第六章 廣域網(wǎng)

1、第六章廣域網(wǎng)601試從多方面比較虛電路和數(shù)據(jù)報(bào)這兩種服務(wù)的優(yōu)缺點(diǎn)答：答：（1）在傳輸方式上，虛電路服務(wù)在源、目的主機(jī)通信之前，應(yīng)先建立一條虛電路，然后才能進(jìn)行通信，通信結(jié)束應(yīng)將虛電路拆除。而數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)層從運(yùn)輸層接收?qǐng)?bào)文，將其裝上報(bào)頭（源、目的地址等信息）后，作為一個(gè)獨(dú)立的信息單位傳送，不需建立和釋放連接，目標(biāo)結(jié)點(diǎn)收到數(shù)據(jù)后也不需發(fā)送確認(rèn)，因而是一種開銷較小的通信方式。但發(fā)方不能確切地知道對(duì)方是否準(zhǔn)備好接收，是否正在忙碌，因而數(shù)據(jù)報(bào)

2、服務(wù)的可靠性不是很高。（2）關(guān)于全網(wǎng)地址：虛電路服務(wù)僅在源主機(jī)發(fā)出呼叫分組中需要填上源和目的主機(jī)的全網(wǎng)地址，在數(shù)據(jù)傳輸階段，都只需填上虛電路號(hào)。而數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)，由于每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)都單獨(dú)傳送，因此，在每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)中都必須具有源和目的主機(jī)的全網(wǎng)地址，以便網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)根據(jù)所帶地址向目的主機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)，這對(duì)頻繁的人—機(jī)交互通信每次都附上源、目的主機(jī)的全網(wǎng)地址不僅累贅，也降低了信道利用率。（3）關(guān)于路由選擇：虛電路服務(wù)沿途各結(jié)點(diǎn)只在呼叫請(qǐng)求分組在網(wǎng)中傳輸時(shí)，進(jìn)行路

3、徑選擇，以后便不需要了?？墒窃跀?shù)據(jù)報(bào)服務(wù)時(shí)，每個(gè)數(shù)據(jù)每經(jīng)過(guò)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)都要進(jìn)行一次路由選擇。當(dāng)有一個(gè)很長(zhǎng)的報(bào)文需要傳輸時(shí)，必須先把它分成若干個(gè)具有定長(zhǎng)的分組，若采用數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)，勢(shì)必增加網(wǎng)絡(luò)開銷。（4）關(guān)于分組順序：對(duì)虛電路服務(wù)，由于從源主機(jī)發(fā)出的所有分組都是通過(guò)事先建立好的一條虛電路進(jìn)行傳輸，所以能保證分組按發(fā)送順序到達(dá)目的主機(jī)。但是，當(dāng)把一份長(zhǎng)報(bào)文分成若干個(gè)短的數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)，由于它們被獨(dú)立傳送，可能各自通過(guò)不同的路徑到達(dá)目的主機(jī)，因而數(shù)據(jù)

4、報(bào)服務(wù)不能保證這些數(shù)據(jù)報(bào)按序列到達(dá)目的主機(jī)。（5）可靠性與適應(yīng)性：虛電路服務(wù)在通信之前雙方已進(jìn)行過(guò)連接，而且每發(fā)完一定數(shù)量的分組后，對(duì)方也都給予確認(rèn)，故虛電路服務(wù)比數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)的可靠性高。但是，當(dāng)傳輸途中的某個(gè)結(jié)點(diǎn)或鏈路發(fā)生故障時(shí)，數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)可以繞開這些故障地區(qū)，而另選其他路徑，把數(shù)據(jù)傳至目的地，而虛電路服務(wù)則必須重新建立虛電路才能進(jìn)行通信。因此，數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)的適應(yīng)性比虛電路服務(wù)強(qiáng)。（6）關(guān)于平衡網(wǎng)絡(luò)流量：數(shù)據(jù)報(bào)在傳輸過(guò)程中，中繼結(jié)點(diǎn)可為數(shù)

