分层次地址转发分组时，首先检查分组的目的地址中与分组交换机相同的那部分。 如果它与该交换机相一致，就利用第二部分地址把分组发送到计算机。否则，利用该地址在路由表中选择下一站。

广域网中的路由 为了使广域网能正确地运行，分组交换机都必须有一张路由表，并且都能转发分组。 把广域网用图来表示，图中每个节点代表一个分组交换机，一条边代表两个分组交换机的直接连接。

图可用来计算下一站的路由

缺省路由的使用

路由表计算 有两种方法： 静态路由：分组交换机启动时由程序计算和设置路由，此后路由不再改变。 动态路由：分组交换机启动时由程序建立初始路由，当网络变化时随时更新。

计算路由有一些 算法 Dijkstra算法 矢量－距离算法 链接状态路由算法

广域网技术实例 ARPANET X.25 ISDN Frame Relay SMDS(Switched Multi-megabit Data Service) ATM(Asynchronous Transfer Mode)

小结： 广域网技术用来构造远距离，连接任意多计算机。 一个典型的广域网由分组交换机加上通信线路组成。 分组交换机是能提供通信功能的专用计算机。 分组交换机网络使用存储转发的方法，先存储分组，再由处理器来决定发往目的地。 转发分组依据路由表。

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