第6章广域网课件.ppt
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1、 广域网的基本概念广域网的基本概念6.1广域网中的分组转发机制广域网中的分组转发机制6.2异步传递方式异步传递方式ATM6.3其它广域网其它广域网6.46.1.1 6.1.1 广域网的构成广域网的构成广域网由一些结点交换机以及连接这广域网由一些结点交换机以及连接这些交换机的链路组成。通常一个结点交换些交换机的链路组成。通常一个结点交换机往往与多个结点交换机相连。在广域网机往往与多个结点交换机相连。在广域网中的一个重要问题就是路由选择和分组转中的一个重要问题就是路由选择和分组转发。发。图图6-16-1表示相距较远的局域网通过路由表示相距较远的局域网通过路由器与广域网相连,组成了一个覆盖范围很器与
2、广域网相连,组成了一个覆盖范围很广的互联网。广的互联网。广域网并没有严格的定义。通常是指广域网并没有严格的定义。通常是指覆盖范围很广覆盖范围很广(远远超过一个城市的范围远远超过一个城市的范围)的长距离网络,一般都是由电信公司所拥的长距离网络,一般都是由电信公司所拥有。有。图图6-1 6-1 由局域网和广域网组成互联网由局域网和广域网组成互联网 6.1.2 6.1.2 数据报和虚电路数据报和虚电路网络层为接在网络上的主机所提供的网络层为接在网络上的主机所提供的服务可以有两大类,即无连接的网络服务服务可以有两大类,即无连接的网络服务和面向连接的网络服务。这两种服务的具和面向连接的网络服务。这两种服
3、务的具体实现就是通常所谓的数据报服务和虚电体实现就是通常所谓的数据报服务和虚电路服务。路服务。图图6-26-2中分别画出了网络提供数据报中分别画出了网络提供数据报服务和提供虚电路服务的特点。服务和提供虚电路服务的特点。看网络提供虚电路服务的情况。先设看网络提供虚电路服务的情况。先设图图6-2(b)6-2(b)中主机中主机H H1 1要和主机要和主机H H5 5通信。通信。在图在图6-2(b)6-2(b)中,我们设寻找到的路由中,我们设寻找到的路由是是ABEABE。图图6-2 6-2 数据报服务和虚电路服务数据报服务和虚电路服务表表 6-1虚虚电电路路服服务务与与数数据据报报服服务务的的对对比比
4、对对比比的的方方面面虚虚电电路路服服务务数数据据报报服服务务思思路路可可靠靠通通信信应应当当由由网网络络 来来保保证证可可靠靠通通信信应应当当由由用用户户 主主机机来来保保证证连连接接的的建建立立必必须须有有不不要要目目的的站站地地址址仅仅在在连连接接建建立立 阶阶段段使使 用用,每每个个分分组组使使用用短短的的虚虚电电 路路号号每每个个分分组组都都有有目目的的站站 的的全全地地址址路路由由选选择择在在虚虚电电路路建建立立 时时进进行行,所所 有有分分组组均均按按同同一一路路由由每每个个分分组组独独立立选选择择路路 由由当当结结点点出出故故障障时时所所有有通通过过出出故故 障障的的结结 点点的
5、的 虚虚电电路路均均不不能能工工作作出出故故障障 的的结结 点点可可 能能会会 丢丢失失 分分组组,一一些些路路由由可可能能会会发发生生 变变化化分分组组的的顺顺序序总总是是按按发发送送顺顺序序到到达达 目目的的站站到到达达目目的的站站时时不不一一定定 按按发发送送顺顺序序端端 到到 端端 的的 差差 错错 处处理理和和流流量量控控制制由由分分组组交交换换网网负负责责由由用用户户主主机机负负责责表表6-1归纳了虚电路服务与数据报服务的主要区别。归纳了虚电路服务与数据报服务的主要区别。分组交换网的分组转发是基于查表的。分组交换网的分组转发是基于查表的。转发就是在交换结点收到分组时,检转发就是在交
6、换结点收到分组时,检查 其 目 的 地 址,然 后 用 查 找查 其 目 的 地 址,然 后 用 查 找 转 发 表转 发 表(forwarding table)的方法,找出应从结点的方法,找出应从结点的哪一个接口将该分组发送出去。的哪一个接口将该分组发送出去。路由选择则是构造路由表路由选择则是构造路由表 (routing(routing table)table)的过程。路由表是用路由选择算的过程。路由表是用路由选择算法得到的,而转发表则是根据路由表得出法得到的,而转发表则是根据路由表得出的。的。6.2.1 6.2.1 在结点交换机中查找在结点交换机中查找转发表转发表 1 1层次结构的地址结构
