第5章广域网技术--数据交换.ppt

第5章广域网技术 数据交换 5 1线路 电路 交换技术5 2存储转发交换技术5 3分组交换机5 4下一跳转发5 5信元交换技术 1 广域网 2 三种类型的网络 局域网LocalAreaNetwork LAN 城域网MetropolitanAreaNetwork MAN 广域网WideAreaNetwork WAN 广域网技术的关键问题在于 广域网不仅仅连接很多计算机 而且它能提供足够的容量允许这些计算机同时通信 广域网资源利用策略 交换 3 线路 电路交换CircuitSwitching存储转发交换StoreandForward报文交换MessageSwitching分组交换PacketSwitching 定义 4 存储转发交换 消息 分组到达某个交换机后被存储在队列中 直到交换机找到了通往目的地的正确路径后再将其转发出去 电路交换 网络中通信的两端点间存在一条物理路径 在整个通信过程中 这条路径被通信双方独占 所有的数据 消息通过这条路径连续传送 通信结束后必须拆除这条路径 5 1线路 电路 交换技术 5 1 1原理 5 5 1 2特点 发送数据之前收发站点间要先建立一条专用通信线路 两个站点间有一个实际的物理连接 预先分配带宽 一次传送所有数据 数据传送完后需要拆除通信线路 6 5 1 3时分交换 T接线器 输出控制 顺序写入控制读出HW 一条PCM用户线TS 时隙 输入控制 控制写入顺序读出 输出TS8要装入SM123的内容 输出TS123要装入SM8的内容 输入TS8的内容要放入SM123中 输入TS123的内容要放入SM8中 按CM的顺序输出交换后的复用帧 按SM的顺序输出交换后的复用帧 7 SM 话音存储器CM 控制存储器 5 1 4空分交换 S接线器 输出控制 8 5 1 5STS接线器 TS2TS7 TS7TS31 IN1OUT3 9 5 1 6Example 电话 10 Switch Switch Switch Switch LocalSubscriberline B D C A LocalSubscriberline AcommunicateswithB 5 2存储转发交换技术5 2 1报文交换 11 M1 M2 Message 整个报文 5 2 1报文交换 cont 特点 采用存储转发技术 无需事先建立连接 无需事先分配带宽 数据传送单位是整个报文 消息 某个中间节点完整地接收报文 消息 暂存之 再转发到下一个节点 12 5 2 2分组交换 数据传输时 将完整的信息报文分割成具有统一格式 一定 不是固定 长度的数据块 并进行独立传输 这样的数据块称为分组 可以处理分组的网络称为分组网 分组交换有两种模式数据报模式虚电路模式 13 1 什么是分组 5 2 2分组交换 2 数据报 Datagram 模式 14 M1 M2 Message 整个报文P1 P2 P3 Packet 分组 5 2 2分组交换 3 虚电路 VirtualCircuit 模式 15 5 2 2分组交换 4 分组交换的特点 采用存储转发方式 数据传送过程中动态分配带宽 数据以分组为单位 分组具有一定长度 16 虚电路vs数据报 17 5 Example 互联网数据交换 18 H1 A 互联网 B D E C H5 H6 H4 H2 H3 H1向H5发送分组 路由器 主机 在路由器E暂存查找转发表找到转发的端口 最后到达目的主机H5 在路由器C暂存查找转发表找到转发的端口 在路由器A暂存查找转发表找到转发的端口 5 3分组交换机 19 一个网络 广域网 的规模是由交换机的数量和交换机所连接的计算机的数量决定的 如果有需要 可以添加更多的交换机 2 1 2 2 4567 s1 s2 s3 1 1 1 3 3 2 3 3 一种端口连接计算机 运行在低传输速率 123 123 123 一个分组交换机有两种类型的I O端口 一种端口连接其他的分组交换机 运行在高传输速率 20 3号交换机的第三个端口 FormingaWAN 21 交换机有很多I O连接端口 可以连接构成很多不同的网络拓扑结构 WAN不需要是对称结构 22 分组交换机不需要保存如何到达所有可能目的地的完整信息 相反地 交换机只关心如何将信息送往 下一跳 