5、據(jù)報(bào)選擇一條流量較小的路由，而避開流量較高的路由，因此數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)既平衡網(wǎng)絡(luò)中的信息流量，又可使數(shù)據(jù)報(bào)得以更迅速地傳輸。而在虛電路服務(wù)中，一旦虛電路建立后，中繼結(jié)點(diǎn)是不能根據(jù)流量情況來(lái)改變分組的傳送路徑的。綜上所述，虛電路服務(wù)適用于交互作用，不僅及時(shí)、傳輸較為可靠，而且網(wǎng)絡(luò)開銷小。數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)適用于傳輸單個(gè)分組構(gòu)成的、不具交互作用的信息以及對(duì)傳輸要求不高的場(chǎng)合。602設(shè)有一通信子網(wǎng)。若使用虛電路，則每一分組必須有3字節(jié)的分組首部，而每個(gè)網(wǎng)絡(luò)

6、結(jié)點(diǎn)必須為虛電路保留8字節(jié)的存儲(chǔ)空間來(lái)識(shí)別虛電路。但若使用數(shù)據(jù)報(bào)，則每個(gè)分組要有15字節(jié)的分組首部，而結(jié)點(diǎn)就不需要保留路由表的存儲(chǔ)空間。設(shè)每段鏈路每傳1兆字節(jié)需0.01元，購(gòu)買結(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)器的費(fèi)用為每字節(jié)0.01元，而存儲(chǔ)器的壽命為2年工作時(shí)間（每周工作40小時(shí)）。假定一條虛電路的每次平均使用時(shí)間為1000秒，而在此時(shí)間內(nèi)發(fā)送200分組，每個(gè)分組平均要經(jīng)過(guò)4段鏈路。試問(wèn)：采用哪種方案（虛電路或數(shù)據(jù)報(bào)）更為經(jīng)濟(jì)？相差多少？答：4段鏈路意味著涉

7、及5個(gè)路由器。虛電路實(shí)現(xiàn)需要在1000秒內(nèi)固定分配58=40字節(jié)的存儲(chǔ)器。數(shù)據(jù)報(bào)實(shí)現(xiàn)需要比虛電路實(shí)現(xiàn)多傳送的頭信息的容量等于（15－3）4200=9600字節(jié)鏈路。現(xiàn)在的問(wèn)題就成了40000字節(jié)秒的存儲(chǔ)器對(duì)比9600字節(jié)鏈路的電路容量。如果存儲(chǔ)器的使用期是兩年，即360040522≈1.5107字節(jié)秒的代價(jià)為1（1.5107）=6.7108分，那么40000字節(jié)秒的代價(jià)約等于2.7毫分。另一方面，1個(gè)字節(jié)鏈路代價(jià)是106分，9600個(gè)字

8、節(jié)鏈路的代價(jià)為1069600=9.6103分，即9.6毫分。顯然，對(duì)于這樣的參數(shù)，虛電路的實(shí)現(xiàn)要便宜一些。9.6－2.7=6.9毫分，即在這1000秒的時(shí)間內(nèi)便宜大約6.9毫分。603假定通信子網(wǎng)中所有結(jié)點(diǎn)的處理機(jī)和計(jì)算機(jī)均正常工作，所有的軟件也正確無(wú)誤。試問(wèn)一個(gè)分組是否（b）每一個(gè)分組平均要傳送幾次？（c）目的主機(jī)每收到一個(gè)分組，連同該分組在傳輸時(shí)被丟棄的傳輸，平均需要經(jīng)過(guò)幾段鏈路？答：由源主機(jī)發(fā)送的每個(gè)分組可能行走1個(gè)跳段、2個(gè)跳段

