通信系統(tǒng)第15章課件

第15章網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)15.1概述15.2物理層15.3數(shù)據(jù)鏈路層15.4網(wǎng)絡(luò)層15.5高位層簡(jiǎn)介第15章網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)15.1概述15.1概述15.1.1分層體系結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本功能是讓遠(yuǎn)程端用戶之間進(jìn)行通信聯(lián)系。為了適應(yīng)端用戶的各種要求，而且不管在傳輸過(guò)程中出現(xiàn)任何差錯(cuò)，端用戶數(shù)據(jù)格式有何差別，數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣热绾?，間斷方式如何，通信聯(lián)系也應(yīng)能夠進(jìn)行。網(wǎng)絡(luò)的總功能是十分復(fù)雜的，因此最好將總功能劃分成一系列按某種方式組合的更簡(jiǎn)單的功能來(lái)逐步完成。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)就是這個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及其部件所應(yīng)完成功能集合的準(zhǔn)確定義和結(jié)構(gòu)。最典型的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是分層體系結(jié)構(gòu)。因此換種說(shuō)法，網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)就是指計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)各層及其協(xié)議的集合。分層結(jié)構(gòu)的基本概念包括以下兩個(gè)方面：15.1概述15.1.1分層體系結(jié)構(gòu)(1)將網(wǎng)絡(luò)的功能分解成許多層，在每一層中，通信雙方要有許多約定和規(guī)程，這些約定和規(guī)程叫做同層協(xié)議或等同協(xié)議，簡(jiǎn)稱協(xié)議。只有雙方共同遵守規(guī)定的協(xié)議，才可以配合工作，避免混亂。(1)將網(wǎng)絡(luò)的功能分解成許多層，在每一層中(2)要能從一個(gè)層次過(guò)渡到另一個(gè)層次，即前一層要做好為進(jìn)入下一層次的準(zhǔn)備工作，以便順利轉(zhuǎn)入下一個(gè)層次。這種兩個(gè)相鄰層次之間要完成的過(guò)渡條件，叫做接口協(xié)議，簡(jiǎn)稱接口。接口可以是硬件，如機(jī)械的和電子的裝量等，也可以是軟件，如數(shù)據(jù)格式的變換和地址的映射等，要根據(jù)具體條件而定。分層結(jié)構(gòu)有許多優(yōu)點(diǎn)，一是可使復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化；二是模塊化，使層內(nèi)功能局部化，修改某層協(xié)議不影響系統(tǒng)的其余部分，所以各個(gè)計(jì)算機(jī)廠家都有自己產(chǎn)品的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)都確認(rèn)：當(dāng)用戶通過(guò)一個(gè)或一系列網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信時(shí)，必須保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)募皶r(shí)性、正確性和可辨識(shí)性。即解決通信問(wèn)題有兩個(gè)必不可少的部分：(2)要能從一個(gè)層次過(guò)渡到另一個(gè)層次，即前一(1)由一個(gè)端點(diǎn)用戶發(fā)出的數(shù)據(jù)必須能正確、及時(shí)地到達(dá)目的地。

(2)保證到達(dá)末端用戶的數(shù)據(jù)是可辨識(shí)的，并且具有恰當(dāng)?shù)男问揭允顾苷_使用。為了解決上述第一個(gè)問(wèn)題提出了許多網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，而第二個(gè)問(wèn)題是用高層協(xié)議來(lái)解決的，因此一個(gè)完整的面向末端用戶的體系結(jié)構(gòu)包含兩類協(xié)議。根據(jù)這一特征，可用圖15.1來(lái)表示。它描述了兩個(gè)末端用戶A和B之間的通信。(1)由一個(gè)端點(diǎn)用戶發(fā)出的數(shù)據(jù)必須能正確、圖15.1分層通信結(jié)構(gòu)的功能圖15.1分層通信結(jié)構(gòu)的功能15.1.2開(kāi)放系統(tǒng)互連（OSI）參考模型（RM）

由于先前各計(jì)算機(jī)廠家推出的產(chǎn)品，其網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)有各自不同的分層、不同的數(shù)據(jù)格式和數(shù)據(jù)交換規(guī)則。因此，不同廠家甚至同一廠家不同的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品很難互連。為此國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）提出了一個(gè)開(kāi)放系統(tǒng)互連（OSI，OpenSystemInterconnections）參考模型（RM），它是定義連接異種計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)框架。OSI模型提供了連接分布式應(yīng)用處理的開(kāi)放系統(tǒng)的基礎(chǔ)。所謂“開(kāi)放”模式，就是指只要遵循OSI標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)系統(tǒng)就可以和位于世界上任何地方，也遵循這一標(biāo)準(zhǔn)的其他任何系統(tǒng)進(jìn)行通信。這一點(diǎn)很像世界范圍的電話和郵政系統(tǒng)，這兩個(gè)系統(tǒng)都是開(kāi)放系統(tǒng)。15.1.2開(kāi)放系統(tǒng)互連（OSI）參考模型（RM）圖15.2OSI參考模型圖15.2OSI參考模型OSI模型各層的名稱如下：第1層：物理層（PhysicalLayer）；第2層：數(shù)據(jù)鏈路層（DataLinkLayer）；第3層：網(wǎng)絡(luò)層（NetworkLayer）；第4層：傳輸層（TransportLayer）；第5層：會(huì)話層（SessionLayer）；第6層：表示層（PresentationLayer）；第7層：應(yīng)用層（ApplicationLayer）。OSI模型各層的名稱如下：

這種分層體系結(jié)構(gòu)有以下特點(diǎn)：

(1)各層只能與上下相鄰層之間相互通信，與各層的內(nèi)部過(guò)程無(wú)關(guān)。

(2)各層的協(xié)議互相獨(dú)立，各層的任務(wù)明確，每一層利用相鄰的下一層提供服務(wù)完成特定的功能，每層只對(duì)相鄰的上一層提供服務(wù)。

(3)除物理層是水平通信外，其余各層都是垂直通信，即網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)之間的直接接口只能是物理層。這種分層體系結(jié)構(gòu)有以下特點(diǎn)：

1.物理層

物理層的主要功能有：

(1)提供為建立、維護(hù)和拆除物理鏈路所需的機(jī)械的、電氣的、功能的和規(guī)程的特性。

(2)在物理鏈路上傳輸非結(jié)構(gòu)的比特流以及物理鏈路故障檢測(cè)指示。1.物理層

2.數(shù)據(jù)鏈路層

數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能有：

(1)檢測(cè)和校正物理鏈路產(chǎn)生的差錯(cuò)，將不可靠的物理鏈路變成可靠的數(shù)據(jù)鏈路。

(2)提供數(shù)據(jù)鏈路的流量控制。

(3)為網(wǎng)絡(luò)層實(shí)體間提供傳送數(shù)據(jù)的功能和過(guò)程。2.數(shù)據(jù)鏈路層

3.網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層的主要功能有：

(1)為端到端傳輸數(shù)據(jù)提供面向連接的和無(wú)連接的服務(wù)。

(2)提供控制通信子網(wǎng)傳輸?shù)牟僮?，如路由選擇、擁塞控制、網(wǎng)絡(luò)互連等功能，它的特性對(duì)高層是透明的。

(3)根據(jù)傳輸層的要求來(lái)選擇服務(wù)質(zhì)量和安全性。

(4)向傳輸層報(bào)告未恢復(fù)的差錯(cuò)。3.網(wǎng)絡(luò)層

4.傳輸層傳輸層的主要功能有：

(1)提供建立、維護(hù)和拆除連接的功能。

(2)選擇網(wǎng)絡(luò)層提供的最合適的服務(wù)。

(3)在系統(tǒng)之間提供可靠的、透明的數(shù)據(jù)傳輸，提供端到端的差錯(cuò)恢復(fù)和流量控制。4.傳輸層

5.會(huì)話層會(huì)話層的主要功能有：

(1)提供兩個(gè)進(jìn)程之間建立、維護(hù)和終止連接的功能。

(2)提供交互會(huì)話的管理功能。有三種數(shù)據(jù)流方向控制模式，即單工、半雙工和全雙工模式。

6.表示層表示層的主要功能有：

(1)代表應(yīng)用進(jìn)程協(xié)商數(shù)據(jù)表示。

(2)完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、格式化和文本壓縮。5.會(huì)話層

7.應(yīng)用層應(yīng)用層可提供OSI用戶服務(wù)，例如事務(wù)處理程序、文件傳送協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)管理等。需要指出的是，ISO/OSI參考模型為研究、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)提供了功能上和概念上的框架結(jié)構(gòu)，但它本身并不是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。目前，尚未出臺(tái)嚴(yán)格按照ISO/OSI七層參考模型定義的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議集及其國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。但是，在制定有關(guān)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)時(shí)都要把ISO/OSI參考模型作為“參照基準(zhǔn)”，并說(shuō)明與該“參照基準(zhǔn)”的對(duì)應(yīng)關(guān)系，這正是ISO/OSI參考模型的意義所在。7.應(yīng)用層15.1.3開(kāi)放系統(tǒng)互連（OSI）環(huán)境在研究OSIRM時(shí)，常常要弄清楚它所描述的范圍。這個(gè)范圍就稱為OSI環(huán)境。圖15.3所示為OSI環(huán)境及其有關(guān)數(shù)據(jù)單位。通信是在系統(tǒng)中的用戶或它們的應(yīng)用進(jìn)程（圖中標(biāo)AP（A）和AP（B））之間進(jìn)行的。如果AP（A）希望送一份電文到AP（B），它就啟動(dòng)應(yīng)用層（第7層），第7層與終點(diǎn)裝置（目的站）的第7層通過(guò)使用第7層協(xié)議建立對(duì)等層的聯(lián)系，這一協(xié)議需要第6層的服務(wù)，因而兩個(gè)第6層實(shí)體使用它們自己的協(xié)議。如此類推到物理層，它才真正通過(guò)傳輸媒介來(lái)傳輸比特流。15.1.3開(kāi)放系統(tǒng)互連（OSI）環(huán)境圖15.3OSI環(huán)境及有關(guān)數(shù)據(jù)單元圖15.3OSI環(huán)境及有關(guān)數(shù)據(jù)單元15.2物理層15.2.1物理層接口特性

