3.4 网络层 网络层的功能 虚电路服务与数据报服务 路由选择算法 拥塞控制技术 下一页

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1 3.4 网络层 3.4.1 网络层的功能 3.4.2 虚电路服务与数据报服务 3.4.3 路由选择算法 3.4.4 拥塞控制技术 下一页
3.4 网络层 网络层的功能 虚电路服务与数据报服务 路由选择算法 拥塞控制技术 第3章 计算机网络体系结构 下一页 返回

2 网络层的功能 网络层的任务是分组传送、路由选择和流量控制，最主要的功能是实现端到端通信系统中中间节点的路由选择。从OSI/RM的通信角度来看，网络层所提供的服务主要有两大类，即面向连接的网络服务和无连接的网络服务。这两种网络服务的具体实现就是所谓的虚电路服务和数据报服务。 1．面向连接服务 2．无连接服务 第3章 计算机网络体系结构 下一页

3 1．面向连接服务 连接是指两个对等实体之间为进行数据通信而进行的一种结合。面向连接服务就是在数据交换之前，必须先建立连接，当数据交换结束后，则应该终止这个连接。通常面向连接服务是一种可靠的报文序列服务，在建立连接之后，每个用户都可以发送可变长度的报文，这些报文按顺序发送给远端的用户，报文的接收也是按顺序的。有时用户可以发送一个很短（1～2字节长）的报文，但希望这个报文可以不按序号而优先发送，这就是“加速数据” ，它常用来传送中断控制命令。 第3章 计算机网络体系结构 返回

4 1．面向连接服务 由于面向连接服务和线路交换的许多特性相似，因此面向连接服务在网络层中又称为虚电路服务。“虚”表示：在两个服务用户的通信过程中虽然没有自始至终都占用一条端到端的完整物理电路，但却好像占用了一条这样的电路。面向连接服务比较适合于在一定期间内要向同一目的地连续发送许多报文的情况。若两个用户经常进行频繁通信，则可建立永久虚电路，这样可免除每次通信时连接建立和连接释放这两个过程。 第3章 计算机网络体系结构 下一页 返回

5 2．无连接服务 在无连接服务的情况下，两个实体之间的通信不需要先建立好一个连接，因此其下层的有关资源不需要事先进行预定保留，这些资源是在数据传输时动态地进行分配的。无连接服务不需要通信的两个实体同时处于激活状态，当发送端的实体正在进行发送时，它必须是激活的，但这时接收端的实体并不一定要激活，只有当接收端的实体正在进行接收时，它才必须是激活的。无连接服务的优点是灵活方便和比较迅速，但无连接服务不能防止报文的丢失、重复或失序。采用无连接服务时由于每个报文都必须提供完整的目的站地址，因此其开销也较大。 第3章 计算机网络体系结构 返回

6 2．无连接服务 无连接服务大致有以下三种类型： （1）数据报（Datagram）：特点是发完了就算，而不需要接收端做任何响应。
（2）证实交付（Confirmed Delivery）：是一种可靠的数据报服务。 （3）请求回答（Request Reply）：这种类型的数据报服务是收端用户每收到一个报文，就向发端用户发送一个应答报文。 第3章 计算机网络体系结构 下一页 返回

7 虚电路服务与数据报服务 虚电路与存储转发这一概念相联系。当我们在采用线路交换的电话网上打电话时，在通话期间，我们自始至终地占用一条端到端的物理线路。但我们占用一条虚电路进行计算机通信时，由于采用的是存储转发分组交换，所以只是断续地占用一段又一段的链路，感觉好像是占用了一条端到端的物理线路。使用虚电路服务，对网络用户来说，在呼叫建立后，整个网络就好像有两条连接两个网络用户的数字管道，所有发送到网络中的分组，都按发送的先后顺序进入管道，然后按“先进先出”的原则沿着管道传送到目的站主机。在全双工通信中，每一条管道只沿一个方向传送分组，这些分组在到达目的站时的顺序与发送时的顺序一样。 第3章 计算机网络体系结构

8 虚电路服务与数据报服务 数据报服务则不同，由于数据报服务没有建立虚电路的过程，而每一个发出的分组都携带了完整的目的站的地址信息，因而每一个分组都可以独立地选择路由。在此情况下，没有呼叫建立过程，对于网络用户来说，整个网络好像有许多条不确定的数字管道，所发送出去的每一个分组都可独立地选择一条管道来传送。这样，先发送出去的分组不一定先到达目的站主机。因此，数据报不能保证按发送顺序交付目的站。由于通常的数据传送都要求按发送顺序交付给目的站主机，所以在目的站必须采取一定的措施。例如，在目的站节点开辟缓冲区，把收到的分组缓存一下，等到可以按顺序交付主机时再进行交付。 第3章 计算机网络体系结构

9 虚电路服务与数据报服务 第3章 计算机网络体系结构 下一页

10 3.4.3 路由选择算法 1．静态路由选择策略 2．动态路由选择策略
路由选择算法 通信子网为网络源节点和目的节点提供了多条传输路径的可能性。网络节点在收到一个分组后，要确定向下一节点传送的路径，这就是路由选择。在数据报方式中，网络节点要为每个分组路由做出选择；而在虚电路方式中，只需在连接建立时确定路由。确定路由选择的策略称为路由算法。 1．静态路由选择策略 2．动态路由选择策略 第3章 计算机网络体系结构 下一页

11 1．静态路由选择策略 静态路由选择策略不用测量也不需利用网络信息，这种策略按某种固定规则进行路由选择，其中还可分为洪泛路由选择、固定路由选择和随机路由选择三种算法。 （1）洪泛路由选择法 （2）固定路由选择 （3）随机路由选择 第3章 计算机网络体系结构 下一页 返回

12 2．动态路由选择策略 节点的路由选择要依靠网络当前的状态信息来决定的策略，称为动态路由选择策略。这种策略能较好地适应网络流量、拓扑结构的变化，有利于改善网络的性能。但由于算法复杂，会增加网络的负担。有三种动态路由选择策略的具体算法：独立路由选择、集中式路由选择和分布式路由选择。 第3章 计算机网络体系结构 下一页 返回

13 拥塞控制技术 拥塞现象是指到达通信子网中某一部分的分组数量过多，使得该部分网络来不及处理，以致引起这部分乃至整个网络性能下降的现象，严重时甚至会导致网络通信业务陷入停顿，即出现死锁现象。这种现象跟公路网中常见的交通拥挤一样，当节假日公路网中车辆大量增加时，各种走向的车流相互干扰，使每辆车到达目的地的时间都相对增加（即延迟增加），甚至有时在某段公路上车辆因堵塞而无法开动（即发生局部死锁）。 第3章 计算机网络体系结构

14 拥塞控制技术 网络的吞吐量与通信子网负荷有着密切的关系。当通信子网负荷比较小时，网络的吞吐量随网络负荷的增加而线性增加。当网络负荷增加到某一值后，若网络吞吐量反而下降，则表明网络中出现了拥塞现象。在一个出现拥塞现象的网络中，到达某个节点的分组将会遇到无缓冲区可用的情况，从而使这些分组不得不由前一节点重传，或者需要由源节点或源端系统重传，从而使通信子网的有效吞吐量下降。由此引起恶性循环，使通信子网的局部甚至全部处于死锁状态，最终导致网络有效吞吐量接近为零。 第3章 计算机网络体系结构 下一页