2025/10/1416.1

廣域網(wǎng)的基本概念廣域網(wǎng)的構(gòu)成

當(dāng)主機(jī)之間的距離較遠(yuǎn)時(shí)，例如，相隔幾百公里，甚至幾千公里，局域網(wǎng)顯然就無法完成主機(jī)之間的通信任務(wù),這時(shí)就需要另一種結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)，即廣域網(wǎng)。

廣域網(wǎng)由一些結(jié)點(diǎn)交換機(jī)以及連接這些交換機(jī)的鏈路組成。結(jié)點(diǎn)交換機(jī)執(zhí)行將分組存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的功能，結(jié)點(diǎn)之間都是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接，但為了提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性，通常一個(gè)結(jié)點(diǎn)交換機(jī)往往與多個(gè)結(jié)點(diǎn)交換機(jī)相連。由于廣域網(wǎng)的造價(jià)較高，一般都是由國(guó)家或較大的電信公司出資建造。

體系結(jié)構(gòu)中的底三層。2025/10/1426.2廣域網(wǎng)中的分組轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制

轉(zhuǎn)發(fā)是當(dāng)交換結(jié)點(diǎn)收到分組后，根據(jù)其目的地址查找轉(zhuǎn)發(fā)表，并找出應(yīng)從結(jié)點(diǎn)的哪一個(gè)接口將該分組發(fā)送出去。

2025/10/1436.2.1在結(jié)點(diǎn)交換機(jī)中查找轉(zhuǎn)發(fā)表廣域網(wǎng)中一般都采用層次地址結(jié)構(gòu)。用二進(jìn)制數(shù)表示的主機(jī)地址劃分為前后兩部分。前一部分的二進(jìn)制數(shù)表示該主機(jī)所連接的分組交換機(jī)的編號(hào)。后一部分的二進(jìn)制數(shù)表示所連接的分組交換機(jī)的端口號(hào)，或主機(jī)的編號(hào)。所連接的交換機(jī)的編號(hào)所連接的交換機(jī)端口的編號(hào)計(jì)算機(jī)在廣域網(wǎng)中的地址2025/10/144結(jié)點(diǎn)交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)分組[2,1][2,2]4567456745

6

7交換機(jī)1交換機(jī)2交換機(jī)3[1,1][1,3][3,2][3,3]1231231

2

3

每個(gè)交換機(jī)都有兩組端口。一組是和本地主機(jī)相連的低速端口，另一組是和其他交換機(jī)相連的高速端口。2025/10/145結(jié)點(diǎn)交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)分組[2,1][2,2]45674567交換機(jī)2交換機(jī)3[1,1][3,2][3,3]交換機(jī)1[1,3]12312345

6

71

2

3每個(gè)主機(jī)地址中后面的數(shù)字是指該交換機(jī)的低速端口主機(jī)地址[3,2]是指連接在交換機(jī)3的2號(hào)低速端口主機(jī)地址[1,3]是指連接在交換機(jī)1的3號(hào)低速端口2025/10/146結(jié)點(diǎn)交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)分組[2,1][2,2]45674567交換機(jī)2交換機(jī)3[1,1][3,2][3,3]交換機(jī)1[1,3]交換機(jī)

2的轉(zhuǎn)發(fā)表目的站下一跳

[1,1]交換機(jī)1[1,3]交換機(jī)1[3,2]交換機(jī)3[3,3]交換機(jī)3[2,1]直接

[2,2]直接45

6

71

2

3123123這里給出結(jié)點(diǎn)交換機(jī)2中的轉(zhuǎn)發(fā)表作為例子例如，一個(gè)欲發(fā)往主機(jī)[3,2]的分組到達(dá)了交換機(jī)2。這時(shí)應(yīng)查找交換機(jī)2的轉(zhuǎn)發(fā)表，找目的站為[3,2]的項(xiàng)目。2025/10/147結(jié)點(diǎn)交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)分組[2,1][2,2]12341234交換機(jī)2交換機(jī)3[1,1][3,2][3,3]交換機(jī)1[1,3]目的站下一跳

