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  • 数据报方式
    千次阅读
    2020-08-25 20:40:34





    一、分组交换方式 分类



    分组交换方式 分类 :

    ① 数据报方式 :网络层 提供 无连接服务 ;

    ② 虚电路方式 :网络层 提供 连接服务 ;


    无连接服务 : 分组传输前 , 不确定传输路径 , 同一个数据报切割的不同的分组 , 传输路径可能不同 ;


    连接服务 : 分组传输前 , 先确定传输路径 , 也就是建立连接 , 然后将分组 , 在该路径中传输 , 传输结束后 , 断开连接 ;





    二、数据传输单元 术语



    数据传输单元 术语 :

    ① 应用层 : 报文

    ② 传输层 : 报文段 , 将 报文 分割 得到 ;

    ③ 网络层 : IP 数据报 , 在 报文段 基础上 , 封装 目的地址 , 源地址 ; 如果 IP 数据报 过大 , 那么就将该 IP 数据报 切割成 分组 ;

    ④ 数据链路层 : , 在 IP 数据报 / 分组 基础上 , 帧头 加上 MAC 地址 , 帧尾加上帧检验序列 ;

    ⑤ 物理层 : 比特流 ;





    三、数据报方式



    数据报方式 :

    ① 无连接 : 发送前 不确定 传输路径 , 每个分组 传输路径 都是独立的 , 不同的分组的传输路径可能不同 ;

    ② 携带地址 : 每个 分组 都有 目的地址源地址 ;

    ③ 转发分组 : 路由器 根据 目的地址 , 转发分组 ,

    • 构建 转发表 : 基于 路由协议 / 路由算法 构建 转发表 , 每个路由器都有一个转发表 , 转发表由 目的网络地址 和 链路接口 组成 ;
    • 检索 转发表 : 分组到达路由器后 , 检索转发表 , 查找从哪个接口转发出 ;
    • 独立选路 : 每个分组 选择传输路径都是独立的 ;




    四、虚电路方式



    虚电路方式 :

    ① 结合两者 : 虚电路 结合了 数据报交换方式电路交换方式 两者的优点 ;

    ② “虚电路” 概念 : 在 源主机 和 目的主机 之间 , 建立一条 逻辑连接 , 路径上的 节点 ( 路由器 ) 都需要维护一张 虚电路表 , 其中记录了虚电路信息 ;



    "虚电路" 通信过程 :

    ① 建立 虚电路 : 每个分组 都有 虚电路号 信息 , 不携带 目的地址 ; 源主机 向 目的主机 发出 呼叫请求分组 , 目的主机 回送 呼叫应答分组 , 虚电路 ( 逻辑连接 ) 建立成功 ;

    ② 数据传输 : 该通信 是 全双工通信 ;

    ③ 释放 虚电路 : 分组发送完毕后 , 源主机 发送 释放请求分组 , 释放 虚电路 ;





    五、数据报服务 与 虚电路服务 对比



    数据报服务 与 虚电路服务 对比 :

    ① 连接 : 数据报 不建立连接 ; 虚电路 建立连接 ;

    ② 目的地址 : 数据报 分组有完整目的地址 ; 虚电路 连接建立阶段 有目的地址 , 数据传输阶段 使用 虚电路号 ;

    ③ 路由选择 : 数据报 每个分组独立运行 , 路由选择转发 ; 虚电路 所有分组按照 相同的路径传输 ;

    ④ 分组顺序 : 数据报 不保证顺序 ; 虚电路 保证顺序 ;

    ⑤ 可靠性 : 数据报 可靠性由 主机 保证 ; 虚电路 可靠性由 网络 保证 ;

    ⑥ 网络故障适应能力 : 数据报 在网络节点故障后 , 正常传输 ; 虚电路 网络节点故障后 , 不能工作 ;

    ⑦ 差错处理和流量控制 : 数据报 由 主机 进行流量控制 , 不保证数据报可靠性 ; 虚电路 由 分组交换网 / 主机 负责 ;

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    解释:虚电路方式是两个用户终端设备在开始互相传输数据之前必须通过网络建立一条逻辑上的连接(称为虚电路),一旦这种连接建立以后,用户发送的数据(以分组为单位)将通过该路径按顺序通过网络传送到达终点。...