7、层次结构的地址结构为了减少查找转发表所花费的时间,为了减少查找转发表所花费的时间,在广域网中一般都采用层次结构的地址在广域网中一般都采用层次结构的地址(hierarchical addressing)(hierarchical addressing)。最简单的层次结构地址就是把一个用最简单的层次结构地址就是把一个用二进制数表示的主机地址划分为前后两部二进制数表示的主机地址划分为前后两部分。前一部分的二进制数表示该主机所连分。前一部分的二进制数表示该主机所连接的分组交换机的编号,是第一层地址,接的分组交换机的编号,是第一层地址,而后一部分的二进制数表示所连接的分组而后一部分的二进制数表示所连接的
8、分组交换机的端口号,或主机的编号,是第二交换机的端口号,或主机的编号,是第二层地址,如图层地址,如图6-36-3所示。所示。所连接的交换机的编号所连接的交换机端口号计算机在广域网中的地址图图6-3 6-3 最简单的层次地址最简单的层次地址图图6-46-4中有三个交换机,其编号分别中有三个交换机,其编号分别为为1,21,2和和3 3。每个交换机所连接的主机也按。每个交换机所连接的主机也按接入的低速端口编上号码。接入的低速端口编上号码。图图6-4 6-4 主机在广域网中的地址和交换机中的转发表主机在广域网中的地址和交换机中的转发表转发表中没有源站地址这一项。这是转发表中没有源站地址这一项。这是因为
9、路由选择中的下一跳只取决于数据报因为路由选择中的下一跳只取决于数据报中的目的站地址,而与源站地址无关。这中的目的站地址,而与源站地址无关。这是一个很重要的概念,应记住。是一个很重要的概念,应记住。2 2按照目的站的交换机号确定下按照目的站的交换机号确定下一跳一跳采用两个层次的编址方案可使转发分采用两个层次的编址方案可使转发分组时只使用第一部分地址,组时只使用第一部分地址,即在进行路由即在进行路由选择时选择时,只根据主机地址中的交换机号只根据主机地址中的交换机号。6.2.2 6.2.2 路由表的简化路由表的简化广域网的路由问题就是要解决分组在广域网的路由问题就是要解决分组在各交换机中应如何进行转
10、发。在专门研究各交换机中应如何进行转发。在专门研究广域网的路由问题时,可用图论中的广域网的路由问题时,可用图论中的“图图(graph)”(graph)”来表示整个广域网,用来表示整个广域网,用“结点结点”表示广域网上的结点交换机,用连接结点表示广域网上的结点交换机,用连接结点与结点的与结点的“边边”表示广域网中的链路。表示广域网中的链路。图图6-56-5左边是一个具有左边是一个具有4 4个结点交换机个结点交换机的例子,而右边则是对应的图。的例子,而右边则是对应的图。12341结点边243图图6-5 6-5 用图表示一个广域网用图表示一个广域网根据图根据图6-56-5所示的图,可得出每一个所示的
11、图,可得出每一个结点中的转发表,如图结点中的转发表,如图6-66-6所示。所示。使用了默认路由的简化转发表如图使用了默认路由的简化转发表如图6-6-7 7所示。所示。目的站下一跳1 直接2 33 34 3结点 1 的转发表目的站下一跳1 32 直接3 34 4结点 2 的转发表目的站下一跳1 12 23 直接4 4结点 3 的转发表目的站下一跳1 32 23 34 直接结点 4 的转发表可以合并可以合并可以合并图图6-6 6-6 图图6-56-5中各结点的转发表中各结点的转发表目的站下一跳1 直接默认3结点 1 的转发表目的站下一跳2 直接4 4 默认3结点 2 的转发表目的站下一跳1 12
