數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)

2023/2/41現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)張冬梅(zhangdm@)北京郵電大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院2023/2/42第二部分典型通信網(wǎng)絡(luò)2023/2/43數(shù)據(jù)通信網(wǎng)計算機(jī)學(xué)院2023/2/44主要內(nèi)容數(shù)據(jù)網(wǎng)概述分組交換網(wǎng)(X.25)幀中繼(FR)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)(DDN)ATM網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)局域網(wǎng)與城域網(wǎng)廣域網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)2023/2/45數(shù)據(jù)網(wǎng)概述數(shù)據(jù)：客觀事物的符號表示數(shù)據(jù)通信：依照一定的通信協(xié)議，利用數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，在兩個終端之間傳遞數(shù)據(jù)信息的一種通信方式與通信業(yè)務(wù)。

特點計算機(jī)之間或者計算機(jī)與人之間的通信準(zhǔn)確性與可靠性要求高接續(xù)與響應(yīng)時間要求快傳輸速率高通信數(shù)據(jù)是陣發(fā)的接口差異大2023/2/46數(shù)據(jù)網(wǎng)概述數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型DTE：數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DataTerminalEquipment)DTC：數(shù)據(jù)通信設(shè)備(DataCommunicationsEquipment)

數(shù)據(jù)電路端接設(shè)備(DataCircuitterminatingEquipment)DTEDCEDCE傳輸系統(tǒng)DTE

數(shù)據(jù)電路2023/2/47簡化的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)模型交換節(jié)點WANDTEDCEDCE傳輸系統(tǒng)DTEhosthosthosthosthostLAN2023/2/48數(shù)據(jù)傳輸方式同步傳輸與異步傳輸串行傳輸與并行傳輸工作方式：單工、半雙工與全雙工數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)概念：由分布在各處的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備、數(shù)據(jù)交換設(shè)備和數(shù)據(jù)終端設(shè)備組成，用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的交換、傳輸和處理的網(wǎng)絡(luò)。特征以傳輸數(shù)據(jù)為主普遍采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式的分組交換2023/2/49數(shù)據(jù)網(wǎng)的組成數(shù)據(jù)網(wǎng)的硬件組成數(shù)據(jù)終端設(shè)備：主機(jī)、終端數(shù)據(jù)通信設(shè)備：編解碼器、Modem、終端適配器、集中器、復(fù)用器等數(shù)據(jù)傳輸與交換設(shè)備：交換機(jī)、中繼器、網(wǎng)橋、路由器、數(shù)字交叉連接設(shè)備等傳輸介質(zhì)：雙絞線、同軸電纜、光纖、無線電、微波、紅外線等2023/2/410數(shù)據(jù)網(wǎng)的軟件組成協(xié)議軟件：實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議功能的軟件網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)：多任務(wù)操作系統(tǒng)管理軟件：實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理功能的軟件交換與路由軟件：為通信各部分之間建立和維護(hù)傳輸信息所需的路徑網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件：網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下直接面向用戶的應(yīng)用程序分組交換網(wǎng)功能：完成分組數(shù)據(jù)的交換業(yè)務(wù)，具有線路利用率高、傳輸速率高、傳遞安全可靠的特點基本結(jié)構(gòu)分組交換機(jī)數(shù)據(jù)終端分組拆裝設(shè)備傳輸線路網(wǎng)絡(luò)管理中心典型網(wǎng)絡(luò)與協(xié)議：X.25協(xié)議（略）基本業(yè)務(wù)：交換虛電路與永久虛電路2023/2/4112023/2/412幀中繼網(wǎng)產(chǎn)生背景通信容量進(jìn)一步增加網(wǎng)內(nèi)傳輸質(zhì)量比較好計算機(jī)的智能程度較高

實質(zhì)是由X.25分組交換技術(shù)演變而來功能：完成快速分組交換業(yè)務(wù)特點：資源利用率高、傳輸速率高、兼容性好、組網(wǎng)功能強(qiáng)2023/2/413FR幀結(jié)構(gòu)幀尺寸：可變，最大1000字節(jié)幀格式幀中繼節(jié)點的核心業(yè)務(wù)：無網(wǎng)絡(luò)層功能幀定界虛電路的復(fù)用差錯檢測幀有效性檢查擁塞管理比特級透明2023/2/414幀結(jié)構(gòu):地址字段結(jié)構(gòu)FAddressInformationFCSF字節(jié)128n(1≤n≤262)21