1.機(jī)械特性物理層的機(jī)械特性規(guī)定了物理接口連接器的尺寸，插針的數(shù)目、排列情況以及插頭與插座的尺寸，電纜長(zhǎng)度以及電纜所含導(dǎo)線的數(shù)目等。例如，常用于串行遠(yuǎn)程通信的EIARS-232C和ISO2110規(guī)定的25針插座，X.25公用分組交換網(wǎng)物理級(jí)X.21協(xié)議所用的ISO4903所規(guī)定的15針插座，以及EIARS-499和ISO4902規(guī)定的適用于串行話音通信和寬帶MODEM的37針和9針插座等。15.2物理層15.2.1物理層接口特性

2.電氣特性

物理層的電氣特性規(guī)定了在物理連接上傳輸二進(jìn)制比特流時(shí)線路上信號(hào)電壓高低、阻抗匹配情況、傳輸速率和距離的限制等。物理層接口的電氣特性主要分為三類：非平衡型、新的非平衡型（半平衡型）和新的平衡型（平衡型），它們分別由ITU的V.24/V.28（對(duì)應(yīng)EIARS-232C/RS-232D）、V.10/X.26（對(duì)應(yīng)EIARS-423A）、V.11/X.27（對(duì)應(yīng)RS-422A）定義，如圖15.4所示。2.電氣特性圖15.4幾種電氣特性（a）非平衡型；（b）新的非平衡型；（c）新的平衡型圖15.4幾種電氣特性表15.1不同電氣特性的比較表15.1不同電氣特性的比較

3.功能特性

功能特性是指對(duì)各個(gè)信號(hào)線分配確切的信號(hào)含義，即定義DTE/DCE間各個(gè)線路的功能。對(duì)每根接口信號(hào)線的定義通常采用兩種方法：一種是一線一義法，即每根信號(hào)線定義為一種功能，ITU-TV.24、EIARS-232C、EIARS-449等都采用這種方法；另一種是一線多義法，指每根信號(hào)線被定義為多種功能，此法有利于減少接口信號(hào)線的數(shù)目，被ITU-TX.24、ITU-TX.21所采用。接口信號(hào)線按其功能一般可分為接地線、控制線、定時(shí)線等幾類。3.功能特性

4.規(guī)程特性

規(guī)程特性是指完成物理連接的建立、維護(hù)、交換信息及拆除連接時(shí)，DTE/DCE雙方在各電路上的動(dòng)作序列，最常見(jiàn)的有V.24、V.25、V.54、V.22等V系列標(biāo)準(zhǔn)和X.20、X.20bis、X.21和X.21bis（帶bis的標(biāo)準(zhǔn)表示它能與V系列Modem相連）等。4.規(guī)程特性15.2.2常用物理層接口標(biāo)準(zhǔn)1.EIARS-232C

EIARS-232C是美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA，ElectronicIndustryAssociation）頒布的物理接口標(biāo)準(zhǔn)。RS（RecommendedStandard）的意思是推薦標(biāo)準(zhǔn)，232是一個(gè)標(biāo)識(shí)號(hào)碼，C表示該標(biāo)準(zhǔn)已被修改過(guò)的次數(shù)。該標(biāo)準(zhǔn)最初是為了促進(jìn)使用公用電話網(wǎng)，通過(guò)Modem進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信而制定的，但目前也廣泛應(yīng)用于主機(jī)與終端、計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)以及計(jì)算機(jī)與I/O設(shè)備之間的近程連接之中。

EIARS-232C的機(jī)械特性建議使用25針連接器，并對(duì)該連接器的尺寸及插針排列位置作了確切的使用說(shuō)明。EIARS-232電氣特性采用非平衡型的電氣特性。15.2.2常用物理層接口標(biāo)準(zhǔn)1.EIEIARS-232C的功能特性將25針中的20條信號(hào)線分為四類：數(shù)據(jù)線（4條）、控制線（11條）、定時(shí)線（3條）和信號(hào)線（2條），余下的5條是未定義或?qū)Ｓ玫?。在RS-232C的接口中，實(shí)際上有主、輔兩種信道。輔助信道用于在互連的設(shè)備之間傳送一些輔助的控制信息，其速率比主信道低得多。在規(guī)程方面，RS-232C可以用于單向發(fā)送或接收、半雙工和全雙工等多種場(chǎng)合。對(duì)于每一種應(yīng)用場(chǎng)合，都有一組標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)線與之對(duì)應(yīng)，稱為不同的接口類型。它共有14種不同的接口類型。對(duì)應(yīng)于每類接口，規(guī)定有相應(yīng)的規(guī)程特性，這對(duì)于接口的正確設(shè)計(jì)與正常工作是至關(guān)重要的。EIARS-232C的功能特性將25針中的

另外，在實(shí)際使用中，由于并非要用到該標(biāo)準(zhǔn)中的全集（即各條信號(hào)線的功能），因此也可采用插針較少的標(biāo)準(zhǔn)連接器，如9針連接器或8針連接器（RJ45）。當(dāng)使用RS-232C接口直接連接兩臺(tái)計(jì)算機(jī)時(shí)，引入了一種空調(diào)制解調(diào)器（NullModem）方式。所謂空Modem，實(shí)際上是指沒(méi)有Modem，直接把兩個(gè)機(jī)器的串行口用電纜連接起來(lái)。為了使兩臺(tái)計(jì)算機(jī)能按RS-232規(guī)程進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，這段電纜采用交叉跳接信號(hào)線的方法，使得連接在電纜兩端的DTE通過(guò)電纜看對(duì)方都好像是DCE一樣，從而滿足了RS-232C需要DTE/DCE成對(duì)使用的要求。另外，在實(shí)際使用中，由于并非要用到該標(biāo)準(zhǔn)中的

2.EIARS-449、RS-422A和RS-423A

由于RS-232C的所有電路共享一個(gè)公用地，是一種非平衡傳輸，因此可能在設(shè)備之間產(chǎn)生相當(dāng)多的串話干擾。1977年11月，EIA頒布了RS-449標(biāo)準(zhǔn)，其機(jī)械、功能和規(guī)程接口由RS-449定義，電氣接口有兩種不同的標(biāo)準(zhǔn)，即RS-422A（平衡型）和RS-423A（半平衡型）。

RS-422A采用的是平衡發(fā)送器和差分接收器，使用雙線來(lái)傳輸信號(hào)，增強(qiáng)了抗共模干擾能力。當(dāng)距離為10m時(shí)，速率達(dá)10Mb/s；當(dāng)距離增加到1000m時(shí)，速率仍可達(dá)100kb/s。2.EIARS-449、RS-422ARS-423A采用的是單端發(fā)送器和差分接收器。由于采用了差分接收，可獲得比RS-232C更好的傳輸特性。在距離為10m時(shí)，速率可達(dá)300kb/s；當(dāng)距離增加到1000m時(shí)，速率為3kb/s。由于在傳輸同樣數(shù)量的信號(hào)時(shí)，RS-422A和RS-423A需要用到更多的連接線，因此RS-449的機(jī)械特性規(guī)定使用37針的標(biāo)準(zhǔn)連接線。RS-423A采用的是單端發(fā)送器和差分接收器

3.ITU-TX.21

X.21是ITU-T于1976年推薦的一種數(shù)字發(fā)送接口。作為X.25協(xié)議的第一級(jí)，它規(guī)定了DCE如何與DTE通過(guò)交換信號(hào)來(lái)建立和拆除連接。

X.21采用由ISO4903標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的15針連接器，它只定義了8根信號(hào)線。X.21的電氣特性較為靈活，在DCE一側(cè)使用新的平衡電氣特性X.27，而DTE一側(cè)用X.27或X.26非平衡電氣特性。X.21的目的之一在于明顯減少接口線數(shù)目，采用對(duì)數(shù)據(jù)線進(jìn)行復(fù)用的辦法在接口界面上傳送接口狀態(tài)控制信息。X.21接口的工作過(guò)程分成四個(gè)階段：空閑階段、呼叫建立階段、數(shù)據(jù)傳輸階段和拆線階段。3.ITU-TX.2115.3數(shù)據(jù)鏈路層15.3.1數(shù)據(jù)鏈路層的基本功能

