通信网技术基础-第3章广域数据网下课件.ppt

1、第3章 广域数据网络 数据通信的基本概念 数据链路控制与协议 数据子网提供的服务 路由选择 拥塞控制 X.25分组交换网 帧中继网2022-6-72X.25分组交换网 X.25 网就是 X.25 分组交换网，它是在多年前根据 CCITT（即现在的 ITU-T）的 X.25 建议书实现的计算机网络。 X.25 只是一个对公用分组交换网接口的规约。X.25 所讨论的都是以面向连接的虚电路服务为基础。 2022-6-73X.25 规定了 DTE-DCE 的接口 X.25 接口X.25 接口X.25 公用分组交换网VC2VC1DTEDTEDCEDCEDCEDTEX.25 接口2022-6-74X.25

2、技术的一些主要特征 用于建立和拆除虚电路的呼叫控制分组与数据分组在相同的信道和虚电路上运载。实际上就是使用了带内信令。 虚电路复用发生在第三层。 第二层和第三层都具有流量控制和差错控制机制。 2022-6-75X.25的协议层2022-6-76X.25的协议层 物理层 DTE与DCE之间的接口，X.21建议 链路层 LAPB平衡链路存取规程 是HDLC的子集 只支持异步平衡模式（ABM） 分组层 PLP协议 规定分组的类型和格式，规定了虚电路(VC)的建立、维持和拆除的程序2022-6-77X.25 的层次关系 LAPB 帧X.25 分组分组层（网络层）数据链路层用户数据用户数据X.25首部L

3、APB首部LAPB尾部2022-6-78X.25的虚电路 交换虚电路(SVC) 利用呼叫建立程序建立的虚电路； 永久虚电路(PVC) 固定的由网络分配的虚电路，不需要呼叫建立和呼叫清除程序。2022-6-79第3章 广域数据网络 数据通信的基本概念 数据链路控制与协议 数据子网提供的服务 路由选择 拥塞控制 X.25分组交换网 帧中继2022-6-710帧中继 帧中继的概念 帧中继网络 帧中继的层次 帧中继的拥塞控制2022-6-711帧中继的概念 定义 帧中继是在OSI第二层用简化的方法传送和交换数据单元的一种技术。 前提条件 优质的线路 智能终端2022-6-712帧中继的特点 以帧的形式

4、传送数据信息。 传输链路是逻辑连接，可实现带宽复用和动态分配。 简化了X.25的第三层功能。 在链路层完成统计复用、帧透明传输和错误检测。2022-6-713帧中继的特点 以帧为交换单元，最大帧长1600字节。 采用面向连接的交换技术，可提供PVC和SVC。 帧中继网络通常为相隔较远的一些局域网提供链路层的永久虚电路服务，它的好处是在通信时可省去建立连接的过程。 如果有 N 个路由器需要用帧中继网络进行连接，那么就一共需要有 N(N 1)/2 条永久虚电路。 合理的带宽管理和防阻塞机制。2022-6-714帧中继与X.25的区别 呼叫控制信令和用户数据在各自独立的逻辑连接上传输，因此，中间节点

5、不需要维护状态表或者处理基于单连接的呼叫控制相关报文。 逻辑连接的复用和交换发生在第二层而不是第三层，减少了整整一层的处理。 从一跳到另一跳之间没有流量控制和差错控制，端到端的流量控制和差错控制由高层负责。 2022-6-715源站源站中间节点中间节点中间节点中间节点目的站目的站（a）分组交换网）分组交换网源站源站中间节点中间节点中间节点中间节点目的站目的站（b）帧中继）帧中继分组交换网确认与帧中继网络确认的对比分组交换网确认与帧中继网络确认的对比2022-6-716帧中继和X.25的比较 帧中继帧中继 X.25 X.25 着眼于数据的快速传输，最大程度地提高网络吞着眼于数据的快速传输，最大程

6、度地提高网络吞吐量。吐量。强调网络内数据传输的可靠性强调网络内数据传输的可靠性只有物理层和数据链路层，省去了只有物理层和数据链路层，省去了X.25的分组层，的分组层，把分组层的一些功能取消或削弱后合并在数据链把分组层的一些功能取消或削弱后合并在数据链路层。路层。分为物理层、数据链路层、分组层。分为物理层、数据链路层、分组层。非确认性型的网络，只在源端点非确认性型的网络，只在源端点DTE和终端点和终端点DTE之间进行确认和重发，在网络接口及网内节之间进行确认和重发，在网络接口及网内节点间只检错，有错即抛弃。点间只检错，有错即抛弃。确认型的网络，在分组层对报文进行分组和重确认型的网络，在分组层对报

