计算机网络(第三版)蔡皖东西安电子科技大学出版社课件.ppt
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1、计算机网络计算机网络12022-6-6第三章第三章 广域网技术广域网技术计算机网络计算机网络22022-6-6互联网局域网局域网广域网路由器结点交换机n 广域网是单个的网络,它使用结点交换机结点交换机连接各主机而不是用路由器路由器连接各网络。n 结点交换机结点交换机在单个网络中转发分组,而路由器路由器在多个网络构成的互联网中转发分组。计算机网络计算机网络32022-6-6nWANWAN的特点:的特点:n范围广:地区、国家、洲际、全球范围广:地区、国家、洲际、全球n建立在电信网络的基础上建立在电信网络的基础上n应用环境复杂:线路、技术、协议、设备应用环境复杂:线路、技术、协议、设备n介质:双绞线
2、、同轴、光纤、地面微波、卫星介质:双绞线、同轴、光纤、地面微波、卫星n传输速率:主干网高,但接入速率低(成本?)传输速率:主干网高,但接入速率低(成本?)n误码率高:复杂的错误控制技术,开销?误码率高:复杂的错误控制技术,开销?n拓扑结构:点到点连接构成的网状结构拓扑结构:点到点连接构成的网状结构计算机网络计算机网络42022-6-6nX.25:公共分组交换网:公共分组交换网n使用使用X.25X.25协议进行分组交换的数据通信技术协议进行分组交换的数据通信技术nFrame Relay:帧中继(:帧中继(FR)n一种高速的在链路层进行分组交换的技术一种高速的在链路层进行分组交换的技术nATM:异
3、步传输模式:异步传输模式n一种基于异步时分多路复用的、采用信元交换代一种基于异步时分多路复用的、采用信元交换代替分组交换的技术替分组交换的技术计算机网络计算机网络52022-6-6nISDN:综合业务数据网:综合业务数据网n一种可以在电话线路上同时提供音频、视频和数一种可以在电话线路上同时提供音频、视频和数据服务的数字网络据服务的数字网络nDDN:数字数据网:数字数据网n一种利用数字信道提供半永久性连接电路的数字一种利用数字信道提供半永久性连接电路的数字网络网络nxDSL:数字用户线:数字用户线n一种利用电话线路进行数字传输的高速接入技术一种利用电话线路进行数字传输的高速接入技术计算机网络计算
4、机网络62022-6-63.1 引言3.2 分组交换网3.3 帧中继网3.5 ATM网3.6 无线通信网3.7 网络互连3.4 ISDN3.8 Internet计算机网络计算机网络72022-6-6n 分组交换技术分组交换技术始于20世纪70年代,盛于80年代。n X.25X.25建议建议是针对分组交换网而制定的国际标准,因此。n X.25网络采用端到端端到端差错处理和流量控制机制,保证了较低级模拟线路条件下较高质量的数据传输服务。n 随着技术发展,分组交换网的分组处理能力、中继线速率以及传输时延等性能极高。n 新的分组交换技术:帧中继帧中继、ATMATM等快速分组交换技术。计算机网络计算机网
5、络82022-6-6n 分组交换机分组交换机、用户接入设备用户接入设备、传输线路传输线路。n 分组交换机:枢纽;转发、路由选择。分组交换机:枢纽;转发、路由选择。 转发转发是当交换结点收到分组后,根据其目的地址查找路由表,并找出应从结点的哪一个接口将该分组发送出去。 路由选择路由选择是构造路由表(routing table)的过程。计算机网络计算机网络92022-6-62, 1456745674 5 6 7交换机1交换机 2交换机31, 11, 33, 23, 3每个交换机都有两组端口。一组是和本地主机相连的低速端口,另一组是和其他交换机相连的高速端口。1231231 2 32, 2计算机网络
6、计算机网络102022-6-62, 145674567交换机 2交换机31, 13, 23, 3每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口主机地址3, 2是指连接在交换机 3 的 2 号低速端口交换机11, 3主机地址1, 3是指连接在交换机 1 的 3 号低速端口1231234 5 6 71 2 32, 2计算机网络计算机网络112022-6-62, 1 2, 245674567交换机 2交换机31, 13, 23, 3这里给出结点交换机 2 中的转发表作为例子 例如,一个欲发往主机3, 2的分组到达了交换机 2。交换机11, 3交换机 2 的转发表目的站 下一跳 1, 1 交换机1 1