1.幀同步（FrameSynchronization）

1）字節(jié)計(jì)數(shù)法字節(jié)計(jì)數(shù)法首先用一個(gè)特殊字符表示一幀的開(kāi)始，然后用一個(gè)字段來(lái)標(biāo)明本幀的字節(jié)數(shù)。當(dāng)接收方讀到字節(jié)計(jì)數(shù)值時(shí)，就知道了后面跟隨的字節(jié)數(shù)，從而可確定幀結(jié)束的位置。在面向字節(jié)計(jì)數(shù)的同步規(guī)程（如DDCP協(xié)議）中采用的就是這種方法。15.3數(shù)據(jù)鏈路層15.3.1數(shù)據(jù)鏈路層的基本2）字符填充的首尾定界符法使用字符填充的首尾定界符法是指用一些字符來(lái)定界一幀的開(kāi)始和結(jié)束。為了不將信息位中出現(xiàn)的特殊字符誤判為幀的首尾定界符，可以在前面填充一個(gè)轉(zhuǎn)義字符（DLE）來(lái)區(qū)分。在面向字符的同步規(guī)程中（如IBM公司的BSC協(xié)議）采用的就是這種方法。2）字符填充的首尾定界符法3）比特填充的首尾標(biāo)志法使用比特填充的首尾標(biāo)志法是用一些特定的比特模式（如01111110）來(lái)標(biāo)志一幀的開(kāi)始和結(jié)束的。為了不使信息段中出現(xiàn)的該特定比特模式被誤判為幀的首尾標(biāo)志，可以采用比特填充的方法來(lái)解決。當(dāng)發(fā)送方的數(shù)據(jù)鏈路層在發(fā)送數(shù)據(jù)中遇到連續(xù)5個(gè)“1”時(shí)，它自動(dòng)在后面插入一個(gè)“0”到輸出流中。例如，鏈路層要發(fā)送數(shù)據(jù)“0111101111101111110”，則填充后出現(xiàn)于物理鏈路中的比特流為“011110111110011111010”。當(dāng)接收方看到5個(gè)連續(xù)“1”后緊跟了“0”，則刪除第一個(gè)“0”。這樣，兩幀間的邊界就可以通過(guò)“01111110”惟一地識(shí)別了。在面向比特的同步規(guī)程（如HDLC規(guī)程）中采用的就是這種方法。3）比特填充的首尾標(biāo)志法4）違例編碼法違例編碼法是在物理層采用特定編碼方法時(shí)采用的，例如采用曼徹斯特編碼方法，將數(shù)據(jù)比特“1”編碼成高－低電平對(duì)，而將數(shù)據(jù)比特“0”編碼成低－高電平對(duì)。高－高或低－低電平對(duì)在數(shù)據(jù)比特的編碼中都是違例的，可以借用這些違例編碼序列來(lái)定界幀的開(kāi)始和結(jié)束。在局域網(wǎng)IEEE802標(biāo)準(zhǔn)中就采用了這種方法。目前，使用較普遍的是最后兩種方法。4）違例編碼法

2.差錯(cuò)控制（ErrorControl）在計(jì)算機(jī)一類數(shù)據(jù)通信中，一般都要求有極低的比特差錯(cuò)率。為此，廣泛地采用了編碼技術(shù)。編碼技術(shù)有兩大類：一類是糾錯(cuò)編碼，即前向糾錯(cuò)，收方收到有差錯(cuò)的數(shù)據(jù)幀時(shí)，能夠發(fā)現(xiàn)差錯(cuò)并自動(dòng)加以改正，這種方法的開(kāi)銷較大，適合于使用衛(wèi)星中繼的計(jì)算機(jī)通信；另一類是檢錯(cuò)編碼，即檢錯(cuò)重發(fā)，收方一旦檢測(cè)出收到的幀中有差錯(cuò)，于是就要求發(fā)方重復(fù)發(fā)送這一幀，以便收方能正確接收。這種方法在計(jì)算機(jī)通信中是最常用的。我們主要討論這種差錯(cuò)控制方法。2.差錯(cuò)控制（ErrorControl）

3.流量控制（FlowControl）流量控制是一種協(xié)調(diào)發(fā)方和收方工作步調(diào)的一種技術(shù)，其目的是避免發(fā)送速度過(guò)快，使得接收方來(lái)不及處理而丟失數(shù)據(jù)。通常接收器維持一定大小的接收緩沖區(qū)，當(dāng)收到的數(shù)據(jù)進(jìn)入沖區(qū)后，接收器進(jìn)行簡(jiǎn)單的處理，然后才能清除緩沖區(qū)，再開(kāi)始接收下一批數(shù)據(jù)。如果在接收器沒(méi)取走緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)之前下一批數(shù)據(jù)又進(jìn)入緩沖區(qū)，緩沖區(qū)就會(huì)溢出，從而引起數(shù)據(jù)丟失。為了避免發(fā)生這種情況，必須引入一種反饋機(jī)制，使得發(fā)方及時(shí)了解收方的狀況，發(fā)方根據(jù)反饋信息及時(shí)采取措施緩解信息流動(dòng)的緊張程度。必須指出的是，流量控制并非只在數(shù)據(jù)鏈路層才進(jìn)行。實(shí)際上在網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層都有流量控制問(wèn)題，其差別在于它們控制的對(duì)象不同。例如，數(shù)據(jù)鏈路層的流量控制對(duì)象是相鄰兩節(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)鏈路上的流量，而傳輸層則控制源到目的之間、端到端的流量。3.流量控制（FlowControl）

4.鏈路管理

當(dāng)通信網(wǎng)中的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)要進(jìn)行通信時(shí)，發(fā)送方必須確知接收方已在接收的狀態(tài)中。為此，通信雙方必須先要交換一些必要的控制信息。也就是說(shuō)，必須先建立一條數(shù)據(jù)鏈路。同樣，在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)當(dāng)維持?jǐn)?shù)據(jù)鏈路，而在通信完畢時(shí)要釋放數(shù)據(jù)鏈路。數(shù)據(jù)鏈路的建立、維持和釋放過(guò)程就叫鏈路管理。上述數(shù)據(jù)鏈路控制功能與其數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議（規(guī)程）密切相關(guān)，不同的網(wǎng)絡(luò)具有不同的通信協(xié)議（規(guī)程）。4.鏈路管理15.3.2流量控制

1.停等協(xié)議最簡(jiǎn)單的流控協(xié)議是停等（StopandWait）協(xié)議。它的工作原理是：發(fā)送方發(fā)送一個(gè)幀后要停下來(lái)等待接收方的應(yīng)答幀，只有接收到應(yīng)答幀后才發(fā)送下一幀；接收方接收緩沖區(qū)容量只能存放一個(gè)數(shù)據(jù)幀，在處理完一個(gè)數(shù)據(jù)幀后才發(fā)送應(yīng)答幀，指示發(fā)送方發(fā)送下一幀。這樣，幀的源和目的之間的流動(dòng)是由接收端控制的。15.3.2流量控制

2.滑動(dòng)窗口協(xié)議

簡(jiǎn)單的停等協(xié)議采用一幀一應(yīng)答的方式，通信效率過(guò)低，不能充分利用線路帶寬。為了提高通信效率，可以采取多幀一應(yīng)答的方式。假設(shè)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)A和B通過(guò)全雙工鏈路連接，B節(jié)點(diǎn)的接收緩沖區(qū)容量可以存放n個(gè)幀，則B可連續(xù)接收n個(gè)數(shù)據(jù)幀，因而A也可以連續(xù)發(fā)送n個(gè)幀而不必等待應(yīng)答信號(hào)。為了使B能夠表示哪些幀已被成功地接收，每個(gè)幀都給予一個(gè)順序編號(hào)。B發(fā)出一個(gè)幀編號(hào)的應(yīng)答信號(hào)，就表明該編號(hào)之前的幀已正確接收，它準(zhǔn)備接收具有該編號(hào)及其以后編號(hào)的幀。例如，B已收到編號(hào)為0、1、2的三個(gè)幀，這時(shí)它發(fā)出帶順序號(hào)3的應(yīng)答信號(hào)，表明前三個(gè)幀都已正確接收，并要求A發(fā)送從3號(hào)開(kāi)始的n個(gè)幀。顯然，這樣就允許B一次應(yīng)答多個(gè)幀，從而提高了通信效率。2.滑動(dòng)窗口協(xié)議

在節(jié)點(diǎn)A和B中都保存一個(gè)幀編號(hào)表，A的表指明它可以連續(xù)發(fā)送而不必等待應(yīng)答的所有編號(hào)，B的表指明它準(zhǔn)備連續(xù)接收的所有幀的編號(hào)，這些表都可以看作是加在幀編號(hào)序列上的窗口，隨著數(shù)據(jù)傳送過(guò)程的進(jìn)展窗口向前滑動(dòng)，因而取名滑動(dòng)窗口（SlidingWindow）協(xié)議。值得注意的是，編號(hào)在幀格式中要占用一個(gè)字段，因而編號(hào)的大小不能超過(guò)該字段可表示的最大值。如果幀編號(hào)字段為k位，則編號(hào)的取值范圍為0~2k-1，即幀編號(hào)是以2k為模循環(huán)計(jì)數(shù)的，通常選用的k值為3或7。因此，窗口的大小W不能大于2k-1。在節(jié)點(diǎn)A和B中都保存一個(gè)幀編號(hào)表，A的表指明它圖15.5滑動(dòng)窗口示意圖圖15.5滑動(dòng)窗口示意圖

