計算機網(wǎng)絡(luò)(第三版)蔡皖東 西安電子科技大學(xué)出版社第三章

1、計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò) 1 2021-7-13 第三章第三章 廣域網(wǎng)技術(shù)廣域網(wǎng)技術(shù) 計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò) 2 2021-7-13 互聯(lián)網(wǎng) 局域網(wǎng)局域網(wǎng) 廣域網(wǎng) 路由器 結(jié)點交換機 n 廣域網(wǎng)是單個的網(wǎng)絡(luò)，它使用結(jié)點交換機結(jié)點交換機連接各主機而 不是用路由器路由器連接各網(wǎng)絡(luò)。 n 結(jié)點交換機結(jié)點交換機在單個網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)發(fā)分組，而路由器路由器在多個網(wǎng) 絡(luò)構(gòu)成的互聯(lián)網(wǎng)中轉(zhuǎn)發(fā)分組。 計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò) 3 2021-7-13 nWANWAN的特點：的特點： n范圍廣：地區(qū)、國家、洲際、全球范圍廣：地區(qū)、國家、洲際、全球 n建立在電信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上建立在電信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上 n應(yīng)用環(huán)境復(fù)雜：線路、技術(shù)、協(xié)議、設(shè)備

2、應(yīng)用環(huán)境復(fù)雜：線路、技術(shù)、協(xié)議、設(shè)備 n介質(zhì)：雙絞線、同軸、光纖、地面微波、衛(wèi)星介質(zhì)：雙絞線、同軸、光纖、地面微波、衛(wèi)星 n傳輸速率：主干網(wǎng)高，但接入速率低（成本？）傳輸速率：主干網(wǎng)高，但接入速率低（成本？） n誤碼率高：復(fù)雜的錯誤控制技術(shù)，開銷？誤碼率高：復(fù)雜的錯誤控制技術(shù)，開銷？ n拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：點到點連接構(gòu)成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：點到點連接構(gòu)成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò) 4 2021-7-13 nX.25：公共分組交換網(wǎng)：公共分組交換網(wǎng) n使用使用X.25X.25協(xié)議進行分組交換的數(shù)據(jù)通信技術(shù)協(xié)議進行分組交換的數(shù)據(jù)通信技術(shù) nFrame Relay：幀中繼（：幀中繼（FR） n一種高速的

3、在鏈路層進行分組交換的技術(shù)一種高速的在鏈路層進行分組交換的技術(shù) nATM：異步傳輸模式：異步傳輸模式 n一種基于異步時分多路復(fù)用的、采用信元交換代一種基于異步時分多路復(fù)用的、采用信元交換代 替分組交換的技術(shù)替分組交換的技術(shù) 計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò) 5 2021-7-13 nISDN：綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng)：綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng) n一種可以在電話線路上同時提供音頻、視頻和數(shù)一種可以在電話線路上同時提供音頻、視頻和數(shù) 據(jù)服務(wù)的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)據(jù)服務(wù)的數(shù)字網(wǎng)絡(luò) nDDN：數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)：數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng) n一種利用數(shù)字信道提供半永久性連接電路的數(shù)字一種利用數(shù)字信道提供半永久性連接電路的數(shù)字 網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò) nxDSL：數(shù)字用戶線：數(shù)字用戶

4、線 n一種利用電話線路進行數(shù)字傳輸?shù)母咚俳尤爰夹g(shù)一種利用電話線路進行數(shù)字傳輸?shù)母咚俳尤爰夹g(shù) 計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò) 6 2021-7-13 3.1 引言 3.2 分組交換網(wǎng) 3.3 幀中繼網(wǎng) 3.5 ATM網(wǎng) 3.6 無線通信網(wǎng) 3.7 網(wǎng)絡(luò)互連 3.4 ISDN 3.8 Internet 計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò) 7 2021-7-13 n 分組交換技術(shù)分組交換技術(shù)始于20世紀(jì)70年代，盛于80年代。 n X.25X.25建議建議是針對分組交換網(wǎng)而制定的國際標(biāo)準(zhǔn)，因此。 n X.25網(wǎng)絡(luò)采用端到端端到端差錯處理和流量控制機制，保證了 較低級模擬線路條件下較高質(zhì)量的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。 n 隨著技術(shù)發(fā)展，