9、或3個(gè)跳段。走1個(gè)跳段的概率是p，走2個(gè)跳段的概率是p(1p)走3個(gè)跳段的概率是，那么，一個(gè)分組平均通路長(zhǎng)度的期望值是這3個(gè)2)1(p?概率的加權(quán)和，即等于33)1(3)1(2122?????????ppppppL即每次發(fā)送一個(gè)分組行走的平均跳段數(shù)是。注意，當(dāng)p=0時(shí)，平均長(zhǎng)度是3，當(dāng)p=1332??pp時(shí)，平均長(zhǎng)度是1。當(dāng)0p1時(shí)，可能需要多次發(fā)送。一次發(fā)送成功（走完整個(gè)通路）的概率等于，令，兩次發(fā)射成功的概2)1(p?2)1(p??

10、?率，三次發(fā)射成功的概率等于，…。因此，一個(gè)分組平均發(fā)送次數(shù)就等??)1(???2)1(?于...)1(3)1(22???????????T...])1(3)1(2)1)][(1([22?????????????因?yàn)椋?1)1(qqkqkk?????所以，22)1(11)]1(1[11pT??????????????即一個(gè)分組平均做次發(fā)送。最后，每個(gè)接收到的分組行走的平均跳段數(shù)等于2)1(1p?22)1()33(pppTLH??????

11、614一個(gè)通信子網(wǎng)其內(nèi)部采用虛電路服務(wù)，沿虛電路共有n個(gè)結(jié)點(diǎn)交換機(jī)，在交換機(jī)中為每一個(gè)方向設(shè)有一個(gè)緩存，可存放一個(gè)分組。在交換機(jī)之間采用停止等待協(xié)議，并采用以下的措施進(jìn)行擁塞控制。結(jié)點(diǎn)交換機(jī)在收到分組后要發(fā)回確認(rèn)，但條件是：（1）接收端已成功的收到了該分組；（2）有空閑的緩存。設(shè)發(fā)送一個(gè)分組需T秒（數(shù)據(jù)或確認(rèn)），傳輸?shù)牟铄e(cuò)可忽略不計(jì)，主機(jī)和結(jié)點(diǎn)交換機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延也可忽略不計(jì)。試問(wèn)：分組交付給目的主機(jī)的速率最快為多少？答：對(duì)時(shí)間以T

12、秒為單位分時(shí)槽。在時(shí)槽1，源路由器發(fā)送第1個(gè)分組。在時(shí)槽2的開始，第2個(gè)路由器收到了分組，但不能應(yīng)答。在時(shí)槽3的開始，第3個(gè)路由器收到了分組，但也不能應(yīng)答。這樣，此后所有的路由器都不會(huì)應(yīng)答。僅當(dāng)目的地主機(jī)從目的地路由取得分組時(shí)才會(huì)發(fā)送第1個(gè)應(yīng)答?，F(xiàn)在確認(rèn)應(yīng)答開始往回傳播。在源路由器可以發(fā)送第2個(gè)分組之前，需要兩次穿行該子網(wǎng)，需要花費(fèi)的時(shí)間等于2(n1)T秒。所以，源路由器往目的地投遞分組的速率是每2(n1)T秒1個(gè)分組。顯然，這種協(xié)議的

13、效率是很低的。615流量控制在網(wǎng)絡(luò)工作中具有何意義？流量控制與路由選擇有何異同之處？答：流量控制與路由選擇的異同之處是：①路由選擇是網(wǎng)絡(luò)中的所有結(jié)點(diǎn)共同協(xié)調(diào)工作的結(jié)果。其次，路由選擇的環(huán)境往往是在變化的，而這種變化有時(shí)無(wú)法事先知道。而流量控制是收發(fā)兩端共同協(xié)調(diào)工作的結(jié)果。②好的流量控制可以使更多的通信量流入網(wǎng)絡(luò)，而好的路由選擇可使網(wǎng)絡(luò)的平均時(shí)延較小。③路由選擇可保證分組通過(guò)一條最佳的路徑達(dá)到目的。流量控制要考慮網(wǎng)絡(luò)資源分配的公平性。61