圖15.5為滑動(dòng)窗口的示意圖。這里假設(shè)k=3，幀編號(hào)取值范圍為0~7，窗口最大值W=7。發(fā)送窗口的大小隨著幀的發(fā)送和收到的應(yīng)答信號(hào)而變化。A每發(fā)出一幀，窗口的后沿向前推進(jìn)一格；A每收到一個(gè)編號(hào)為i的應(yīng)答信號(hào)，窗口前沿推進(jìn)到（i-1＋W）mod2k的位置。接收窗口的大小也隨收到的數(shù)據(jù)幀和發(fā)出的應(yīng)答信號(hào)而變化。B每收到一幀，窗口的后沿向前推進(jìn)一格；A每發(fā)出一個(gè)編號(hào)為i的應(yīng)答信號(hào)，窗口前沿同樣調(diào)整到（i-1＋W）mod2k的位置。如果B發(fā)出某個(gè)應(yīng)答信號(hào)后，不再發(fā)出新的應(yīng)答信號(hào)，則兩個(gè)窗口都會(huì)不斷縮小，直至減小到0，這時(shí)A不能再發(fā)出數(shù)據(jù)幀，B也不再接收，從而達(dá)到流量控制的目的。圖15.5為滑動(dòng)窗口的示意圖。這里假設(shè)k=3圖15.6滑動(dòng)窗口圖15.6滑動(dòng)窗口15.3.3差錯(cuò)控制通常應(yīng)付傳輸錯(cuò)誤的辦法如下：（1）肯定應(yīng)答。收方對(duì)收到的幀校驗(yàn)無(wú)誤后送回肯定應(yīng)答信號(hào)ACK，表示已經(jīng)正確地接收了該幀，發(fā)方可以繼續(xù)發(fā)送下一幀。（2）否定應(yīng)答重發(fā)。收方收到一個(gè)幀后，經(jīng)校驗(yàn)發(fā)現(xiàn)有錯(cuò)，則送回一個(gè)否定應(yīng)答信號(hào)NAK。發(fā)方必須重新發(fā)送該幀。（3）超時(shí)重發(fā)。發(fā)方在發(fā)出一幀后開(kāi)始計(jì)時(shí)，在一定時(shí)間內(nèi)沒(méi)有收到對(duì)該幀的應(yīng)答信號(hào)，則認(rèn)為該幀丟失并重發(fā)該幀。15.3.3差錯(cuò)控制

這種技術(shù)主要是利用檢錯(cuò)技術(shù)（如CRC）自動(dòng)地對(duì)丟失幀和錯(cuò)誤幀請(qǐng)求重發(fā)，因而叫ARQ（AutomaticRepeatreQuest）技術(shù)。結(jié)合上一節(jié)講的流控技術(shù)，可有三種形式的ARQ技術(shù)：（1）停等ARQ協(xié)議；（2）后退N幀ARQ協(xié)議；（3）選擇性重傳ARQ協(xié)議。這種技術(shù)主要是利用檢錯(cuò)技術(shù)（如CRC）自動(dòng)地

1.停等ARQ協(xié)議停等ARQ協(xié)議是停等流控技術(shù)與ARQ技術(shù)的結(jié)合。根據(jù)停等ARQ協(xié)議，發(fā)送方發(fā)出一幀后必須等待應(yīng)答信號(hào)，收到肯定應(yīng)答信號(hào)ACK后繼續(xù)發(fā)下一幀；收到否定應(yīng)答信號(hào)NAK后重發(fā)該幀，在一定的時(shí)間間隔內(nèi)沒(méi)有收到應(yīng)答信號(hào)也必須重發(fā)該幀。沒(méi)收到應(yīng)答信號(hào)的原因可能是數(shù)據(jù)幀丟失，也可能是應(yīng)答信號(hào)（ACK或NAK）丟失了。無(wú)論哪種原因發(fā)端均收不到應(yīng)答信號(hào)都必須發(fā)送原來(lái)的幀。1.停等ARQ協(xié)議2.后退N幀ARQ協(xié)議后退N（Go-backN）幀ARQ協(xié)議和下面要介紹的選擇重傳ARQ協(xié)議都是滑動(dòng)窗口技術(shù)和自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā)（ARQ）技術(shù)的結(jié)合，由于窗口的尺寸開(kāi)到足夠大時(shí)，幀在線路上可以連續(xù)地流動(dòng)，因此稱其為連續(xù)ARQ協(xié)議。在連續(xù)ARQ協(xié)議中，所用的發(fā)送窗口尺寸WT應(yīng)大于1，且接收端是有序接收的。我們知道，允許連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)幀的數(shù)目取決于窗口尺寸的大小，一般WT≤2k-1，其中k為編號(hào)的比特?cái)?shù)。2.后退N幀ARQ協(xié)議

現(xiàn)舉例解釋后退N幀協(xié)議的工作過(guò)程，如圖15.7所示。假設(shè)節(jié)點(diǎn)A向節(jié)點(diǎn)B發(fā)數(shù)據(jù)幀，設(shè)發(fā)送窗口尺寸WT＝5，表明節(jié)點(diǎn)A可連續(xù)發(fā)送5個(gè)幀，其序號(hào)為0~4。當(dāng)節(jié)點(diǎn)A發(fā)完0號(hào)幀時(shí)，可繼續(xù)發(fā)送后續(xù)的1號(hào)、2號(hào)等幀，對(duì)于每一幀分別按順序編號(hào)，而接收窗口的尺寸WR＝1?，F(xiàn)舉例解釋后退N幀協(xié)議的工作過(guò)程，如圖15.圖15.7后退N幀協(xié)議的工作過(guò)程圖15.7后退N幀協(xié)議的工作過(guò)程

設(shè)節(jié)點(diǎn)B在收到一幀后立即應(yīng)答，應(yīng)指明是對(duì)哪一幀號(hào)肯定應(yīng)答或否定應(yīng)答，因?yàn)楣?jié)點(diǎn)A已發(fā)了多個(gè)幀?，F(xiàn)假設(shè)2號(hào)幀在傳輸中出了差錯(cuò)（圖中用E表示），于是節(jié)點(diǎn)B發(fā)送否定應(yīng)答信號(hào)NAK2，它到達(dá)節(jié)點(diǎn)A時(shí)，A正在發(fā)送4號(hào)幀。節(jié)點(diǎn)A根據(jù)收到的NAK2，就可知道應(yīng)當(dāng)重發(fā)2號(hào)幀，但應(yīng)在4號(hào)幀發(fā)完后才能進(jìn)行2號(hào)幀的重發(fā)。節(jié)點(diǎn)B應(yīng)答NAK2后，接著陸續(xù)收到3、4號(hào)幀，盡管這些幀號(hào)是正確到達(dá)的序號(hào)，但B也要將其舍棄（圖中用D表示）。因此，節(jié)點(diǎn)A在發(fā)完4號(hào)幀后，還要向回走，重傳從2號(hào)開(kāi)始的所有幀，所以這種連續(xù)ARQ協(xié)議稱為后退N幀ARQ協(xié)議，它指的是出現(xiàn)差錯(cuò)必須重傳時(shí)，要向后走N個(gè)幀，然后開(kāi)始重傳。設(shè)節(jié)點(diǎn)B在收到一幀后立即應(yīng)答，應(yīng)指明是對(duì)哪一幀

同樣，如果發(fā)送端發(fā)出的某個(gè)幀丟失了，或是應(yīng)答信號(hào)（ACK或NAK）丟失了，則發(fā)送方的計(jì)時(shí)器會(huì)發(fā)現(xiàn)這種情況，這時(shí)也要后退N幀重發(fā)。由此可知，后退N幀ARQ協(xié)議一方面因能連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)幀而提高了信道利用率，另一方面重傳時(shí)又必須將原已正確的幀也重傳，這又使利用率發(fā)生下降。在數(shù)據(jù)鏈路不太可靠（誤碼率大）的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中這種協(xié)議的通信效率仍得不到明顯改善。值得注意的是，在連續(xù)ARQ協(xié)議中，為了減少接收端的開(kāi)銷，不必像圖15.7所示的那樣一幀一應(yīng)答，而是等連續(xù)收到好幾個(gè)正確數(shù)據(jù)幀后，只對(duì)最后那個(gè)幀發(fā)一個(gè)確認(rèn)信息即可。當(dāng)接收端節(jié)點(diǎn)接收了所有應(yīng)該收到的序號(hào)時(shí)，如果接收端恰有數(shù)據(jù)幀重發(fā)給節(jié)點(diǎn)A，也可采用捎帶技術(shù)，由數(shù)據(jù)幀將應(yīng)答信息捎帶傳到節(jié)點(diǎn)A。同樣，如果發(fā)送端發(fā)出的某個(gè)幀丟失了，或是應(yīng)答

3.選擇重傳ARQ協(xié)議

為了進(jìn)一步提高信道利用率，減少重傳的幀數(shù)，可以設(shè)法只重傳有錯(cuò)的幀或者是定時(shí)器超時(shí)的幀，這就是選擇重傳（SelectiveRepeat）ARQ協(xié)議。在該協(xié)議中，接收窗口的尺寸WR必須加大，使得接收序號(hào)不連續(xù)的但仍在接收窗口內(nèi)的那些幀可暫存一下，以便等待所缺序號(hào)的幀經(jīng)重傳到達(dá)之后再一并送交主機(jī)。由此可見(jiàn)，這種協(xié)議所允許的發(fā)送窗口的尺寸WT和接收窗口的尺寸WR均可大于1，但應(yīng)滿足WT＋WR≤2k。因?yàn)榻邮沾翱诓粦?yīng)大于發(fā)送窗口（否則沒(méi)有意義），所以在選擇重傳ARQ協(xié)議下，接收窗口的約束條件為WR≤2k/2。若取WT＝WR

＝2k/2，當(dāng)k＝3時(shí)，則WT＝WR＝4。3.選擇重傳ARQ協(xié)議15.3.4高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制（HDLC）規(guī)程

數(shù)據(jù)鏈路層的通信規(guī)程主要有兩類：面向字符的通信規(guī)程和面向比特的通信規(guī)程。由于前者與特定的字符編碼集的關(guān)系過(guò)于密切，兼容性較差，并且實(shí)現(xiàn)上也較復(fù)雜，故在現(xiàn)代數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)已較少使用；而面向比特的規(guī)程（協(xié)議）傳輸效率高，能適應(yīng)計(jì)算機(jī)通信的最新發(fā)展，因而獲得廣泛應(yīng)用。

HDLC（HighlevelDataLinkControl）規(guī)程是ISO制定的高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程，應(yīng)用十分廣泛，如X.25和幀中繼廣域網(wǎng)以及IEEE802局域網(wǎng)等。

