《通信网基础》PPT课件.ppt

第第8章章 通信网基础通信网基础石高涛石高涛天津大学计算机科学与技术学院天津大学计算机科学与技术学院1主要内容主要内容通信网简介通信网简介通信网硬件通信网硬件通信网软件通信网软件通信网拓扑通信网拓扑通信网交换技术通信网交换技术2主要内容主要内容通信网简介通信网简介通信网硬件通信网硬件通信网软件通信网软件通信网拓扑通信网拓扑通信网交换技术通信网交换技术3通信网的基本概念通信网的基本概念u通信网是一种使用交换设备，传输设备，将地理上分通信网是一种使用交换设备，传输设备，将地理上分散的散的众多众多用户终端设备互连起来实现通信和信息交换用户终端设备互连起来实现通信和信息交换的系统。的系统。计算机计算机+通信通信u组成：通信节点以及连接它们的链路组成组成：通信节点以及连接它们的链路组成(硬件硬件)。还必须有管理网络运行的还必须有管理网络运行的软件软件（如标准、协议等）。（如标准、协议等）。通信网的节点：交换设备、集线器、终端等。通信网的节点：交换设备、集线器、终端等。链路：连接节点的传输介质。为信息传输提供通路。链路：连接节点的传输介质。为信息传输提供通路。u通信网的基本功能：为网络用户提供信息传输路径，通信网的基本功能：为网络用户提供信息传输路径，使处于不同地理位置的用户之间可以相互通信。使处于不同地理位置的用户之间可以相互通信。4一个典型校园通信网结构一个典型校园通信网结构5通信网的基本概念通信网的基本概念u通信网应具备的功能：通信网应具备的功能：路径：在源和目的之间建立信息传输通道（通常要经过中间路径：在源和目的之间建立信息传输通道（通常要经过中间节点接）。节点接）。寻址：能使标明地址的传输信息正确到达目的地。寻址：能使标明地址的传输信息正确到达目的地。路由选择：能在源节点和目的节点之间提供最佳的路由。路由选择：能在源节点和目的节点之间提供最佳的路由。协议转换：能使采用不同字符、码型、格式、控制方法等的协议转换：能使采用不同字符、码型、格式、控制方法等的用户间进行信息交换。用户间进行信息交换。速率匹配：能在用户和网络间进行速率变换，使之达到速率速率匹配：能在用户和网络间进行速率变换，使之达到速率匹配。匹配。差错控制：通过检错、纠错或重发进行差错控制。差错控制：通过检错、纠错或重发进行差错控制。分组：在发端，将用户报文分成分组；在收端，将接收分组分组：在发端，将用户报文分成分组；在收端，将接收分组按原样组装成用户报文。按原样组装成用户报文。6通信网的业务通信网的业务u业务类型：业务类型：电话、电报、传真、数据电话、电报、传真、数据等。等。u电报虽然发明得早，但由于它的非交互性，不电报虽然发明得早，但由于它的非交互性，不如电话使用方便，业务量较低。如电话使用方便，业务量较低。u传真传送的是静止图像，用于文件、图片、图传真传送的是静止图像，用于文件、图片、图形等的传送。形等的传送。u以电话为主的话音通信将向可视图文和图像通以电话为主的话音通信将向可视图文和图像通信发展。信发展。u新的业务将随着信息化程度的提高不断地涌现。新的业务将随着信息化程度的提高不断地涌现。7主要内容主要内容通信网简介典型的网络通信网软件通信网拓扑通信网交换技术8局域网局域网p 机器共享传输线路同时只能有一台机器可以传输，需机器共享传输线路同时只能有一台机器可以传输，需要规则要规则(分布的或集中的分布的或集中的)协调冲突协调冲突 静态分配信道：将时间划分成离散的时间间隔分配给每静态分配信道：将时间划分成离散的时间间隔分配给每一台机器，只有在固定的时间片内该机器才可发送信息。一台机器，只有在固定的时间片内该机器才可发送信息。动态分配信道：有一个集中或者分布的分配规则负责信动态分配信道：有一个集中或者分布的分配规则负责信道分配。道分配。