5、分組交換網(wǎng)的分組處理能力、中繼線速 率以及傳輸時延等性能極高。 n 新的分組交換技術(shù)：幀中繼幀中繼、ATMATM等快速分組交換技術(shù)。 計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò) 8 2021-7-13 n 分組交換機分組交換機、用戶接入設(shè)備用戶接入設(shè)備、傳輸線路傳輸線路。 n 分組交換機：樞紐；轉(zhuǎn)發(fā)、路由選擇。分組交換機：樞紐；轉(zhuǎn)發(fā)、路由選擇。 轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)是當(dāng)交換結(jié)點收到分組后，根據(jù)其目的地址查 找路由表，并找出應(yīng)從結(jié)點的哪一個接口將該分組發(fā)送 出去。 路由選擇路由選擇是構(gòu)造路由表(routing table)的過程。 計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò) 9 2021-7-13 2, 1 4 5 6 7 4 5 6 7 4 5 6

6、 7 交 換 機 1 交換機 2 交 換 機 3 1, 1 1, 3 3, 2 3, 3 每個交換機都有兩組端口。 一組是和本地主機相連的低速端口， 另一組是和其他交換機相連的高速端口。 1 2 3 1 2 3 1 2 3 2, 2 計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò) 10 2021-7-13 2, 1 4 5 6 7 4 5 6 7 交換機 2 交 換 機 3 1, 1 3, 2 3, 3 每個主機地址中后面的數(shù)字是指該交換機的低速端口 主機地址3, 2是指連接在交換機 3 的 2 號低速端口 交 換 機 1 1, 3 主機地址1, 3是指連接在交換機 1 的 3 號低速端口 1 2 3 1 2 3 4

7、5 6 7 1 2 3 2, 2 計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò) 11 2021-7-13 2, 1 2, 2 4 5 6 7 4 5 6 7 交換機 2 交 換 機 3 1, 1 3, 2 3, 3 這里給出結(jié)點交換機 2 中的轉(zhuǎn)發(fā)表作為例子 例如，一個欲發(fā)往主機3, 2的分組到達了交換機 2。 交 換 機 1 1, 3 交換機 2 的轉(zhuǎn)發(fā)表 目的站 下一跳 1, 1 交換機1 1, 3 交換機1 3, 2 交換機3 3, 3 交換機3 2, 1 直接 2, 2 直接 這時應(yīng)查找交換機 2 的轉(zhuǎn)發(fā)表，找目的站為3, 2的項目。 4 5 6 7 1 2 3 1 2 3 1 2 3 計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò)

8、12 2021-7-13 2, 1 2, 2 1 2 3 4 1 2 3 4 交換機 2 交 換 機 3 1, 1 3, 2 3, 3 目的站是3, 2嗎？ 交 換 機 1 1, 3 交換機 2 的轉(zhuǎn)發(fā)表 目的站 下一跳 1, 1 交換機1 1, 3 交換機1 3, 2 交換機3 3, 3 交換機3 2, 1 直接 2, 2 直接 查找轉(zhuǎn)發(fā)表中的下一個項目。 否 1 2 3 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò) 13 2021-7-13 2, 1 2, 2 1 2 3 4 1 2 3 4 交換機 2 交 換 機 3 1, 1 3, 2 3, 3 目的站是3, 2嗎？ 交

9、 換 機 1 1, 3 交換機 2 的轉(zhuǎn)發(fā)表 目的站 下一跳 1, 1 交換機1 1, 3 交換機1 3, 2 交換機3 3, 3 交換機3 2, 1 直接 2, 2 直接 查找轉(zhuǎn)發(fā)表中的下一個項目。 否 1 2 3 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò) 14 2021-7-13 2, 1 2, 2 1 2 3 4 1 2 3 4 交換機 2 交 換 機 3 1, 1 3, 2 3, 3 目的站是3, 2嗎？ 交 換 機 1 1, 3 交換機 2 的轉(zhuǎn)發(fā)表 目的站 下一跳 1, 1 交換機1 1, 3 交換機1 3, 2 交換機3 3, 3 交換機3 2, 1 直接 2

10、, 2 直接 根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)表指出的下一跳把分組轉(zhuǎn)發(fā)到交換機 3。 是 1 2 3 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò) 15 2021-7-13 2, 1 2, 2 1 2 3 4 1 2 3 4 交換機 2 交 換 機 3 1, 1 3, 2 3, 3 交 換 機 1 1, 3 分組轉(zhuǎn)發(fā)到交換機 3 后就查找交換機 3 的轉(zhuǎn)發(fā)表。 從轉(zhuǎn)發(fā)表（此處省略了）可知不必再轉(zhuǎn)發(fā)分組了， 把該分組直接交付給主機3, 2即可。 1 2 3 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò) 16 2021-7-13 n X.25分組交換網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)由三層通信協(xié)議，即物理層物理層