HDLC規(guī)程的基本內(nèi)容包括三個(gè)部分：幀結(jié)構(gòu)、HDLC規(guī)程要素及HDLC規(guī)程類型。15.3.4高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制（HDLC）規(guī)程圖15.8HDLC的幀格式圖15.8HDLC的幀格式

標(biāo)志（F）：是一個(gè)8比特的序列“01111110”。F標(biāo)志一幀的開(kāi)始和結(jié)束，也可做幀同步信號(hào)。當(dāng)發(fā)送連續(xù)幀時(shí)，一個(gè)標(biāo)志序列可同時(shí)作為前一幀的結(jié)束和下一幀的開(kāi)始。在一幀中間不允許出現(xiàn)與標(biāo)志相同的比特模式，通過(guò)采用比特插入的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)透明性傳輸。地址（A）：對(duì)于命令幀，該字段為對(duì)方（目標(biāo)）地址；對(duì)于響應(yīng)幀，該字段指出發(fā)出本響應(yīng)的源地址。標(biāo)志（F）：是一個(gè)8比特的序列“0111111

控制（C）：用作序號(hào)、確認(rèn)及其它目的，用來(lái)表示各種命令和響應(yīng)，以便對(duì)鏈路進(jìn)行監(jiān)視、控制、檢驗(yàn)并防止信息的丟失和重復(fù)。控制段中規(guī)定三種類型的幀格式：信息幀（Information）、監(jiān)控幀（Supervisory）和無(wú)序號(hào)幀（Unnumbered），如圖15.9所示。在圖15.9中，N(S)表示所發(fā)送幀的序號(hào)，而N(R)為捎帶確認(rèn)，指希望對(duì)方發(fā)送下一個(gè)幀的序號(hào)；M為修正功能位；P/F是探詢/終結(jié)位；計(jì)算機(jī)用P來(lái)命令對(duì)方發(fā)送數(shù)據(jù)。除最后一幀外，所有次站發(fā)送的幀都將P/F置成P，而最后一幀置成F。當(dāng)然，該位也用來(lái)強(qiáng)制對(duì)方發(fā)送一個(gè)監(jiān)控幀，從站將P/F置成F響應(yīng)。這時(shí)P和F總是成對(duì)出現(xiàn)的，在F未到來(lái)之前，主站不能發(fā)送新的P幀?？刂疲–）：用作序號(hào)、確認(rèn)及其它目的，用來(lái)表通信系統(tǒng)第15章課件

信息幀（I）用來(lái)執(zhí)行信息傳輸。按這種格式發(fā)送時(shí)，發(fā)送站應(yīng)對(duì)所發(fā)送的每一幀進(jìn)行計(jì)數(shù)編號(hào)，接收站對(duì)收到的幀檢查其編號(hào)的順序性。因此，發(fā)送站要設(shè)置發(fā)送順序號(hào)N(S)來(lái)指明當(dāng)前發(fā)送幀的編號(hào)，接收站也要設(shè)置接收順序號(hào)N(R)。接收順序號(hào)指明下一次期望收到I幀的順序號(hào)，同時(shí)說(shuō)明已正確接收了N(R)減1的所有I幀。信息幀（I）用來(lái)執(zhí)行信息傳輸。按這種格式發(fā)送時(shí)

監(jiān)控幀（S）用來(lái)執(zhí)行鏈路監(jiān)控功能，如對(duì)幀的確認(rèn)、要求重傳或請(qǐng)求幀傳送暫停等。其共有四種命令和響應(yīng)：準(zhǔn)備接收（RR）、拒收（REJ）、不準(zhǔn)備接收（RNR）和選擇拒收（SREJ）。RR幀用來(lái)指明已準(zhǔn)備接收I幀以及確認(rèn)順序號(hào)小于N(R)的各幀。REJ幀用來(lái)請(qǐng)求重發(fā)從順序號(hào)N(R)開(kāi)始的各幀，并確認(rèn)順序號(hào)小于N(R)的各幀。RNR幀用來(lái)指明暫時(shí)忙狀態(tài)，并確認(rèn)順序號(hào)小于N(R)的各幀。SREJ幀用來(lái)請(qǐng)求重發(fā)順序號(hào)為N(R)的那一幀，并以P/F來(lái)表示對(duì)順序號(hào)小于N(R)各幀的確認(rèn)。監(jiān)控幀（S）用來(lái)執(zhí)行鏈路監(jiān)控功能，如對(duì)幀的確認(rèn)

無(wú)編號(hào)幀（U）用來(lái)提供附加的鏈路控制功能，這種格式?jīng)]有順序號(hào)，而是利用修正功能位M來(lái)規(guī)定各種附加的命令或響應(yīng)功能。目前已定義了13種命令和8種響應(yīng)。信息段（INFO）：用來(lái)存放所要傳送的信息。這些信息可以是任意比特組合，雖未規(guī)定長(zhǎng)度大小，但實(shí)際應(yīng)用中受FCS校驗(yàn)?zāi)芰罢揪彺婵臻g大小的限制，最大長(zhǎng)度是通信信道差錯(cuò)率的函數(shù)。校驗(yàn)序列（FCS）：采用16比特CRC校驗(yàn)碼進(jìn)行差錯(cuò)控制，其生成多項(xiàng)式為X16+X12+X5+1。校驗(yàn)內(nèi)容范圍是首尾標(biāo)志序列之間的幀內(nèi)容，應(yīng)除去按透明規(guī)則插入的所有“0”比特。無(wú)編號(hào)幀（U）用來(lái)提供附加的鏈路控制功能，這種15.4網(wǎng)絡(luò)層15.4.1網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù)

圖15.10（a）和（b）分別畫(huà)出了虛電路服務(wù)和數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)的特點(diǎn)。15.4網(wǎng)絡(luò)層15.4.1網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù)圖15.10網(wǎng)絡(luò)層提供的兩種服務(wù)(a)虛電路服務(wù)；(b)數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)圖15.10網(wǎng)絡(luò)層提供的兩種服務(wù)

1.虛電路在虛電路方式中，在送出任何分組之前，先要建立一條邏輯連接。在圖15.10（a）中，假定A有一個(gè)或多個(gè)分組要送到B，它首先要向節(jié)點(diǎn)1發(fā)送一個(gè)“呼叫請(qǐng)求”分組（CallRequestPacket），請(qǐng)求與B連接。節(jié)點(diǎn)1啟動(dòng)路由選擇算法為該請(qǐng)求分組和所有后續(xù)的數(shù)據(jù)分組選擇與之相連的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。如節(jié)點(diǎn)1選定將該分組發(fā)到節(jié)點(diǎn)2，2又選定將該分組發(fā)到節(jié)點(diǎn)3，3號(hào)節(jié)點(diǎn)最終將“呼叫請(qǐng)求”分組報(bào)送到B。如果B準(zhǔn)備接受連接，它就向節(jié)點(diǎn)3發(fā)送一個(gè)“呼叫接受”分組（CallAcceptPacket），這個(gè)分組通過(guò)節(jié)點(diǎn)2和1回送到A。1.虛電路

現(xiàn)在，A和B之間可以經(jīng)由這條已建立的邏輯連接或虛電路（VC1）交換數(shù)據(jù)了。此后的每個(gè)分組除了數(shù)據(jù)之外還包括一個(gè)虛電路標(biāo)識(shí)符。在預(yù)先建立的這條路由上的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都知道這個(gè)分組要去的方向，所以不需要再進(jìn)行路由選擇判決。因此，來(lái)自A的每個(gè)數(shù)據(jù)分組通過(guò)節(jié)點(diǎn)1、2、3流動(dòng)，而來(lái)自B的數(shù)據(jù)分組通過(guò)節(jié)點(diǎn)3、2、1流動(dòng)。最終，其中任何一方用一個(gè)“清除請(qǐng)求”分組（ClearRequestPacket）來(lái)結(jié)束這一連接。在任何時(shí)刻，每個(gè)站都能與任何其它站建立多條虛電路，也能與多個(gè)站建立虛電路?，F(xiàn)在，A和B之間可以經(jīng)由這條已建立的邏輯連接

2.數(shù)據(jù)報(bào)

在數(shù)據(jù)報(bào)方式中，單獨(dú)處理每個(gè)分組?，F(xiàn)以圖15.10（b）為例，假定A有一個(gè)包括三個(gè)分組的報(bào)文要送到C，它將分組按1－2－3的順序發(fā)送到節(jié)點(diǎn)1，節(jié)點(diǎn)1必須對(duì)每個(gè)分組分別作出路由選擇的決定。在1號(hào)分組到來(lái)之后，節(jié)點(diǎn)1判定到2號(hào)節(jié)點(diǎn)的分組排隊(duì)時(shí)間比到4號(hào)節(jié)點(diǎn)的排隊(duì)時(shí)間短，于是它把1號(hào)分組排列到2號(hào)節(jié)點(diǎn)的隊(duì)列。2號(hào)分組也是如此。但對(duì)于3號(hào)分組，節(jié)點(diǎn)1發(fā)現(xiàn)到節(jié)點(diǎn)4的排隊(duì)時(shí)間短，因此將3號(hào)分組排到去節(jié)點(diǎn)4的隊(duì)列，在以后通往C的路徑的各節(jié)點(diǎn)上，都作類似的處理。這樣，每個(gè)分組雖有同樣的目的地址，但并不遵循同一路由。而且很可能3號(hào)分組先于1、2號(hào)分組到達(dá)節(jié)點(diǎn)6。因此，這些分組可能以一種不同于它們發(fā)送時(shí)的順序送到C。這就要靠C來(lái)重新排列它們，以恢復(fù)它們?cè)瓉?lái)的順序。2.數(shù)據(jù)報(bào)15.4.2路由選擇1.最低費(fèi)用準(zhǔn)則圖15.11網(wǎng)絡(luò)圖例15.4.2路由選擇1.最低費(fèi)用準(zhǔn)則圖15.11網(wǎng)