[1,1]交換機(jī)1[1,3]交換機(jī)1[3,2]交換機(jī)3[3,3]交換機(jī)3[2,1]直接

[2,2]直接12312345

6

71

2

3目的站是[3,2]嗎？查找轉(zhuǎn)發(fā)表中的下一個(gè)項(xiàng)目。否2025/10/148結(jié)點(diǎn)交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)分組[2,1][2,2]12341234交換機(jī)2交換機(jī)3[1,1][3,2][3,3]交換機(jī)1[1,3]目的站下一跳

[1,1]交換機(jī)1[1,3]交換機(jī)1[3,2]交換機(jī)3[3,3]交換機(jī)3[2,1]直接

[2,2]直接12312345

6

71

2

3目的站是[3,2]嗎？查找轉(zhuǎn)發(fā)表中的下一個(gè)項(xiàng)目。否2025/10/149結(jié)點(diǎn)交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)分組[2,1][2,2]12341234交換機(jī)2交換機(jī)3[1,1][3,2][3,3]交換機(jī)1[1,3]目的站下一跳

[1,1]交換機(jī)1[1,3]交換機(jī)1[3,2]交換機(jī)3[3,3]交換機(jī)3[2,1]直接

[2,2]直接12312345

6

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2

3目的站是[3,2]嗎？根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)表指出的下一跳把分組轉(zhuǎn)發(fā)到交換機(jī)3。是2025/10/1410結(jié)點(diǎn)交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)分組[2,1][2,2]12341234交換機(jī)2交換機(jī)3[1,1][3,2][3,3]交換機(jī)1[1,3]12312345

6

71

2

3

分組轉(zhuǎn)發(fā)到交換機(jī)3后就查找交換機(jī)3的轉(zhuǎn)發(fā)表。從轉(zhuǎn)發(fā)表（此處省略了）可知不必再轉(zhuǎn)發(fā)分組了，把該分組直接交付給主機(jī)[3,2]即可。2025/10/1411

按照目的站連接的交換機(jī)號(hào)確定下一跳

只要轉(zhuǎn)發(fā)表中目的站一欄中的交換機(jī)號(hào)相同，那么查出的“下一跳”就是相同的。在轉(zhuǎn)發(fā)分組時(shí)，可只根據(jù)分組的主機(jī)地址中的交換機(jī)號(hào)來查找轉(zhuǎn)發(fā)表。只有當(dāng)分組到達(dá)與目的主機(jī)相連的結(jié)點(diǎn)交換機(jī)時(shí)，交換機(jī)才檢查第二部分地址（主機(jī)號(hào)），并通過合適的低速端口將分組交給目的主機(jī)。2025/10/1412

圖的應(yīng)用

可用圖論中的“圖(graph)”來表示整個(gè)廣域網(wǎng)。用“結(jié)點(diǎn)”表示廣域網(wǎng)上的結(jié)點(diǎn)交換機(jī)，用連接結(jié)點(diǎn)與結(jié)點(diǎn)的“邊”表示廣域網(wǎng)中的鏈路。連接在結(jié)點(diǎn)交換機(jī)上的主機(jī)與分組轉(zhuǎn)發(fā)無關(guān)，因此在圖中可以不畫上。123412432025/10/14136.2.2在路由表中使用默認(rèn)路由1243目的站下一跳1直接233343結(jié)點(diǎn)

1

的轉(zhuǎn)發(fā)表這三個(gè)項(xiàng)目的“下一跳”都是轉(zhuǎn)發(fā)到“3”（結(jié)點(diǎn)3）?？梢院喜⒁越Y(jié)點(diǎn)

1

和結(jié)點(diǎn)

