換技術中電路的概念。後者對應著一條實實在在的物理線路,該線路的帶寬是預先分配好的,是通信雙方的物理連接。而虛電路的概念是指在通信雙方建立了一條邏輯連接,該連接的物理含義是指明收發雙方的數據通信應按虛電路指示的路徑進行。虛電路的建立並不表明通信雙方擁有一條專用通路,即不能獨占信道帶寬,到來的數據報文在每個交換機上仍需要緩存,並在線路上進行輸出排隊。
廣域網另一種組網方式是數據報方式,交換機不必登記每條打開的虛電路,它們隻需要用一張表來指明到達所有可能的目的端交換機的輸出線路(在虛電路方式中,同樣需要這些表,讀者想一想為什麼?)。由於數據報方式中每個報文都要單獨尋址,因此要求每個數據報包含完整的目的地址。
虛電路方式與數據報方式之間的最大差別在於:虛電路方式為每一對結點之間的通信預先建立一條虛電路,後續的數據通信沿著建立好的虛電路進行,交換機不必為每個報文進行路由選擇;而在數據報方式中,每一個交換機為每一個進入的報文進行一次路由選擇,也就是說,每個報文的路由選擇獨立於其他報文。
兩者比較
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廣域網是采用虛電路方式還是數據報方式,涉及到的因素比較多。下麵我們主要是從兩個方麵來比較這兩種結構。一方麵是從廣域網內部來考察,另一方麵是從用戶的角度(即用戶需要廣域網提供什麼服務)來考察。
在廣域網內部,虛電路和數據報之間有好幾個需要權衡的因素。一個因素是交換機的內存空間與線路帶寬的權衡。虛電路方式允許數據報文隻含位數較少的虛電路號,而並不需要完整的目的地址,從而節省交換機輸入輸出線路的帶寬。虛電路方式的代價是在交換機中占用內存空間用於存放虛電路表,而同時交換機仍然要保存路由表。
另一個因素是虛電路建立時間和路由選擇時間的比較。在虛電路方式中,虛電路的建立需要一定的時間,這個時間主要是用於各個交換機尋找輸出線路和填寫虛電路表,而在數據傳輸過程中,報文的路由選擇卻比較簡單,僅僅查找虛電路表即可。數據報方式不需要連接建立過程,每一個報文的路由選擇單獨進行。
虛電路還可以進行擁塞避免,原因是虛電路方式在建立虛電路時已經對資源進行了預先分配(如緩衝區)。而數據報廣域網要實現擁塞控製就比較困難,原因是數據報廣域網中的交換機不存儲廣域網狀態。
廣域網內部使用虛電路方式還是數據報方式正是對應於廣域網提供給用戶的服務。虛電路方式提供的是麵向連接的服務;而數據報方式提供的是無連接的服務。由於不同的集團支持不同的觀點,20世紀70年代發生的“虛電路”派和“數據報”派的激烈爭論就說明了這一點。
支持虛電路方式(如X.25)的人認為,網絡本身必須解決差錯和擁塞控製問題,提供給用戶完善的傳輸功能。而虛電路方式在這方麵做得比較好,虛電路的差錯控製是通過在相鄰交換機之間“局部”控製來實現的。也就是說,每個交換機發出一個報文後要啟動定時器,如果在定時器超時之前沒有收到下一個交換機的確認,則它必須重發數據。而擁塞避免是通過定期接收下一站交換機的“允許發送”信號來實現的。這種在相鄰交換機之間進行差錯和擁塞控製的機製通常叫做“跳到跳”(hop-by-hop)控製。
而支持數據報方式(如IP)的人認為,網絡最終能實現什麼功能應由用戶自己來決定,試圖通過在網絡內部進行控製來增強網絡功能的做法是多餘的,也就是說,即使是最好的網絡也不要完全相信它。可靠性控製最終要通過用戶來實現,利用用戶之間的確認機製去保證數據傳輸的正確性和完整性,這就是所謂的“端到端”(end-to-end)控製。
以前支持相鄰交換機之間實現“局部”控製的唯一理由是,傳輸差錯可以迅速得到糾正。然而現在網絡的傳輸介質誤碼率非常低,例如微波介質的誤碼率通常少於10-7,而光纖介質的誤碼率通常低於10-9,因傳輸差錯而造成報文丟失的概率極小,可見“端到端”的數據重傳對網絡性能影響不大。既然用戶總是要進行“端到端”的確認以保證數據傳輸的正確性,若再由網絡進行“跳到跳”的確認隻能是增加網絡開銷,尤其是增加網絡的傳輸延遲。與偶爾的“端到端”數據重傳相比,頻繁的“跳到跳”數據重傳將消耗更多的網絡資源。實際上,采用不合適的“跳到跳”過程隻會增加交換機的負擔,而不會增加網絡的服務質量。
由於在虛電路方式中,交換機保存了所有虛電路的信息,因而虛電路方式在一定程度上可以進行擁塞控製。但如果交換機由於故障且丟失了所有路由信息,則將導致經過該交換機的所有虛電路停止工作。與此相比,在數據報廣域網中,由於交換機不存儲網絡路由信息,交換機的故障隻會影響到目前在該交換機排隊等待傳輸的報文。因此從這點來說,數據報廣域網比虛電路方式更強壯些。
總而言之,數據報廣域網無論在性能、健壯以及實現的簡單性方麵都優於虛電路方式。
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