    虚电路方式

    解释:虚电路方式是两个用户终端设备在开始互相传输数据之前必须通过网络建立一条逻辑上的连接(称为虚电路),一旦这种连接建立以后,用户发送的数据(以分组为单位)将通过该路径按顺序通过网络传送到达终点。当通信完成之后用户发出拆链请求,网络清除连接。

    虚电路方式的特点有以下几点:

    (1)一次通信具有呼叫建立、数据传输和呼叫清除3个阶段。对于数据量较大的通信传输效率高。

    (2)终端之间的路由在数据传送前已被决定。不必像数据报那样节点要为每个分组作路由选择的决定,但分组还是要在每个节点上存储、排队等待输出。

    (3)数据分组按已建立的路径顺序通过网络,在网络终点不需要对分组重新排序,分组传输时延小,而且不容易产生数据分组的丢失。

    (4)虚 电路方式的缺点是当网络中由于线路或设备故障可能使虚电路中断时,需要重新呼叫建立新的连接,但现在许多采用虚电路方式的网络已能提供重连接的功能,当网 络出现故障时将由网络自动选择并建立新的虚电路,不需要用户重新呼叫,并且不丢失用户数据。虚电路服务和数据报服务的区别可由下表归纳:

    对比的方面

    虚电路

    数据报

    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

    在虚电路连接建立时进行,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

    所有通过了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,一些路由可能会发生变化 

    分组的顺序 

    总是按发送顺序到达目的站

    到达目的站时可能不按发送顺序 

    端到端的差错处理

    由通信子网负责 

    由主机负责 

    端到端的流量控制 

    由通信子网负责 

    由主机负责 

     

    从占用通信子网资源方面看:虚电路服务将占用结点交换机的存储空间,而数据报服务对每个报文按其完整的目标地址独立选径,如果传送大量短的分组,数据头部分远大于数据部分,则会浪费带宽。

    从时间开销方面看:虚电路服务有创建连接的时间开销,对传送小量的短分组,显得很浪费;而数据报服务决定分组的去向过程很复杂,对每个分组都有分析时间的开销。

    从拥塞避免方面看:虚电路服务因连接起来的资源可以预留下来,一旦分组到达,所需的带宽和结点交换机的容量便已具有,因此有一些避免拥塞的优势。而数据报服务则很困难。

    从健壮性方面看:通信线路的故障对虚电路服务是致命的因素,但对数据报服务则容易通过调整路由得到补偿。因此虚电路服务更脆弱。

    转自:http://hi.baidu.com/codefuture/blog/item/ab628b271ebda026d507424e.html

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    IP数据报的传输方式

    单播

    • 单播

      单播用于发送数据包到单个目的地,且每发送一份单播报文都是用一个单播IP地址作为目的地址。是一种点对点传输发送

      缺点:发送者与每个接收者之间都要 建立单独的数据信道

    广播

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      广播是指发送数据包到同一广播域或子网内的所有设备的一种数据传输方式,是一种点对多点传输方式
      缺点: 最后在子网中 , 会给无关主机发送不需要的数据

    多播

    • 组播(多播)

      当网络中的某些用户需要特定数据时,组播数据发送者仅发送一次数据,借助组播路由协议为组播数据包建立组播分发树,被传递的数据到达距离用户端尽可能近的节点后才开始复制和分发,是一种点对多点传输方式
      优点:提高了数据传送效率 ,减少了主干网拥塞的可能性

      IP组播地址让源设备能够将分组给一组设备。属于多播组的设备将分配一个组播组IP地址(一群共同需求主机的相同标识)

      组播地址范围为224.0.0.0~239.255.255.255(D类地址),一个D类地址表示一个组播组。只能用作分组的目标地址。源地址总是单播地址

      1.组播数据报也是“尽最大努力交付”,不提供可靠交付,应用于UDP

      2.对组播数据报不产生ICMP差错报文

      3.并非所有D类地址都可以作为组播地址

    硬件组播:

    组播MAC地址 : 组播 IP地址需要使用相应的组播MAC地址 , 在本地网络中传输实际的数据帧 ;
    组播MAC地址范围: 01-00-5E-00-00-00 ~ 01-00-5E-7F-FF-FF ;
    组播 MAC 地址 : “01-00-5E” + IP 组播地址后 23位
    注意:因为只使用了D类IP地址的后23位,所以即使两个主机IP前5位不同的情况下,但是后23位是完全相同的,那么在映射到MAC中是一样的,为了解决这种问题,就需要引入:IGMP和多播路由选择协议
    数据报过滤 : 主机收到多播数据报后 ,还需要在IP层利用软件进行过滤 , 将不属于本主机的数据报丢弃

    在这里插入图片描述

    IGMP协议

    IGMP协议(Internet Group Management Protocol,网际组管理协议):让路由器知道本局域网上是否有主机(的进程)参加或退出了某个组播组。

    IGMP有三种类型的报文:成员查询报文、成员报告报文、离开组报文。与ICMP类似,IGMP报文也是封装在一个IP数据报中传输的,其IP协议号为2.为了提高IGMP的效率,所有的IGMP报文都是以IP多播进行传送。

    IGMP如何工作?