7、文进行分组和重组以及节点间都有确认重发。组以及节点间都有确认重发。没有提供透明的、对每条虚电路都实行的流量控没有提供透明的、对每条虚电路都实行的流量控制机制。制机制。在数据链路层和分组层都设置流量控制机制。在数据链路层和分组层都设置流量控制机制。呼叫控制信令属于带外信令呼叫控制信令属于带外信令呼叫控制信令是带内信令呼叫控制信令是带内信令都是都是peer-peer（对等层）式的点对点交换网络。在对等层）式的点对点交换网络。在DTE与与DCE间单一的物理链路上复用多条逻间单一的物理链路上复用多条逻辑信道（即虚电路）。辑信道（即虚电路）。2022-6-717帧中继 帧中继的概念 帧中继网络 帧中继的

8、层次 帧中继的拥塞控制2022-6-718帧中继提供的业务 永久虚电路PVC 由网络操作员定义。 由始发FR网络地址，始发DLCI（数据链路控制标识），终接FR网络地址，终接DLCI组成 可实现局域网互连 交换虚电路SVC 两FR终端用户通过虚呼叫建立。2022-6-719商业银行信息网络工程网络系统示意图(WAN)FR/DDN/X.25/PSTNFR/DDN/X.25/PSTNCISCO 7507商业银行总行/分行CISCO 3620VCISCO 7204支行. . . . . . .CISCO 2600V储蓄所CISCO 2600V储蓄所CISCO 2600V储蓄所CISCO 2600V储

9、蓄所CISCO 2600V储蓄所InternetCISCO 3640VCISCO 3620VCISCO 7204支行CISCO 3620VCISCO 7204支行2022-6-720帧中继提供虚电路服务帧中继网帧中继交换机路由器局域网局域网虚电路路由器帧中继网路由器局域网局域网虚电路路由器2022-6-721帧中继网路由器局域网局域网虚电路路由器帧中继网络的工作过程 用户在局域网上传送的 MAC 帧传到与帧中继网络相连接的路由器。 2022-6-722帧中继网路由器局域网局域网虚电路路由器帧中继网络的工作过程 路由器就剥去 MAC 帧的首部，将 IP 数据报交给路由器的网络层。 网络层再将 I

10、P 数据报传给帧中继接口卡。 2022-6-723帧中继帧发送在前标 志标 志地 址信 息帧检验序列字节12241可 变首部尾部帧中继接口卡把 IP 数据报封装到帧中继帧的信息字段。加上帧中继帧的首部（包括帧中继的标志字段和地址字段，帧中继帧的标志字段和 PPP 帧的一样），进行 CRC 检验后，加上帧中继帧的尾部（包含帧检验序列字段和标志字段），就构成了帧中继帧。 IP 数据报帧中继网络的工作过程2022-6-724帧中继网路由器局域网局域网虚电路路由器帧中继网络的工作过程 为了区分开不同的永久虚电路 PVC，每一条 PVC 的两个端点都各有一个数据链路连接标识符 DLCI。 DLCI 是

11、Data Link Connection Identifier。 2022-6-725帧中继网路由器局域网局域网虚电路路由器帧中继网络的工作过程 帧中继接口卡将封装好的帧通过向电信公司租来的专线发送给帧中继网络中的帧中继交换机。 帧中继交换机收到帧中继帧就按地址字段中的虚电路号转发帧（若检查出有差错则丢弃）。 2022-6-726帧中继网路由器局域网局域网虚电路路由器帧中继网络的工作过程 当帧中继帧被转发到虚电路的终点路由器时，终点路由器就剥去帧中继帧的首部和尾部，加上局域网的首部和尾部，交付给连接在此局域网上的目的主机。2022-6-727帧中继网络的工作过程 目的主机若发现有差错，则报告上