11、、 鏈路層鏈路層和分組層分組層組成； n 物理層物理層，對應(yīng)于ISO/OSI參考模型的物理層。 n 鏈路層鏈路層，對應(yīng)于ISO/OSI參考模型的數(shù)據(jù)鏈路層。 n 分組層分組層，對應(yīng)于ISO/OSI參考模型的網(wǎng)絡(luò)層，它規(guī)定了 數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE和數(shù)據(jù)電路端接設(shè)備DCE之間進行信息交 換的分組分組格式，并規(guī)定了采用分組交換的方法，在一條邏 輯信道上對分組流量、分組傳送差錯執(zhí)行獨立的控制。 計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò) 17 2021-7-13 7 (HDLC幀) (X.25分組) FACIFCSF 分組頭數(shù)據(jù) 通用格式標(biāo)識邏輯信道組號 邏輯信道號 分組類型標(biāo)識 呼叫方和被叫方DTE地址信息 其他輔助信息

12、Q D 0 1邏輯信道組號 分組類型標(biāo)識 P(R)MP(S)0 430 n Q:用戶數(shù)據(jù)還是網(wǎng)絡(luò)信息 n D：傳送確認(rèn)位 n E,G:分組編號的位數(shù) 計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò) 18 2021-7-13 分組交換方式有虛電路虛電路和數(shù)據(jù)報數(shù)據(jù)報兩種。由分組格式中 的“分組類型標(biāo)識符分組類型標(biāo)識符”規(guī)定具體的數(shù)據(jù)分組。 n 虛電路交換方式 虛電路是兩個用戶終端在通信之前預(yù)先建立的邏輯連邏輯連 接接，它提供的是一條雙向雙向的、無差錯無差錯的及有序有序的邏輯連接。 在X.25的虛電路交換中，分為交換虛電路交換虛電路(SVC)(SVC)和永永 久虛電路久虛電路(PVC)(PVC)兩種。 計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò)

13、 19 2021-7-13 H1 H5 H2 H4 H3 A C D B H6 E 分組交換網(wǎng) H1 要和 H5 通信 虛電路 H1 向 H5 發(fā)送的 所有分組都沿此 虛電路傳送。 計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò) 20 2021-7-13 拆除確認(rèn) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 拆除指示 拆除請求 數(shù)據(jù) 呼叫連通 呼叫指示 呼叫請求 被叫方(DTE)呼叫方(DTE)分組交換網(wǎng) 路由選擇 建立連接 呼叫接受 數(shù)據(jù)傳輸 數(shù)據(jù) 拆除連接 差錯處理、流控和 鏈路維護 計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò) 21 2021-7-13 交換虛電路方式SVC的數(shù)據(jù)交換過程說明如下： l 在建立虛電路階段，呼叫方(DTE)通過發(fā)送“呼叫請求呼叫請求” 分

14、組分組呼叫被叫方(DTE)?！昂艚姓埱蠛艚姓埱蟆狈纸M分組中包含有被叫 方(目的)地址、呼叫方(信源)DTE地址和呼叫方使用的虛 電路號。 l “呼叫請求呼叫請求”分組分組通過網(wǎng)絡(luò)時，網(wǎng)絡(luò)中的各個分組交 換機根據(jù)其被叫方地址選擇路由，分配虛電路號(用邏輯 信道組號和邏輯信道號表示)，并記錄在交換機的路徑表 中。 計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò) 22 2021-7-13 l 最靠近被叫方的交換機用“呼叫指示呼叫指示”分組分組通知被叫 方。“呼叫指示呼叫指示”分組分組格式與“呼叫請求呼叫請求”分組分組相同，但 使用不同的虛電路號。 l 呼叫方采用由高向低分配策略從當(dāng)前空閑虛電路號中 為“呼叫請求呼叫請求”分組

15、分組分配虛電路號；網(wǎng)絡(luò)交換機采用由低 向高分配策略從當(dāng)前空閑虛電路號中為“呼叫指示呼叫指示”分組分組 分配虛電路號，以避免虛電路號的分配沖突。 計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò) 23 2021-7-13 l 被叫方如果同意連接，則回送“呼叫接受呼叫接受”分組分組，該 分組沿著已建立的虛電路傳輸給呼叫方，到達最靠近呼叫 方的交換機后，以“呼叫連通呼叫連通”分組分組通知呼叫方，其分組 格式與“呼叫請求呼叫請求”分組分組相同。至此，這條虛電路已建立 起來，可轉(zhuǎn)入數(shù)據(jù)傳輸階段。 l 在單條虛電路上使用“數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)”分組分組可以進行點到點的 雙向數(shù)據(jù)傳輸。如果要進行點到多點傳輸，則必須建立多 條虛電路。 計算機網(wǎng)絡(luò)計

