虚电路:
虚电路网络提供网络层连接服务,它在发送Segment之前提供一条从源主机到目的主机的逻辑连接(类似于电路的路径)。它采用了分组交换的方式,每个分组的传输利用已经建立的链路的全部宽带,源到目的路径经过的网络层设备共同完成虚电路功能。
图一:逻辑电路示例
虚电路的核心特点是需要保证这一系列Segment传输在同一条逻辑链路中,它的采用的方式就是让每一个Segment都携带一个虚电路标识符(VCID),而不是目的主机地址。每个Segment经过虚电路上的网络设备会获取Segment的VCID,并且根据这个VCID进行转发,虚拟电路就是通过保证相同的VCID从相同的链路发出来保证虚电路。虚拟电路通过路由器维护一张VC转发表来保证逻这条逻辑电路。但是网络上的路由器的型号不同,内存不同,需要维护的链路数量的不同,那么一条链路中所有路由器不可能都维护这一个VCID,所以就采用了维护局部VCID相同的方式。
图二:局部VCID示例
图三:VCID表结构
在图二中,端系统发送了一个VCID=12的Segment给路由器R1,这个Segment从R1的1号输入接口输入,R1中有一张图三所示的VCID表,通过查询这张表,可以找到输出接口是R3,并且要修改这个Segment的VCID号为22。
虚电路的传输过程是:呼叫建立 à 数据传输à 呼叫拆除。1、呼叫建立最核心的任务就是对这条逻辑电路中的路由器的VCID表中添加的转发数据,并维护这些数据。2、数据传输就是根据各个路由器的VCID表进行Segment转发。3、呼叫拆除就是删除这条逻辑电路中的路由器的VCID表中的相关项。
图四:呼叫建立-数据传输过程(呼叫拆除省略)
数据报网络:
数据报网络是网络层无链接的服务,每个Segment携带的是目的地址,路由器根据每个Segment的目的地址转发,这种转发是基于路由协议/算法构建的转发表,然后检索转发表确定每个分组的转发路径,且每个Segment独立发送,所以每个Segment的分组可能不同。
图五:数据报网络传输示例
在路由器上,有两个重要的东西,一个是路由算法,用来确定通过网络的端到端路径;另一个是转发表,转发表确定了本路由器如何转发分组。需要注意的是对于转发表,目的地址是32位的IP地址,那么就有几十亿各IP地址,一个路由器不可能维护一个几十亿的表,所有转发表是按照地址的范围转发的,如图七。
图六:路由器结构示例
图七:按照地址范围转发过程示例
既然是按照范围寻址,那么就有一个匹配问题,在数据报网络中采用的是最长前缀匹配优先原则,具体方法不多说,直接看例子。
图八:IP最长匹配
数据报网络VS虚拟电路网络
Internet(数据报网络):
1、 数据报网络是计算机之间数据交换,没有严格的时间需求;
2、 链路类型众多,各个链路特点、性能各异,统一服务困难;
3、 可以自适应、性能控制、差错恢复;
4、 简化网络,端系统复杂;
ATM(虚拟电路网络)
1、 虚拟电路网络是电话网络演化而来;
2、 核心业务是实时对话,有严格的时间、可靠性需求,需要有保障服务;
3、 端系统非智能,比如电话机、传真机;
4、 简化端系统,复杂网络线路;