2.最短路徑算法

1)前向搜索算法（Dijkstra算法）前向搜索算法的基本思想是求出從一個(gè)源節(jié)點(diǎn)S到其它所有節(jié)點(diǎn)的最短路徑，這個(gè)算法是一個(gè)逐步搜索的過(guò)程。假定在第k步，找到了k個(gè)最接近源節(jié)點(diǎn)的最短路徑，這k個(gè)節(jié)點(diǎn)組成了節(jié)點(diǎn)集合M。在第k+1步，找出一個(gè)不屬于M但距源節(jié)點(diǎn)最近的節(jié)點(diǎn)，并把該節(jié)點(diǎn)也加入到M中。設(shè)l(i,j)是從i節(jié)點(diǎn)到j(luò)節(jié)點(diǎn)的鏈路長(zhǎng)度（當(dāng)i和j不直接相連時(shí)鏈路長(zhǎng)度為∞），并設(shè)D1(n)是從源節(jié)點(diǎn)到n節(jié)點(diǎn)的最短路徑長(zhǎng)度。假定N為網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)的集合，節(jié)點(diǎn)1為源節(jié)點(diǎn)（即S=1），則Dijkstra算法的步驟如下：2.最短路徑算法

（1）初始化：置M＝{S}，對(duì)于每個(gè)節(jié)點(diǎn)n∈N-{S}，置D1(n)=l(s,n)。（2）找出一個(gè)節(jié)點(diǎn)w∈N-M,使得D1(w)最小,并加進(jìn)M。然后，對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)n∈N-M

置D1(n)=Min［D1(n),D1(w)+l(w,n)］若這后一項(xiàng)為最小值，則從S到n路徑變?yōu)閺腟到w的路徑再加上從w到n的鏈路。（3）重復(fù)步驟（2），直到M＝N為止。（1）初始化：置M＝{S}，對(duì)于每個(gè)節(jié)點(diǎn)n∈N表15.2Dijkstra算法舉例表15.2Dijkstra算法舉例2)后向搜索算法（Ford&Fulkerson算法）后向搜索算法的基本思想是對(duì)于一個(gè)指定的目的節(jié)點(diǎn)D找出從所有節(jié)點(diǎn)到該目的節(jié)點(diǎn)的最短路徑?，F(xiàn)在我們用Ford&Fulkerson算法對(duì)同樣的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算從所有節(jié)點(diǎn)到節(jié)點(diǎn)1（即D＝1）的最短路徑。設(shè)D2(n)為節(jié)點(diǎn)n和目的節(jié)點(diǎn)D的最短路徑，則Ford&Fulkerson算法的步驟如下：（1）初始化：置D2(D)=0，對(duì)于每個(gè)節(jié)點(diǎn)n∈N-{D}，置D2(n)=∞。2)后向搜索算法（Ford&Fulke（2）對(duì)于每個(gè)節(jié)點(diǎn)n∈N-{D}，置

若這后一項(xiàng)為最小值，則現(xiàn)在從n到D的路徑是從n到w的鏈路再接上從w到D的路徑。（2）對(duì)于每個(gè)節(jié)點(diǎn)n∈N-{D}，置若這后（3）重復(fù)步驟（2），直到路徑不變?yōu)橹埂１?5.3Ford&Fulkerson算法舉例（3）重復(fù)步驟（2），直到路徑不變?yōu)橹埂１?5.3Fo3.路由選擇策略1)非自適應(yīng)路由選擇非自適應(yīng)路由選擇又稱靜態(tài)路由選擇，它是一種不測(cè)量、不依據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息，僅按照某種固定規(guī)律進(jìn)行決策的一種簡(jiǎn)單路由選擇策略。（1）洪泛式。洪泛式又稱擴(kuò)散式，每個(gè)收到分組的節(jié)點(diǎn)都將該分組復(fù)制成多份，向該節(jié)點(diǎn)所擁有的（除輸入鏈路以外）所有出口發(fā)送出去。這種方法中，只要目的地是可達(dá)到的，分組總能送到目的地，而且至少有一個(gè)分組是按最佳路徑到達(dá)的。但是采用這種方法，一個(gè)分組在轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程中迅速造成了許多復(fù)制的分組，網(wǎng)絡(luò)資源使用效率低，吞吐量小，且由于副本越來(lái)越多，最后將泛濫成災(zāi)，因而要采用一些辦法來(lái)限制它無(wú)限制地?cái)U(kuò)散轉(zhuǎn)發(fā)。常用的辦法有三種：3.路由選擇策略1)非自適應(yīng)路由選擇①每個(gè)分組的首部設(shè)置一個(gè)計(jì)數(shù)字段，對(duì)該字段賦予一初始值，當(dāng)某節(jié)點(diǎn)收到一個(gè)分組時(shí)，就將計(jì)數(shù)字段減1，若結(jié)果為零，則將此分組丟棄；②網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)均設(shè)一登記表，用來(lái)記錄經(jīng)過(guò)該節(jié)點(diǎn)的分組，一旦某個(gè)分組再次經(jīng)過(guò)該節(jié)點(diǎn)時(shí)，就將其丟棄；③采用有選擇的洪泛法，該法不是將分組向所有相鄰節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)，而是只向靠近目的節(jié)點(diǎn)方向的那些中繼節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)，從而減輕了網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷。洪泛式路由選擇方式可靠性高，但付出代價(jià)大，適用于負(fù)荷輕、規(guī)模小、可靠性要求極高的網(wǎng)絡(luò)，如軍用網(wǎng)。①每個(gè)分組的首部設(shè)置一個(gè)計(jì)數(shù)字段，對(duì)該字段賦

（2）隨機(jī)式。這種路由選擇方式的基本思想是讓轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)隨機(jī)地選擇一個(gè)輸出鏈路（不包括輸入鏈路）發(fā)送分組，如果選擇各個(gè)輸出鏈路的概率相同，則可用循環(huán)方式輪流地把各個(gè)分組轉(zhuǎn)發(fā)到所有相鄰節(jié)點(diǎn)。為了減少盲目性，可以對(duì)各個(gè)輸出鏈路指定不同的選擇概率。例如，根據(jù)各個(gè)輸出鏈路數(shù)據(jù)率用下式計(jì)算出每條鏈路的選擇概率：式中，Pi為選擇輸出鏈路i的概率，Rj為鏈路j的數(shù)據(jù)率。上式分母是對(duì)所有候選鏈路求和。這個(gè)方案可望獲得均勻的業(yè)務(wù)量分布。另外，也可以用其它費(fèi)用準(zhǔn)則來(lái)計(jì)算選擇概率。（2）隨機(jī)式。這種路由選擇方式的基本思想是讓轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)

和洪泛式一樣，隨機(jī)式路由選擇不需利用網(wǎng)絡(luò)信息，由于所有路由是隨機(jī)的，因此實(shí)際路由既不是最低費(fèi)用路由，也不是中繼段數(shù)最少的路由。因此，網(wǎng)絡(luò)必須承擔(dān)比最佳業(yè)務(wù)負(fù)載更高的負(fù)荷。另外，由于傳遞數(shù)據(jù)分組的延遲不可預(yù)料及增加業(yè)務(wù)量負(fù)荷，故除特殊場(chǎng)合外，這種路由選擇方式應(yīng)用不夠廣泛。和洪泛式一樣，隨機(jī)式路由選擇不需利用網(wǎng)絡(luò)信息，

（3）固定路由法。網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都保存一張按照某種算法（如Dijkstra算法）計(jì)算得到的固定路由表，表中的每一項(xiàng)都記錄著對(duì)應(yīng)某個(gè)目的節(jié)點(diǎn)及下一步應(yīng)選擇的鄰接點(diǎn)。通常路由表在系統(tǒng)生成時(shí)，由網(wǎng)絡(luò)控制中心為每個(gè)節(jié)點(diǎn)所配置，并且保持固定不變。因此，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔潭?，且網(wǎng)絡(luò)流量相對(duì)穩(wěn)定的場(chǎng)合，采用固定路由法比較合適。（3）固定路由法。網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都保存一張按照2)自適應(yīng)路由選擇（1）孤立式路由選擇策略。這種方法的策略是讓節(jié)點(diǎn)的路由選擇主要依據(jù)節(jié)點(diǎn)自身當(dāng)前的一些狀態(tài)信息（如鏈路隊(duì)列長(zhǎng)度），而不考慮其它節(jié)點(diǎn)情況，故稱“孤立式”。其基本原理是當(dāng)節(jié)點(diǎn)欲發(fā)一個(gè)已到達(dá)的分組時(shí)，僅考慮本節(jié)點(diǎn)當(dāng)前各輸出鏈路的等待隊(duì)列長(zhǎng)度，哪一路最短，就將分組送到哪個(gè)隊(duì)列排隊(duì)待發(fā)，這樣所有節(jié)點(diǎn)均以最小延時(shí)盡快地把分組轉(zhuǎn)發(fā)出去。這種方法也稱“熱土豆”算法。該方法可均衡各輸出鏈路負(fù)載，但可能傳錯(cuò)了方向。一種改進(jìn)措施，是每一輸出鏈路相應(yīng)于每一目的節(jié)點(diǎn)加一個(gè)偏置值B，實(shí)際輸出鏈路應(yīng)使隊(duì)列長(zhǎng)度Q加偏置B之和最小。2)自適應(yīng)路由選擇

