计算机网络5.ppt

《计算机网络5.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机网络5.ppt（44页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、数据通信与计算机网络数据通信与计算机网络数据通信与计算机网络数据通信与计算机网络二二OOOO九年十月九年十月贾富萍贾富萍山财计算机应用教研室山财计算机应用教研室第五章 高速网络技术本章重点：高速以太网，高速以太网，ATMATM。本章难点：ATMATM技术。技术。数据通信与计算机网络数据通信与计算机网络山财计算机应用教研室山财计算机应用教研室第五章 高速网络技术本章内容：5.1 高速以太网5.1.1 100BASET5.1.2 千兆以太网5.1.3 10Gb/s以太网 5.2 ATM5.2.1 ATM概述5.2.2 ATM传输 数据通信与计算机网络数据通信与计算机网络山财计算机应用教研室山财计算

2、机应用教研室第五章 高速网络技术 5.1 高速以太网 5.1.1 快速以太网(fast Ethernet)5.1.2 千兆以太网(gigabit Ethernet)5.1.3 10Gb/s以太网 5.2 ATM 5.2.1 ATM概述 5.2.2 ATM传输 数据通信与计算机网络数据通信与计算机网络山财计算机应用教研室山财计算机应用教研室数据通信与计算机网络数据通信与计算机网络山财计算机应用教研室山财计算机应用教研室快速以太网基于802.3标准的扩充新的协议可能存在不可预测的问题需要向后兼容现有的以太网尽快完成此项工作 快速以太网的基本思想保留原来的帧格式 保留原来的接口和过程规范 CSMA/

3、CD 采用了10Base-T的连线方式集线器集线器和局域网交换机的一个最主要的区别是冲突域的不同。通过集线器连接的所有站点处在同一个冲突域中。100BASE-T标准定义了两种转发器，用罗马数字表示。I类转发器用于连接不同的物理媒体，II类转发器只限于单一物理媒体类型。数据通信与计算机网络数据通信与计算机网络山财计算机应用教研室山财计算机应用教研室自动协商在快速以太网的开发过程中，提出了自动协商的选项，使得连接在一条链路上的两个设备能够交换关于它们能力的信息。自动协商采用了NLP（正常链路脉冲）的改进版本来实现，将协商信息嵌入一阵间隔紧密的链路整体脉冲（link integrity pulses

4、）中加以传送可以实现自动协商。数据通信与计算机网络数据通信与计算机网络山财计算机应用教研室山财计算机应用教研室数据通信与计算机网络数据通信与计算机网络山财计算机应用教研室山财计算机应用教研室传输介质 100Base-T4T2 三类UTP，最大传输距离100米 100Base-TX 5类UTP，最大传输距离100米 全双工 100Base-FX 光纤，最大传输距离2000米 全双工第五章 高速网络技术 5.1 高速以太网 5.1.1 快速以太网 5.1.2 千兆以太网 5.1.3 10Gb/s以太网 5.2 ATM 5.2.1 ATM概述 5.2.2 ATM传输 数据通信与计算机网络数据通信与计

5、算机网络山财计算机应用教研室山财计算机应用教研室数据通信与计算机网络数据通信与计算机网络山财计算机应用教研室山财计算机应用教研室802.3z的设计目标 与802.3u本质相同 速度快10倍 标准保持向后兼容 同样的帧格式 满足最小帧长和最大帧长的要求提供单播和组播下的无确认数据报服务 自动协商的支持是必须的，而不是可选项数据通信与计算机网络数据通信与计算机网络山财计算机应用教研室山财计算机应用教研室传输介质 1000Base-SX 多模光纤，最大传输距离550米 1000Base-LX 单模/多模光纤，最大传输距离5000米 1000Base-CX 2对STP，最大传输距离25米1000Bas

6、e-T 4对五类UTP，最大传输距离100米 数据通信与计算机网络数据通信与计算机网络山财计算机应用教研室山财计算机应用教研室半双工 采用标准的CSMA/CD 全双工 允许两个方向上的通信同时进行 发送之前不必检测信道以确定是否有人正 在使用不再需要CSMA/CD所有线路都具有缓存能力 电缆的最大长度由信号强度决定而不是由来 回传播延迟确定 流量控制802.3X为全双工操作引入了MAC层的流量控制，并给出了一个通用的结构和协议来进行媒体控制，其中MAC控制子层是可选的，并且MAC控制子层对MAC层采用的媒体访问控制协议是透明的。MAC控制子层数据通信与计算机网络数据通信与计算机网络山财计算机应

