问题一：试述分组交换网络中虚电路子网的通信过程和传输特点？

2025-03-03 08:47:01

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回答1：

1、虚电路操作方式

为了进行数据的传输，网络的源节点和目的节点之间先要建立一条逻辑通路，因为这条逻辑电路不是专用的，所以称之为“虚”电路。每个节点到其它任一节点之间可能有若干条虚电路支持特定的两个端系统之间的数据传输，两个端系统之间也可以有多条虚电路为不同的进程服务。这些虚电路的实际路径可能相同，也可能不同。
假设有两条虚电路经过某节点，当一个数据分组到达时，该节点可利用下述方法判明该分组属于哪条虚电路，并且能将其转送至下一正确节点。一个端系统每次在建立虚电路时，选择一个未被使用的虚电路号分配给该虚电路，以便区别于本系统中的其它虚电路。在每个被传送的数据分组上不仅要有分组号、检验和等控制信息，还要有它要通过的虚电路的号码，以区别于其它虚电路的数据分组。在每个节点上都保存一张虚电路表，表中各项记录了一个打开的虚电路的信息，包括虚电路号、前一个节点、下一个节点等信息，这些信息是在虚电路建立过程中被确定的。
上述采用固定虚电路号的虚电路表法存在着缺陷，因为各个端系统各自独立地选取虚电路号，就有可能造成虚电路号的重复，如果两条编号相同的虚电路经过同一个节点，便会产生畸义。解决的方法是采用“动态”的虚电路号。
“动态”的虚电路号。是指各节点对同一条虚电路，根据本节点的实际情况给予可能不同的编号，与之对应的各节点的虚电路表也是在呼叫请求过程中建立的。
在建立虚电路的同时，每个节点的虚电路表中的每一项要记录两个虚电路号：前一个节点所选取的虚电路号和本节点所选取的虚电路号。这样一来，每条虚电路就有了唯一的一套虚电路编号。
由于虚电路上的数据是双向传输的，为保证两节点之间正、反两个方向的虚电路不相混淆，在一个节点选取虚电路号来替换其前一节点使用的虚电路号时，不仅要考虑以下一节点之间的虚电路号不相同，还要考虑以下一节点作为另一条反向虚电路的上一节点时所选取的虚电路号相区别。

2．虚电路服务

虚电路服务是网络层向运输层提供的一种使所有分组按顺序到达目的端系统的可靠的数据传送方式。进行数据交换的两个端系统之间存在着一条为它们服务的虚电路。
为了建立端系统之间的虚电路，源端系统的运输层首先向网络层发出连接请求，网络层则通过虚电路网络访问协议向网络节点发出呼叫分组；在目的端，网络节点向端系统的网络层传送呼叫分组，网络层再向运输层发出连接指示：最后，接收方运输层向发起方发回连接响应从而使虚电路建立起来。以后，两个端系统之间就可传送数据，数据由网络层拆成若干个分组送给通信子网，由通信子网将分组传送到数据接收方。
上述虚电路的服务是网络层向运输层提供的服务，也是通信子网向端系统提供的网络业务。但是，提供这种虚电路服务的通信子网内部的实际操作既可以是虚电路方式的，也可以是数据报方式的。以虚电路方式操作的网络，一般总是提供虚电路服务，OSI中面向连接的网络服务就是虚电路服务。在虚电路操作方式中，端系统的网络层同通信子网节点的操作是一致的，SNA、TRANSPAC等多数公共网络都采用这种虚电路操作支持虚电路服务的方式。
以数据报方式操作的网络，也可以提供虚电路服务，即通信子网内部节点按数据报方式交换数据，而与端系统相连的网络节点则向端系统提供虚电路服务。对于端系统来说，它的网络层与网络节点间的通信仍象虚电路操作方式的网络节点间情形一样，先建立虚电路，再交换数据分组，最后拆除电路。但实际上，每个分组被网络节点分成若干个数据报，附加上地址、序号、虚电路号等信息，分送到目的节点。目的节点再将数据报进行排序，拼成原来的分组，送给目的端系统；因此，源端系统和源网络节点之间。目的节点和目的端系统之间的网络层按虚电路操作方式交换分组，而目的节点和源节点之间则按数据报方式完成分组的交换。尽管通信子网的双据掀交换不是很可靠，但是两端的网络节点做了许多诸如徘序、重发等额外工作，从而满足了虚电路服务的要求。例如，在ARPANET中，内部使用数据报交换方式，但可以向端系统提供数据报和虚电路两种服务。

