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  • 计算机网络虚电路服务
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    2022-05-10 20:32:25

    1.虚电路服务面向连接的,数据报服务无连接的。

    2.思路

    虚电路:可靠通信应当由网络来保证。

    数据报:可靠通信应当由用户主机来保证。

    3.连接的建立

    虚电路:必须有

    数据报:不需要

    4.终点地址

    虚电路:仅在连接建立阶段使用,每个分组使用短的虚电路号。

    数据报:每个分组都有终点的完整地址。

    5.分组转发

    虚电路:属于同一条虚电路的分组均按照同一路由进行转发

    数据报:每个分组独立选择路由进行转发

    6.当结点出现故障时

    虚电路:所有通过出故障的结点的虚电路均不能工作

    数据报:出故障的结点可能会丢失分组,一些路由可能会发生变化

    7.分组的顺序

    虚电路:总是按照发送顺序到达终点

    数据报:到达终点的顺序不一定按发送顺序

    8.端到端的差错处理和流量控制

    虚电路:可以由网络层负责,也可以由用户主机负责

    数据报:由用户主机负责

    (TCP/IP体系的网络层提供的是数据报服务)

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    计算机网络网络层之虚电路网络

    TIPS:大部分知识出自哈尔滨工业大学李全龙老师的课程讲解。

    连接服务与无连接服务

    • 数据报(datagram)网络与虚电路(virtual-circuit)网络是典型两类分组交换网络
    • 数据报网络提供网络层无连接服务
    • 虚电路网络提供网络层连接服务
    • 类似于阿传输层的无连接服务(UDP)与面向连接服务(TCP),但是网络层服务:
      • 主机到主机服务
      • 网络核心实现

    虚电路(virtual circuits)

    **定义:**一条从源主机到目的主机,类似于电路的路径(逻辑连接)

    • 分组交换

    • 每个分组的传输利用链路的全部带宽

    • 源到目的路径经过的网络层功能设备共同完成虚电路功能
      效果图

    • 通信过程:

      • 呼叫建立(call setup)→数据传输→拆除呼叫
    • 每个分组携带虚电路标识(VCID),而不是目的主机地址

    • 虚电路经过的每个网络设备(如路由器),维护每条经过它的虚电路连接状态

    • 链路、网络设备资源(如带宽、缓存等)可以面向VC进行预分配

      • 预分配资源 = 可预期服务性能
      • 如ATM的电路仿真(CBR)

    效果图

    VC(虚电路)的具体实现

    每条虚电路包括:

    1. 从源主机到目的主机的一条路径
    2. 虚电路号(VCID),沿路每条链路一个编号
    3. 沿路每个网络层设备(如路由器),利用转发表记录经过的每条虚电路
    • 沿某条虚电路传输的分组,携带对应虚电路的VCID,而不是目的地址。
    • 同一条VC,在每段链路上的VCID通常不同
      • 路由器转发分组时依据转发表改写/替换虚电路号

    VC(虚电路)转发表

    效果图

    虚电路信令协议(signaling protocols)

    • 用于VC的建立、维护与拆除
    • 应用于虚电路网络
      • 如ATM、帧中继(frame-relay)网络等
    • 目前的internet不采用

    效果图

    展开全文
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    计算机网络系列博文——目录

    虚电路和数据报网络

    类似于运输层为进程提供无连接服务或面向连接服务,网络层为两台主机提供无连接服务或面向连接服务。

    目前,各主要计算机网络体系结构中,网络层提供且只提供面向连接服务或无连接服务二者之一。

    网络层的连接服务与运输层的连接服务存在根本性差别,运输层的连接服务在位于网络边缘的端系统中实现,网络层的连接服务由网络边缘的端系统,网络核心的路由器共同实现。

    连接服务——虚电路网络(virtual-circuit network )

    在网络层提供连接服务的计算机网络

    如ATM,帧中继等网络体系结构

    虚电路概念源于电话界

    虚电路是分组交换网络,每个分组的传输利用链路的全部带宽,源到目的路径经过的网络层设备共同完成虚电路功能

    虚电路

    网络层连接

    虚电路组成

    源和目的主机间的路径,即一系列链路,路由器,收发双方的端系统

    VC号,即沿着路径的每段链路的一个号码

    沿着路径的每台路由器中的转发表表项

    路由器支持

    路由器转发表项类似于: 入接口|入VC号|出接口|出VC号

    路由器必须为每条进行中的连接维护状态信息

    创建新虚电路时,对路径上的路由器,增加相应表项

    拆除虚电路时,对路径上的路由器,删除相应表项

    虚电路阶段

    虚电路建立

    发送方运输层与网络层联系,指定接收方地址,等待网络层建立虚电路;

