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虚电路和数据报网络

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0.导入

• 和运输层提供TCP和UDP两种一连接一无连接的服务一样,网络层一样也提供了连接和无连接的两种服务

• 仅在网络层提供连接服务的计算机网络称为虚电路(Virtual-Circuü , VC) 网络

• 仅在网络层提供无连接服务的计算机网络称为数据报网络 (datagram network)

• 网络层服务和运输层服务之间的区别

  • 一个是由网络层向运输层提供的主机到主机的服务,另一个是由运输层向应用层提供的进程到进程的服务
  • 网络层的虚电路网路和数据报网络是不可能同时提供的
  • 两者根本上是不同的

1. 虚电路网络

• 虽然因特网是一个数据报网络,但许多其他网络体系结构如ATM却是虚电路网络,这些网络层连接就被称为虚电路

• 虚电路的组成

  • ①源和目的主机之间的路径(即一系列链路和路由器) ;

  • ②VC 号，沿着该路径的每段链路的一个号码;

  • ③沿着该路径的每台路由器中的转发表表项 。

    • 每当跨越一台路由器创建一个新连接，必须在该路由器的转发表中增加一个新的连接项;
    • 每当释放一个连接，必须从该表中删除该项 。

• VC号的使用

  • 一条虚电路在每条链路上可能具有不同的VC号
  • 属于虚电路的分组其首部会携带一个VC号
  • 每台中间路由从转发表获得一个新的VC号用来代替传输分组首部中的VC号
  • 简例
    

• 虚电路的三个明显不同的阶段

  • 虚电路建立

    • 在建立阶段，发送方运输层与网络层联系，指定接收方地址，等待网络建立虚电路。
    • 网络层决定发送方与接收方之间的路径，即该虚电路的所有分组要通过的一系列链路与路由器。
    • 网络层也为沿着该路径的每条链路决定一个 vc号 。
    • 最后，网络层在沿着路径的每台路由器的转发表中增加一个表项 。
    • 在虚电路建立期间，网络层还可以预留该虚电路路径上的资源(如带宽) 。

  • 数据传送

    • 虚电路建立之后就可以进行数据传输了

  • 虚电路拆除

    • 当发送方(或接收方)通知网络层它希望终止该虚电路时，就启动这个阶段 。
    • 然后网络层通常将通知网络另一侧的端系统结束呼叫，井更新路径上每台分组路由器中的转发表以表明该虚电路已不存在了。

  • 图例

    

• 虚电路建立和运输层连接建立的区别

  • 在运输层连接建立中,只有两个端系统负责维护连接,对于中间的网络中间件对于连接是不知情的.但在虚电路的建立中,每个中间路由都对经过其的虚电路连接知情

• 信令报文和信令协议

  • 端系统向网络发送指示虚电路启动与终止的报文，以及路由器之间传递的用于建立虚电路(即修改路由器表中的连接状态)的报文，它们被称为信令报文( signaling mesage)
  • 用来交换这些报文的协议常称为信令协议 (signaling protocol) 。

2. 数据报网络

• 在数据报网络中，每当一个端系统要发送分组，它就为该分组加上目的端系统的地址，然后将分组推进网络中 。
• 在数据报网络中,路由器不需要维护虚电路的状态信息,因为根本就没有虚电路
• 在数据报网络中,每个路由器都是用分组的目的端地址进行转发,方式是用分组的目的地址的前缀( preflX)与该表中的表项进行匹配;如果存在一个匹配项，则路由器向与该匹配项相联系的链路转发分组。
• 因为每个路由都使用同一个目的地址进行转发,因此,所以数据报网络的转发表1-5分钟才会更新一次,并由路由选择算法进行修改

3. 虚电路和数据报网络的由来

• 一个面向虚电路的网络显然比数据报网络要复杂得多(对于电路交换与分组这也与它的电话传统一致。电话网络在网络中必然有其复杂性，因为它们要连接哑端系统设备，如转盘电话。
• 因特网作为一种数据报网络，是由将计算机连接在一起的需求发展而来的 。 由于端系统设备复杂得多，因特网架构师们选择使网络层服务模型尽可能简单 。

4.网络层其他博文推荐

• 计算机网络-网络层概述，你该知道的概念

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