16、算機網(wǎng)絡(luò) 24 2021-7-13 l 在虛電路上使用“流量控制流量控制”分組分組進行流量控制和差 錯處理，使用“鏈路維護鏈路維護”分組分組進行虛電路的維護。 l 數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后，任何一方要使用“拆除請求拆除請求”分組分組 拆除虛電路，釋放所占有的系統(tǒng)資源。拆除虛電路過程與 建立虛電路過程基本相同。 計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò) 25 2021-7-13 拆除確認(rèn) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 拆除指示 拆除請求 數(shù)據(jù) 呼叫連通 呼叫指示 呼叫請求 被叫方(DTE)呼叫方(DTE)分組交換網(wǎng) 路由選擇 建立連接 呼叫接受 數(shù)據(jù)傳輸 數(shù)據(jù) 拆除連接 差錯處理、流控和 鏈路維護 計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò) 26 2021-7-1

17、3 在永久虛電路永久虛電路PVCPVC中，源DTE與目的DTE之間的虛電路 是預(yù)先分配好的，并已記錄在轉(zhuǎn)發(fā)路徑表中。 在永久虛電路永久虛電路PVCPVC中，源DTE與目的DTE之間可直接使 用虛電路號進行通信，而無需動態(tài)地分配和清除這些虛 電路號，即無建立連接和拆除連接階段，如同一條專線 一般。 在X.25分組交換網(wǎng)中主要以提供虛電路虛電路傳輸服務(wù)為主。 計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò) 27 2021-7-13 H1 H5 H2 H4 H3 A C D B H6 E 分組交換網(wǎng) H1 向 H5 發(fā)送分組 路徑可能變化 計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò) 28 2021-7-13 對比的方面 虛電路服務(wù) 數(shù)據(jù)報服務(wù) 思

18、路 可靠通信應(yīng)當(dāng) 可靠通信應(yīng)當(dāng) 由網(wǎng)絡(luò)來保證 由用戶主機來保證 連接的建立 必須有 不要 目的站地址 僅在連接建立階段 每個分組都有 使用，每個分組使 目的站的全地址 用短的虛電路號 計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò) 29 2021-7-13 對比的方面 虛電路服務(wù) 數(shù)據(jù)報服務(wù) 分組的轉(zhuǎn)發(fā) 屬于同一條虛電路 每個分組獨立選擇 的分組均按照同一 路由進行轉(zhuǎn)發(fā) 路由進行轉(zhuǎn)發(fā) 當(dāng)結(jié)點出 所有通過出故障的 故障結(jié)點可能丟失 故障時 結(jié)點的虛電路 分組，一些路由 均不能工作 可能會發(fā)生變化 計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò) 30 2021-7-13 對比的方面 虛電路服務(wù) 數(shù)據(jù)報服務(wù) 分組的順序 總是按發(fā)送順序 到達目的站時不

19、一定 到達目的站 按發(fā)送順序 端到端的 可以由分組交換網(wǎng) 由用戶主機負(fù)責(zé) 差錯處理和 負(fù)責(zé)也可以由用戶 流量控制 主機負(fù)責(zé) 計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò) 31 2021-7-13 n 虛電路服務(wù)虛電路服務(wù)的思路來源于傳統(tǒng)的電信網(wǎng)。 電信網(wǎng)負(fù)責(zé)保證可靠通信的一切措施，因此電信網(wǎng)的 節(jié)點交換機復(fù)雜而昂貴。 n 數(shù)據(jù)報服務(wù)數(shù)據(jù)報服務(wù)力求使網(wǎng)絡(luò)生存性好和使對網(wǎng)絡(luò)的控制功 能分散，因而只能要求網(wǎng)絡(luò)提供盡最大努力的服務(wù)。 可靠通信由用戶終端中的軟件來保證。 n 關(guān)于網(wǎng)絡(luò)層應(yīng)當(dāng)采用數(shù)據(jù)報服務(wù)還是虛電路服務(wù)，在網(wǎng) 絡(luò)界一直在進行爭論，焦點是網(wǎng)絡(luò)要不要提供網(wǎng)絡(luò)端到端 的可靠服務(wù)。InternetInternet在網(wǎng)絡(luò)層

20、采用了數(shù)據(jù)報服務(wù)。在網(wǎng)絡(luò)層采用了數(shù)據(jù)報服務(wù)。 計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò) 32 2021-7-13 n 在早期在早期，線路傳輸質(zhì)量較差時，因為虛電路服務(wù)能保證 服務(wù)質(zhì)量， 因此能提供虛電路傳輸服務(wù)的X.25 網(wǎng)在三十多 年前，曾經(jīng)是頗受歡迎的一種計算機網(wǎng)絡(luò)。 n 到了 20 世紀(jì) 90 90 年代年代，情況就發(fā)生了很大的變化。通 信主干線路已大量使用光纖技術(shù)，數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量大大提高使 得誤碼率降低好幾個數(shù)量級，而 X.25 十分復(fù)雜的數(shù)據(jù)鏈路 層協(xié)議和分組層協(xié)議已成為多余的。 n 讓網(wǎng)絡(luò)只提供數(shù)據(jù)報服務(wù)可以大大簡化簡化網(wǎng)絡(luò)層的結(jié)構(gòu)。 計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò) 33 2021-7-13 n PC 機的價格急