    网络层决定发送方与接收方间的路径,并为路径上的每条链路决定一个VC号;

    网络层在路径上的每台路由器中增添一个转发表项;

    网络层可预留路径上的资源,如带宽;

    数据传输

    虚电路上的分组在其首部携带一个vc号(而非目的地址);

    分组vc号与其当前所在链路的vc号对应;

    路径上的每台中间路由器在某入接口上收到一个到达分组后,根据该分组的vc号,查询转发表,以确定该分组的出接口和出vc号,将该分组的vc号更新并移动分组到相应出接口。

    虚电路拆除

    发送方或接收方通知网络层它希望终止该虚电路,拆除阶段启动;

    网络层通知另一侧的端系统会话结束;

    网络层更新路径上每台路由器的转发表以拆除虚电路;

    注意:

    相较于TCP三次握手,路径上每台路由器都参与且了解虚电路的建立,而TCP连接的建立只在端系统中进行

    在虚电路建立阶段,虚电路网络也需要路由(确定路径)。

    虚电路信令协议(signaling protocols)

    信令报文 端系统向网络发送的指示虚电路启动/终止的报文,路由器间传递的用于建立/拆除虚电路的 报文

    信令协议 定义如何交换信令报文的协议

    无连接服务——数据报网络(datagram network )

    在网络层提供无连接服务的计算机网络

    如因特网等网络体系结构

    端系统发送分组时,为分组加上指示目的地端系统地址的首部行并将该分组推入网络;

    路由器支持

    路由器使用分组的目的地址转发分组;

    路由器的转发表将目的地址映射到输出链路接口;

    具体地,转发表维护ip地址前缀到输出链路接口的映射;

    对到达分组的ip地址,路由器在转发表中进行前缀匹配,若有多个匹配项,则依据最长前缀匹配规则确定匹配;

    路由器不维护连接信息,但维护转发状态信息;

    转发状态信息变化的时间尺度相对慢于连接信息变化的时间尺度;

    转发表通过路由选择算法更新,通常每1~5分钟更新一次转发表;

    因特网与数据报网络

    基于数据报网络体系的因特网服务模型使得服务保证最少(即没有保证),这对网络层施加了最小限度的需求;

    这一体系使得因特网使用各种不同链路层技术较为容易;

    新服务可通过端系统上的应用层协议快速部署实现;

    数据报网络 VS 虚电路网络

    数据报网络

    简化网络,复杂“边缘”

    计算机之间的数据交换

    “弹性”服务,没有严格时间需求

    链路类型众多

    特点、性能各异,统一服务困难

    “智能”端系统 (计算机)

    可以自适应、性能控制、差错恢复

    虚电路网络

    简化“边缘”,复杂网络

    电话网络演化而来

    核心业务是实时对话

    严格的时间、可靠性需求,需要有保障的服务

    -“哑(dumb)” 端系统(非智能)

    电话机,传真机

    展开全文
  • 湖科大MOOC 计算机网络 网络层学习笔记,包括网络层的概述,以及网络层提供的两种服务虚电路和数据报服务,分别对应可靠与不可靠服务)。

    网络层

    1. 概述

    • 主要任务
      实现 网络互连(路由器),进而实现 数据报 在各网络之间的传输。

    • 主要问题
      向传输层提供怎么样的服务(可靠/不可靠,误码、失序…)、寻址问题、路由选择。

      !因特网使用的TCP/IP协议体系中的网际层提供的是 无连接、不可靠 的数据报服务!
      image-20220125213328622image-20220125213350180

    2. 网络层提供的服务

    2.1 面向连接的虚电路服务

    可靠通信由 网络 来保证;配合可靠网络协议,可提供 可靠传输 服务。

    1)建立连接——虚电路 VC (Virtual Circuit);

    2)通信双方沿着已建立的虚电路(逻辑连接√ 物理连接× 区别于电路交换)发送分组;

    3)目的主机地址仅在连接建立阶段使用,之后每个分组的首部只需携带一条 虚电路的编号

    4)通信结束后,需要 释放 虚电路。
    image-20220125214406980

    2.2 无连接的数据报服务

    可靠通信由 用户主机 来保证;可能出现误码、丢失、重复、失序的情况,提供 不可靠传输 服务。

    1)不需要建立网络层连接;

    2)每个分组可走 不同的路径,因此每个分组的首部必须携带 目的主机的完整地址

    3)网络本身不提供端到端的可靠传输服务,因此路由器可做的比较简单、成本低。
    image-20220125214832110
    !TCP/IP体系结构的因特网的网际层提供的是简单灵活、无连接的、尽最大努力交付 的数据报服务!

      
     课程视频链接 (B站) :https://www.bilibili.com/video/BV1c4411d7jb?p=1

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