12、层的 TCP 协议处理。 即使 TCP 协议对有错误的数据进行了重传，帧中继网也仍然当作是新的帧中继帧来传送，而并不知道这是重传的数据。2022-6-728帧中继服务的主要组成部分2022-6-729帧中继的主要优点 减少了网络互连的代价。 网络的复杂性减少但性能却提高了。 由于使用了国际标准，增加了互操作性，帧中继的简化的链路协议实现起来并不难。 协议的独立性。 2022-6-730帧中继 帧中继的概念 帧中继网络 帧中继的层次 帧中继的拥塞控制2022-6-731帧中继的层次2022-6-732Q.922建议的核心功能 帧定界，实现帧同步和传输的透明性。 使用帧头地址段中的数据链路识别符(

13、DLCI)来实现逻辑连接的复用和分路。 帧传输差错检测(但不纠错)。 帧中继采用比特填充技术，避免帧定界符冲突。 检测帧长是否正确。 拥塞控制功能。2022-6-733数据帧格式FFACIFCSDLCI (高阶比特高阶比特 )DLCI ( 低低 )C/R EADE EAFECNBECN8 7 6 5 4 3 2 1EA = 0EA = 1FFAIFCSQ .922核心核心HDLC2022-6-734帧中继的帧格式 帧中继帧发送在前标 志标 志地 址信 息帧检验序列字节12241可 变首部尾部IP 数据报标志字段是一个 01111110 的比特序列，用于指示帧中继帧的起始和结束。它的惟一性是通过

14、比特填充法来确保的。 2022-6-735帧中继的帧格式 帧中继帧发送在前标 志标 志地 址信 息帧检验序列字节12241可 变首部尾部IP 数据报信息字段是长度可变的用户数据。 2022-6-736帧中继的帧格式 帧中继帧发送在前标 志标 志地 址信 息帧检验序列字节12241可 变首部尾部IP 数据报帧检验序列字段是 2 字节的 CRC 检验。当检测出差错时，就将此帧丢弃。 2022-6-737帧中继的帧格式 帧中继帧发送在前标 志标 志地 址信 息帧检验序列字节12241可 变首部尾部IP 数据报地址字段一般为 2 字节，但也可扩展为 3 或 4 字节。 2022-6-738地址字段DL

15、CIC/READLCI FECN BECNDEEA161411112022-6-739地址字段的组成部分 DLCI 数据链路连接标识符, DLCI 字段的长度一般为10 bit（采用默认值 2 字节地址字段） DLCI 的值用于标识永久虚电路(PVC)、呼叫控制或管理信息。 DLCI=0,为呼叫控制信令保留 DLCI=1-15，保留 DLCI=16-1007，PVC DLCI=1023,本地管理接口 DLCI只具有本地意义。 FR 的虚电路由多段DLCI的逻辑连接构成。2022-6-740帧中继的寻址FRFRPADPADA AB BA AB BD DC C终端终端A A到到C C的虚电路：的虚

16、电路：1010、2020、2626、4040终端终端B B到到D D的虚电路：的虚电路：1212、2727、3434DLCI=10DLCI=10DLCI=20DLCI=20DLCI=26DLCI=26DLCI=40DLCI=40DLCI=12DLCI=12DLCI=27DLCI=27DLCI=34DLCI=34 FRFR节点节点 FRFR节点节点 FRFR节点节点 FRFR节点节点2022-6-741地址字段的组成部分C/R 命令/响应比特EA 扩展地址FECN前向显式拥塞通知 置1表明与该帧在同方向传输的帧可能受网络拥塞的影响而产生时延。 BECN反向显式拥塞通知 置1表明与该帧反方向传输的

17、帧可能受网络拥塞的影响产生时延。DE可丢弃指示 DE=1,拥塞时可丢弃。2022-6-742帧中继 帧中继的概念 帧中继网络 帧中继的层次 帧中继的拥塞控制2022-6-743帧中继的拥塞控制 丢弃策略 拥塞避免 拥塞恢复2022-6-744帧中继的流量管理 带宽控制参数 承诺时间间隔Tc 网络对数据流量监视和控制的时间间隔。 承诺突发业务量Bc 在Tc时间间隔内，网络向用户承诺的可靠传送业务量。 承诺信息速率CIR CIR 是对特定的帧中继连接中，用户和网络共同协商确定的用户信息传送速率的门限数值。 超额突发业务量Be 在Tc时间间隔内，允许用户超出Bc的最大业务量。2022-6-745承诺