2

中的轉(zhuǎn)發(fā)表為例來討論2025/10/14146.2.2在路由表中使用默認(rèn)路由1243目的站下一跳1直接默認(rèn)3結(jié)點(diǎn)1的轉(zhuǎn)發(fā)表默認(rèn)路由注：用默認(rèn)路由代替所有的具有相同的“下一跳”的項(xiàng)目。但默認(rèn)路由比其它項(xiàng)目的優(yōu)先級(jí)低。2025/10/14156.2.2在路由表中使用默認(rèn)路由1243目的站下一跳132直接3344結(jié)點(diǎn)2的轉(zhuǎn)發(fā)表這兩個(gè)項(xiàng)目的“下一跳”都是轉(zhuǎn)發(fā)到“3”（結(jié)點(diǎn)3）?？梢院喜?025/10/14166.2.2在路由表中使用默認(rèn)路由1243目的站下一跳2直接

44默認(rèn)3結(jié)點(diǎn)2的轉(zhuǎn)發(fā)表默認(rèn)路由2025/10/14176.3廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系

廣域網(wǎng)是因特網(wǎng)的核心部分，其任務(wù)是通過長(zhǎng)距離傳輸主機(jī)所發(fā)送的數(shù)據(jù)。連接廣域網(wǎng)各結(jié)點(diǎn)交換機(jī)的鏈路都是高速鏈路，其距離可以是幾千公里的光纜線路，也可以是幾萬公里的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)衛(wèi)星鏈路，通信容量必須足夠大。廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)都是互聯(lián)網(wǎng)的重要組成構(gòu)件。相距較遠(yuǎn)的局域網(wǎng)通過路由器與廣域網(wǎng)相連組成了一個(gè)覆蓋范圍很廣的互聯(lián)網(wǎng)。2025/10/1418廣域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)，一般不稱它為廣域網(wǎng)。因?yàn)樵诨ヂ?lián)網(wǎng)中，不同網(wǎng)絡(luò)的“互連”才是其最主要的特征?；ヂ?lián)網(wǎng)必須使用路由器來連接。廣域網(wǎng)是單個(gè)的網(wǎng)絡(luò)，它使用結(jié)點(diǎn)交換機(jī)連接各主機(jī)而不是用路由器連接各網(wǎng)絡(luò)。結(jié)點(diǎn)交換機(jī)在單個(gè)網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)發(fā)分組，而路由器在多個(gè)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的互聯(lián)網(wǎng)中轉(zhuǎn)發(fā)分組。從互聯(lián)網(wǎng)的角度來看，廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)都是平等的。廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)有一個(gè)共同點(diǎn)：連接在一個(gè)廣域網(wǎng)或一個(gè)局域網(wǎng)上的主機(jī)在該網(wǎng)內(nèi)進(jìn)行通信時(shí)，只需要使用其網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的物理地址即可。2025/10/14196.4數(shù)據(jù)報(bào)和虛電路

從層次上看，廣域網(wǎng)中的最高層就是網(wǎng)絡(luò)層。網(wǎng)絡(luò)層為接在網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)所提供的服務(wù)可以有兩大類：無連接的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)（數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)）面向連接的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)（虛電路服務(wù)）2025/10/1420數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)接受主機(jī)發(fā)送的分組（即數(shù)據(jù)報(bào)），網(wǎng)絡(luò)為每個(gè)分組獨(dú)立地選擇路由。網(wǎng)絡(luò)盡最大努力地將分組交付給目的主機(jī)，但網(wǎng)絡(luò)對(duì)源主機(jī)沒有任何承諾。網(wǎng)絡(luò)不保證所傳送的分組不丟失，也不保證按源主機(jī)發(fā)送分組的先后順序以及在時(shí)限內(nèi)必須將分組交付給目的主機(jī)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞時(shí)，網(wǎng)絡(luò)中的結(jié)點(diǎn)可根據(jù)情況將一些分組丟棄。