7、用教研室山财计算机应用教研室MAC控制帧共64个字节，包括了目的地址、源地址字段，帧类型为0 x8808，接下来是2个字节的控制帧操作码，代表了控制帧的类型，后面是控制帧的参数，最长44个字节，如果不够，则用比特0来填充，最后是帧校验序列。数据通信与计算机网络数据通信与计算机网络山财计算机应用教研室山财计算机应用教研室PAUSE帧实现了一个非常简单的流量控制机制，站点可以向链路的另一端发出一个暂停帧而要求其暂时停止所有帧的发送。PAUSE流量控制机制只用于全双工方式的点到点链路两端，不支持半双工方式，不支持端到端的流量控制 非对称流量控制Preamble(7-bytes)StartFrameD

8、elimiter(1-byte)Dest.MAC Address(6-bytes)=(01-80-C2-00-00-01)Orunique DASourceMACAddress(6-bytes)Length/Type(2-bytes)=802.3 MAC Control(88-08)MAC ControlOpcode(2-bytes)=PAUSE(00-01)MAC ControlParameters(2-bytes)=(00-00 toFF-FF)Reserved(42-bytes)=all zerosFrame CheckSequence(4-bytes)数据通信与计算机网络数据通信与计算

9、机网络山财计算机应用教研室山财计算机应用教研室链路汇集链路汇集又被称为干线技术，同样也只能用于全双工模式的以太网链路上链路汇集则通过把多条具有相同数据速率的“物理”链路汇集在一起形成一条单一的“逻辑”链路来提供链路带宽的增长在原有LAN层次结构里面增加了一个可选的链路汇集子层，链路汇集子层位于原有的MAC客户和MAC层（中间还可能包括可选的MAC控制子层）之间 数据通信与计算机网络数据通信与计算机网络山财计算机应用教研室山财计算机应用教研室链路汇集子层通过汇集器的MAC服务接口收到的帧由汇集器负责分发到其所绑定的多个端口，并利用该端口对应的MAC服务来传输，从那些端口收到的MAC帧被递交给链路

10、汇集子层，再通过汇集器收集来传递给高层协议。数据通信与计算机网络数据通信与计算机网络山财计算机应用教研室山财计算机应用教研室链路汇集控制协议LACP基本思想是这样的每个站点有一个唯一的系统标识，每个端口有一个端口号，这个端口号要求在本地唯一，每个可以汇集的端口通过16比特的整数来标识其链路汇集的能力（capability），只有具有相同能力的端口才有可能汇集在一起，能力标识只要求本地唯一。链路的两端在通过端口交换LACP报文后，就可以了解到对方的系统标识、端口标识和能力标识，那些可以汇集在一起的链路首先要求那些链路两端的系统标识相同即多条链路同时连接到两个站点，其次这些链路每一端的能力标识必须

11、在其所在的系统中是相同的。数据通信与计算机网络数据通信与计算机网络山财计算机应用教研室山财计算机应用教研室采用链路汇集的例子，两个交换机之间通过5条100Mbps的链路汇集提供高达500Mbps的连接，交换机和一台服务器之间通过2条100Mbps的链路汇集，从而提供了200Mbps的连接。交换机交换机500Mbps服务器200MbpsClientClient数据通信与计算机网络数据通信与计算机网络山财计算机应用教研室山财计算机应用教研室第五章 高速网络技术 5.1 高速以太网 5.1.1 快速以太网 5.1.2 千兆以太网 5.1.3 10Gb/s以太网 5.2 ATM 5.2.1 ATM概述

12、 5.2.2 ATM传输 数据通信与计算机网络数据通信与计算机网络山财计算机应用教研室山财计算机应用教研室数据通信与计算机网络数据通信与计算机网络山财计算机应用教研室山财计算机应用教研室研究目标 不仅将千兆以太网的带宽扩大10倍 使以太技术超越局域网，进 入城域网和广域网 特点采用光纤作为传输介质 数据传输采用全双工 采用新的物理编码技术 支持10Gbps速率 数据通信与计算机网络数据通信与计算机网络山财计算机应用教研室山财计算机应用教研室技术优势 更容易向高性能网络发展 网络费用更低支持新应用和 新数据类型 网络互连和设 计更灵活 第五章 高速网络技术 5.1 高速以太网 5.1.1 快速以

13、太网 5.1.2 千兆以太网 5.1.3 10Gb/s以太网 5.2 ATM 5.2.1 ATM概述 5.2.2 ATM传输 数据通信与计算机网络数据通信与计算机网络山财计算机应用教研室山财计算机应用教研室5.2.1 ATM概述ATM采用的是信元交换技术，信元是一个53个字节的固定长度的分组ATM是一种面向连接方式的技术，支持交换虚电路和永久虚电路ATM不支持链路级的重传机制，如果交换机检测到信元在传输过程中出现差错，将利用纠错技术来纠正，如果不行，则丢弃该信元数据通信与计算机网络数据通信与计算机网络山财计算机应用教研室山财计算机应用教研室ATM支持四种服务模型：1.CBR（恒定比特速率）：数