18、的信息速率 CIR(Committed Information Rate) CIR 是用来限制用户在某一段测量时间间隔 Tc内所发送的数据的平均数据率。 当网络必须把一些帧丢弃时，网络将首先选择超其 CIR 值的那些连接上的帧予以丢弃。 速率接入速率 R测量时间间隔 Tct承诺的信息速率 CIR用户在 Tc 内的平均数据率2022-6-746T0+TCT0BcBcBe用户线速率允许超过的用户传送速率承诺的信息速率被丢掉的帧标记DE=1可能丢掉的帧传送的帧比特带宽控制2022-6-747拥塞控制策略 用户数据传送量 Bc 保证质量，成功传送。 Bc数据量 Bc + Be 将Be范围内的帧DE置1

19、，尽力而为的传送。 数据量 Bc Be 丢弃超范围的帧。2022-6-748拥塞控制原则 若数据率小于CIR，则在该连接上传送的所有帧均被置为DE=0（这表明在网络发生拥塞时尽量不要丢弃DE = 0的帧），这在一般情况下传输是有保证的。 若数据率仅在不太长的时间间隔大于CIR，则网络可以将这样的帧置为DE = 1，并在可能的情况下进行传送。 若数据率超过CIR的时间较长，以至注入到网络的数据量超过了网络所设定的最高门限值，则应立即丢弃该连接上传送的帧。2022-6-749带宽管理举例 某个节点的接入速率是64kbit/s，该节点使用的一条虚电路被指派的CIR=32kbit/s，而CIR的测量时

20、间间隔Tc=500ms。假定帧中继网络的帧长L=4000bit，这就表示在500ms的时间间隔内，这条虚电路只能够发送CIRTc/L=4个高优先级的帧中继帧，其DE=0。由于CIR的数值只是接入速率的一半，因此，用户在500ms内还可以再发送4个低优先级的帧，其DE=1。2022-6-750带宽管理举例 某用户约定一条PVC的CIR为128kb/s，Bc为128kbit，Be为64kbit,求Tc和网络中没有拥塞的情况下，用户可用的最大数据速率。2022-6-751采用显式信令的拥塞避免 终点控制策略 节点机将前向传送的帧前向显式拥塞通知FECN比特置1。 源点控制策略 节点机将后向传送的帧反

21、向显式拥塞通知BECN比特置1。2022-6-7522022-6-753小结 基本概念 DTE与DCE 信道技术指标 带宽，信道容量，吞吐量，信道利用率，时延 多路复用 数据交换方式2022-6-754小结 数据链路控制与协议 数据链路的基本功能 HDLC 通信站类型，链路结构，数据传送模式 帧结构 控制字段：信息帧，监控帧，无编号帧 数据子网提供的服务 数据子网的概念 数据报与虚电路2022-6-755小结 路由选择 路由优化原则 路由选择策略 固定路由选择 洪泛路由选择 随机路由选择 自适应路由选择 独立适应型，分布适应型，集中适应型 拥塞控制 拥塞与死锁 拥塞控制的作用 拥塞控制方法20

22、22-6-756小结 X.25分组交换网 X.25协议层 虚电路服务 帧中继网 FR的特点 FR网络 FR层次 FR拥塞控制 CIR,Bc,Be,Tc2022-6-757习题一个用户用T-1线路连接到帧中继网络，假定Bc为每5秒5Mbit， Be为每5秒1Mbit，CIR是1Mb/s，则 ： （1）访问速率是多少？用户可否以1.6Mb/s发送数据？ （2）用户可否在所有时间以1.2Mb/s发送数据？在这种情况下，能否保证帧从不被丢弃？ （3）用户可否在所有时间以1Mb/s发送数据？在这种情况下，能否保证帧从不被丢弃？ （4）所有时间内都不用担心帧被丢弃，用户可用的最大数据速率是多少？ （5）用户以1.4Mbps发送了2秒的数据，接下来的3秒内没有发送任何数据，如果网络中没有拥塞，存在丢弃帧的危险吗？如果网络中有拥塞，存在丢弃帧的危险吗？2022-6-758 拥塞的定义？有人说“只要增加一些资源，例如增加节点的缓冲空间、提高链路的带宽，就可以解决网络拥塞问题”，你怎么看待这个问题？举例说明。2022-6-759