21、劇下降使得無硬盤的啞終端退出了通信 市場。這正好符合因特網(wǎng)當(dāng)初的設(shè)計思想：網(wǎng)絡(luò)應(yīng)盡量簡 單而智能應(yīng)盡可能放在網(wǎng)絡(luò)以外的用戶端。 n 技術(shù)的進步使得網(wǎng)絡(luò)出錯的概率已越來越小，因而讓 主機負(fù)責(zé)端到端的可靠性不但不會給主機增加更多的負(fù)擔(dān)， 反而能夠使更多的應(yīng)用在這種簡單的網(wǎng)絡(luò)上運行。 n X.25 網(wǎng)逐漸退出了歷史舞臺。因特網(wǎng)發(fā)展到今天的 規(guī)模，充分說明了在網(wǎng)絡(luò)層提供數(shù)據(jù)報服務(wù)是非常成功的。 計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò) 34 2021-7-13 3.1 引言 3.2 分組交換網(wǎng) 3.3 幀中繼網(wǎng) 3.5 ATM網(wǎng) 3.6 無線通信網(wǎng) 3.7 網(wǎng)絡(luò)互連 3.4 ISDN 3.8 Internet 計算機網(wǎng)絡(luò)

22、計算機網(wǎng)絡(luò) 35 2021-7-13 n 到20世紀(jì)80年代后期，許多應(yīng)用迫切要求增加分組交 換服務(wù)的速率。 n 低誤碼率允許減少節(jié)點對每個分組的處理時間，則各 分組通過網(wǎng)絡(luò)的時延亦可減少，同時節(jié)點對分組的處理能 力也就增大了。 n 幀中繼幀中繼 FR (Frame Relay)FR (Frame Relay)就是一種減少節(jié)點處理時減少節(jié)點處理時 間間，支持高速交換的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。 n 幀中繼在許多方面非常類似于 X.25，因此常被稱為第 二代的 X.25。 計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò) 36 2021-7-13 n 幀中繼網(wǎng)的主要特點主要特點是，簡化了大量的網(wǎng)絡(luò)功能，將 用于保證數(shù)據(jù)可靠傳輸?shù)墓δ埽?/p>

23、如差錯恢復(fù)差錯恢復(fù)和流量控制流量控制機 制，轉(zhuǎn)移給用戶終端或本地節(jié)點來完成。 n 當(dāng)幀中繼交換機收到一個幀的首部時，只要一查出幀 的目的地址就立即進行轉(zhuǎn)發(fā)。當(dāng)正在接收一個幀時就轉(zhuǎn)發(fā) 此幀的技術(shù)，通常被稱為快速分組交換快速分組交換。 n 因此在幀中繼網(wǎng)絡(luò)中，一個幀的處理時間比 X.25 網(wǎng) 約減少一個數(shù)量級一個數(shù)量級。這樣，幀中繼網(wǎng)絡(luò)的吞吐量要比 X.25 網(wǎng)絡(luò)的提高一個數(shù)量級以上。 計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò) 37 2021-7-13 n 幀中繼網(wǎng)使用的擁塞控制方法： 丟棄策略丟棄策略。當(dāng)擁塞足夠嚴(yán)重時，網(wǎng)絡(luò)就要被迫將幀丟棄。 擁塞避免擁塞避免。在剛一出現(xiàn)輕微的擁塞跡象時，用一些信令 機制及時使 擁

24、塞避免過程擁塞避免過程 開始工作。 擁塞恢復(fù)擁塞恢復(fù)。在已出現(xiàn)擁塞時，擁塞恢復(fù)過程擁塞恢復(fù)過程可阻止網(wǎng)絡(luò) 徹底崩潰。 n 為了進行擁塞控制，設(shè)定了幀的優(yōu)先級幀的優(yōu)先級。 計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò) 38 2021-7-13 n 在幀中繼網(wǎng)絡(luò)中，所有的幀中繼幀被劃分為高優(yōu)先級高優(yōu)先級 和低優(yōu)先級低優(yōu)先級。 n 高優(yōu)先級幀高優(yōu)先級幀在首部的地址字段中的可丟棄指示 DE DE 比比 特置為特置為 0 0，表示網(wǎng)絡(luò)盡可能盡可能不要丟棄這類幀（即使網(wǎng)絡(luò)發(fā) 生了擁塞）。 n 低優(yōu)先級幀的低優(yōu)先級幀的 DE DE 比特置為比特置為1 1，表示這是相對較為不重 要的幀，在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生了擁塞時可丟棄這類幀。 計算機網(wǎng)絡(luò)計