9无线网络和无线网络和WLAN(a)Bluetooth configuration (b)Wireless LAN10城域网城域网城市范围内所建立的计算机通信网，一个重要用途是城市范围内所建立的计算机通信网，一个重要用途是用作骨干网，通过它将位于同用作骨干网，通过它将位于同-城市内不同地点的主城市内不同地点的主机、数据库，以及机、数据库，以及LAN等互相联接起来。等互相联接起来。11广域网广域网广域网是将地理上相距较远的多个计算机广域网是将地理上相距较远的多个计算机系统通过通信线路按照网络协议连接起来，系统通过通信线路按照网络协议连接起来，实现计算机之间相互通信的计算机系统的实现计算机之间相互通信的计算机系统的集合。集合。12广域网广域网A stream of packets from sender to receiver.数据在源端被分成很多分片，每个分片独立地被传输到目的节点，然后进行组装成原始数据。13Internet14主要内容主要内容通信网简介通信网硬件通信网软件通信网拓扑通信网交换技术15Network SoftwareLayers,protocols,and interfaces.16Service PrimitivesFive service primitives for implementing a simple connection-oriented service.17主要内容主要内容通信网简介通信网硬件通信网软件通信网拓扑通信网交换技术18通信网的拓扑结构通信网的拓扑结构基本拓扑结构：基本拓扑结构：星形、环形、网状形（全连形）、格形和等级形等。星形、环形、网状形（全连形）、格形和等级形等。星形：中心节点是全网的中心，执行全网通信控星形：中心节点是全网的中心，执行全网通信控制的功能。制的功能。存在单点故障的问题存在单点故障的问题。环形：数据在环中沿一个方向传输，完成一次通环形：数据在环中沿一个方向传输，完成一次通信可能要经过多个节点转接，所以任何一个节点信可能要经过多个节点转接，所以任何一个节点出现故障，都会影响全网的通信。出现故障，都会影响全网的通信。19通信网的拓扑结构通信网的拓扑结构(续续)网状形：这里是指全连网状型。网状形：这里是指全连网状型。n个节点，就需个节点，就需要要 n(n-1)/2连接线路，建网费用高，可靠性亦高。连接线路，建网费用高，可靠性亦高。格形：它并不要求每个节点都与其它节点直接相格形：它并不要求每个节点都与其它节点直接相连，因而节省连接线路。常用于军用网。连，因而节省连接线路。常用于军用网。等级形：星形网的拓展，把全部节点分成多个等等级形：星形网的拓展，把全部节点分成多个等级，每一节点属于某一等级，低等级节点与管辖级，每一节点属于某一等级，低等级节点与管辖它的高一等级节点相连。它的高一等级节点相连。20主要内容主要内容通信网简介通信网硬件通信网软件通信网拓扑通信网交换技术21通信网中的交换技术通信网中的交换技术通信网的交换技术是指信息如何进行转发，通信网的交换技术是指信息如何进行转发，从而能使两个用户之间交换信息。从而能使两个用户之间交换信息。交换技术分类：交换技术分类：电路交换电路交换存储转发交换存储转发交换报文交换报文交换报文分组交换报文分组交换22电路交换：电话网是电路交换的一个实例。电路交换：电话网是电路交换的一个实例。根据请求在一对站点之间建立一条实际的物理电根据请求在一对站点之间建立一条实际的物理电路连接的过程。路连接的过程。过程：电路建立、数据传输和电路拆除。过程：电路建立、数据传输和电路拆除。工作过程示例：工作过程示例：A,B,C,D,E,F是主机是主机17是组成交换网的设备是组成交换网的设备电路交换过程电路交换过程23电路建立电路建立:数据传输之前，必须建立一条端到端的电路，该电数据传输之前，必须建立一条端到端的电路，该电路在物理上形成专用物理电路。路在物理上形成专用物理电路。数据传输数据传输:数据沿电路传送到目的地。数据可以是数字的，也数据沿电路传送到目的地。数据可以是数字的，也可以是模拟的。这种连接通常是全双工的，可在两可以是模拟的。这种连接通常是全双工的，可在两个方向上传送数据。个方向上传送数据。