7、, 3 交换机1 3, 2 交换机3 3, 3 交换机3 2, 1 直接 2, 2 直接这时应查找交换机 2 的转发表,找目的站为3, 2的项目。4 5 6 71 2 3123123计算机网络计算机网络122022-6-62, 1 2, 212341234交换机 2交换机31, 13, 23, 3目的站是3, 2吗?交换机11, 3交换机 2 的转发表目的站 下一跳 1, 1 交换机1 1, 3 交换机1 3, 2 交换机3 3, 3 交换机3 2, 1 直接 2, 2 直接查找转发表中的下一个项目。否1231234 5 6 71 2 3计算机网络计算机网络132022-6-62, 1 2,
8、212341234交换机 2交换机31, 13, 23, 3目的站是3, 2吗?交换机11, 3交换机 2 的转发表目的站 下一跳 1, 1 交换机1 1, 3 交换机1 3, 2 交换机3 3, 3 交换机3 2, 1 直接 2, 2 直接查找转发表中的下一个项目。否1231234 5 6 71 2 3计算机网络计算机网络142022-6-62, 1 2, 212341234交换机 2交换机31, 13, 23, 3目的站是3, 2吗?交换机11, 3交换机 2 的转发表目的站 下一跳 1, 1 交换机1 1, 3 交换机1 3, 2 交换机3 3, 3 交换机3 2, 1 直接 2, 2
9、直接根据转发表指出的下一跳把分组转发到交换机 3。是1231234 5 6 71 2 3计算机网络计算机网络152022-6-62, 1 2, 212341234交换机 2交换机31, 13, 23, 3交换机11, 3分组转发到交换机 3 后就查找交换机 3 的转发表。从转发表(此处省略了)可知不必再转发分组了,把该分组直接交付给主机3, 2即可。1231234 5 6 71 2 3计算机网络计算机网络162022-6-6n X.25分组交换网体系结构由三层通信协议,即物理层物理层、链路层链路层和分组层分组层组成;n 物理层物理层,对应于ISO/OSI参考模型的物理层。n 链路层链路层,对应
10、于ISO/OSI参考模型的数据链路层。n 分组层分组层,对应于ISO/OSI参考模型的网络层,它规定了数据终端设备DTE和数据电路端接设备DCE之间进行信息交换的分组分组格式,并规定了采用分组交换的方法,在一条逻辑信道上对分组流量、分组传送差错执行独立的控制。计算机网络计算机网络172022-6-67(HDLC帧)(X.25分组)FACIFCSF分组头数据通用格式标识逻辑信道组号逻辑信道号分组类型标识呼叫方和被叫方DTE地址信息其他辅助信息Q D 0 1逻辑信道组号分组类型标识P(R)MP(S)0430n Q:用户数据还是网络信息n D:传送确认位n E,G:分组编号的位数 计算机网络计算机网
11、络182022-6-6 分组交换方式有虚电路虚电路和数据报数据报两种。由分组格式中的“分组类型标识符分组类型标识符”规定具体的数据分组。n 虚电路交换方式 虚电路是两个用户终端在通信之前预先建立的逻辑连逻辑连接接,它提供的是一条双向双向的、无差错无差错的及有序有序的逻辑连接。 在X.25的虚电路交换中,分为交换虚电路交换虚电路(SVC)(SVC)和永永久虚电路久虚电路(PVC)(PVC)两种。计算机网络计算机网络192022-6-6H1H5H2H4H3ACDBH6E分组交换网H1 要和 H5 通信虚电路H1 向 H5 发送的所有分组都沿此虚电路传送。计算机网络计算机网络202022-6-6拆除
12、确认数据数据拆除指示拆除请求数据呼叫连通呼叫指示呼叫请求被叫方(DTE)呼叫方(DTE)分组交换网路由选择建立连接呼叫接受数据传输数据拆除连接差错处理、流控和链路维护计算机网络计算机网络212022-6-6 交换虚电路方式SVC的数据交换过程说明如下:l 在建立虚电路阶段,呼叫方(DTE)通过发送“呼叫请求呼叫请求”分组分组呼叫被叫方(DTE)。“呼叫请求呼叫请求”分组分组中包含有被叫方(目的)地址、呼叫方(信源)DTE地址和呼叫方使用的虚电路号。l “呼叫请求呼叫请求”分组分组通过网络时,网络中的各个分组交换机根据其被叫方地址选择路由,分配虚电路号(用逻辑信道组号和逻辑信道号表示),并记录在
13、交换机的路径表中。计算机网络计算机网络222022-6-6l 最靠近被叫方的交换机用“呼叫指示呼叫指示”分组分组通知被叫方。“呼叫指示呼叫指示”分组分组格式与“呼叫请求呼叫请求”分组分组相同,但使用不同的虚电路号。l 呼叫方采用由高向低分配策略从当前空闲虚电路号中为“呼叫请求呼叫请求”分组分组分配虚电路号;网络交换机采用由低向高分配策略从当前空闲虚电路号中为“呼叫指示呼叫指示”分组分组分配虚电路号,以避免虚电路号的分配冲突。 计算机网络计算机网络232022-6-6l 被叫方如果同意连接,则回送“呼叫接受呼叫接受”分组分组,该分组沿着已建立的虚电路传输给呼叫方,到达最靠近呼叫方的交换机后,以“