（2）集中式路由選擇策略。這種方法的策略是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)中增設(shè)或指定一個(gè)節(jié)點(diǎn)作為路由控制中心（RCC，RoutingControlCenter）來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行過(guò)程中，要求其它所有節(jié)點(diǎn)周期性地將所有有關(guān)狀態(tài)信息報(bào)告給RCC，如每個(gè)節(jié)點(diǎn)的分組排隊(duì)長(zhǎng)度、自上次報(bào)告以來(lái)各條鏈路業(yè)務(wù)量等。RCC收集到這些信息后，根據(jù)它對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的了解，使用某種算法，確定出一條自源端到目的端的最佳路由，并將其信息發(fā)布至所有節(jié)點(diǎn)中去。（2）集中式路由選擇策略。這種方法的策略是通過(guò)

（3）分布式路由選擇策略。這種策略是一種每一節(jié)點(diǎn)與其相鄰節(jié)點(diǎn)周期性地交換網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息，并根據(jù)交換得到的信息更新自己原有路由表的算法。由于網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息反映了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼傲髁康淖兓?，從而該策略能夠自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的動(dòng)態(tài)變化。每個(gè)節(jié)點(diǎn)都設(shè)有路由表，路由表中的每一行除指明目的節(jié)點(diǎn)外，還包含下一步應(yīng)選擇的鄰接點(diǎn)和所需的延遲時(shí)間或距離。延遲時(shí)間的測(cè)量可以通過(guò)發(fā)送“回聲”分組的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。（3）分布式路由選擇策略。這種策略是一種每一節(jié)

（4）混合式路由選擇策略。實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中采用的路由策略常常是幾種方法的結(jié)合，即所謂的混合式路由選擇策略，以便相互間可以取長(zhǎng)補(bǔ)短。常用的方法是將集中式和孤立式路由選擇策略結(jié)合起來(lái)。集中式策略用來(lái)尋找在穩(wěn)定狀態(tài)下的最佳路由，然后由RCC將路由表送到每一個(gè)節(jié)點(diǎn)中去。而孤立式策略則用來(lái)提供對(duì)局部的擁塞和故障的迅速響應(yīng)。這種響應(yīng)只是暫時(shí)的，因而并不要求很精確。不需要很長(zhǎng)時(shí)間，RCC就會(huì)發(fā)現(xiàn)業(yè)務(wù)量及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓闆r，于是就對(duì)路由表進(jìn)行更新。（4）混合式路由選擇策略。實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中采用的路由策15.4.3業(yè)務(wù)量控制

1.業(yè)務(wù)量控制的類型業(yè)務(wù)量（通信量）控制（TrafficControl）是分組交換網(wǎng)中的關(guān)鍵技術(shù)。在分組交換網(wǎng)中，由于用戶終端發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)間和數(shù)量具有隨機(jī)性，網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的緩沖器容量、節(jié)點(diǎn)處理能力和鏈路傳輸容量（速率）總是有限的，如果不對(duì)業(yè)務(wù)量采取任何控制措施，就可能造成網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)流嚴(yán)重不均，有些節(jié)點(diǎn)和鏈路上的數(shù)據(jù)流超過(guò)了節(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)和處理能力，或者超過(guò)了鏈路的傳輸能力，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的擁塞，嚴(yán)重時(shí)使數(shù)據(jù)停止流動(dòng)，既不能輸出，也不能輸入，這種現(xiàn)象稱為死鎖（Deadlock）。當(dāng)輸入數(shù)據(jù)流量超過(guò)了輸出的數(shù)據(jù)流量時(shí)，網(wǎng)絡(luò)很快就會(huì)出現(xiàn)擁塞和死鎖現(xiàn)象。15.4.3業(yè)務(wù)量控制圖15.12擁塞效應(yīng)（a）吞吐量特性；（b）延遲特性圖15.12擁塞效應(yīng)

2.流量控制流量控制是指對(duì)一條通信路徑（或者虛電路）上各個(gè)環(huán)節(jié)的業(yè)務(wù)量進(jìn)行控制，加以某種限制，以使得業(yè)務(wù)量與該路徑上的資源相適應(yīng)，使其能在較高的效率下運(yùn)行，并避免快的發(fā)送者淹沒(méi)慢的接收者。流量控制可以在不同的層次上實(shí)現(xiàn)。在ISO的OSI七層模型中，數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層都可以處理流控的問(wèn)題。在分組交換網(wǎng)中，流量控制是按級(jí)進(jìn)行的，大致可劃分為如圖15.13所示的四種不同級(jí)別。2.流量控制圖15.13流控的層級(jí)圖15.13流控的層級(jí)

（1）段級(jí)（Hoplevel）。段級(jí)流量控制作用于通信子網(wǎng)內(nèi)部的相鄰節(jié)點(diǎn)之間，主要目的是平滑節(jié)點(diǎn)之間的信息流，防止局部緩沖區(qū)的擁塞和死鎖。段級(jí)的流量控制主要由數(shù)據(jù)鏈路層實(shí)現(xiàn)。（2）入口到出口級(jí)（Entry

to

exitlevel）。入口到出口級(jí)流量控制由源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)之間的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議實(shí)現(xiàn)，用于防止目的節(jié)點(diǎn)緩沖區(qū)發(fā)生擁塞。（3）入網(wǎng)級(jí)（Networkaccesslevel）。入網(wǎng)級(jí)是主機(jī)和源節(jié)點(diǎn)的接口，既是物理上的界面，也是傳輸層和網(wǎng)絡(luò)層的接口，也稱為網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)流量控制，可由數(shù)據(jù)鏈路層或網(wǎng)絡(luò)層實(shí)現(xiàn)。目的是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部擁塞程度限制進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的分組數(shù)。它與網(wǎng)絡(luò)的擁塞控制關(guān)系十分密切。（1）段級(jí)（Hoplevel）。段級(jí)流量控制作

（4）傳輸級(jí)（Transportlevel）或端到端級(jí)（End

to

endlevel）。傳輸級(jí)控制關(guān)系到一對(duì)用戶主機(jī)之間的流控，一般由傳輸層協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)。通常用來(lái)防止用戶進(jìn)程緩沖器溢出。需要指出的是，實(shí)際網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)比上述規(guī)整的分類和分級(jí)模型復(fù)雜得多。有時(shí)一個(gè)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)無(wú)法區(qū)分開(kāi)幾種不同級(jí)別的流量控制，有時(shí)一種流控包括了兩個(gè)或多個(gè)級(jí)別的流量控制，有時(shí)某級(jí)或某幾級(jí)都沒(méi)有流控功能，這都是可能的。（4）傳輸級(jí)（Transportlevel）

兩點(diǎn)之間流控的基本方法通常采用應(yīng)答方式。當(dāng)然在各種不同的流控要求中，可以采用由協(xié)議規(guī)定的各種不同的應(yīng)答體系?；趹?yīng)答機(jī)制的滑動(dòng)窗口協(xié)議獲得了廣泛應(yīng)用。在15.3節(jié)中介紹過(guò)的數(shù)據(jù)鏈路層流控機(jī)制在網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層都有類似的應(yīng)用。例如，在面向連接的傳輸層協(xié)議中也采用了與數(shù)據(jù)鏈路層類似的滑動(dòng)窗口機(jī)制，區(qū)別是傳輸層采用一種稱為信用證的窗口機(jī)制。即在建立連接時(shí)，雙方通過(guò)連接請(qǐng)求（CR）分組和接受連接（CA）分組中的窗口字段捎帶通告各自的窗口尺寸，即發(fā)放信用證（Credit）。通信過(guò)程中動(dòng)態(tài)調(diào)整收、發(fā)窗口尺寸。在TCP協(xié)議中也采用了類似的動(dòng)態(tài)窗口流量控制機(jī)制。兩點(diǎn)之間流控的基本方法通常采用應(yīng)答方式。當(dāng)然

除上述應(yīng)答方式外，流控方式還有多種，下面簡(jiǎn)要介紹其中幾種：（1）預(yù)約法。發(fā)端發(fā)送數(shù)據(jù)前，先向收端請(qǐng)求分配所需的收信緩沖區(qū)，得到收端的允許后，發(fā)送允許數(shù)量的分組。（2）保速法。在雙方通信前協(xié)商好所用的傳輸速率。這種協(xié)商是在“建立連接”時(shí)完成的，因而，在數(shù)據(jù)傳輸開(kāi)始之前已建立了保速流量控制。只要本次會(huì)話未結(jié)束，這個(gè)速率就維持不變。除上述應(yīng)答方式外，流控方式還有多種，下面

（3）恒量法（IsarithmicScheme），又稱許可證法。其意思是要在網(wǎng)中保持“固定數(shù)量”的分組。它是一種具有代表性的入網(wǎng)級(jí)流量控制方式。實(shí)現(xiàn)的方法是在網(wǎng)內(nèi)設(shè)置一定數(shù)量的“許可證”（Permit），每個(gè)許可證攜帶一個(gè)分組。當(dāng)許可證不帶分組時(shí)為“空載”，帶分組時(shí)為“滿載”。滿載許可證到達(dá)終點(diǎn)時(shí)卸下分組，變?yōu)椤翱蛰d”，許可證在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部巡游，分組在節(jié)點(diǎn)捕獲到“空許可證”之后，才可能在網(wǎng)內(nèi)流動(dòng)。采用許可證方法，分組需要在節(jié)點(diǎn)得到許可證才能發(fā)送，這可能產(chǎn)生額外的等待時(shí)延。為了減少等待時(shí)延，有人認(rèn)為不應(yīng)讓所有許可證都在網(wǎng)內(nèi)隨機(jī)巡游，而應(yīng)在各個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)立一個(gè)“許可證池”，在池內(nèi)保持幾個(gè)空載許可證，但池內(nèi)空許可證也不能太多（一般為兩三個(gè)），否則導(dǎo)致流控失控，產(chǎn)生擁塞，時(shí)延反而加大。（3）恒量法（IsarithmicScheme