14、据按照恒定的速度进行收发，网络提供预留的带宽和服务保证。2.UBR（未定比特速率）：数据的接收不受约束，如果带宽充足，则发送，否则丢弃。网络不提供预留带宽和服务保证。3.ABR（可用比特速率）：与UBR类似，但网络能够提供拥塞反馈。端节点可以根据网络提供的拥塞反馈来降低发送的速率，从而减少由于拥塞造成的数据丢失。4.VBR（可变比特速率）：与CBR类似，当网络不是处在使用高峰时提供预留带宽，它允许突发的数据传输。数据通信与计算机网络数据通信与计算机网络山财计算机应用教研室山财计算机应用教研室ATM的协议模型，包括三层：a.物理层b.ATM层c.ATM适配层高层ATM适配层ATM层物理层数据通信

15、与计算机网络数据通信与计算机网络山财计算机应用教研室山财计算机应用教研室5.2.2 信元使用固定长度的信元有几个优点：a.首先，使用小信元可以减少高优先级信元的排队延迟。b.其次，固定长度信元交换起来会更高效，这对ATM的高速率是至关重要的。使用固定长度的信元使硬件中的交换实现起来更加容易。数据通信与计算机网络数据通信与计算机网络山财计算机应用教研室山财计算机应用教研室ATM信元实际上有两种不同的格式，分别是UNI格式和NNI格式。GFC负载类型CLP虚电路标识VPI虚路径标识VCI头部差错控制48个字节的负荷a、UNI接口负载类型CLP虚电路标识VPI虚路径标识VCI头部差错控制48个字节的

16、负荷b、NNI接口数据通信与计算机网络数据通信与计算机网络山财计算机应用教研室山财计算机应用教研室虚电路（VC）和虚路径（VP）ATM把连接标识进一步分割为两个部分，8比特的虚路径标识VPI和16比特的虚电路标识（VCI）可能有几千个VC使用同一个虚路径，它们的VPI字段都相同，骨干网上的交换机把这些VC作为一个整体来看待。VP交换意味着只根据VPI字段进行交换；而VC交换则意味着根据整个字段（VPI和VCI）进行交换。数据通信与计算机网络数据通信与计算机网络山财计算机应用教研室山财计算机应用教研室连接的建立与释放连接的建立与释放属于信令协议，它是通过发送相应的信令消息来进行的1.建立（set

17、up）2.呼叫进行（call proceeding）3.连接（connect）4.连接确认（connect acknowledge）5.释放（release）6.释放确认（release acknowledge）数据通信与计算机网络数据通信与计算机网络山财计算机应用教研室山财计算机应用教研室5.2.3 ATM适配层ATM适配层AAL目的是允许在ATM上支持不同的高层协议和高层应用AAL只在ATM网络的端系统处实现，AAL相当于一个运输层协议。AAL端系统ATMPHYPHYATMPHYATMAALATMPHY端系统ATM交换机ATM交换机数据通信与计算机网络数据通信与计算机网络山财计算机应用教研

18、室山财计算机应用教研室AAL所提供的服务：a.处理传输差错b.分段与重组，从而使得较大的数据块能够由ATM信元的信息字段来携带。c.处理信元丢失与误插入情况d.流控与时钟控制ATM的设计要求支持各种不同类型的服务，包括音频、视频和数据，因此ATM定义了4种AAL。数据通信与计算机网络数据通信与计算机网络山财计算机应用教研室山财计算机应用教研室AAL的协议结构，它由两个子层组成：集中子层和分段与重组子层集中子层提供支持相应的AAL服务所必须完成的功能，分段与重组子层负责将从CS层传来的信息分段成信元，而接收端则再将信元重组。AAL用户ATM适配层ATM层物理层集中子层（CS）分段与重组子层（SA

19、R）数据通信与计算机网络数据通信与计算机网络山财计算机应用教研室山财计算机应用教研室AAL1AAL1从源端以恒定比特速率接收数据，然后再以恒定比特速率发送给目的端。AAL1通过缓存数据来平滑时延，通过给信元编号来检测信元的丢失。包括以下内容：a.C：用于信令位，比如用来标志数据流。b.Seq：3位的序号c.SNP：4位的序号保护字段，包括了3位CRC编码和1位奇偶校验位。数据通信与计算机网络数据通信与计算机网络山财计算机应用教研室山财计算机应用教研室AAL2AAL2类似于AAL1，只是它支持可变比特速率。尽管制定了相应的标准，但是关于AAL2的设计是不完全的，很难进行实现。数据通信与计算机网络

