通信網(wǎng)第三章(IP互聯(lián)網(wǎng)2)課件

通信網(wǎng)

南京郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院張穎12/6/20231第3章IP互聯(lián)網(wǎng)廣域數(shù)據(jù)子網(wǎng)網(wǎng)際協(xié)議IPIP電話網(wǎng)12/6/20232廣域數(shù)據(jù)子網(wǎng)基本概念物理層協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路控制路由選擇、流量控制和擁塞控制X.25分組交換網(wǎng)幀中繼網(wǎng)12/6/20233X.25分組交換網(wǎng)X.25網(wǎng)就是X.25分組交換網(wǎng)，它是在多年前根據(jù)CCITT（即現(xiàn)在的ITU-T）的X.25建議書實現(xiàn)的計算機網(wǎng)絡(luò)。X.25只是一個對公用分組交換網(wǎng)接口的規(guī)約。X.25所討論的都是以面向連接的虛電路服務(wù)為基礎(chǔ)。12/6/20234X.25規(guī)定了DTE-DCE的接口X.25接口X.25接口X.25公用分組交換網(wǎng)VC2VC1DTEDTEDCEDCEDCEDTEX.25接口12/6/20235X.25的協(xié)議層12/6/20236X.25的協(xié)議層物理層DTE與DCE之間的接口，X.21建議鏈路層LAPB平衡鏈路存取規(guī)程是HDLC的子集只支持異步平衡模式（ABM）分組層PLP協(xié)議規(guī)定分組的類型和格式，規(guī)定了虛電路(VC)的建立、維持和拆除的程序12/6/20237X.25的層次關(guān)系LAPB幀X.25分組分組層（網(wǎng)絡(luò)層）數(shù)據(jù)鏈路層用戶數(shù)據(jù)用戶數(shù)據(jù)X.25首部LAPB首部LAPB尾部12/6/20238分組的類型呼叫建立分組呼叫清除分組數(shù)據(jù)傳輸分組恢復(fù)分組12/6/20239X.25的虛電路理論上一個DTE允許同時與其他DTE建立4095條虛電路（0號信道不向用戶提供）在呼叫建立階段，DTE或DCE為每一次虛呼叫動態(tài)分配一個LCN（邏輯信道號）。主叫DTE在呼叫請求分組中使用最高的可供分配的LCN，而向被叫DTE發(fā)送入呼叫分組的DCE使用最低的可供分配的LCN。在DTE與DCE接口的一個呼叫的兩個方向上應(yīng)使用相同的LCN。一條VC由多個LCN鏈接而成。LCN只有局部意義。12/6/202310X.25的虛電路交換虛電路(SVC)利用呼叫建立程序建立的虛電路；永久虛電路(PVC)固定的由網(wǎng)絡(luò)分配的虛電路，不需要呼叫建立和呼叫清除程序。12/6/202311呼叫建立過程12/6/202312數(shù)據(jù)傳送12/6/202313呼叫清除過程12/6/202314X.25分組交換網(wǎng)的結(jié)構(gòu)我國組建的第一個公用分組交換網(wǎng)簡稱CNPAC，是1988年從法國SESA公司引進的實驗網(wǎng)，該實驗網(wǎng)于1989年11月正式投入使用。由于該網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面不大，端口數(shù)較少，無法滿足信息量較大、分布較廣的企業(yè)和部門的需求，原郵電部決定擴建我國的公用分組交換網(wǎng)，擴建的公用分組數(shù)據(jù)交換網(wǎng)簡稱CHINAPAC，于1993年建成投入使用，由骨干網(wǎng)和地區(qū)網(wǎng)兩級構(gòu)成。12/6/202315CHINAPAC的結(jié)構(gòu)一級交換中心二級交換中心用戶接入設(shè)備12/6/202316CHINAPAC的結(jié)構(gòu)該網(wǎng)由全國31個省、市、自治區(qū)的32個交換中心和1個網(wǎng)管中心組成。采用二級結(jié)構(gòu)，由一級和二級交換中心組成。一級交換中心之間采用全連通網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，一級交換中心到二級交換中心之間采用星狀結(jié)構(gòu)。12/6/202317廣域數(shù)據(jù)子網(wǎng)基本概念物理層協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路控制路由選擇、流量控制和擁塞控制X.25分組交換網(wǎng)幀中繼網(wǎng)12/6/202318幀中繼網(wǎng)絡(luò)定義幀中繼是在OSI第二層用簡化的方法傳送和交換數(shù)據(jù)單元的一種技術(shù)。前提條件優(yōu)質(zhì)的線路智能終端12/6/202319幀中繼的特點以幀的形式傳送數(shù)據(jù)信息。傳輸鏈路是邏輯連接，可實現(xiàn)帶寬復(fù)用和動態(tài)分配。簡化了X.25的第三層功能。在鏈路層完成統(tǒng)計復(fù)用、幀透明傳輸和錯誤檢測。12/6/202320幀中繼的特點以幀為交換單元，最大幀長1600字節(jié)。采用面向連接的交換技術(shù)，可提供PVC和SVC。幀中繼網(wǎng)絡(luò)通常為相隔較遠的一些局域網(wǎng)提供鏈路層的永久虛電路服務(wù)，它的好處是在通信時可省去建立連接的過程。如果有N個路由器需要用幀中繼網(wǎng)絡(luò)進行連接，那么就一共需要有N(N–1)/2條永久虛電路。合理的帶寬管理和防阻塞機制。12/6/202321源站中間節(jié)點中間節(jié)點目的站（a）分組交換網(wǎng)源站中間節(jié)點中間節(jié)點目的站（b）幀中繼分組交換網(wǎng)確認與幀中繼網(wǎng)絡(luò)確認的對比12/6/202322幀中繼和X.25的比較