87654321DLCI(高階)C/REA0DLCI(低階)FECNBECNDEEA12023/2/415幀格式的特點：無控制字段只有數(shù)據(jù)幀，無控制幀不可能使用帶內(nèi)信令：邏輯連接只能運載用戶數(shù)據(jù)不可能執(zhí)行流量控制和差錯控制，因為沒有序列號地址字段默認(rèn)為2個八位位組，運載數(shù)據(jù)鏈路連接標(biāo)識符連接標(biāo)識符僅具有本地意義2023/2/416ABCFRS1FRS3FRS2FRS4baacacbbabcDLCI25DLCI3035455550552023/2/417帶寬管理與擁塞控制幀中繼擁塞控制技術(shù)技術(shù)類型功能要點丟棄控制丟棄策略為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)丟棄哪些幀提供指導(dǎo)DE比特反向顯式擁塞指示擁塞避免向端系統(tǒng)提供有關(guān)網(wǎng)絡(luò)擁塞情況的指導(dǎo)BECN比特前向顯式擁塞指示擁塞避免向端系統(tǒng)提供有關(guān)網(wǎng)絡(luò)擁塞情況的指導(dǎo)FECN比特隱式擁塞指示擁塞恢復(fù)端系統(tǒng)根據(jù)幀丟失情況推斷是否發(fā)生擁塞高層PDU序號2023/2/418擁塞控制擁塞控制信令反向顯式擁塞指示(BECN)前向顯式擁塞指示(FECN)擁塞控制方法幀處理器節(jié)點用戶節(jié)點2023/2/419差錯控制功能FR節(jié)點機(jī)僅具有有限的差錯控制功能端節(jié)點的鏈路層具備完全的差錯控制功能呼叫控制信令帶外信令D信道或DLCI=0的虛電路2023/2/420網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)FR節(jié)點FR節(jié)點FR節(jié)點

DCEDTE

DTE

DCEFR終端系統(tǒng)FR接口FR接口FR節(jié)點2023/2/421數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)DDN概念：DDN(DigitalDataNetwork)是利用數(shù)字信道提供半永久性連接電路傳輸數(shù)據(jù)信號的數(shù)字傳輸網(wǎng)絡(luò)。DDN的產(chǎn)生DDN的特點同步數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)，不具備交換功能速率高、延遲小傳輸質(zhì)量高DDN全網(wǎng)透明2023/2/422DDN的構(gòu)成本地傳輸系統(tǒng)復(fù)用及交叉連接系統(tǒng)局間傳輸系統(tǒng)同步定時系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)2023/2/423

DDN的基本構(gòu)成N1:本地局(包含接入、復(fù)用和交叉連接系統(tǒng))N2:中心局(大型數(shù)字交叉連接和復(fù)用)N1N1N2N2DDN

DCEDTE

DTE用戶環(huán)路本地傳輸系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)管理控制中心（NMC）

DCE2023/2/424

DDN中64kbps數(shù)字信道復(fù)用與交叉連接復(fù)用技術(shù)交叉連接技術(shù)2023/2/425DDN的同步采用數(shù)字傳輸方式的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)正常運行的基本要求:網(wǎng)同步網(wǎng)同步的基本要求:網(wǎng)內(nèi)節(jié)點時鐘頻率一致數(shù)字網(wǎng)的同步方式主從同步網(wǎng)相互同步網(wǎng)準(zhǔn)同步網(wǎng)2023/2/426

DDN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)節(jié)點類型2兆節(jié)點接入節(jié)點用戶節(jié)點網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)二級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)傳輸層、接入層、用戶層2023/2/427ATM概述本質(zhì)上是高速分組傳送模式以固定長度的分組(信元)為單位進(jìn)行傳送采用存儲—轉(zhuǎn)發(fā)的交換模式采用統(tǒng)計時分復(fù)用面向連接的尋址方式2023/2/428ATM信元GFCPTCLP首部差錯檢測信息字段（48個八位組）VPIVCI（a)UNIPTCLP首部差錯檢測信息字段（48個八位組）VPIVCI（b)NNI2023/2/429ATM概述CSPDU物理層ATMSARCS用戶UserdataUserdataSARPDUATMCell2023/2/430ATM通信量管理ATM通信量和擁塞控制需求網(wǎng)絡(luò)中的主要通信量并不服從通信量控制網(wǎng)絡(luò)可以支持范圍很廣的各種應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)上的應(yīng)用可能會生成差異很大的通信量模式網(wǎng)絡(luò)上不同的應(yīng)用需要不同的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)交換與傳輸?shù)臉O高速率造成ATM網(wǎng)絡(luò)在擁塞和流控方面更不穩(wěn)定2023/2/431ATM業(yè)務(wù)類別實時業(yè)務(wù)固定比特率(CBR)實時可變比特率(rt-VBR)非實時業(yè)務(wù)非實時可變比特率(nrt-VBR)可用比特率(ABR)未指定的比特率(UBR)2023/2/432ATM流量相關(guān)屬性－流量描述器作用：描述ATM連接中信元的流量方式種類信源流量描述器：描述一個ATM流的信源屬性連接流量描述器：描述一個ATM連接上的某個ATM流的屬性2023/2/433