20、数据通信与计算机网络山财计算机应用教研室山财计算机应用教研室AAL3/4提供这样的服务，可以根据需要发送不限大小的数据报AAL3/4的工作过程如下：1.在集中子层，给要发送的数据报加上头部和尾部。头部的长度为4个字节，包括：一个字节的公用部分指示CPI一个字节的开始标记Btag，它可以取任意值。两个字节的长度字段BASize，表明缓冲区的大小，重组阶段时可以利用这个字段来决定需要申请的缓冲区大小。数据通信与计算机网络数据通信与计算机网络山财计算机应用教研室山财计算机应用教研室2.CS PDU传递给SAR子层，它被按照44个字节分割成多段，每一段加上4字节的附加信息后填入ATM的信元中。4字节的

21、附加信息包括2字节的头部和2字节的尾部。头部中的2位表示该信元是CS PDU的第一个信元、最后一个信元、中间信元还是CS PDU就包括在这一个信元中。接下来4位是序号，用于检测信元的丢失和乱序情况，然后是10比特的多路复用标识MID字段，用于把多个CS PDU复用到一条连接上。尾部字段中的6位表示数据长度，接着10位是该信元的CRC校验码。数据通信与计算机网络数据通信与计算机网络山财计算机应用教研室山财计算机应用教研室AAL5AAL5允许传输任意大小的消息。在CS子层，AAL5添加一些填充字节，并在其后附加一个8字节的尾部。CS PDU被传递给SAR子层，按照48字节分割成多段，每段被填入AT

22、M的信元中发送。AAL5通过在ATM信元头部的负荷类型字段中的一个比特了标识“消息的结束”。数据通信与计算机网络数据通信与计算机网络山财计算机应用教研室山财计算机应用教研室5.2.4 ATM的物理层ATM物理层的功能是通过一个物理媒体传输ATM信元，它包括两个子层，物理媒体相关子层PMD和传输集中子层TC。PMD子层不知道信元的边界的位置，这样传输集中子层TC所要完成的主要功能是确定信元的边界。数据通信与计算机网络数据通信与计算机网络山财计算机应用教研室山财计算机应用教研室局域网仿真不能简单地在局域网环境下使用ATM技术。对此有两种可能的解决方案。第一种是重新设计那些需要依赖于广播功能的高层协

23、议。另外一种方案就是局域网仿真LANE（LAN emulation），它的目标是在ATM LAN上面增加了一些功能，使得ATM局域网上能够运行那些在传统局域网上的所有高层应用。数据通信与计算机网络数据通信与计算机网络山财计算机应用教研室山财计算机应用教研室在ATM局域网中，工作站、计算机可以通过ATM网卡与ATM交换机相连，也可以通过现有局域网、LAN/ATM转换器与ATM交换机相连。在它和ATM网络之间只需增加一个LAN/ATM转换器，它的主要功能是将从局域网传来的分组数据转换为ATM信元的格式。LAN/ATM转换器接收局域网分组，去掉帧校验序列（FCS），并加上一个标志头，然后分组送给AA

24、L5协议处理。在整个协议结构中，其核心是一个称为LAN仿真的功能块，该功能块工作于OSI的第二层，独立于上层的协议。数据通信与计算机网络数据通信与计算机网络山财计算机应用教研室山财计算机应用教研室ATM仿真局域网由传统局域网、ATM交换网络、LEC（局域网仿真客户）软件、LES（局域网仿真服务）等部分组成。LES实际上包括了三个服务：a.局域网仿真配置服务LECSb.局域网仿真服务LESc.广播和未知服务BUS数据通信与计算机网络数据通信与计算机网络山财计算机应用教研室山财计算机应用教研室在ATM仿真局域网中，LES、LECS、BUS主要完成以下功能：局域网端系统的点到点数据传输，广播式的点到

25、多点数据传输，以及将MAC地址映射为ATM地址。LES作为仿真局域网的管理和控制中心，主要负责动态登录和转换MAC地址；BUS负责所有广播式点到多点数据传输功能；而LECS则负责提供ATM网络的配置信息，也包括向LEC提供LES的ATM地址。数据通信与计算机网络数据通信与计算机网络山财计算机应用教研室山财计算机应用教研室所有从局域网到ATM的转换工作（数据格式转换、地址转换）都由LEC和LES共同完成。LEC通过两种不同方式的ATM连接与其它服务（LES、LECS、BUS）通信：控制连接和数据连接。a.控制连接主要用于询问其他LEC地址。b.数据连接用于LEC间以及LEC与LES、BUS间的通信。数据通信与计算机网络数据通信与计算机网络山财计算机应用教研室山财计算机应用教研室