第六章 广域网

监测网络系统，以便检测到拥塞在何时、何处发生 将拥塞发生的信息传送到可采取行动的地方 调整网络系统的运行以解决出现的问题
监测网络拥塞采用的指标
丢失分组的百分数 平均队列长度 超时重传的分组数 平均分组时延 分组时延的标准差
监测网络拥塞的另一种方法：在路由器转发的分组中保留
1. Send data
2. Receive data
6.1 广域网的基本概念：面向连接
虚电路服务：即面向连接的网络服务
源站申请连接，目的同意连接，建立连接。 采用存贮转发技术，断续地占用一段一段的链路 服务质量（QoS）有较好的保证
5. Data flow begins 4. Call connected 1. Initiate call 6. Receive data 3. Accept call 2. incoming call
自适应路由选择:从时间上考虑，在某一时候根据当
时的情况调整路由，从空间上考虑，在网络的局布范围 做出调整路由的决定 分布式路由选择策略：每个结点周期性地从相邻结点获得
网络状态信息，同时也将本结点做出的决定周期性地通知周围 的各结点 链路状态算法 距离向量算法：最早在ARPANET中曾使用，目前已停用， 但却在计算机通信中起过很重要的作用，并由此产生的若干 新的发展
因确定下一站不是根据目的站的完整地址，而是仅仅根据目的站地址 中的交换机号，故可将路由表中的“目的站”定义为“目的站地址 中的交换机号”（而不管计算机的编号是多少），即只有到分组与 目的计算机相连的结点交换机时交换机才检查第二部分地址，并通 过合适的低速端口将分组交给目的计算机。
目的站 [1，1] [1，3] [3，2] [3，3] [2，1] [2，1] 下一站 交换机1 交换机1 交换机3 交换机3 本交换机 本交换机 交换机 1 3 2 下一站 交换机1 交换机3 本交换机
吞吐量
6.3 路由选择的一般原理
非自适应路由选择
固定路由法：每一个结点保持一张路由表，表上标明每一
个目的地址应走哪条链路，关键的问题是要算出给定网络中 任意两个结点之间的最短通路，即Dijkstra算法
5 2 1
B
2
3 3 1
C
1
5
A
F
2
D
E
6.3 路由选择的一般原理（续）
分散通信量法：路由表中给出几个可供采用的输出链路，
一个比特或字段，以此表示网络中的拥塞情况
源所能提供的可用部分，网络的性能就要变坏，这种情 况就叫拥塞
任意增加一些资源就可解决网络拥塞吗？ 拥塞是由于整个系统的各个部分不匹配 拥塞常常使问题趋于恶化 拥塞控制与流量控制的关系密切，但也有差别，拥塞是一个全 局性的问题，而流量控制往往指在发送端和接收端之间的点到 点的通信量 拥塞的征兆：大量包的丢失，时延的加大
结点4的路由表
目的站 下一站
1 2 3 4
3 3 3
1 2 3 4
3 3 4
1 2 3 4
1 2 4
1 2 3 4
3 2 3 -
6.2 广域网中的路由选择机制（续）
2、对路由表的进一步简化：在结点1的路由表中，当目的站为2、3、4时， 分组都转发到结点3，因而“下一站”这一列中的“3”是重复出现的。因结 点1只有一条链路连接到结点3，从结点1发往其它任何结点的分组都只能先 转发到结点3，故可设一个默认路由代替所有的具有相同“下一站”的项。 默认路由比其它的优先级低，若转发分组进找不到明确的项对应，就使用 默认路由，用“＊”表示。
6.1 广域网的基本概念（续）
对比的方面
思路 连接的建立 必须有
虚电路服务
可靠通信由网络来保证 不要
数据服服务
可靠通信由用户主机为保证
目的站地址
路由的选择
仅在连接建立阶段使用，每 每个分组都有目的站的全地 个分组使用短的虚电路号 址
在虚电路建立时进行，所有 每个分组独立选择路由 分组按同一路由
当路由器出故障 所有通过出故障的路由器的 出故障的路由器可能会丢失 时 虚电路均不能工作 分组，一些路由可能会变化
交换 结点
C=1
C=1
B’
当入B =入A=0.8时， 整个网络的吞吐量为 1.6 当入B =10，入A=1 时，整个网络的吞吐 量下降为1+0.1=1.1
A’
6.4 拥塞控制（续）
拥塞控制的一般原理
开环控制：在设计网络时，事先将有关发生拥塞的因素考虑
周到，力求网络在工作中不产生拥塞
闭环控制：它是基于反馈环路的概念，具体有以下措施：
随机走动法：分组到达某一结点时，随机选择一条链路作为
转发的路由
几种方法的比较：
固定路由法适合于网络拓朴固定不变并且通信量相对稳定 分散通信量法可使通信量更加平衡，平均分组延时小 洪泛法适合于通信量小的情况，具有稳健性 随机走动法具有较好的稳健性