使得信息最终能到达目的地 5 4下一跳转发Next hopforwarding 5 4 1下一跳转发原理 如果某分组的目的地是computerC 3 2 当该分组到达switch2 switch2将为该分组查询转发表 3 2 Nextentry no 23 5 4 1下一跳转发原理 3 2 Nextentry no 24 5 4 1下一跳转发原理 3 2 根据这条记录 switch2将把分组通过interface4送往switch3 yes 25 5 4 1下一跳转发原理 当分组到达了switch3 它还需要查询switch3中的转发表 根据switch3中的转发表 分组将可以直接发送给computerC 3 2 26 5 4 2源独立性 下一跳转发 Next hopforwarding 并不依赖于分组最初的出发地 源 也不依赖于分组在到达某个分组交换机之前已经经过的路径 分组应该被送往哪个下一跳只依赖于分组的最终目的地 源独立性 SourceIndependence 源独立性允许转发机制更精简 更有效 对于使用同一条路径的所有分组 转发表中只需要维护一条记录信息 27 28 当发送一帧到另一个计算机时 发送方必须提供目的地的地址 分层地址策略 将地址划分成多个部分 5 4 3WAN中的物理地址 5 4 4分层地址与路由之间的关系 29 使用分层地址时的路由处理 当转发一个分组时 分组交换机只需要检查地址的第一个部分 只有当分组到达了与目的地计算机直接相连的交换机的时候 交换机才需要检查地址的第二部分 5 4 4分层地址与路由之间的关系 30 优点 整个路由表可以更短 转发一个分组所需的计算时间可以被减少 5 4 5在WAN中路由 31 1 2 3 4 如果网络中两个分组交换机之间有一条直接相连的链路 link 那么网络的拓扑图中用一条线 edge 连接两个节点 node 来表示 5 4 5在WAN中路由 32 路由表中的数据必须保证以下特性 完整的路由 每个交换机的路由表必须包含所有可能目的地的next hops 最优的路由 对于一个给定的目的地 其下一跳必须指向到达目的地的最短路径 5 4 6使用默认路由 33 使用默认路由的好处 消除了普通的重复表项 节约了在路由表中搜索所耗费的时间 5 4 6使用默认路由 34 5 5信元交换技术5 5 1简介 TDM 同步 时分复用 每个信道周期性地占用一个帧中的固定时隙ATDM AsynchronousTDM 异步时分复用 每个时隙没有固定的占有者 且不形成帧 区别 有无称之为帧同步的一个共同的时间参考 35 5 5 2ATM信元 信元 Cell ATM的数据传输单位 53bytes GFC 一般流量控制VPI 虚路径标识符VCI 虚通道标识符PT 净荷类型CLP 信元丢失优先级HEC 信头差错控制 首部 净荷 36 信元的特点 固定长度信元的优点 使联网和交换的排队时延更容易预测 提高了服务质量 有利于传输实时语音或视频 与可变长度的数据分组或帧相比 ATM信元便于简单可靠地进行处理 便于硬件实现 使信元中继式交换机可以并行处理各个信元 交换速度大为提高 37 信元交换的特点 综合了电路交换的简单性和分组交换的灵活性 灵活性使用异步时分复用方式 动态分配电路带宽 以虚电路方式建立连接 虚电路的带宽动态地分配 高速性取消了每条链路上的差错保护和流量控制 采用面向连接方式 网络预先为连接建立预留资源 避免路由选择 减少信头功能 信头主要起标识作用 简化硬件处理 提高交换速度 短小的净荷长度 减小组装 拆装 排队等时延 38 5 5 3信元交换的流量控制 1 为什么信元交换需要流量控制 答 在信元交换网络中 信元的丢失是最大的敌人 39 2 流量控制的方法 网络资源预订 以某种方式分配网络资源连接许可控制 网络防止自己超载使用参数控制优先级控制 40 2 流量控制的方法 参数控制法 漏桶算法 41 5 5 3信元交换的冲突控制 方法资源预留 建立虚电路时 主机与子网达成协议 子网根据协议在虚电路上为此连接预留资源 抑制包 监控线路及其它资源的利用情况 若超过某个阈值 则减少发向特定目的地的流量 负载丢弃 其他算法都不能消除拥塞时 交换机只能将包丢弃 基本思想 一旦发生拥塞 在问题解决之前 不允许建立新的虚电路 或是传