电路拆除电路拆除数据传输完成以后，终止连接，拆除电路。数据传输完成以后，终止连接，拆除电路。电路交换过程电路交换过程24两站之间建立起的物两站之间建立起的物理连接为此次通信专理连接为此次通信专用。交换设备不存储用。交换设备不存储数据，不改变数据的数据，不改变数据的内容，也不进行差错内容，也不进行差错控制。控制。电路交换过程电路交换过程25电路交换的特点电路交换的特点优点：实时性强，适合于交互式会话通信。优点：实时性强，适合于交互式会话通信。线路建立以后，网络对于用户是透明的。线路建立以后，网络对于用户是透明的。缺点：缺点：系统效率低，电路在连接期间是专用的，即使系统效率低，电路在连接期间是专用的，即使没有数据要传输，别人也不能使用。没有数据要传输，别人也不能使用。数据传输前，存在着呼叫建立时延。数据传输前，存在着呼叫建立时延。应用：实时的会话式通信。应用：实时的会话式通信。26存储转发交换存储转发交换存储转发交换与电路交换的主要区别：存储转发交换与电路交换的主要区别：发送的数据与地址和控制信息等按一定格式构发送的数据与地址和控制信息等按一定格式构成一个数据单元进入通信网。成一个数据单元进入通信网。通信网的通信网的中间节点中间节点设备完成数据单元的设备完成数据单元的接收、接收、差错校验、存储、路由选择和转发差错校验、存储、路由选择和转发等功能。等功能。克服了电路交换中数据交换时通信的两站必须克服了电路交换中数据交换时通信的两站必须同时可用和通信网络资源必须可用，且必须专同时可用和通信网络资源必须可用，且必须专用的缺点。用的缺点。27存储转发交换存储转发交换存储转发的优点：存储转发的优点：节点具有存储转发功能，多个数据单元可以分时共享一节点具有存储转发功能，多个数据单元可以分时共享一条节点到节点的通信信道，线路利用率高。条节点到节点的通信信道，线路利用率高。节点具有路由选择功能，可动态为数据选择最佳路由。节点具有路由选择功能，可动态为数据选择最佳路由。节点可对传输的数据单元进行差错控制，减少了传输错节点可对传输的数据单元进行差错控制，减少了传输错误，系统可靠性高。误，系统可靠性高。节点可对进行速率转换和数据代码格式变换。节点可对进行速率转换和数据代码格式变换。应用应用:数据通信网。数据通信网。分类：分类：报文交换和报文分组交换报文交换和报文分组交换。28 技术基点是技术基点是“存储转发存储转发”，不管发送数据的长不管发送数据的长度是多少，都把它作为一个逻辑单元度是多少，都把它作为一个逻辑单元，加上目的地，加上目的地址、源地址、控制信息等，组成一个报文，如图。址、源地址、控制信息等，组成一个报文，如图。节点设备把一份份报文暂时存储在它的缓存器中，节点设备把一份份报文暂时存储在它的缓存器中，确定路由后等待线路的空闲，出现空闲，立即发送确定路由后等待线路的空闲，出现空闲，立即发送出去；若无空闲，继续等待。只要缓存器的空间足出去；若无空闲，继续等待。只要缓存器的空间足够大，就不会产生数据溢出丢失。够大，就不会产生数据溢出丢失。缺点：不适于实时或会话式通信，延迟较大。缺点：不适于实时或会话式通信，延迟较大。报文交换报文交换29报文分组交换报文分组交换把报文分成组，以短的、规格化的报文为单位进行传把报文分成组，以短的、规格化的报文为单位进行传输交换。输交换。分组是一组包含有数据和呼叫控制信息（如分组是一组包含有数据和呼叫控制信息（如地址等）的二进制数，把它们作为一个整体进行交换。地址等）的二进制数，把它们作为一个整体进行交换。分组格式如图。分组格式如图。数据典型的最大长度为数据典型的最大长度为1000bit或几千或几千bit。接收端，将。接收端，将多个分组按顺序重新组装成原来的报文。检测相对容多个分组按顺序重新组装成原来的报文。检测相对容易，重发花费时间少，存储空间的利用率和传输效率易，重发花费时间少，存储空间的利用率和传输效率高。是当今公用数据通信网中的主要交换技术。高。是当今公用数据通信网中的主要交换技术。30