3.擁塞控制

通信擁塞是指由于在通信子網(wǎng)中正在傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分組數(shù)量過(guò)量而引起的網(wǎng)絡(luò)性能下降現(xiàn)象。擁塞控制和流量控制兩個(gè)詞常被混用。一般認(rèn)為流量控制是對(duì)一條通信路徑上的業(yè)務(wù)量進(jìn)行控制的，是解決“線”或“局部”的問(wèn)題；擁塞控制是對(duì)進(jìn)入通信子網(wǎng)的總業(yè)務(wù)量進(jìn)行控制的，是解決“面”或“全局”的問(wèn)題。雖然在一條網(wǎng)絡(luò)連接兩端進(jìn)行的流量控制，很難控制通信子網(wǎng)中發(fā)生的業(yè)務(wù)量擁塞現(xiàn)象，但由于數(shù)據(jù)分組進(jìn)入通信子網(wǎng)，總是通過(guò)個(gè)別通信路徑實(shí)現(xiàn)的，因此兩者又密切相關(guān)。所以有文獻(xiàn)將其合二為一，統(tǒng)稱為流量控制。3.擁塞控制

在分組交換網(wǎng)中實(shí)施的擁塞控制方法有許多種，不同網(wǎng)絡(luò)采用了不同的方法：（1）丟棄超量分組。若無(wú)緩沖區(qū)存儲(chǔ)分組，只能加以丟棄。（2）采用流量控制，重選路由，分散處理。（3）從擁塞節(jié)點(diǎn)向一些或所有源節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)控制分組。這種抑流控制分組所具有的作用是停止或延緩源節(jié)點(diǎn)傳輸分組的速率，從而也限制了網(wǎng)絡(luò)中的分組總數(shù)量，但這種方法在網(wǎng)絡(luò)擁塞時(shí)會(huì)增加額外的業(yè)務(wù)量。在分組交換網(wǎng)中實(shí)施的擁塞控制方法有許多種，

（4）依靠路由選擇信息。諸如APPANET那樣的路由選擇策略，向相鄰節(jié)點(diǎn)傳送鏈路延遲信息，它會(huì)影響路由選擇判決。這個(gè)信息也可以用來(lái)影響新分組產(chǎn)生的速率，因?yàn)檫@些延遲受路由選擇判決影響，所以它們可能會(huì)變化太快而不能有效地用于擁塞控制。（5）利用端對(duì)端的探針?lè)纸M。此類分組上含有一個(gè)時(shí)間戳，用于測(cè)量?jī)蓚€(gè)特定端點(diǎn)之間的延遲。當(dāng)然，這類分組也增加了網(wǎng)絡(luò)開(kāi)銷。（4）依靠路由選擇信息。諸如APPANET那樣

（6）允許分組交換節(jié)點(diǎn)在分組經(jīng)過(guò)時(shí)，在分組上添加擁塞信息。這有兩種方法：一種方法是節(jié)點(diǎn)可以在與擁塞方向反向而行的分組上添加此類信息，這個(gè)信息會(huì)很快到達(dá)源節(jié)點(diǎn)，這樣源節(jié)點(diǎn)就可以減少網(wǎng)絡(luò)中的分組流；另一種方法是節(jié)點(diǎn)可以在向著擁塞方向前進(jìn)的分組上添加此類信息，目的節(jié)點(diǎn)在收到這個(gè)分組后，或者請(qǐng)求源節(jié)點(diǎn)調(diào)整其負(fù)荷，或者通過(guò)反方向發(fā)送的分組（或應(yīng)答）向源節(jié)點(diǎn)返回這個(gè)信號(hào)。（6）允許分組交換節(jié)點(diǎn)在分組經(jīng)過(guò)時(shí)，在分組上添加擁

在幀中繼網(wǎng)中采用擁塞警告通知機(jī)制，即把網(wǎng)絡(luò)擁塞情況報(bào)告給用戶終端，由用戶終端做具體的擁塞處理。其方法如下：（1）利用幀格式中的FECN（正向擁塞顯式通知）標(biāo)志向幀的接收方，或利用BECN（反向擁塞顯式通知）標(biāo)志向幀的發(fā)送方發(fā)出擁塞警告通知，迫使用戶終端適當(dāng)?shù)亟邓倩蚶么翱跈C(jī)制適當(dāng)?shù)乜刂屏髁?。?）用戶終端可使用DE（幀舍棄許可指示）來(lái)告訴網(wǎng)絡(luò)，若發(fā)生擁塞可優(yōu)行傳送那些對(duì)時(shí)延敏感（DE=0）的幀，而舍棄那些次要（DE=1）的幀。在幀中繼網(wǎng)中采用擁塞警告通知機(jī)制，即把網(wǎng)絡(luò)擁塞

（3）每隔N幀丟棄一幀。當(dāng)N＝1時(shí)，表明無(wú)緩沖器可用，所有幀將被丟棄。在ATM網(wǎng)中擁塞控制是個(gè)十分重要的課題，出現(xiàn)擁塞必須及時(shí)緩解、排除，不能讓其在網(wǎng)絡(luò)中擴(kuò)散。流量控制技術(shù)和擁塞控制技術(shù)就是如何避免出現(xiàn)擁塞以及出現(xiàn)擁塞后如何盡快排除的技術(shù)。

ATM的流量控制主要是入網(wǎng)級(jí)流控，而不是網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部對(duì)業(yè)務(wù)量的流控。其主要方法如圖15.14所示。（3）每隔N幀丟棄一幀。當(dāng)N＝1時(shí)，表明無(wú)緩沖圖15.14流量控制的主要方法圖15.14流量控制的主要方法ATM的擁塞控制分為擁塞管理、擁塞回避和擁塞恢復(fù)。擁塞管理在網(wǎng)絡(luò)中無(wú)擁塞時(shí)應(yīng)用，擁塞回避主要在網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)輕度擁塞時(shí)應(yīng)用，而擁塞恢復(fù)主要在網(wǎng)絡(luò)嚴(yán)重?fù)砣麜r(shí)應(yīng)用。其基本方法如圖15.15所示。ATM的擁塞控制分為擁塞管理、擁塞回避和擁塞圖15.15擁塞控制的基本方法圖15.15擁塞控制的基本方法

在Internet網(wǎng)中廣泛采用TCP/IP協(xié)議。

TCP采用信用證動(dòng)態(tài)窗口擁塞控制機(jī)制。在IP協(xié)議中，采用了抑制分組的方法來(lái)解決擁塞問(wèn)題。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生嚴(yán)重?fù)砣麜r(shí)，路由器往往需要采用載荷脫落（LoadShedding），即舍棄分組的方法來(lái)解決擁塞。至于舍棄哪個(gè)分組則取決于路由器所采用的策略，如按先來(lái)先服務(wù)規(guī)則舍去后到的分組或按分組優(yōu)先級(jí)規(guī)則舍棄優(yōu)先級(jí)低的分組等。當(dāng)然，被舍棄的分組要重新傳輸。在Internet網(wǎng)中廣泛采用TCP/IP協(xié)議

4.防止死鎖擁塞的極端情況是死鎖，即使在網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷不重時(shí)也有可能發(fā)生死鎖。常見(jiàn)的死鎖有以下幾種：（1）直接存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)死鎖。這是簡(jiǎn)單形式的死鎖，當(dāng)兩個(gè)直接相鄰節(jié)點(diǎn)互相傳送數(shù)據(jù)時(shí)，如圖15.16（a）所示，若A節(jié)點(diǎn)的緩沖器容量被送往B節(jié)點(diǎn)的分組占滿，而B(niǎo)節(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)容量又被送往A節(jié)點(diǎn)的分組占滿，互相不能再接收對(duì)方的分組，因此互相也不能再發(fā)送分組，造成死鎖。4.防止死鎖圖15.16死鎖類型（a）直接存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)死鎖；（b）間接存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)死鎖；（c）重新組裝死鎖圖15.16死鎖類型

（2）間接存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)死鎖。這種類型死鎖一般出現(xiàn)在環(huán)型網(wǎng)中，如圖15.16（b）所示，當(dāng)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)器均被要發(fā)送到間隔相鄰節(jié)點(diǎn)的分組占滿時(shí)（如圖中A節(jié)點(diǎn)裝滿了送往C節(jié)點(diǎn)的分組，B節(jié)點(diǎn)又裝滿了送往D節(jié)點(diǎn)的分組，依次類推），所有的通路均被堵塞而引起死鎖。克服存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)死鎖的有效方法是對(duì)每條鏈路設(shè)置至少一個(gè)溢出專用緩沖器。也就是在正常使用的緩沖器中，當(dāng)只有一個(gè)未被占用時(shí)，要限制分組的輸入，當(dāng)有分組輸出而空出存儲(chǔ)空間后才能再輸入，這樣就不會(huì)發(fā)生死鎖。（2）間接存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)死鎖。這種類型死鎖一般出現(xiàn)在

（3）重裝死鎖。如圖15.16（c）所示，若目的節(jié)點(diǎn)C的緩沖區(qū)中存滿了來(lái)自幾個(gè)不同節(jié)點(diǎn)的分組，而每個(gè)報(bào)文的分組都不齊全，無(wú)法恢復(fù)出原報(bào)文，并且C又不能再接收新的分組，于是就形成了死鎖?？朔?/p>