12、23 直接4 4结点 3 的转发表目的站下一跳2 24 直接默认3结点 4 的转发表默认路由图图6-7 6-7 使用了默认路由的简化转发表使用了默认路由的简化转发表 6.3.1 ATM 6.3.1 ATM的基本概念的基本概念异步传递方式异步传递方式ATM(Asynchronous ATM(Asynchronous Transfer Mode)Transfer Mode)就是建立在电路交换和分就是建立在电路交换和分组交换的基础上的一种面向连接的快速分组交换的基础上的一种面向连接的快速分组交换技术,它采用定长分组作为传输和组交换技术,它采用定长分组作为传输和交换的单位。交换的单位。同步传递方式同步
13、传递方式STM(Synchronous STM(Synchronous Transfer Mode)Transfer Mode)是使各个终端之间有称之是使各个终端之间有称之为帧参考的一个共同时间参考。为帧参考的一个共同时间参考。ATM ATM的主要优点如下:的主要优点如下:(1 1)选择固定长度的短信元作)选择固定长度的短信元作为信息传输的单位,有利于宽带高速为信息传输的单位,有利于宽带高速交换。交换。(2 2)能支持不同速率的各种业务。)能支持不同速率的各种业务。(3 3)所有信息在最低层是以面向)所有信息在最低层是以面向连接的方式传送,以保持电路交换适连接的方式传送,以保持电路交换适合于传
14、送实时性很强的业务的优点。合于传送实时性很强的业务的优点。(4 4)ATMATM使用光纤信道传输。使用光纤信道传输。ATMATM的一个明显缺点就是信元首部的一个明显缺点就是信元首部 的开销太大。的开销太大。6.3.2 ATM 6.3.2 ATM的协议参考模型的协议参考模型和信元结构和信元结构 ATMATM的协议参考模型,如图的协议参考模型,如图6-106-10所示。所示。图图6-10 ATM6-10 ATM的协议参考模型的协议参考模型 ATM ATM的协议参考模型共有的协议参考模型共有3 3层,从上往层,从上往下看是下看是ATMATM适配层、适配层、ATMATM层和物理层。这层和物理层。这3
15、3层层与与OSIOSI的层次无法严格对应。的层次无法严格对应。(1 1)ATMATM适配层适配层 ATMATM传送和交换的是传送和交换的是5353字节固定长度的字节固定长度的信元,但是,上层的应用程序向下层传递信元,但是,上层的应用程序向下层传递的并不是的并不是5353字节长的信元。例如,在因特字节长的信元。例如,在因特网的网的IPIP层传送的是各种长度的层传送的是各种长度的IPIP数据报。数据报。因此,当因此,当IPIP数据报需要在数据报需要在ATMATM网络上传网络上传送时,就需要有一个接口,它能够把送时,就需要有一个接口,它能够把IPIP数数据报装入一个个据报装入一个个ATMATM信元,
16、然后在信元,然后在ATMATM网络网络中传送。这个接口就是在中传送。这个接口就是在ATMATM层上面的层上面的ATMATM适配层,记为适配层,记为AALAAL层层 (ATM Adaptation(ATM Adaptation Layer)Layer)。AAL AAL层的作用就是增强层的作用就是增强ATMATM层所提供的层所提供的服务,并向上面高层提供各种不同的服务。服务,并向上面高层提供各种不同的服务。图图6-116-11表示不同信源发出的信号(话音、表示不同信源发出的信号(话音、视频、数据等)通过适当的变换后(这里视频、数据等)通过适当的变换后(这里省略了很多细节和步骤),都要传送到省略了很
17、多细节和步骤),都要传送到AALAAL层,成为固定长度的数据块(层,成为固定长度的数据块(4848字节长),字节长),然后交给然后交给ATMATM层,加上层,加上5 5字节的首部后变成字节的首部后变成为为5353字节的固定长度信元。字节的固定长度信元。图图6-11 AAL6-11 AAL层把层把4848字节长的数据块交给字节长的数据块交给ATMATM层,层,加上加上5 5字节的首部后变成字节的首部后变成5353字节的信元字节的信元 ITU-T ITU-T规定了规定了ATMATM网络可向用户提供几网络可向用户提供几种类型种类型 (type)(type)的服务。目前的服务。目前AAL5AAL5(即
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