數(shù)據(jù)報(bào)提供的服務(wù)是不可靠的，不能保證服務(wù)質(zhì)量?！氨M最大努力交付”的服務(wù)就是沒有質(zhì)量保證的服務(wù)。2025/10/1421數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)示意圖H1H5H2H4H3ACDBH6E分組交換網(wǎng)H1

向

H5

發(fā)送分組H2

向

H6

發(fā)送分組路徑可能變化選擇路由獨(dú)立丟失/亂序不可靠，盡最大努力交付2025/10/1422虛電路服務(wù)虛電路服務(wù)分為三個(gè)階段：虛電路的建立、數(shù)據(jù)傳輸、虛電路的釋放。在虛電路建立后，網(wǎng)絡(luò)向用戶提供的服務(wù)就好像在兩個(gè)主機(jī)之間建立了一對(duì)穿過網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字管道。所有發(fā)送的分組都按順序進(jìn)入管道，然后按照先進(jìn)先出的原則沿著此管道傳送到目的站主機(jī)。到達(dá)目的站的分組順序就與發(fā)送時(shí)的順序一致，因此網(wǎng)絡(luò)提供虛電路服務(wù)對(duì)通信的服務(wù)質(zhì)量QoS(QualityofService)有較好的保證。注意：由于采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)，虛電路和電路交換的連接不同。電路交換真正占有一條通道，而虛電路則是斷續(xù)地占有一段又一段的鏈路。除轉(zhuǎn)發(fā)表外，還多1個(gè)虛電路轉(zhuǎn)發(fā)表2025/10/1423虛電路服務(wù)示意圖H1H5H2H4H3ACDBH6E分組交換網(wǎng)H1

要和

H5

通信

主機(jī)H1先向主機(jī)H5發(fā)出一個(gè)特定格式的控制信息分組，要求進(jìn)行通信，同時(shí)尋找一條合適路由。若H5同意通信就發(fā)回響應(yīng)，然后雙方就建立了虛電路。虛電路H1

向

H5

發(fā)送的所有分組都沿此虛電路傳送。2025/10/1424H1H5H2H4H3ACDBH6E分組交換網(wǎng)同理，主機(jī)H2和主機(jī)H6通信之前，也要建立虛電路。虛電路服務(wù)示意圖2025/10/1425虛電路轉(zhuǎn)發(fā)表

虛電路轉(zhuǎn)發(fā)表在建立虛電路（虛呼叫,此時(shí)需要路由表）時(shí)確定。分組在傳送時(shí)只需攜帶虛電路號(hào)，虛電路號(hào)只具有本地意義，根據(jù)虛電路建立順序由各主機(jī)、各結(jié)點(diǎn)自主排序，入出口號(hào)不一定相同。AEDCBH2H3H1H4H5結(jié)點(diǎn)A的虛電路轉(zhuǎn)發(fā)表

入口出口H1H1H1012B012BB入虛電路號(hào)出虛電路號(hào)2025/10/1426虛電路轉(zhuǎn)發(fā)表建立過程示例一AEDCBH2H3H1H4H5依次建立5條VC：VC1：A--B--EVC2：A--B--DVC3：B--D--EVC4：C--E--DVC5：A--B--C--D

入口出口H1H1H1125012B012BB

入口出口AAH23010E001DD

入口出口BBE010H4001EH4

入口出口H3B4000E002D

入口出口BDC000H5010DABCDEA2C0H5CH42025/10/1427比較兩種服務(wù)的思路來源數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)力求使網(wǎng)絡(luò)生存性好和使對(duì)網(wǎng)絡(luò)的控制功能分散，因而只能要求網(wǎng)絡(luò)提供盡最大努力的服務(wù)?？煽客ㄐ庞捎脩艚K端中的軟件（即TCP）來保證。

虛電路服務(wù)的思路來源于傳統(tǒng)的電信網(wǎng)。電信網(wǎng)負(fù)責(zé)保證可靠通信的一切措施，因此電信網(wǎng)的結(jié)點(diǎn)交換機(jī)復(fù)雜而昂貴