幀中繼X.25著眼于數(shù)據(jù)的快速傳輸，最大程度地提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量。強調(diào)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃灾挥形锢韺雍蛿?shù)據(jù)鏈路層，省去了X.25的分組層，把分組層的一些功能取消或削弱后合并在數(shù)據(jù)鏈路層。分為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、分組層。非確認性型的網(wǎng)絡(luò)，只在源端點DTE和終端點DTE之間進行確認和重發(fā)，在網(wǎng)絡(luò)接口及網(wǎng)內(nèi)節(jié)點間只檢錯，有錯即拋棄。確認型的網(wǎng)絡(luò)，在分組層對報文進行分組和重組以及節(jié)點間都有確認重發(fā)。沒有提供透明的、對每條虛電路都實行的流量控制機制。在數(shù)據(jù)鏈路層和分組層都設(shè)置流量控制機制。呼叫控制信令屬于帶外信令呼叫控制信令是帶內(nèi)信令都是peer-peer（對等層）式的點對點交換網(wǎng)絡(luò)。在DTE與DCE間單一的物理鏈路上復(fù)用多條邏輯信道（即虛電路）。12/6/202323幀中繼提供的業(yè)務(wù)永久虛電路PVC由始發(fā)FR網(wǎng)絡(luò)地址，始發(fā)DLCI（數(shù)據(jù)鏈路控制標識），終接FR網(wǎng)絡(luò)地址，終接DLCI組成可實現(xiàn)局域網(wǎng)互連交換虛電路SVC兩FR終端用戶通過虛呼叫建立。12/6/202324永久虛電路業(yè)務(wù)模型12/6/202325商業(yè)銀行信息網(wǎng)絡(luò)工程網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)示意圖(WAN)FR/DDN/X.25/PSTNFR/DDN/X.25/PSTNCISCO7507商業(yè)銀行總行/分行CISCO3620VCISCO7204支行........CISCO2600V儲蓄所CISCO2600V儲蓄所CISCO2600V儲蓄所CISCO2600V儲蓄所CISCO2600V儲蓄所InternetCISCO3640VCISCO3620VCISCO7204支行CISCO3620VCISCO7204支行12/6/202326幀中繼提供虛電路服務(wù)幀中繼網(wǎng)幀中繼交換機路由器局域網(wǎng)局域網(wǎng)虛電路路由器幀中繼網(wǎng)路由器局域網(wǎng)局域網(wǎng)虛電路路由器12/6/202327幀中繼網(wǎng)路由器局域網(wǎng)局域網(wǎng)虛電路路由器幀中繼網(wǎng)絡(luò)的工作過程用戶在局域網(wǎng)上傳送的MAC幀傳到與幀中繼網(wǎng)絡(luò)相連接的路由器。12/6/202328幀中繼網(wǎng)路由器局域網(wǎng)局域網(wǎng)虛電路路由器幀中繼網(wǎng)絡(luò)的工作過程路由器就剝?nèi)AC幀的首部，將IP數(shù)據(jù)報交給路由器的網(wǎng)絡(luò)層。網(wǎng)絡(luò)層再將IP數(shù)據(jù)報傳給幀中繼接口卡。12/6/202329幀中繼幀發(fā)送在前標志標志地址信息幀檢驗序列字節(jié)122~41可變首部尾部幀中繼接口卡把IP數(shù)據(jù)報封裝到幀中繼幀的信息字段。加上幀中繼幀的首部（包括幀中繼的標志字段和地址字段，幀中繼幀的標志字段和PPP幀的一樣），進行CRC檢驗后，加上幀中繼幀的尾部（包含幀檢驗序列字段和標志字段），就構(gòu)成了幀中繼幀。