ATM原理ISSUE1.1.doc

课程 BA000001ATM原理ISSUE1.1BA000001 ATM原理 ISSUE1.1目 录目 录课程说明I课程介绍I课程目标I第1章 ATM概述2第2章 ATM基本概念8第3章 ATM特点16第4章 ATM协议栈23第5章 ATM业务及性能30第6章 ATM网络接口及信令36小结39学习指导40理论部分40iBA000001 ATM原理ISSUE1.1课程说明课程说明课程介绍本课程主要介绍ATM的基本知识。课程目标完成本课程学习，学员能够掌握：l ATM信元结构l VP交换和VC交换l ATM交换方式l ATM业务类型IBA000001 ATM原理 ISSUE1.1第1章 ATM概述第1章 ATM概述ATM（Asynchronous Transfer Mode）是一种以信元为单位的异步转移模式。所谓“转移模式”，就是在电信网路中信息传输、复用和交换的方式。异步意味着来自任一用户的信息信元流不必是周期性的。ATM是一种特殊的分组传送技术，提供QOS保障，满足实时业务和非实时业务的需求。1987年ITU-T将异步转移模式（ATM）选为B-ISDN中的转移模式。ATM的突出特点是可以灵活地支持现有的和将来可能出现的各种业务，能达到很高的网络资源利用率，支持高速交换。电路交换方式是面向连接的，按时隙交换，独占线路资源。打电话之前先拨电话号码，建立起两个人之间的连接线路，然后通话、挂断，这种通讯方式称为面向连接的交换，又因为通讯的两者有一条电路存在，所以称为电路交换。在网络资源分配上，电路交换中网络资源可由信令系统在连接建立时分配，分配给一个连接的网络资源不能被别的连接占用，只在连接拆除时才释放网络资源。基于电路交换的PSTN在语默期同样占有64K的时隙，独占线路资源。分组交换是面向无连接，无连接的意思是说通讯的两者之间，不具备唯一独立的链路，它采用的主要技术是包交换技术，将欲传输的数据打成包，实际上是具有特殊标记的字节，每个包有目的地址、源地址、错误控制信息等等，这样的数据包具有自己去找目的地的能力，这种非独占性传输的好处是，许多应用可以共享一个很小的带宽，利用率比较高。ATM结合了电路交换和分组交换的优点，是面向连接的分组交换。无连接的分组交换利用包交换的形式，将用户信息封装在分组中进行交换，每个分组有一个分组头，分组头用于路由选择、差错控制和流量控制等功能，交换设备查看到来的每个分组头中的地址信息，并根据当时的网络状态选择一条路由，将分组发到下一级网络设备中，因此同一业务的不同分组在网络中经过的路径不同。各个分组的长度和间隔时间都可改变，因此分组交换可以支持多种速率的交换。这种逐段转发方式使分组网络不能提供可靠的服务质量。ATM是面向连接的，即任何一个ATM终端用户在与另一用户通信时都需要建立连接；另一方面ATM传输采用了53字节固定长度的信元，因而其又具有分组交换的特点，使各连接可以共享带宽资源。ATM能在单一的主体网络中携带多种信息媒体，承载多种通信业务，并且能够保证QoS。前面介绍了ATM能够支持现有的和将来可能出现的各种业务，下面具体地看看ATM的网络应用和桌面应用。在传送网中有ATM VP交叉连接节点（VPX）和ATM ADM设备。在交换网中有ATM交换机，这是窄带向宽带演进的方式。这是ATM的主要应用。在Internet网中有ATM路由器，采用IP交换技术、 多协议标记交换技术（MPLS）等。在局域网有ATM局域网交换机，但受到千兆以太网和三层交换机的挑战。在桌面应用有ATM网卡，直接支持高层应用系统软件，已不可能大量使用。制定ATM标准的组织主要有：ITU-T、ATM论坛和IETF。ITU-T致力于公网上ATM标准化工作，有代表性的标准有：Q.2931/Q.2971、BISUP、I.610。ATM Forum致力于专网上ATM的标准化工作，加速ATM产品的推广和使用，有代表性的标准有：UNI3.1、UNI4.0、ILMI、PNNI、MPOA、VTOA、LANE、TM4.0。华为是ATM论坛成员之一。IETF致力于ATM网承载IP业务的标准化工作，解决传统路由器的瓶颈问题，有代表性的标准有：RFC1483、RFC1577、IP Switch、MPLS。43BA000001 ATM原理 ISSUE1.1第2章 ATM基本概念第2章 ATM基本概念ATM是一种基于信元的交换和复用技术，ATM传送信息的基本载体是ATM信元，ATM信元和分组交换中的分组类似，但又有自己的特点。ATM信元是定长的，而且信元的长度较小，只有53字节，分为信头和净荷两部分，信头为5字节，净荷为48字节。信头内容在用户网络接口（UNI）和网络节点接口（NNI）中略有差别，主要由以下几部分构成。GFC：一般流量控制，4比特，只用于UNI接口，目前置为0000，将来可能用于流量控制或在共享媒体的网络中标示不同的接入。VPI：虚通道标识，NNI中为12比特，UNI中为8比特。VCI：虚通路标识，16比特，标识虚通道中的虚通路，VPI/VCI一起标识一个虚连接。PT：净荷类型，3比特。表示净荷是数据信元还是管理信元。CLP：信元丢失优先级，1比特，用于拥塞控制。ATM网中传送的信元有两种优先级别，通过信元头中的CLP位来区分，CLP=0表示优先级高，CLP=1表示优先级低。当网络发生拥塞时首先选择CLP=1的信元丢弃以缓解拥塞，牺牲掉低优先级信元来保证高优先级信元的传送质量。HEC：信头差错控制，8比特，检测出有错误的信头，可纠正信头中1比特的差错。HEC的另一个作用是进行信元定界，利用HEC字段和它之前的4字节的相关性可识别出信头位置。由于在不同的链路中VPI/VCI的值不同，所以在每一段链路都要重新计算HEC。ATM信元的信头与分组交换中分组头的功能相比大大简化了，如不再进行逐段链路的检错和纠错，由于链路质量的提高，端到端的差错控制只在需要时由终端处理，HEC只负责信头的差错控制。另外，信头只用VPI和VCI标识一个连接，而无需源地址、目的地址和包序号，信元顺序也由各网元保证。在信头中最重要的部分是VPI和VCI，即虚通道标识和虚通路标识。ATM网络的操作类似于电话呼叫接续过程，在通信前必须在源和目的端之间建立连接，这个连接是一个虚连接，称为VCC，用VPI/VCI来标识。ATM技术中最重要的特点就是信元的复用、交换和传输过程，均在虚通路（VC）上进行。虚通路由VCI标识，它是ATM网络链路端点之间的一种逻辑联系，是在两个或多个端点之间传送ATM信元的通信通路，可用于用户到用户、用户到网络、网络到网络的信息转移。虚通道（VP）是在给定参考点上具有同一虚通道标识VPI的一组虚通路。虚通路VC在传输过程中，组合在一起构成虚通道VP。因此ATM网络中不同用户的信元是在不同的VP、VC中传送的，而不同的VP/VC则是利用各自的VP标识（VPI）和VC标识（VCI）进行区分。ATM是面向连接的交换，这个连接用VPI、VCI来标识。VPI、VCI的取值只有局部意义，即只在通过物理媒质直接相连的两个接口之间有效，相同的值在其它接口可以重复使用。每个VPI/VCI在相应的VP/VC交换节点被处理，相同的VPI/VCI值在不同VP/VC链路段并不代表同一个“虚连接”。从路由的角度看，VPI和VCI是信元在ATM网络中传输的路由地址，多个路由地址标识了一条连接。当交换网络接收到信元时，根据信元头中的VPI和VCI查找映射表，确定输出的VPI和VCI。如图所示，用户A发出的VPI/VCI=1/40的信元，经交换机B后VPI/VCI被交换成2/44；经交换机C后VPI/VCI=3/44；经交换机D后VPI/VCI=4/50，最后送到用户E。这里（1，40）（2，44）（3，44）（4，50）标识了A与E之间的一个连接。ATM交换分为VP交换和VC交换两种。VP交换就是指在交换的过程中只改变VPI的值，透传VCI的值。而VC交换过程中VPI、VCI都改变。因此在使用中，VP就相当于一个大的管道，而VC相当于一个小的管道。ATM交换机是如何完成交换功能的呢？各类业务在经适配进入ATM网后，便由ATM交换机或交叉连接设备提供交换和中继功能，从而到达目的地。ATM交换机或交叉连接设备的作用是：根据输入信元的VPI/VCI标识以及它本身在建立连接时产生的路由表，将该信元转发到相应的输出端口，并对该信元的头部进行适当处理，如改变其VPI/VCI值，在拥塞时有可能改变CLP值，最后还要重新计算HEC值，以保护新产生的信元头。ATM的交换过程如图所示。VPI/VCI=2/37的信元从端口1进入ATM交换机，通过查路由表，将信元的VPI/VCI变为1/51，然后从端口2送出。下一个交换机从端口3收到VPI/VCI=1/51的信元，通过查路由表，将信元的VPI/VCI变为3/39，然后从端口4送出。ATM交换机实质上是一个能将输入端口中的信元，按照其路由标记送到它所要求的输出端口的功能块。因此，ATM交换机最主要的功能是路由功能。ATM通过VC建立连接有两种方式：交换虚通路（SVC）连接和永久虚通路（PVC）连接。PVC是通过网管预先建立的，不论是否有业务通过或终端设备接入，PVC一直保持，直到由网管释放。因此，PVC类似于电话网中的租用线路，经过PVC连接的用户需要通信时，不会因通信网络资源不够而导致通信失败。现在在ATM网中基本上都是使用PVC。SVC是用户需要通信时，通过终端设备由信令建立的虚通路。SVC类似于电话网的用户线路，只有经过呼叫请求，网络为通信双方建立起相应虚通路后，才能进行通信，通信完成后，由信令释放SVC。使用SVC的用户对网络资源的利用率高，通信费用较低。BA000001 ATM原理 ISSUE1.1第3章 ATM特点第3章 ATM特点ATM的目标，即ATM的最大特点，就是对任何形式的业务分布都能达到最佳的网络资源利用率。要达到这一目标就要对网络资源进行统计复用。所谓统计复用就是根据各种业务的统计特性，在保证业务质量要求的前提下，在各业务间动态地分配网络资源，以达到最佳的资源利用率。从而ATM网络可以支持多速率、多业务，可以支持话音、数据、图像的传递，对实时业务提供完全的QoS保证。ATM中每一条连接即每一条VC都有一定的QoS保障，这是由ATM的连接管理来实现的。当用户与网络或网络与网络建立一个连接的时候，双方就确定了一份通信契约，契约中包括流量参数和QoS参数两部分。此通信契约为双方所共识，双方必须遵守。流量参数包括峰值信元率PCR、可维持速率SCR、最小信元速率MCR和最大突发度MBS。它们描述业务本身的流量特性，又称为源流量参数。PCR、SCR、MCR分别表示最大、平均、最小信元速率。突发度BS是业务的峰值比特率与平均比特率之比。所以突发度越大，表明业务的速度变化越大。QoS参数主要包括最大信元传递时延MCTD、信元抖动容限CDVT和信元丢失率CLR。最大信元传递时延MCTD是信元从一个端点到另一个端点所需要的时间。信元抖动容限CDVT是信元间隔的上限。信元丢失率CLR是可以接受的因网络拥塞而导致信元丢失比例。ATM网络中拥塞管理的基本思想在于：引入预防性控制措施，不再是出现拥塞之后再采取措施来消除拥塞，而是通过精心管理网络资源而避免拥塞的出现。ATM网的流量管理机制可分成如下几个阶段：l 呼叫请求建立连接阶段，其关键技术是连接允许控制（CAC）。l 通信过程中对入网流量的监测与控制，关键技术是使用/网络参数控制（UPC/NPC）。l 拥塞控制阶段，关键技术是选择信元丢弃与拥塞指示。 ATM网中拥塞控制由流量控制与拥塞控制功能配合完成。用户向网络发出呼叫请求时需要向网络提交即将发送的流量特性，以及对服务质量的要求，网络此时执行连接允许控制CAC功能，确定网络是否有足够的资源来支持这一新的呼叫请求。如果能支持就建立相应的虚电路连接，并同用户协商允许通过这条虚电路输入网络的流量的特性参数。只有用户实际输入网络的流量特性满足协定的特性参数时，网络才保证对它的服务质量。在通信过程中执行使用参数控制UPC功能，监测每条虚电路中实际输入网络的流量，一旦发现超越了协定参数就采取措施加以限制。以上这些功能的目的都在于防止拥塞的出现，属于流量控制范围。ATM网一旦检测到出现拥塞状况，则启动拥塞控制功能，首先是有选择地丢弃掉重要程度相对低的信元以缓解拥塞，同时进行拥塞状态信息的前向、反向指示。当这些措施仍不能很好地控制住拥塞时网络将进行释放连接或重选路由。BA000001 ATM原理 ISSUE1.1第4章 ATM协议栈第4章 ATM协议栈为了保证各厂家的终端设备能互连通信，在ITU-T的建议I.321中，定义了BISDN的协议参考模型，只要符合这个参考模型和相应标准的任何两个系统均可互连进行通信。B-ISDN协议参考模型分成三个平面：用户面、控制面和管理面，还有三个功能层：物理层、ATM层和ATM适配层（AAL）。协议参考模型中的三个面分别完成不同的功能：l 用户平面：采用分层结构，提供用户信息流的传送，同时也具有一定的控制功能，如流量控制、差错控制等。l 控制平面：采用分层结构，完成呼叫控制和连接控制功能，利用信令进行呼叫和连接的建立、监视和释放。控制面和用户面只是高层和AAL层不同，而ATM层和物理层并不区分用户面和控制面，对这两个平面的处理是完全相同的。l 管理平面：包括层管理和面管理。其中层管理采用分层结构，完成与各协议层实体的资源和参数相关的管理功能。同时层管理还处理与各层相关的OAM信息流；面管理不分层，它完成与整个系统相关的管理功能，并对所有平面起协调作用。ATM各层的功能介绍如下：物理层主要是提供ATM信元的传输通道，将ATM层传来的信元加上其传输开销后形成连续的比特流，同时在接收到物理媒介上传来的连续比特流后，取出有效的信元传给ATM层。该层从上至下又可分为传输会聚子层TC和物理媒介子层PM。PM子层中定义了物理媒介接口，如基于SDH的155M、622M等。TC子层主要完成五个功能：信元速率去耦、HEC序列的产生/检验、信元定界、传输帧适配、传输帧产生/恢复。其中传输帧产生恢复、传输帧适配是针对SDH/SONET、PDH等具有帧结构的传输系统而言的，在这些系统中传送ATM信元时，必须将ATM信元装入传输帧中。信元速率去耦的作用是插入一些空闲信元将ATM层信元速率适配成传输线路的速率。信元定界ITU-T建议采用HEC方式，即将每32比特进行CRC计算，若结果与其后的8比特相等，则认为找到了一个信头。信头差错控制也是通过HEC实现的。HEC可以纠正单比特错误，检测多比特错误，并丢弃信头错误的信元。ATM层在物理层之上，利用物理层提供的服务，与对等层间进行以信元为信息单位的通信。同时为AAL层提供服务。ATM层与物理媒介的类型以及物理层的具体传送的业务类型也是无关的，ATM层只识别和处理信头。ATM层功能可以分为三大类：信元复用解复用，有关信头的操作和一般流量控制功能。信元复用解复用在ATM层和物理层的TC子层接口处完成，发送端ATM层将具有不同VPI/VCI的信元复用在一起交给物理层；接收端ATM层识别物理层送来的信元的VPI/VCI，并将各信元送到不同的模块处理，如识别出信令信元就交控制面处理，若为OAM等管理信元则交管理面处理。信头操作在用户终端为填写VPI/VCI和PT，在网络节点中为VPI/VCI翻译。用户信息的VPI/VCI值在连接建立时可由主叫方设置，并经过信令的SETUP消息通知网络节点，由网络节点认可，也要由网络侧分配。一般流量控制功能由信头中的GFC比特支持。ATM适配层（AAL）位于ATM层之上，这一层是和业务相关的，即针对不同的业务，采用不同的适配方法。但都要将上层传来的信息流（长度、速率各异）分割成48字节长的ATM业务数据单元，同时将ATM层传来的ATM业务数据单元组装、恢复再传给上层。由于上层信息种类繁多，AAL层处理比较复杂，所以分了两个子层：汇聚子层（CS）和拆装子层（SAR）。为了提高交换网络的速率，对ATM层作了尽可能的简化，而ATM层未提供处理的信元丢失、误传、时延、时延抖动等与业务服务质量密切相关的功能，由AAL层完成。不同类型的业务需要不同的适配，ITU-T研究各种业务的特点，根据源和目的的定时、比特率、连接方式将业务分为类，并相应地定义了AAL1、AAL2、AAL3/4及AAL5。AAL1协议针对的是固定速率的、面向连接的业务，在信源和信宿之间需要定时信息的传送。这类业务典型的例子是目前的电路交换业务，如话音业务、各类NISDN业务。AAL2是为端到端具有定时关系的可变比特率（VBR）业务提出的，如VBR音响和电视。这类AAL尚未定义好。ITU-T也可能通过对AAL1的增强来得到AAL2功能。现有局域网的远程互连一般采用X.25或帧中继技术，存在着程度不等的瓶颈，因此，利用ATM技术实现局域网的远程互连，是ATM网初期的重要应用。在ATM网中，数据业务有两类：远程计算机局域网互连对应于无连接的数据业务，另一类是面向连接的数据业务。AAL3/4协议用于对这些业务的适配。AAL5支持收发端之间没有时间同步要求的可变比特率业务，它提供与AAL3/4类似的业务，主要用来传递计算机数据、UNI信令信息和ATM上的帧中继。定义AAL5的主要原因是减少开销，使其成为简单而有效的AAL。ATM的基本处理过程简述如下。上层的语音、视频、数据、图像等业务先送到ATM适配层，用AAL1或AAL5适配，即用AAL的帧格式来封装上层数据，然后分割成48字节长的ATM业务数据单元。48字节长的ATM业务数据单元被送到ATM层，在ATM层要加上5字节的信元头，信元头中要标识出VPI和VCI，VPI和VCI是在连接建立时就分配好的。ATM层将具有不同VPI/VCI的信元复用在一起交给物理层。在物理层将ATM信元封装到传输帧中，然后经物理接口送出。ATM网络可以在链路层或网络层承载传统的数据业务。这些业务在进入ATM网络前，必须进行适当的封装，以便于在对端能够被正确的识别和处理。定义这些封装形式的就是RFC1483协议。对于TCP/IP网络业务的承载，从链路层的接入俗称桥接，即经常提到的RFC1483 B接入，即指采用RFC1483协议封装数据链路层的以太网帧后交给AAL层处理。如果是用ATM直接承载网络层的数据包，则采用RFC1483R封装，又称之为IPoA（IP over ATM）。BA000001 ATM原理 ISSUE1.1第5章 ATM业务及性能第5章 ATM业务及性能ATM论坛从流量控制的角度出发，区分了恒定比特率业务（CBR）和可变比特率业务（VBR），并根据实时/非实时性，把VBR业务进一步分为实时（rt-VBR）和非实时（nrt-VBR）两类。另外考虑了日益增长的数据业务的要求，网络以尽力而为（Best Effort）的方式提供数据业务，进一步划分了可利用比特率业务（ABR）和未指定比特率业务（UBR），前者保证一定的丢失率要求，后者不提供任何形式的保证。这五类业务可以从两个方面来区分。从业务特性上区分，如峰值信元速率（PCR）、可维持信元速率（SCR）、最小信元速率（MCR）、最大突发长度（MBS），它们描述业务本身的流量特性，又称为源流量参数。从业务的ATM层服务质量（QoS）上区分，包括峰峰信元时延抖动（peak-to-peak CDV）、最大信元传送时延（max CTD）、信元丢失率（CLR）、信元错误率（CER）、严重出错的信元块比例（SECBR）、信元误插入率（CMR）。CBR业务通常是指那些在整个连接的生命周期内都需要连续的静态的带宽的连接。所分配带宽的数量就是通过峰值信元速率（PCR）来量化的。网络可以对用户保证只要连接建立，就给CBR预留出资源从而可以确保所有服从一致性测试信元的QoS性能。在CBR中源端可以在任何时候以PCR的速率发出信元，并可以持续任意长的时间。CBR业务通常是一些对时延变化有严格限制的实时应用，如话音、视频和电路仿真。在CBR业务中，源端可以在一定的周期内用协商好的PCR或者低于PCR的速率（甚至可以不发送信元）来发送信元。rt-VBR业务也是一种实时的应用，也就是说对时延和时延变化有严格的限制，rt-VBR的主要应用有话音和视频业务。rt-VBR连接的特性主要靠峰值信元速率（PCR）、平均信元速率（SCR）、最大突发长度（MBS）和信元延迟容限（CDVT）来描述。源端发送信元的速率是可变的，也就是说源端可以被认为是“突发性的”。rt-VBR业务可以支持实时资源的统计复用。nrt-VBR业务支持一种突发性的非实时的应用，连接特性是通过PCR、SCR以及MBS来描述的。对那些满足流量合同的信元，nrt-VBR业务可以保证很低的信元丢失率但是对时延没有限制。nrt-VBR业务可以支持连接的统计复用。未定义比特率业务（UBR）支持非实时的应用，也就是那些对时延和时延变化要求都不太严格的应用，如一些传统的计算机通信应用，象文件传输和email等。UBR业务不存在任何的服务质量的承诺，连接的信元丢失率和信元传输时延均没有数值保证。网络可以选择在CAC和UPC中是否需要运用PCR。在网络对PCR没有强制性的要求的时候，PCR的值没有什么意义。UBR连接的拥塞控制可以在高层或者端到端的基础上进行。ABR业务中网络在连接建立时的传输特性可以在后来被更改。有一种流控机制支持对源端的反馈来控制源端发送信元的速率，这种反馈是通过特定的控制信元叫做资源管理（RM）信元来实现的。可以预期终端系统在根据反馈调整流量的时候会有一个很低的信元丢失率，然后获得一个公平的可以利用的带宽。对给定的连接，ABR业务对时延和时延变化没有边界限制，也就是说ABR不支持实时的应用。在ABR连接建立的时候，终端系统会指定一个所需要的最大带宽和一个最小可用的带宽。这是通过峰值信元速率（PCR）和最小信元速率（MCR）来描述的。其中MCR的值可以为零，网络所提供的带宽可以变化但不能小于MCR。nrt-VBR业务类型、ABR业务类型和UBR业务类型都是针对非实时应用的，它们之间的不同之处主要集中在网络提供的服务保证特性、网络与终端系统的实现机制两个方面，选择什么业务类型需要根据具体的应用而定。BA000001 ATM原理 ISSUE1.1第6章 ATM网络接口及信令第6章 ATM网络接口及信令ATM网络的主要接口包括：UNI、NNI、BICI。UNI为ATM网中的用户网络接口，它是用户设备与网络之间的接口，直接面向用户。按其所在位置不同又可分为公用网UNI和专用网UNI（P-UNI），PUNI不必象公网接口考虑严格的一致性，因而PUNI接口形式更多、更灵活。NNI为网络节点接口，一般为两个交换机之间的接口，同样也分为公网NNI和专用网NNI（PNNI）。BICI为宽带网间接口，定义为两个公用ATM网之间的接口，侧重于属于不同的运营者的两个ATM网之间的接口，其定义基于NNI接口。ATM信令用于动态的完成用户呼叫的接续，应能够完成如下功能：l 为ATM网中的信息转移建立、维持、释放VCC。这种建立可以是随时需要的，也可以是永久或半永久的；l 在建立连接时，还要为这些连接分配网络资源；l 支持点到点通信以及点到多点通信；l 支持对称和非对称呼叫。前者两个方向带宽相等，后者有可能在一个方向上只占很少带宽，而在另一方向需要很高带宽，如视频点播（VOD）。目前有UNI3.0、UNI3.1、UNI4.0、PNNI1.0、IISP、地址注册协议ILMI4.0等等。BA000001 ATM原理ISSUE1.1小结 小结本课程主要讲述了ATM的基本概念、信元的结构、ATM交换的过程、ATM的业务类型和适配过程。ATM网络是一个可以保证QoS的网络，目前主要应用与网络的宽带化进程。ATM的基本单位是信元，每个信元包含53个字节，其中5个字节是信元头，另外48的字节作为净荷。ATM交换可以分类为PVC和PVP交换，VP/VC只有本地含义。ATM网络可以运载各种业务，使用AAL1AAL5来适配，目前广泛使用AAL1和AAL5来适配。具体的业务类型有CBR、rt-VBR，nrt-VBR，ABR，UBR。各种业务类型可以使用不同的参数来表示。学习指导理论部分1. 单项选择题(1) 以下对ATM概念的理解，_最妥当。A、异步接入模式B、自动传输模式C、异步转移模式 D、异步传输模式(2) ATM对网络资源采用的是_。A、时分复用B、空分复用C、统计复用D、比特交织复用(3) 以下说法正确的有_。A、在系统发生拥塞时，CLP为0的信元首先被丢弃B、在系统发生拥塞时，CLP为1的信元首先被丢弃C、CLP和系统拥塞没有任何关系D、ATM可以保证信元不被丢弃，且严格保证同一VC上的信元按序交付(4) 关于VP、VC的说法正确的有_。A、一个VP可以包括多个VCB、一个VC可以包括多个VPC、VPI在所有信元中都占有相同的比特数，VCI同样如此D、VP与VC之间没有任何逻辑联系(5) 在ATM中，数据包的分段与重组是_所做的工作。A、PM子层B、TC子层C、ATM层D、SAR子层(6) 在ATM适配层中，_支持固定速率的、面向连接的业务，譬如窄带话音业务、各类NISDN业务。A、AAL1B、AAL2C、AAL3/4D、AAL51(7) 在ATM适配层中，_支持收发端之间没有时间同步要求的可变比特率业务，譬如计算机数据、BISDN中UNI信令信息和ATM上的帧中继。A、AAL1B、AAL2C、AAL3/4D、AAL52. 多项选择题(1) ATM信元的特点是_。A、ATM信元是定长的53字节B、分为信头和净荷C、信头为5字节D、净荷为48字节(2) 以下关于信元交换说法正确的有_。 A、VP交换设备（通常是交叉连接器和集中分配器）仅对信元的VP进行处理和变换，功能较为简单。B、VC交换设备（ATM交换机、复接分接器）则要同时对VPI、VCI进行处理和变换，功能较为复杂。C、VPI和VCI只有局部意义，每个VPI/VCI在相应的VP/VC交换节点被处理。D、不同VP/VC链路段不能出现相同的VPI/VCI值 。(3) ATM网络具有_特点。 A、支持现有通信业务以及未来的新业务B、面向连接的技术，不存在N平方问题C、减少了中间节点的处理时间，支持高速传输D、能保证各种业务的服务质量性能指标（QoS）(4) 在B-ISDN/ATM网络协议参考模型中，AAL层完成的功能有_。 A、高层管理B、会聚C、信元VPI/VCI变换D、分段和重组(5) 在B-ISDN/ATM网络协议参考模型中，ATM层完成的功能有_。 A、信元首标的产生和提取B、传输帧的产生和提取C、一般流量控制D、信元多路复用和多路分解(6) ATM技术是一种快速分组交换技术，分组处理速度快、排队延迟时间小，具有较高的网络吞吐量，它是基于下列_等技术产生的。A、网络功能去除了差错控制和流量控制简化B、采用面向连接技术，简化了分组处理C、采用硬件代替软件完成部分交换功能，减少了分组延迟，增加了交换吞吐量D、信元中净荷所占比例大，信元头开销小，信息转移效率高(7) 下面参数是属于描述ATM业务特性的有_。 A、最大信元传送时延（maxCTD）B、最大突发长度（MBS）C、可维持信元速率（SCR）D、峰值信元速率（PCR）(8) 要完整定位一条PVP，必须得到如下_参数。A、出/入槽号B、出/入端口号C、出/入VPID、出/入VCI3. 问答题1、ATM信元头中各字节的功能？2、RFC1483B和RFC1483R分别封装哪些数据包？课程 BA000002TCP/IP基础ISSUE1.1BA000002 TCP/IP基础 ISSUE1.1目 录目 录课程说明1课程介绍1课程目标1第1章 数据通信概述2第2章 TCP/IP72.1 TCP/IP体系结构92.2 TCP/IP各功能层功能17第3章 局域网和广域网523.1 局域网543.2 广域网68第4章 虚拟局域网72小结80学习指导81理论部分81iBA000002 TCP/IP基础 ISSUE1.1课程说明课程说明课程介绍本课程主要介绍数据通信的基础知识。课程目标完成本课程学习，学员能够掌握：l TCP/IP分层模型l IP地址和IP路由l 以太网技术l 局域网的原理42BA000002 TCP/IP基础ISSUE1.1第7章 数据通信概述第7章 数据通信概述计算机的出现和广泛应用，使得计算机与计算机之间或计算机与其终端之间需要进行信息的沟通。计算机中的信息是以二进制数“1”和“0”表示的，它代表着文字、符号、图像和声音等，这就是数据信息。所谓数据通信就是按照通信协议，利用传输技术在功能单元之间传递数据信息，从而实现计算机与计算机之间、计算机与其终端之间以及其他数据终端设备之间的信息交互而产生的一种通信技术。数据通信网就是为提供数据通信业务而组成的网络。数据通信通常具有多对一，多对多，一对一等各种通信方式。对于各种不同的应用，对速度和延时的要求也不同，传统的应用几乎没有任何要求，带宽可高可低，也可以不平稳，它追求的是通信中不能发生错误。众所周知，打电话时声音有些失真，有线电视图像质量有点差都是可以使用的，如果使用数据网络传输的文件，发生了错误绝对不可用，为了能够纠正传输中会发生的错误，实现“准确传输”始终是设计数据通信网络的重要要求。传统数据网络被设计成无连接的网络，无连接的意思是说通信的两者之间，不具备唯一独立的链路，它采用的主要技术是包交换技术，将欲传输的数据打成包，实际上是具有特殊标记的Byte，每个包有目的地址、源地址、错误控制信息等等，这样的数据包具有自己去找目的地的能力，这种非独占性传输的好处是，许多应用可以共享一个很小的带宽，利用率可以比较高。基于电路交换的PSTN在语默期同样占有64K的时隙，数据通信的链路却可以为多个使用者所共享，例如整个高校校园网只有2M的国际出口，却可以有非常多的人同时上网浏览，这被认为是数据网络的优势所在。采用数据包的形式，将数据划分成为一个个的单元，便于错误的恢复和重传，这种结构增加了实现数据网络的复杂性，但却适合数据的应用特点。由于数据网络具有效率高，传输灵活这一重要特性，人们试图利用数据网承载新型的应用，IP Phone的发展就是一个非常具体的体现，语默期不占用通信资源，数据压缩技术节约了通信带宽是IP Phone技术上的两个主要优势。由于数字化浪潮的兴起，许多传统的应用，也考虑用数据网络传输，对数据网络提出了新的要求。其中提供宽带，可以平稳传输，具有质量保证的数据通信是数据通信发展的主流，实现这种要求的方案一种是ATM技术，另外一种技术是对传统IP网络进行改进，以保证带宽和质量。在网络的发展过程中有许多国际标准化组织做出了重大的贡献，他们统一了网络的标准，使各个网络产品厂家生产的产品可以相互通信。这些标准化组织有：l ISO（国际标准化组织）l IEEE（电子电器工程师协会）l ANSI（美国国家标准局）l EIA/TIA（电子工业协会）l ITU（国际电信联盟）l IAB（Internet体系结构委员会）BA000001 ATM原理 ISSUE1.1学习指导 第8章 TCP/IP学习TCP/IP的时候，有几个问题需要留意：1. TCP/IP各分层的功能2. IP地址的作用和格式3. IP路由的作用8.1 TCP/IP体系结构TCP/IP是Internet的核心技术，TCP/IP协议的内涵十分丰富，并非只有TCP和IP两个协议，它已经发展成为了一个庞大的协议家族，包括：HTTP、TELNET、FTP、RIP、OSPF、BGP、TCP、UDP、IP、ARP等等。其中IP是TCP/IP的核心协议。计算机与计算机之间要相互通信，就必须“听”的懂对方的“语言”，这种语言就是网络协议，计算机必须运行相同的协议，才能相互通信。协议分层大大简化了网络协议的复杂性，这是各种技术互通性的基础，这实际也是自顶向下，逐步细化的程序设计方法的很好的应用。网络协议按功能组织成一系列“层”，每一层建筑在它的下层之上。分成的层数，每一层的名字、功能、都可以不一样，但是每一层的目的都是为上层提供一定的服务，屏蔽低层的细节。TCP/IP的五层模型自顶向下依次为：应用层、传输层、网络层、链路层、物理层。TCP/IP五层模型中的下两层构成了子网访问层，它主要为网络设备提供数据通路的作用。TCP/IP对传输子网的支持是很广泛的，从传统的以太网、令牌环网到当今的ATM、SDH、SONET等无所不包，几乎所有可以利用的网络介质都可以支持TCP/IP。在分层模型中，对等是一个很重要的概念，因为只有对等层才能相互通信，一方在某层上的协议是什么，对方在同一层次上也必须是什么协议。理解了对等的含义，则很容易把网络互连起来：l 如果两个网络在物理层就相同，使用中继器就可以连起来；l 如果两个网络物理层不同，链路层相同，使用桥接器就可以连起来；l 如果两个网络物理层、链路层都不同，而网络层相同，使用路由器就可以互连；l 如果两个网络协议完全不同，使用协议转换器（网关）也可以互连。相对于OSI的七层模型，TCP/IP将应用层、表示层、会话层合并为应用层。下4层传输层、网络层、链路层、物理层没有变化。互连网协议IP是TCP/IP体系中两个最重要的协议之一，与IP协议配套使用的还有三个协议：l 地址转换协议ARP（Address Resolution Protocol）l 反向地址转换协议RARP（Reverse Address Resolution Protocol）l Internet控制报文协议ICMP（Internet Control Message Protocol）图中画出了这三个协议和IP协议的关系。在这一层中，ARP和RARP画在最下面，因为IP经常要使用这两个协议。ICMP画在这一层的上部，因为它要使用IP协议。全球Internet网的广泛应用使IP协议深入人心。IP协议以其简单、有效、开放性成为事实上的工业标准。IP协议使异种网互联方便可行，尤其值得一提的是它对下层通信技术的巨大包容性。IP协议提供了一种全球统一的编址方式，屏蔽了物理网络地址的差异，使路由查找成为可能。IP协议提供了一种全球统一的报文格式，屏蔽了网络链路层差异，使网络互联成为可能。顺便指出，有时会听到一种不准确的说法“我们用TCP/IP协议进行网络互连”。TCP是与互连网协议IP配套使用的一个运输协议，TCP相当于OSI的运输层协议而不是一个互连网协议。因此TCP和网络互连并没有直接的关系，只不过是TCP与IP经常配合起来使用而已。信息交换的过程发生在对等层之间，源系统中的每一层把控制信息附加在数据中，这就是数据的封装。而目的系统的每一层则对接收到的信息进行分解，并从数据中移去控制信息。如图所示，主机A在发送数据到主机B的过程中，从应用层传下来的数据在传输层、网络层、数据链路层依次加上控制信息，形成帧，再传递到物理层，在物理层网络传送原始的比特流。