25、算機網(wǎng)絡(luò) 39 2021-7-13 幀中繼幀 發(fā)送在前 標(biāo) 志標(biāo) 志地 址信 息幀檢驗序列 字節(jié)12241長度 可變 首部尾部 IP 數(shù)據(jù)報 標(biāo)志字段是一個 01111110 的比特序列， 用于指示幀中繼幀的起始和結(jié)束。 它的惟一性是通過比特填充法來確保的。 計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò) 40 2021-7-13 幀中繼幀 發(fā)送在前 標(biāo) 志標(biāo) 志地 址信 息幀檢驗序列 字節(jié)12241可 變 首部尾部 IP 數(shù)據(jù)報 信息字段是長度可變的用戶數(shù)據(jù)。 計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò) 41 2021-7-13 幀中繼幀 發(fā)送在前 標(biāo) 志標(biāo) 志地 址信 息幀檢驗序列 字節(jié)12241可 變 首部尾部 IP 數(shù)據(jù)報 幀檢驗序

26、列字段是 2 字節(jié)的 CRC 檢驗。 當(dāng)檢測出差錯時，就將此幀丟棄。 計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò) 42 2021-7-13 幀中繼幀 發(fā)送在前 標(biāo) 志標(biāo) 志地 址信 息幀檢驗序列 字節(jié)12241可 變 首部尾部 IP 數(shù)據(jù)報 地址字段地址字段 計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò) 43 2021-7-13 n 數(shù)據(jù)鏈路連接標(biāo)識符數(shù)據(jù)鏈路連接標(biāo)識符DLCIDLCI，用來標(biāo)識虛電路，只具 有本地意義。 n 正向阻塞通知正向阻塞通知FECNFECN，若某結(jié)點將 FECN 置為1，表明 與該幀在同方向傳輸?shù)膸赡苁芫W(wǎng)絡(luò)擁塞的影響而產(chǎn)生 時延。 n 反向阻塞通知反向阻塞通知BECNBECN，若某結(jié)點將BECN置為1即指示接

27、受者，與該幀反方向傳輸?shù)膸赡苁芫W(wǎng)絡(luò)擁塞的影響產(chǎn) 生時延。 n 幀丟棄許可指示幀丟棄許可指示DEDE。 計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò) 44 2021-7-13 n 與HDLCHDLC幀格式幀格式相比，幀中繼的幀格式中沒有控制沒有控制 字段字段(C)，這就意味著幀中繼只有單一的數(shù)據(jù)幀，而無 其他的控制幀，從而簡化了協(xié)議。 n 并且，幀中繼的幀格式中也沒有提供用于差錯處差錯處 理理和流量控制流量控制的相應(yīng)字段，這說明幀中繼網(wǎng)絡(luò)不提供 差錯處理和流控功能。 計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò) 45 2021-7-13 n 與電路交換電路交換業(yè)務(wù)的比較。 幀中繼和電路交換業(yè)務(wù)都能為用戶提供高速率、低時 延的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)。

28、由于用戶使用電路交換業(yè)務(wù)時要獨占帶寬資源，因此 通信費用昂貴。 幀中繼采用動態(tài)分配帶寬技術(shù)，允許用戶占用其他用 戶的空閑帶寬來傳送大量的突發(fā)性數(shù)據(jù)，實現(xiàn)帶寬資源共 享，使用戶的通信費用低于專線。 計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò) 46 2021-7-13 n 與X.25X.25分組交換分組交換業(yè)務(wù)的比較。 幀中繼和X.25分組交換業(yè)務(wù)都采用虛電路交換技術(shù)，以充 分利用網(wǎng)絡(luò)帶寬資源，降低用戶通信費用。 但在業(yè)務(wù)質(zhì)量上，由于幀中繼網(wǎng)絡(luò)對數(shù)據(jù)幀不進行差錯處 理，簡化了通信協(xié)議，使幀中繼交換機處理每幀所需的時間大 大縮短，端到端數(shù)據(jù)傳送延時低于分組交換網(wǎng)，整個網(wǎng)絡(luò)的業(yè) 務(wù)吞吐量高于分組交換網(wǎng)。 幀中繼還具有一套有