    • 加入多播组:当一个主机要加入某个多播组时(实际上是主机上的应用程序要加入多播组),该主机会向本网络的路由器发送一个IGMP成员报告报文,成员报告中包含要加入的多播组的地址,多播路由器会维护一个多播组列表,该表记录了该路由器所知的在本网络中有多播组成员的多播组地址
    • 监视成员变化: 多播路由器会每隔125s发送一次成员查询报文,然后将查询到的活跃主机发送给其他组播成员,考虑到一个多播组不止一个多播路由器,所以采用选举算法在每个网络中推选一个查询路由器来方式查询报文。
    • 离开多播组:主机要离开多播组时,可主动发送一个离开组报文而不必等待路由器的查询。

    组播路由选择协议

    组播路由选择协议:目的是找出以源主机为根节点的组播转发树

    树形结构作用:构造树可以避免在路由器之间兜圈子

    不同多播组: 对不同的多播组对应不同的多播转发树;
    相同多播组:同一个多播组,对不同的源点也会有不同的多播转发树

    组播路由选择协议长使用的三种算法:
    1.基于链路状态的路由选择

    ​ 2.基于距离-向量的路由选择

    ​ 3.协议无关的组播(稀疏/密集)

    IP任播

         IP任播主要用于报警电话110与消防电话119系统。当拨打110或119时,其接收电话并不止一个,而是可以拨打到一个区域管辖范围内的所有公安或消防部门。这种机制的实现,就是IP任播技术
    	IP任播是指为那些提供同一种服务的服务器配置同一个IP地址,并与最近的服务器进行通信的一种方法。适用于IPv4和IPv6
    	应用:DNS根域名服务器,使用IP任播可以让更多的DNS根域名服务器散布到世界的各个角落。
    
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  • 文章目录电路交换电路交换的阶段优缺点报文交换分组交换数据报方式的分组交换虚电路方式的分组交换数据报&虚电路 1.报文交换和分组交换都采用存储转发。 2.传送数据量大,且传送时间远大于呼叫时,选择电路交换...


    在这里插入图片描述
    1.报文交换和分组交换都采用存储转发。

    2.传送数据量大,且传送时间远大于呼叫时,选择电路交换。电路交换传输时延最小。

    3.从信道利用率看,报文交换和分组交换优于电路交换,其中分组交换时延更小。

    电路交换

    在这里插入图片描述

    电路交换的阶段

    在这里插入图片描述

    优缺点

    优点缺点
    通信时延小建立连接时间长
    有序传输线路独占,使用效率低
    没有冲突灵活性差
    实时性强无差错控制能力

    报文交换

    在这里插入图片描述

    优点缺点
    1.无需建立连接1.有存储转发时延
    2.存储转发,动态分配线路2.报文大小不定,需要网络节点有较大缓存空间(刚好分组交换就是再切割成小的,解决了这个缺点)
    3.线路可靠性较高
    4.线路利用率较高
    5.多目标服务

    分组交换

    在这里插入图片描述

    优点缺点
    1.无需建立连接1.有存储转发时延
    2.存储转发,动态分配线路2.需要传输额外的信息量(每一个分组都要有目的地址、编号等)
    3.线路可靠性较高3.乱序到目的主机时,要对分组排序重组
    4.线路利用率较高
    5.相对于报文交换,存储管理更容易

    数据报方式的分组交换

    无连接服务:不事先为分组的传输确定传输路径,每个分组独立确定传输路径,不同分组传输路径可能不同。

    每个分组携带源和目的地址

    路由器根据分组的目的地址转发分组:基于路由协议/算法构建转发表;检索转发表;每个分组独立选路。

    虚电路方式的分组交换

    虚电路将数据报方式和电路交换方式结合,以发挥两者优点。

    虚电路:一条源主机到目的主机类似于电路的路径(逻辑连接),路径上所有结点都要维持这条虚电路的建立,都维持一-张虚电路表, 每一项记录了一个打开的虚电路的信息。
    在这里插入图片描述

    数据报&虚电路

    数据报服务虚电路服务
    连接的建立不要必须有
    目的地址每个分组都有完整的目的地址长度较短的虚电路号
    路由选择每个分组独立地进行属于同一条虚电路的分组按照同一路由转发
    分组顺序不保证分组的有序到达保证分组的有序到达
    可靠性不保证可靠通信,可靠性由用户主机来保证可靠性由网络保证
    对网络故障的适应性出故障的结点丢失分组,其他分组路径选择发生变所有经过故障结点的虛电路均不能正常工作
    差错处理和流量控制由用户主机进行流量控制,不保证数据报的可靠性可由分组交换网负责,也可由用户主机负责
    展开全文
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