IP數(shù)據(jù)報幀中繼網(wǎng)絡(luò)的工作過程12/6/202330幀中繼網(wǎng)路由器局域網(wǎng)局域網(wǎng)虛電路路由器幀中繼網(wǎng)絡(luò)的工作過程為了區(qū)分開不同的永久虛電路PVC，每一條PVC的兩個端點都各有一個數(shù)據(jù)鏈路連接標識符DLCI。DCLI是DataLinkConnectionIdentifier。12/6/202331幀中繼網(wǎng)路由器局域網(wǎng)局域網(wǎng)虛電路路由器幀中繼網(wǎng)絡(luò)的工作過程幀中繼接口卡將封裝好的幀通過向電信公司租來的專線發(fā)送給幀中繼網(wǎng)絡(luò)中的幀中繼交換機。幀中繼交換機收到幀中繼幀就按地址字段中的虛電路號轉(zhuǎn)發(fā)幀（若檢查出有差錯則丟棄）。12/6/202332幀中繼網(wǎng)路由器局域網(wǎng)局域網(wǎng)虛電路路由器幀中繼網(wǎng)絡(luò)的工作過程當(dāng)幀中繼幀被轉(zhuǎn)發(fā)到虛電路的終點路由器時，終點路由器就剝?nèi)欣^幀的首部和尾部，加上局域網(wǎng)的首部和尾部，交付給連接在此局域網(wǎng)上的目的主機。12/6/202333幀中繼網(wǎng)絡(luò)的工作過程目的主機若發(fā)現(xiàn)有差錯，則報告上層的TCP協(xié)議處理。即使TCP協(xié)議對有錯誤的數(shù)據(jù)進行了重傳，幀中繼網(wǎng)也仍然當(dāng)作是新的幀中繼幀來傳送，而并不知道這是重傳的數(shù)據(jù)。12/6/202334幀中繼服務(wù)的主要組成部分12/6/202335幀中繼的協(xié)議12/6/202336Q.922建議的核心功能幀定界，實現(xiàn)幀同步和傳輸?shù)耐该餍?。使用幀頭地址段中的數(shù)據(jù)鏈路識別符(DLCI)來實現(xiàn)邏輯連接的復(fù)用和分路。幀傳輸差錯檢測(但不糾錯)。幀中繼采用比特填充技術(shù)，避免幀定界符沖突。檢測幀長是否正確。擁塞控制功能。12/6/202337幀中繼的幀格式幀中繼幀發(fā)送在前標志標志地址信息幀檢驗序列字節(jié)122~41可變首部尾部IP數(shù)據(jù)報標志字段是一個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。12/6/202338幀中繼的幀格式幀中繼幀發(fā)送在前標志標志地址信息幀檢驗序列字節(jié)122~41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)。12/6/202339幀中繼的幀格式幀中繼幀發(fā)送在前標志標志地址信息幀檢驗序列字節(jié)122~41可變首部尾部IP數(shù)據(jù)報幀檢驗序列字段是2字節(jié)的CRC檢驗。當(dāng)檢測出差錯時，就將此幀丟棄。12/6/202340幀中繼的幀格式幀中繼幀發(fā)送在前標志標志地址信息幀檢驗序列字節(jié)122~41可變首部尾部IP數(shù)據(jù)報地址字段一般為2字節(jié)，但也可擴展為3或4字節(jié)。12/6/202341地址字段DLCIC/READLCIFECNBECNDEEA1614111112/6/202342地址字段的組成部分DLCI數(shù)據(jù)鏈路連接標識符,DLCI字段的長度一般為10bit（采用默認值2字節(jié)地址字段）DLCI的值用于標識永久虛電路(PVC)、呼叫控制或管理信息。DLCI=0,為呼叫控制信令保留DLCI=1-15，保留DLCI=16-1007，PVCDLCI=1023,本地管理接口DLCI只具有本地意義。FR的虛電路由多段DLCI的邏輯連接構(gòu)成。12/6/202343幀中繼的尋址FRPADABABDC終端A到C的虛電路：10、20、26、40