6.3 路由选择的一般原理（续）
6.3 路由选择的一般原理（续）
集中式路由选择策略：核心是网控中心NCC，它最大的
好处是不会产生“振荡”，而且可以进行流量控制，但可靠 性差，且离NCC较近的地方通信量的开销大
混合式路由选择策略：局布采用分布式的路由选择策略，
整体使用NCC的路由选择策略
6.4 拥塞控制
拥塞的定义：若对网络中某一资源的需求超过了该资
6.1 广域网的基本概念（续）
两种服务的比较
虚电路服务的思路来源于电信网，电信网负责可靠的通信， 结点交换机很复杂；数据报服务力求网络的顽存性好，对 网络的控制功能分散，网络提供最大努力的服务，可靠性 由用户端软件（TCP）完成，简化了网络层的结构。 数据报适合发送计算机的数据（突发性强，数据包短）； 虚电路的额外开销小
6.1 广域网的基本概念：构成
广域网的构成：
由结点交换机以及连接这些交 换机的链路组成 结点之间采用点到点的接入技 术 广域网使用的协议在网络层 WAN与LAN的比较： 区别：LAN使用的协议主要在 DLL，而WAN使用的协议在 NL。 共同点：连在一个WAN或LAN 上的计算机在进行通信时，只 需要使用其网内的物理地址即 可，即从互连网的角度看，它 们是平等的。
6.2 广域网中的路由选择机制（续）
用图表示广域网：交换机抽象为点，链路抽象为边，而连
在交换机上的计算机与路由选择无关，故不画上。
1
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
1 2 2
3
4
3
4
结点1的路由表
目的站 下一站
-表示通过本交换机 结点2的路由表 结点3的路由表
目的站 下一站 目的站 下一站
application transport network data link physical
network data link physical
network data link physical network data link physical
network data link physical
6.1 广域网的基本概念：无连接
数据报服务：即无连接的网络服务 特点：1、主机只要想发送数据就可随时发送； 2、每个分组独立地选择路由； 3、数据报不能保证按发送顺序交付给目的站，因先发送的分组不一 定先到达目的站主机 4、是一种不可靠的服务，网络发生拥塞时，某个结点可以将一些分 组丢弃。 1. Send data 2. Receive data
分组的顺序
总是按发送顺序到达目的站 到达目的站时可能失序
由用户主机负责
端至端的差错处 由通信子负责 理和流量控制
6.2 广域网中的路由选择机制
一、结点交换机中的路由表 1、层次结构的编址方案：WAN对接入计算机的编址方法
（1）结点交换机的作用：提供一个路由表，供转发分组时使用。 （2）网中计算机的地址要求：网络中每一台计算机的地址是唯一的。 （3）WAN中层次编址方案：把一个地址分成两部分，前一部分表示 分组交换机，后一部分表示连接在分组交换机上的计算机，如： [1，1][1，3][3，2][3，3]
并且每条链路赋予一个概率，当分组到达该点时，产生一个 随机数，根据随机数的大小，查表找出相应的输出链路，如：
A
B C
目的站 A D E P B C D E
经过 M M N N P
概率 0.50 0.35 0.65 0.55 0.45
经过 L N M P N
概率 0.40 0.35 0.25 0.30 0.30
结点1的路由表
目的站 下一站
结点2的路由表
目的站 下一站
结点3的路由表
目的站 下一站
结点4的路由表
目的站 下一站
1 ＊
3
2 4 ＊
4 3
1 2 3 4
1 2 4
2 4 ＊
2 3
目前，我们已经研究了怎样查找路由表，但表格 中的各项是如何填进去的呢，即表格是如何建立 的呢？尤其对于大型广域网
6确和完整及计算上是简 单的 能够自适应通信量及网络 拓朴的变化 稳定的、公平的 所谓最佳的，即相对于某 一特定要求下得出较为合 理的选择
网络负载 流量控制 被拒绝 的负载
时延 不好的路 径选择 良好的路 径选择
时延
吞吐量 路由选择
算法分类
非自适应路径选择算法， 也叫静态路由选择 自适应路径选择算法，也 叫动态路由选择
（4）实际应用中，用一个二进制数表示地址，前面若干比特表 示地址的第一部分（交换机号），后面的比特表示地址的第 二部分（计算机接入的低速端口号）。 （5）路由表的构成：主要有目的站、下一站
目的站：一个分组将要发往的目的站 下一站：分组发往的下一站（next hop)，与源站无关