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(wú)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(wú)差錯(cuò)地交給用戶。實(shí)現(xiàn)無(wú)連接的服務(wù)則簡(jiǎn)單得多，沒(méi)有建立和拆除連接開(kāi)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(wú)連接的服務(wù)在電子資金轉(zhuǎn)賬、文獻(xiàn)檢索、數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)等方面有廣泛的應(yīng)用。

（ P107 圖 6.1 ）從數(shù)據(jù)鏈路層開(kāi)始都向上面的鄰層分別提供面向連接的服務(wù)和無(wú)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(wú)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?lè)?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(wú)連接的服務(wù)。

內(nèi)部虛電路實(shí)現(xiàn)無(wú)連接的服務(wù)。（沒(méi)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(jí)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(duì)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(duì)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(wú)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(wú)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(wèn)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(guò)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(shuō)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(duì)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(cè)量點(diǎn)傳遞到路由計(jì)算點(diǎn)的通信開(kāi)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(duì)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(jiǎn)單的路由選擇策略。每一對(duì)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(jiǎn)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(kāi)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(duì)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(duì)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(duì)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(jiǎn)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(zhǎng)度 Q 最短的輸出鏈路，即所謂的“熱土豆法”。英國(guó)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(kāi)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(guò)程，避免出現(xiàn)來(lái)不及接收的情況，通常用某種形式的滑動(dòng)窗口協(xié)議來(lái)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(guò)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(guò)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(guò)，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(cè)分組。

交換結(jié)點(diǎn)可以把擁擠信息加入到經(jīng)過(guò)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(wèn)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(zhǎng)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(duì)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(jiǎn)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(duì)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(jí)的”分組被丟棄，網(wǎng)絡(luò)盡量把“高級(jí)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(jí)： 跳步級(jí)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(wèn)級(jí)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(jí)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(jí)控制關(guān)系到一對(duì)用戶主機(jī)之間的流控，由傳輸層協(xié)議實(shí)現(xiàn)。（簡(jiǎn)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(hào)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(duì)于無(wú)連接的數(shù)據(jù)服務(wù)， ARPANET 不進(jìn)行兩級(jí)流控。當(dāng)目標(biāo)結(jié)點(diǎn)不沒(méi)有自由緩沖區(qū)時(shí)，進(jìn)來(lái)的分組被丟棄。

TYMNET 中的交通控制： TYMNET 對(duì)虛電路實(shí)施網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)級(jí)和跳步級(jí)兩級(jí)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(guó)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(guò)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(wú)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(hào)信息用 12 位表示（ 4 位組號(hào)和 8 位信道號(hào)）。除代號(hào) 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(hào)，因而理論上說(shuō)一個(gè) DTE 最多可建立 4095 個(gè)虛電路。（簡(jiǎn)答）

當(dāng)呼入代號(hào)區(qū)或呼出代號(hào)區(qū)溢出時(shí)可指派雙向選擇區(qū)的代號(hào)。顯然，這種代號(hào)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(lái)區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)分組和其他的控制分組。

X.25 使用由 CCITT X.121 建議定義的編址系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)類似于公共交換電話網(wǎng)，其 DTE 的地址由三個(gè)部分組成，最多可包含多達(dá) 14 位十進(jìn)制數(shù)字。這當(dāng)中有國(guó)家代碼 3 位，網(wǎng)絡(luò)代碼 1 位，其余 10 位為網(wǎng)內(nèi)地址代碼。

流控和差錯(cuò)控制

X.25 默認(rèn)的窗口大小是 2 ，但是對(duì)于 3 位順序號(hào)窗口最大可設(shè)置為 7 ，對(duì) 7 位的順序號(hào)，窗口最大可設(shè)置為 127 .

X.25 的差錯(cuò)控制采用后退 N 幀 ARQ 協(xié)議。

分組排序

X.25 能夠識(shí)別分組組成的序列。

X.25 定義了 A 、 B 兩種類型的數(shù)據(jù)分組： A 型分組的 M 位置 1 ， D 位置 0 ，分組長(zhǎng)度為網(wǎng)絡(luò)允許的最大長(zhǎng)度； B 型分組是除 A 型分組之外的任何分組。一個(gè)完備分組序列由 0 個(gè)或多個(gè) A 型分組后跟 1 個(gè) B 型分組組成。

習(xí)題：

為什么 TYMNET 中不會(huì)發(fā)生死鎖？

答：因?yàn)?TYMNET 采用訪問(wèn)級(jí)和跳步級(jí)兩級(jí)流量控制，因此不會(huì)發(fā)生死鎖。

2 . X.25 網(wǎng)絡(luò)的第 2 級(jí)和第 3 級(jí)都有流控機(jī)制，兩種流控都是必要的嗎？為什么？

答：是必要的。因?yàn)樘撾娐贩绞絻蓪佣家辛骺兀〝?shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層）。因?yàn)槠洳荒軉为?dú)為每一條虛電路進(jìn)行控制。