特点：
1、两种操作方式的特点
虚电路分组交换适用于端系统之间长时间的数据交换，尤其是在频繁的，但每次传送数据又很短的交互式会话情况下，免去了每个分组中地址信息的额外开销，但是每个网络节点却需要负担维持虚电路表的开销。因此，要将这两个因素进行权衡，另外还要考虑如果建立和拆除电路的次数过于频繁也不合适。
数据报免去了呼叫建立过程，在分组传输数量不多的情况下要比虚电路简单灵活。每个数据报可以临时根据网络中的流量情况选取不太拥挤的链路，不象虚电路中的每个分组必须按照连接建立时的路径传送。每个节点没有额外开销，但每个分组在每个节点都要经过路由选择处理，会影响传送速度。
虚电路提供了可靠的通信功能，能保证每个分组的正确到达，且分组保持原来顺序。另外，还可以对两个数据端点的流量进行控制，当接收方来不及接收数据时，可以通知发送方暂缓发送分组，但虚电路有一个致命的弱点，即当某个节点或某条链路出故障而彻底失效时，则所有经过该节点或该链路的虚电路将遭到破坏。而在数据报方式中，这种故障的影响面要小得多，当发生上述故障时，仅有缓存在该节点上的分组可能丢失，其它分组则可绕开故障区到达目的地，或者一直被搁置到故障修复后再传送。不过，数据报不保证数据分组的按序到达，数据的丢失也不会立即被发现。

2、两种网络服务的特点
虚电路服务与数据报服务的本质差别表现为：是将顺序控制、差错控制和流量控制等通信功能交由通信子网完成，还是由端系统自己来完成。
虚电路服务向端系统保证了数据的按序到达，免去了端系统在顺序控制上的开销。但是，当端系统本身并不关心数据的顺序时，这项功能便成了多余，反倒影响了无序数据交换的整体效率。
虚电路服务向端系统提供了无差错的数据传送，但是，在端系统只要求快速的数据传送，而不在乎个别数据块丢失的情况下，虚电路服务所提供的差错控制也就并不很必要了。相反，有的端系统却要求很高的数据传送质量，虚电路服务所提供的差错控制还不能满足要求，端系统仍需要自己来进行更严格的差错控制，此时虚电路服务所做的工作又略嫌多余。不过，这种情况下，虚电路服务毕竟在一定程度上为端系统分担了一部分工作，为降低差错概率还是起了一定作用。
至于虚电路服务所提供的流量控制，有时对端系统来说也并不适宜，比如在要求数据交换速率尽可能高的情况下。因为，虚电路服务将数据总是按固定路径传送，而不灵活地走捷径；另外，流量控制本身就很可能规定了交换速率的上限。
虚电路服务提供了可靠的数据传送和方便的进网接口。但是，虚电路服务中电路的建立与拆除在交互式应用中会影响通信效率。
以上主要对虚电路服务的优、缺点作了分析，数据报服务的优、缺点基本与之相补。
可以看出，两种服务优、缺点各自参半，对二者的选择取决于应用背景，即网络用户对通信子网是要求只管数据传送而不必多管“闲事”，还是希望通信子网提供更可靠的服务来减轻自身的负担。有人将虚电路服务比作坐公共汽车，将数据报服务比作坐出租车，这种比喻在某种程度上形象他说明了两种服务的特点。

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