峰值信元速率可維持信元速率最大突發(fā)長度最小信元速率信源流量描述器

峰值信元速率可維持信元速率最大突發(fā)長度最小信元速率信元時延變化容限一致性定義連接流量描述器2023/2/434ATM的流控與擁塞控制功能響應(yīng)時間流量控制擁塞控制長期使用虛通道管理資源連接期間連接接納控制往返傳播時間快速資源管理顯式前向擁塞指示(EFCI)信元插入時間用法參數(shù)控制ABR流控優(yōu)先級控制選擇信元丟棄流量整形幀丟棄2023/2/435流量控制目標(biāo)：避免擁塞或減輕擁塞的影響背景：用戶與網(wǎng)絡(luò)之間的業(yè)務(wù)量和約網(wǎng)絡(luò)同意在某個級別上支持用戶的連接用戶同意不超出性能界限流量控制策略功能判斷是否能容納一個給定的新的ATM連接同意用戶支持的性能參數(shù)2023/2/436使用虛通道管理資源網(wǎng)絡(luò)資源管理的本質(zhì):按照業(yè)務(wù)特性分離業(yè)務(wù)流的方法來分配網(wǎng)絡(luò)資源VPC(虛通道連接):組合多條類似的虛信道連接(VCC)2023/2/437VC-SwVP-SwVP-SwVP-Sw21342023/2/438連接接納控制功能：判斷網(wǎng)絡(luò)是否接納新連接作用：保護(hù)網(wǎng)絡(luò)不因為接納新連接而造成流量過載方法用戶請求新連接(VPC或VCC)時，需要指定(明確的或隱含的)連接的雙向要求網(wǎng)絡(luò)在滿足條件的情況下接納該連接能夠調(diào)撥支持該流量等級的必要的資源保持現(xiàn)有連接商定的QoS2023/2/439設(shè)置流量和約參數(shù)的過程隱式指定缺省規(guī)則隱含定義（網(wǎng)絡(luò)操作員指定）顯式指定在預(yù)約時指定參數(shù)（網(wǎng)絡(luò)操作員指定）在連接建立時設(shè)置參數(shù)（由用戶與網(wǎng)絡(luò)通過信令協(xié)商）2023/2/440用法參數(shù)控制(UPC)功能：監(jiān)視連接是否遵守流量和約作用：保護(hù)網(wǎng)絡(luò)上其他連接不被一個過載的連接影響過程UPC定位峰值信元速率計算可維持信元速率計算UPC操作2023/2/441選擇性信元丟棄功能：網(wǎng)絡(luò)在超出UPC功能的某點丟棄CLP=1的信元作用：通過選擇性信元丟棄保證高優(yōu)先級的信元的性能2023/2/442局域網(wǎng)技術(shù)

2023/2/443局域網(wǎng)技術(shù)協(xié)議體系結(jié)構(gòu)LAN體系結(jié)構(gòu)的討論集中在數(shù)據(jù)鏈路層和物理層IEEE802協(xié)議層物理層介質(zhì)訪問控制子層邏輯鏈路控制子層2023/2/444應(yīng)用程序數(shù)據(jù)TCP首部IP首部LLC首部MAC首部MAC尾部TCP報文段IP數(shù)據(jù)報LLC協(xié)議數(shù)據(jù)單元MAC幀MAC層LLC層IP層TCP層應(yīng)用層2023/2/445IEEE802系列標(biāo)準(zhǔn)IEEE801.1 網(wǎng)間互連定義IEEE802.2 邏輯鏈路控制IEEE802.3 CSMA/CD網(wǎng)絡(luò)IEEE802.4 令牌環(huán)總線IEEE802.5 令牌環(huán)網(wǎng)IEEE802.6 城域網(wǎng)IEEE802.7 寬帶技術(shù)咨詢組IEEE802.8 光纖技術(shù)咨詢組2023/2/446IEEE802.9 綜合數(shù)據(jù)聲音網(wǎng)IEEE802.10 網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)咨詢組IEEE802.11 無線局域網(wǎng)IEEE802.12 100VG-AnyLAN

IEEE802.14 交互電視IEEE802.15 短距離無線網(wǎng)IEEE802.16 寬帶無線接入

2023/2/447互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

2023/2/448Internet的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由路由器將各子網(wǎng)聯(lián)接起來routerrouterrouter子網(wǎng)1子網(wǎng)2網(wǎng)絡(luò)Arouterrouterrouter子網(wǎng)3子網(wǎng)4網(wǎng)絡(luò)Brouterrouterrouter子網(wǎng)5子網(wǎng)6網(wǎng)絡(luò)Crouterrouter高端路由器低端路由器2023/2/449Internet的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)特性Internet是支持?jǐn)?shù)據(jù)通信的網(wǎng)絡(luò)（目前是多媒體通信量）；Internet采用自適應(yīng)路由算法Internet網(wǎng)絡(luò)層提供無連接服務(wù)Internet的網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù)：盡最大努力投遞、綜合服務(wù)與區(qū)分服務(wù)Internet的擁塞控制：