14、呼叫连通呼叫连通”分组分组通知呼叫方,其分组格式与“呼叫请求呼叫请求”分组分组相同。至此,这条虚电路已建立起来,可转入数据传输阶段。l 在单条虚电路上使用“数据数据”分组分组可以进行点到点的双向数据传输。如果要进行点到多点传输,则必须建立多条虚电路。计算机网络计算机网络242022-6-6l 在虚电路上使用“流量控制流量控制”分组分组进行流量控制和差错处理,使用“链路维护链路维护”分组分组进行虚电路的维护。l 数据传输结束后,任何一方要使用“拆除请求拆除请求”分组分组拆除虚电路,释放所占有的系统资源。拆除虚电路过程与建立虚电路过程基本相同。计算机网络计算机网络252022-6-6拆除确认数据数
15、据拆除指示拆除请求数据呼叫连通呼叫指示呼叫请求被叫方(DTE)呼叫方(DTE)分组交换网路由选择建立连接呼叫接受数据传输数据拆除连接差错处理、流控和链路维护计算机网络计算机网络262022-6-6 在永久虚电路永久虚电路PVCPVC中,源DTE与目的DTE之间的虚电路是预先分配好的,并已记录在转发路径表中。 在永久虚电路永久虚电路PVCPVC中,源DTE与目的DTE之间可直接使用虚电路号进行通信,而无需动态地分配和清除这些虚电路号,即无建立连接和拆除连接阶段,如同一条专线一般。 在X.25分组交换网中主要以提供虚电路虚电路传输服务为主。 计算机网络计算机网络272022-6-6H1H5H2H4
16、H3ACDBH6E分组交换网H1 向 H5 发送分组路径可能变化计算机网络计算机网络282022-6-6对比的方面 虚电路服务 数据报服务 思路 可靠通信应当 可靠通信应当 由网络来保证 由用户主机来保证连接的建立 必须有 不要目的站地址 仅在连接建立阶段 每个分组都有 使用,每个分组使 目的站的全地址 用短的虚电路号计算机网络计算机网络292022-6-6对比的方面 虚电路服务 数据报服务分组的转发 属于同一条虚电路 每个分组独立选择 的分组均按照同一 路由进行转发 路由进行转发当结点出 所有通过出故障的 故障结点可能丢失 故障时 结点的虚电路 分组,一些路由 均不能工作 可能会发生变化计算
17、机网络计算机网络302022-6-6对比的方面 虚电路服务 数据报服务分组的顺序 总是按发送顺序 到达目的站时不一定 到达目的站 按发送顺序 端到端的 可以由分组交换网 由用户主机负责差错处理和 负责也可以由用户 流量控制 主机负责计算机网络计算机网络312022-6-6n 虚电路服务虚电路服务的思路来源于传统的电信网。 电信网负责保证可靠通信的一切措施,因此电信网的节点交换机复杂而昂贵。n 数据报服务数据报服务力求使网络生存性好和使对网络的控制功能分散,因而只能要求网络提供尽最大努力的服务。 可靠通信由用户终端中的软件来保证。n 关于网络层应当采用数据报服务还是虚电路服务,在网络界一直在进行
18、争论,焦点是网络要不要提供网络端到端的可靠服务。InternetInternet在网络层采用了数据报服务。在网络层采用了数据报服务。计算机网络计算机网络322022-6-6n 在早期在早期,线路传输质量较差时,因为虚电路服务能保证服务质量, 因此能提供虚电路传输服务的X.25 网在三十多年前,曾经是颇受欢迎的一种计算机网络。n 到了 20 世纪 90 90 年代年代,情况就发生了很大的变化。通信主干线路已大量使用光纤技术,数据传输质量大大提高使得误码率降低好几个数量级,而 X.25 十分复杂的数据链路层协议和分组层协议已成为多余的。n 让网络只提供数据报服务可以大大简化简化网络层的结构。 计算
19、机网络计算机网络332022-6-6n PC 机的价格急剧下降使得无硬盘的哑终端退出了通信市场。这正好符合因特网当初的设计思想:网络应尽量简单而智能应尽可能放在网络以外的用户端。n 技术的进步使得网络出错的概率已越来越小,因而让主机负责端到端的可靠性不但不会给主机增加更多的负担,反而能够使更多的应用在这种简单的网络上运行。 n X.25 网逐渐退出了历史舞台。因特网发展到今天的规模,充分说明了在网络层提供数据报服务是非常成功的。计算机网络计算机网络342022-6-63.1 引言3.2 分组交换网3.3 帧中继网3.5 ATM网3.6 无线通信网3.7 网络互连3.4 ISDN3.8 Inte
20、rnet计算机网络计算机网络352022-6-6n 到20世纪80年代后期,许多应用迫切要求增加分组交换服务的速率。n 低误码率允许减少节点对每个分组的处理时间,则各分组通过网络的时延亦可减少,同时节点对分组的处理能力也就增大了。n 帧中继帧中继 FR (Frame Relay)FR (Frame Relay)就是一种减少节点处理时减少节点处理时间间,支持高速交换的网络体系结构。n 帧中继在许多方面非常类似于 X.25,因此常被称为第二代的 X.25。计算机网络计算机网络362022-6-6n 帧中继网的主要特点主要特点是,简化了大量的网络功能,将用于保证数据可靠传输的功能,如差错恢复差错恢复
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