29、效的帶寬管理和阻塞管理措施，在帶 寬的動態(tài)分配技術(shù)上比分組交換網(wǎng)更具優(yōu)越性。 計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò) 47 2021-7-13 n 與ATMATM業(yè)務(wù)的比較。 ATM業(yè)務(wù)也可為用戶提供高速率、低延時的數(shù)據(jù)傳輸 業(yè)務(wù)，但需要大量網(wǎng)絡(luò)硬件的更新，其代價十分昂貴。 幀中繼技術(shù)可直接利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)硬件資源，只需 更新網(wǎng)絡(luò)軟件就可實現(xiàn)，所需費用比較低，因此對網(wǎng)絡(luò) 運營部門很有吸引力。 計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò) 48 2021-7-13 3.1 引言 3.2 分組交換網(wǎng) 3.3 幀中繼網(wǎng) 3.5 ATM網(wǎng) 3.6 無線通信網(wǎng) 3.7 網(wǎng)絡(luò)互連 3.4 ISDN 3.8 Internet 計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò) 4

30、9 2021-7-13 n ATMATM 是建立在電路交換和分組交換的基礎(chǔ)上的一種面向連面向連 接接的快速分組交換技術(shù)快速分組交換技術(shù)。 n ATMATM 采用定長分組作為傳輸和交換的單位，這是ATM網(wǎng)的 重要特點之一。這種定長分組叫做信元信元(cell)。 n ATMATM網(wǎng)的主要如下： 選擇固定長度的短信元作為信息傳輸?shù)膯挝?，這種短小而 固定的信元傳輸，有利于寬帶高速交換，縮小網(wǎng)絡(luò)傳輸延遲： 信元長度為 53 字節(jié)，其首部（可簡稱為信頭）為 5 字節(jié)。 計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò) 50 2021-7-13 定義了多種不同速率的物理接口，對不同應(yīng)用提供 不同帶寬不同帶寬，并能支持不同速率不同速率(

31、包括高傳輸速率)的各種 業(yè)務(wù)，同時定義了多種服務(wù)級別多種服務(wù)級別。端節(jié)點可以根據(jù)要傳 輸?shù)拿襟w信息性質(zhì)選擇適當(dāng)?shù)腝oS：聲音、數(shù)據(jù)、傳真、 實時視頻、CD質(zhì)量音頻和圖象 。 采用虛電路交換方式，所有信息在最低層是以面向 連接的方式傳送，保持了電路交換在保證實時性和服務(wù) 質(zhì)量方面的優(yōu)點。 計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò) 51 2021-7-13 簡化了網(wǎng)絡(luò)功能簡化了網(wǎng)絡(luò)功能： ATM 使用光纖信道傳輸，由于光纖信道的誤碼率極低， 且容量很大，因此在ATM 網(wǎng)內(nèi)不進行網(wǎng)內(nèi)不進行差錯控制和流量控制， 而是留給用戶終端去處理，因而明顯地提高了信元在網(wǎng)絡(luò) 中的傳送速率。 n ATM網(wǎng)的主要如下： 信元首部的開銷太

32、大，即 5 字節(jié)的信元首部在整個 53 字節(jié)的信元中所占的比例相當(dāng)大。 技術(shù)復(fù)雜且價格較高。 計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò) 52 2021-7-13 n ATM 的協(xié)議參考模型共有三層，大體上與 OSI的 最低兩層相當(dāng)（但無法嚴(yán)格對應(yīng)）。 ATM 層 物理層 PMD 子層 TC 子層 ATM 適配層 (AAL 層) SAR子層 CS子層 3 2 1 ATM 的層次 計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò) 53 2021-7-13 n ATM 物理層分為兩個子層： 靠下面的是物理媒體相關(guān)子層物理媒體相關(guān)子層(Physical Medium Department) PMD子層； 靠上面的是傳輸匯聚子層傳輸匯聚子層(Tran

33、smission Convergence) TC 子層。 PMD PMD 子層子層負(fù)責(zé)在物理媒體上正確傳輸和接收比特流。它完成 只和媒體相關(guān)的功能，如線路編碼和解碼、比特定時以及光電轉(zhuǎn) 換等。 對不同的傳輸媒體，對不同的傳輸媒體，PMDPMD子層是不同的。子層是不同的。 計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò) 54 2021-7-13 TC TC 子層子層主要實現(xiàn)信元流和比特流的轉(zhuǎn)換。 在發(fā)送時在發(fā)送時，TC 子層將 ATM 層交下來的信元流轉(zhuǎn)換成 比特流，再交給下面的 PMD 子層。 在接收時在接收時，TC 子層將 PMD 子層交上來的比特流轉(zhuǎn)換 成信元流，標(biāo)記出每一個信元的開始和結(jié)束，并交給 ATM 層。

34、TC 子層的存在，使得 ATM 層實現(xiàn)了與下面的傳輸媒 體完全無關(guān)。 計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò) 55 2021-7-13 n ATM層的基本服務(wù)是提供基于連接基于連接的信息傳輸服務(wù)。 n 在ATM網(wǎng)絡(luò)中，兩個端用戶要進行通信，首先必須建立 虛通路連接，然后才能在這個端到端連接上以固定信元長度 和可變速率進行全雙工的通信。 n 所有的ATM連接都是端到端的，而中間點提供的是一種 交換設(shè)備，對端點傳來的信息進行中繼傳輸。 n 連接是利用信令和一套指定的連接參數(shù)建立的，這些連 接參數(shù)將建立傳輸所需的QoS級別，如所需的傳輸速率、可 接受的最大延遲等。 計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò) 56 2021-7-13 n

