计算机网络(第三版)蔡皖东西安电子科技大学出版社第三章.ppt
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1、计算机网络12023/5/13第三章 广域网技术第三章计算机网络22023/5/13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,它使用结点交换机连接各主机而不是用路由器连接各网络。n 结点交换机在单个网络中转发分组,而路由器在多个网络构成的互联网中转发分组。计算机网络32023/5/13广域网概述n WAN的特点:n 范围广:地区、国家、洲际、全球n 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n 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?)n 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
2、状结构计算机网络42023/5/13主要的广域网技术n X.25:公共分组交换网n 使用X.25协议进行分组交换的数据通信技术n Frame Relay:帧中继(FR)n 一种高速的在链路层进行分组交换的技术n ATM:异步传输模式n 一种基于异步时分多路复用的、采用信元交换代替分组交换的技术计算机网络52023/5/13主要的广域网技术n ISDN:综合业务数据网n 一种可以在电话线路上同时提供音频、视频和数据服务的数字网络n DDN: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网络n xDSL: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计算机网络62023/5/1
3、3第三章主要内容3.1 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72023/5/13分组交换网综述n 分组交换技术始于20世纪70年代,盛于80年代。n X.25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、ATM等快速分组交换技术。计算机网络82023/5/13分组交换网的组成n 分组交换
4、机、用户接入设备、传输线路。n 分组交换机:枢纽;转发、路由选择。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。路由选择是构造路由表(routing table)的过程。计算机网络92023/5/132,1456745674 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102023/5/132,145674567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
5、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112023/5/132,1 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 1,3 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
6、122023/5/132,1 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132023/5/132,1 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
7、个项目。否1231234 5 6 71 2 3计算机网络142023/5/132,1 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152023/5/132,1 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
8、,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162023/5/13X.25 分组交换网的体系结构n X.25分组交换网体系结构由三层通信协议,即物理层、链路层和分组层组成;n 物理层,对应于ISO/OSI参考模型的物理层。n 链路层,对应于ISO/OSI参考模型的数据链路层。n 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172023/5/13分组格式n Q:用户数据还是网络信息n D
9、:传送确认位n E,G:分组编号的位数 计算机网络182023/5/13分组交换方式-虚电路交换方式 分组交换方式有虚电路和数据报两种。由分组格式中的“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接,它提供的是一条双向的、无差错的及有序的逻辑连接。在X.25的虚电路交换中,分为交换虚电路(SVC)和永久虚电路(PVC)两种。计算机网络192023/5/13虚电路服务的特点H1H5H2H4H3ACDBH6E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202023/5/13SVC数据交换过
10、程计算机网络212023/5/13SVC 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”分组呼叫被叫方(DTE)。“呼叫请求”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”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),并记录在交换机的路径表中。计算机网络222023/5/13SVC(续)l 最靠近被叫方的交换机用“呼叫指示”分组通知被叫方。“呼叫指示”分组格式与“呼叫请求”分组相同,但使用不同的虚电路号。l 呼叫方采用由高向低
11、分配策略从当前空闲虚电路号中为“呼叫请求”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”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232023/5/13SVC(续)l 被叫方如果同意连接,则回送“呼叫接受”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“呼叫连通”分组通知呼叫方,其分组格式与“呼叫请求”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”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242023/5/13SVC(续)l 在虚
12、电路上使用“流量控制”分组进行流量控制和差错处理,使用“链路维护”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”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252023/5/13SVC数据交换过程计算机网络262023/5/13PVC 在永久虚电路PVC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PVC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。数据报交换方式 在X.25分组交换网中主要以提供
13、虚电路传输服务为主。计算机网络272023/5/13数据报服务的特点H1H5H2H4H3ACDBH6E分组交换网H1 向 H5 发送分组路径可能变化计算机网络282023/5/13两种服务的优缺点比较对比的方面 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292023/5/13两种服务的优缺点比较(续)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
14、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机网络302023/5/13两种服务的比较(续)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312023/5/13两种服务的思路来源n 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
15、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争论,焦点是网络要不要提供网络端到端的可靠服务。Internet在网络层采用了数据报服务。计算机网络322023/5/13两种服务的竞争n 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 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
16、让网络只提供数据报服务可以大大简化网络层的结构。计算机网络332023/5/13两种服务的竞争(续)n 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342023/5/13第三章主要内容3.1 引 言3.2 分组交换网3.3 帧中继网3.5 AT
17、M 网3.6 无线通信网3.7 网络互连3.4 ISDN3.8 Internet计算机网络352023/5/13帧中继网概述n 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 FR(Frame Relay)就是一种减少节点处理时间,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362023/5/13帧中继网减少节点处理时间n 帧中继网的主要特点是,简化了大量的网络功能,将用于保证数据可靠传
18、输的功能,如差错恢复和流量控制机制,转移给用户终端或本地节点来完成。n 当帧中继交换机收到一个帧的首部时,只要一查出帧的目的地址就立即进行转发。当正在接收一个帧时就转发此帧的技术,通常被称为快速分组交换。n 因此在帧中继网络中,一个帧的处理时间比 X.25 网约减少一个数量级。这样,帧中继网络的吞吐量要比 X.25 网络的提高一个数量级以上。计算机网络372023/5/13帧中继网的拥塞控制n 帧中继网使用的拥塞控制方法:丢弃策略。当拥塞足够严重时,网络就要被迫将帧丢弃。拥塞避免。在刚一出现轻微的拥塞迹象时,用一些信令机制及时使 拥塞避免过程 开始工作。拥塞恢复。在已出现拥塞时,拥塞恢复过程可
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