終端B到D的虛電路：12、27、34DLCI=10DLCI=20DLCI=26DLCI=40DLCI=12DLCI=27DLCI=34FR節(jié)點FR節(jié)點FR節(jié)點FR節(jié)點12/6/202344地址字段的組成部分C/R命令/響應(yīng)比特EA擴展地址FECN前向顯式擁塞通知置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。BECN反向顯式擁塞通知置1表明與該幀反方向傳輸?shù)膸赡苁芫W(wǎng)絡(luò)擁塞的影響產(chǎn)生時延。DE可丟棄指示DE=1,擁塞時可丟棄。12/6/202345擁塞控制終點控制策略節(jié)點機將前向傳送的幀F(xiàn)ECN比特置1。源點控制策略節(jié)點機將后向傳送的幀BECN比特置1。12/6/202346幀中繼的帶寬管理

帶寬控制參數(shù)承諾時間間隔Tc網(wǎng)絡(luò)對數(shù)據(jù)流量監(jiān)視和控制的時間間隔。承諾突發(fā)業(yè)務(wù)量Bc在Tc時間間隔內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)向用戶承諾的可靠傳送業(yè)務(wù)量。承諾信息速率CIRCIR是對特定的幀中繼連接中，用戶和網(wǎng)絡(luò)共同協(xié)商確定的用戶信息傳送速率的門限數(shù)值。超額突發(fā)業(yè)務(wù)量Be在Tc時間間隔內(nèi)，允許用戶超出Bc的最大業(yè)務(wù)量。12/6/202347承諾的信息速率CIR

(CommittedInformationRate)

CIR是用來限制用戶在某一段測量時間間隔Tc內(nèi)所發(fā)送的數(shù)據(jù)的平均數(shù)據(jù)率。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)必須把一些幀丟棄時，網(wǎng)絡(luò)將首先選擇超其CIR值的那些連接上的幀予以丟棄。速率接入速率R測量時間間隔Tct承諾的信息速率CIR用戶在Tc

內(nèi)的平均數(shù)據(jù)率12/6/202348T0+TCT0BcBc＋Be用戶線速率允許超過的用戶傳送速率承諾的信息速率被丟掉的幀標記DE=1可能丟掉的幀傳送的幀比特帶寬控制12/6/202349帶寬控制策略用戶數(shù)據(jù)傳送量≤Bc保證質(zhì)量，成功傳送。Bc＜數(shù)據(jù)量≤Be將Be范圍內(nèi)的幀DE置1，盡力而為的傳送。數(shù)據(jù)量＞Bc＋Be丟棄超范圍的幀。12/6/202350帶寬管理舉例某用戶約定一條PVC的CIR為128kb/s，Bc為128kbit，Be為64kbit,求Tc和網(wǎng)絡(luò)中沒有擁塞的情況下，用戶可用的最大數(shù)據(jù)速率。12/6/202351習(xí)題一個用戶用T-1線路連接到幀中繼網(wǎng)絡(luò)，假定Bc為每5秒5Mbit，Be為每5秒1Mbit，CIR是1Mb/s，則：（1）訪問速率是多少？用戶可否以1.6Mb/s發(fā)送數(shù)據(jù)？（2）用戶可否在所有時間以1.2Mb/s發(fā)送數(shù)據(jù)？在這種情況下，能否保證幀從不被丟棄？（3）用戶可否在所有時間以1Mb/s發(fā)送數(shù)據(jù)？在這種情況下，能否保證幀從不被丟棄？（4）所有時間內(nèi)都不用擔(dān)心幀被丟棄，用戶可用的最大數(shù)據(jù)速率是多少？（5）如果用戶想冒險，