35、ATM 信元有兩種兩種不同的首部 1 485 首 部有 效 載 荷 VCIVPIGFCHECPT VCIHECVPI 字節(jié) 3181216 48 CLP 1683 在 UNI 在 NNI 比特 比特 PT ATM 信元 用戶到網(wǎng)絡(luò)接口 UNI (User-to-Network Interface) 網(wǎng)絡(luò)到網(wǎng)絡(luò)接口 NNI (Network-to-Network Interface) 計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò) 57 2021-7-13 1 485 首 部有 效 載 荷 VCIVPI GFCHECPT VCIHECVPI 字節(jié) 3181216 48 CLP 1683 在 UNI 在 NNI 比特 比特

36、 PT ATM 信元 計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò) 58 2021-7-13 n 一般流量控制一般流量控制GFCGFC (Generic Flow Control)，用來實現(xiàn) 端點到交換機的流量控制，交換機到交換機不需要配置這一 控制功能。 485 首 部有 效 載 荷 VCIVPI GFC HECPT VCIHECVPI 字節(jié) CLP 在 UNI 在 NNI PT ATM 信元 計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò) 59 2021-7-13 n PT為信元載體類型信元載體類型，用來定義該信元是用戶信元，還是管理 信元。 1 485 首 部有 效 載 荷 VCIVPIGFCHEC VCIHECVPI 字節(jié) 31812

37、16 48 CLP 1683 在 UNI 在 NNI 比特 比特 PT PT ATM 信元 計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò) 60 2021-7-13 n CLP為信元的優(yōu)先級信元的優(yōu)先級，用于指示在網(wǎng)絡(luò)擁塞時可丟棄 (CLP=1)或保留(CLP=0)的信元。 1 485 首 部有 效 載 荷 VCIVPIGFCHECPT VCIHECVPI 字節(jié) 3181216 481683 CLP 在 UNI 在 NNI 比特 比特 PT ATM 信元 計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò) 61 2021-7-13 n 首部差錯控制首部差錯控制HECHEC，只對首部的前四個字節(jié)（不包括有效 載荷部分）進行CRC校驗，并將校驗碼放在H

38、EC字段中。 485 首 部有 效 載 荷 VCIVPIGFCPT VCI HEC HEC VPI 字節(jié) CLP 在 UNI 在 NNI PT ATM 信元 計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò) 62 2021-7-13 n 根據(jù)ATM節(jié)點性質(zhì)(端點端點和中間點中間點)不同，ATM層提供的信元 處理功能也不同。 n 對于端點端點，ATM層提供的信元處理功能為： 信元頭的生成信元頭的生成：當(dāng)ATM層從ATM適配層接收到信元體后， 生成一個信元頭，附加在信元體上，形成完整的信元格式， 然后再傳送給物理層。ATM層并不關(guān)心信元體的內(nèi)容，只是把 它當(dāng)作要傳送的二進制位流，也就是說，ATM層與服務(wù)級別無 關(guān)。 計算機網(wǎng)

39、絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò) 63 2021-7-13 信元頭的分離信元頭的分離：當(dāng)ATM層從物理層接收到信元時，先分離 信元頭，將信元體傳送給ATM適配層。然后再把信元頭提交給 ATM適配層進行處理。 n 對于中間節(jié)點中間節(jié)點，ATM層提供的信元處理功能為： 信元頭的轉(zhuǎn)換信元頭的轉(zhuǎn)換。 由于VPI和VCI只有局部意義，中間點必須將輸入的 VPI/VCI值轉(zhuǎn)換成輸出的VPI/VCI值。然后對HEC值重新進行計算。 信元的選徑信元的選徑：對于從端口輸入的信元，首先進行信元分撿， 然后根據(jù)信元的VPI和VCI選擇適當(dāng)?shù)亩丝谳敵觥?計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò) 64 2021-7-13 信元的差錯處理信元的差錯處理。 當(dāng)發(fā)生下列情況之一時，信元將被丟棄： 無效的信元頭，即信元頭的HEC值校驗錯誤； 信元頭的VPI和VCI值標(biāo)識了一個尚未建立的連接或超出指 定的范圍； 信元頭的PT值為2(即系統(tǒng)保留值)； 在鏈路上發(fā)生阻塞時，將丟棄CLP=1的信元，以疏導(dǎo)交通。 計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò)