现代计算机网络原理_2：通信网技术及发展.ppt

2008Copyright SCUTDT PLabs 1 现代计算机网络原理 2通信网技术及发展 2008Copyright SCUTDT PLabs 2 1 通信网络1对1简单通信系统 发信端 信道 传输介质 接收端通信网络 发收终端 信道 网络设备 交换节点 局域网 LAN 终端通常采用集线器 Hub 以星形结构方式接入网络 Hub间再以星形方式接入上一级 城域网 WAN 大型电信网 互联网 通常由接入网络和核心网络两部分组成 接入网 AccessNetwork 面向用户终端 处理与用户间的接入控制等 核心网 骨干网 Core BackboneNetwork 通常以网状网 Mesh 形式连接成网络的主干 第2章通信网技术及发展 2008Copyright SCUTDT PLabs 3 1 通信网络一个典型的网络示例 第2章通信网技术及发展 2008Copyright SCUTDT PLabs 4 传输距离增大 1 通信网络无线网络技术 第2章通信网技术及发展 2008Copyright SCUTDT PLabs 5 个域网 PAN IEEE802 15 十数米范围内使用 Zigbee 篮牙 超宽带 UWB 局域网 LAN IEEE802 11 若干百米范围内使用 WiFi WLAN 城域网 MAN IEEE802 16 若干十公里范围内使用 WiMAX 广域网 WAN IEEE802 20 更大的传输距离使用 1 通信网络无线网络技术 第2章通信网技术及发展 2008Copyright SCUTDT PLabs 6 1 通信网络无线网状 Mesh 网 第2章通信网技术及发展 2008Copyright SCUTDT PLabs 7 1 通信网络网络中节点的主要功能 接入控制路由选择与交换信息转发资源调配 服务质量控制 业务及流量管理拥塞控制运行管理 故障处理 第2章通信网技术及发展 2008Copyright SCUTDT PLabs 8 1 通信网络互联网的特点通信功能 网络中包含的集线器 交换机和路由器等组成的通信网络部分可实现信息的传递 信息获取功能 网络中包含的大量服务器可为用户提供大量的信息 现代的互联网可看成由两部分组成的网络 通信网部分 由集线器 路由器 交换机和有关的系统控制服务器等组成信息网部分 由各类信息服务器组成 第2章通信网技术及发展 2008Copyright SCUTDT PLabs 9 2 通信网络的有关特性及参数业务特征 1 信息速率分组交换网中的信息速率通常是一个变化的量 受使用人的行为 传输内容和信号处理方法等方面的影响 信息速率通常由以下的参数描述峰值速率平均速率突发度 突发性 第2章通信网技术及发展 2008Copyright SCUTDT PLabs 10 2 通信网络的有关特性及参数业务特征 第2章通信网技术及发展 2008Copyright SCUTDT PLabs 11 2 通信网络的有关特性及参数业务特征 2 突发性业务流的突发性可由突发度来描述 突发度 峰值速率 平均速率用户行为通常可由两个参数来描述和限定平均速率 瞬间允许的最大突发量 通常要求用户传输速率应满足 第2章通信网技术及发展 2008Copyright SCUTDT PLabs 12 2 通信网络的有关特性及参数带宽分配问题带宽 传输速率按照峰值速率来分配带宽 延时最小但效率最低 按照平均速率来分配带宽 延时很大但效率最高 实际的带宽分配方法 取值介于平均速率与峰值速率之间 带宽资源的动态分配是网络的基本研究问题之一 第2章通信网技术及发展 2008Copyright SCUTDT PLabs 13 2 通信网络的有关特性及参数通信网络的性能要求 1 信息的透明性无论用户发送什么信息 保证信息正确地传送到目的地 不同的场合 不同的业务类型 对传输的要求有所不同 衡量信息透明性的主要指标 误码率 分组差错率传输出错的原因 信道畸变噪声和干扰交换 复用过程出错用户需求和网络可用资源不适配 第2章通信网技术及发展 2008Copyright SCUTDT PLabs 14 2 通信网络的有关特性及参数 1 信息的透明性典型的误码分布特性 第2章通信网技术及发展 2008Copyright SCUTDT PLabs 15 2 通信网络的有关特性及参数 2 时间透明性 无论用户发送什么信息 按照用户对时延的要求将信息传送到目的地 有关时延的主要参数 最大时延 最小时延 平均时延 时延抖动 最大时延与最小时延之差 第2章通信网技术及发展 2008Copyright SCUTDT PLabs 16 2 通信网络的有关特性及参数 2 时间透明性 续 延时变化 抖动 的调节 第2章通信网技术及发展 2008Copyright SCUTDT PLabs 17 2 通信网络的有关特性及参数 3 改善网络性能的基本方法差错控制 检错重发 逐段链路进行操作 链路层 端到端进行操作 网络层 前向纠错资源的有效动态调度和控制流量控制 资源预留区分业务类别控制包的大小和结构变化固定包长 ATM信元 第2章通信网技术及发展 2008Copyright SCUTDT PLabs 18 3 通信网络的发展与演变主要特征和趋势 1 数字化 包括电信网 移动通信网的变化 互联网 2 标准化 各类网络的核心网 IP网 3 智能化 网络智能化 将网络的交换功能与控制功能分离 为各类业务提供灵活的传输服务终端智能化 易于构建各种类别服务 4 综合化 业务综合 一个网络接入端口可提供各种业务的传输服务网络综合 各类专用网合并为一个通用网 第2章通信网技术及发展 2008Copyright SCUTDT PLabs 19 3 通信网络的发展与演变主要特征和趋势 续 5 宽带化 计算机上网 有线 无线宽带接入移动通信2G 3G 3G长期演进 LTE 4G 6 个性化 无论何时 何地 何种环境均能自由接入网络 提供特定需求的定制服务 第2章通信网技术及发展 2008Copyright SCUTDT PLabs 20 3 通信网络的发展与演变电报通信 一种古老的有线 无线数字通信方式 电话网 人工交换 机械自动交换 程控交换软交换基于电路交换方式工作电路交换形式 时分交换空分交换采用专门的控制信令终端信令 用户 网络间信令网络信令 共路信令随路信令 第2章通信网技术及发展 2008Copyright SCUTDT PLabs 21 3 通信网络的发展与演变数据通信网 计算机网络早期的公共数据通信网 X 25 协议 网早期应用的计算机网络 企业自定协议 互不兼容1969年美国国防部开展资助分组交换网络的研究 该研究的成果最后演变成现在的国际互联网1984年国际标准化组织 ISO 发布开放系统互连 OSI 7层参考模型TCP IP最终成为网络层及网络以上层协议的事实标准IEEE802 XX最终成为链路层 物理层协议的事实标准 第2章通信网技术及发展 2008Copyright SCUTDT PLabs 22 2950s 1960s美国国防部出于保密通信的需要研究语音数据分组交换传输 1969美国国防部高级计划署 ARPANET 投资建立具有4个交换节点 链路速率为56kbit s的数据交换网络 1974在美国国防部资助下 美国人VintonG Cerf RobertE Kahn设计出最早的TCP IP网络协议 1979IPversion4 IPv4 协议制定 一直沿用到今天 3 通信网络的发展与演变国际互联网 Internet 的发展简史 第2章通信网技术及发展 2008Copyright SCUTDT PLabs 23 3 通信网络的发展与演变国际互联网 Internet 的发展简史 续 第2章通信网技术及发展 1991 美国国家自然科学基金委 NSF 将互联网的主干转交给私营的公司 互联网进入商业运行阶段 1993 互联网主干的链路速率升级到T3 45Mbit s 水平 TCP IP成为事实上的网络互连标准 有专门的标准制定管理机构和程序 2008Copyright SCUTDT PLabs 24 3 通信网络的发展与演变中国互联网的发展简史 第2章通信网技术及发展 1986年 北京计算机应用技术研究所实施的国际联网项目 中国学术网 ChineseAcademicNetwork CANET 启动 1988年初 中国第一个X 25分组交换网建成 当时覆盖北京 上海 广州 沈阳 西安 武汉 成都 南京 深圳等城市 1989年10月 国家计委利用世界银行贷款重点学科项目建设 中关村地区教育与科研示范网络 NCFC 1992底 清华大学校园网采用FDDI技术建成中国第一个采用TCP IP体系结构的校园网 2008Copyright SCUTDT PLabs 25 3 通信网络的发展与演变中国互联网的发展简史 续 第2章通信网技术及发展 1993年6月 中国专家在INET 93会议上重申了中国连入Internet的要求 获得大部分到会人员的支持 1994年4月初 中美科技合作联委会在美国华盛顿举行 中国向美国国家科学基金会 NSF 重申连入Internet的要求并最终得到认可 1994年7月初 由清华大学等六所高校建设的 中国教育和科研计算机网 试验网开通 连接北京 上海 广州 南京 西安等五座城市 并通过NCFC的国际出口与Internet互联网 成为第一个全国范围运行TCP IP协议的计算机互联网络 2008Copyright SCUTDT PLabs 26 3 通信网络的发展与演变中国互联网的发展简史 续 第2章通信网技术及发展 1994年8月 由国家计委投资 国家教委主持的中国教育和科研计算机网 CERNET 正式立项 1994年9月 邮电部电信总局与美国商务部签订中美双方关于国际互联网的协议 中国公用计算机互联网 CHINANET 的建设开始启动1995年12月 由中国自行设计 中国教育和科研计算机网 CERNET 示范工程 建设完成 2003年8月 国务院正式批复启动 中国下一代互联网示范工程 CNGI ChinaNextGenerationInternet CNGI是实施我国下一代互联网发展战略的启步工程 2008Copyright SCUTDT PLabs 27 3 通信网络的发展与演变网络协议的层次结构 第2章通信网技术及发展 ISO七层协议TCP IP协议 DATALINK PHYSICAL NETWORK TRANSPORT SESSION APPLICATION PRESENTATION NETWORKINTERFACEIEEE802 XX FR ATM INTERNET IP ARP RARP TRANSPORT TCPorUDP APPLICATION FTP TELNET SNMP DNS ICMP IGMP 2008Copyright SCUTDT PLabs 28 网络层 路由 地址解析 网络监控等传输层 流量控制 顺序 差错控制等应用层 定义具体应用的有关数据结构 规程等 3 通信网络的发展与演变TCP IP协议的基本功能 第2章通信网技术及发展 2008Copyright SCUTDT PLabs 29 OSPF EGP TCP UDP ICMP IGMP IP RARP ARP RIP BGP Ethernet TokenRing PPP andsoon Telnet FTP TFTP HTTP SNMP SMTP andsoon PortNumber ProtocolNumber Typecode ApplicationLayer DataLinkLayer InternetLayer TransportLayer 3 通信网络的发展与演变TCP IP协议的基本结构 第2章通信网技术及发展 业务增加变化大 技术发展变化大 2008Copyright SCUTDT PLabs 30 3 通信网络的发展与演变数据通信的方式电路交换 适合于恒定速率业务的传输 延时小 无延时抖动用户独占信道 用于互联网类别的业务效率低 除在接入网部分外 已经基本不用电路交换服务形式的改进窄带综合业务数字网 一个端口提供多种服务多速率电路交换 动态提供电路交换的传输服务速率 N 64kbps 第2章通信网技术及发展 2008Copyright SCUTDT PLabs 31 3 通信网络的发展与演变数据通信的方式分组交换 信道统计复用 用于互联网数据业务效率高可用带宽 延时较难预测 延时抖动通常较大目前服务质量主要依赖足够大的带宽来保证 第2章通信网技术及发展 2008Copyright SCUTDT PLabs 32 3 通信网络的发展与演变分组交换技术数据以分组形式传输 一般采用存储 转发的工作方式分组交换的主要类别 数据报方式 Datagram 无连接方式每个分组携带地址 独立传输 如IP数据包虚电路方式 VirtualCircuit 面向连接方式每个分组携带标签 沿设定的路径传输 如ATM信元 第2章通信网技术及发展 2008Copyright SCUTDT PLabs 33 3 通信网络的发展与演变曾经广泛应用的数据通信的技术 1 X 25分组交换网采用国际电联 原CCITT X 25协议X 25协议定义了物理 链