8.2 TCP/IP各功能层功能下面介绍TCP/IP各功能层的功能。应用层包含大量人们普遍需要的协议，例如用于文件传输的FTP、TFTP，域名管理DNS，电子邮件SMTP，远程登陆TELNET，网页浏览HTTP。应用层还具有文件传输功能，其任务是显示接收到的信息，把用户的新数据发送到低层。传输层的基本功能是从应用层接收数据，并且在必要的时候把它分成较小的单元，传递给网络层，并确保到达对方的各段信息正确无误。包含四项基本功能：l 将应用层发往网络的数据分段或将网络发往应用层的数据段合并。l 建立端到端的连接，主要是建立逻辑连接以传送数据流。l 将数据段从一台主机发往另一台主机。在传送过程中通过计算校验和以及通过流控制的方式保证数据的正确性，流控制可以避免缓冲区溢出。l 保证数据传送正确性。主要是在数据传送过程中确保同一数据既不多次传送也不丢失。同时还要保证数据包的接收顺序与发送顺序一致。传输层协议包括TCP和UDP。TCP是面向连接的传输方式，提供可靠的传输，相应的应用层协议有TELNET、FTP、HTTP。UDP是无连接的传输方式，提供不可靠的传输，相应的应用层协议有RIP、SNMP、RADIUS、VOD。多个应用程序可以共享同一个传输层建立的连接进行数据的传送，就是多路复用。应用程序通过在数据段前部设立的预先定义的标识来识别发送给自己的数据。这种标识在TCP/IP环境中称为端口号。端口号有2个字节，共有65535个端口号。低于255的端口号用于公共应用；2551023分配给各个公司；1024及以后未做规定。举个例子。上网时，我们都是去访问一台叫做服务器的设备，服务器实际上是一台计算机，顾名思义，它要给很多人服务。不同的服务者可能需要不同的服务，例如有人是要访问它的网页，有人是要从上面下载文件。那么，服务器从网络中接收到一个用户的数据包后，怎么知道这个包应该给ftp应用程序还是给提供网页浏览的应用程序呢？判断的依据就是目的端口号。例如端口号为0x80，表示应用层数据域为HTTP协议的数据；端口号为0x21，表示应用层数据域为ftp应用程序的数据。0x80、0x21属于知名端口，即全世界的服务器都知道它表示的是网页浏览服务和文件传输服务。我是一个网虫，在上网的时候我要疯狂的打开很多个网页，那么计算机的modem从网络中接收到一个数据包后，怎么知道这个包是属于那个网页的呢？判断的依据就是源端口号。在我点击一个网页的时候，计算机会自动分配一个临时的数字作为源端口号。简单地讲，端口号就是用于标识净荷部分属于哪个应用程序。传输层的下面是网络层，网络层主要是定义了网络地址和进行路由选择。具体到实现是使用IP协议，IP协议实现了IP包的封装和寻径发送，它的功能是主机可以把分组发往任何网络并使分组独立地传向目标。这些分组到达的顺序和发送的顺序可能不同。一个IP包由头部和数据两部分组成。头部的前一部分长度是固定的20个字节，后面部分的长度则是可变的。下面介绍头部各字段的含义。版本字段长4比特（或bit），指IP协议的版本。目前使用的IP协议版本为4，将来可支持IPv6。头部长度字段占4比特，可表示的最大数值是15个单位，一个单位为4字节，因此IP包的头部长度的最大值是60字节。当IP包的头部长度不是4字节的整数倍时，必须利用最后一个填充字段加以填充。服务类型字段共8比特长。服务类型字段的前三个比特表示优先级，0最不重要，7最重要。第4个比特是D比特，表示要求有更低的时延。第5个比特是T比特，表示要求有更高的吞吐量。第6个比特是R比特，表示要求有更高的可靠性。第7个比特是C比特，是新增加的，表示要求选择价格更低廉的路由。最后一个比特目前尚未使用。总长度指头部和数据之和的长度，单位为字节。总长度字段为16比特，因此IP包的最大长度为65535字节。标识、标志和段偏移。这三个字段是用于IP包的分段和重组的，IP包要放在帧里面传输，但帧的大小不是随意的，每种帧的长度有个最大值，叫做最大传输单元（MTU）。如果IP包超过了帧所能承载的最大长度，则需要将IP包进行分段，在目的地重新装配成为原来的IP包，这就是分段与重组。生存时间（TTL，Time To Live），即IP包在网络上允许停留的最长时间。按照RFC1009的建议，如果路由器转发IP包的时延超过1秒，那么它将把TTL值减去所消耗的时间（单位为秒）。但实际中很少这样实现， 一般都将TTL做成一个跳（Hop，或称驿站）计数器，每经过一个路由器其值减1。协议字段占8比特，它指出该IP包携带的传输层数据是使用何种协议，常用的一些协议和响应的协议字段值（写在协议后面的括弧中）是：UDP（17），TCP（6），ICMP（1），EGP（8），IGP（9），OSPF（89）。头部校验和字段只检验IP包的头部，不包括数据部分。源IP地址字段和目的IP地址字段都各占4字节。因为每个IP数据包都有源端IP地址和目的端IP地址，所以IP数据包在无连接的网络中可以独立地发送到目的地。任选字段用来支持排除故障、调试以及安