通信网技术基础 第3章广域数据网下.ppt

通信网基础,第3章广域数据网络,数据通信的基本概念数据链路控制与协议数据子网提供的服务路由选择拥塞控制X.25分组交换网帧中继网,2020/5/15,2,X.25分组交换网,X.25网就是X.25分组交换网，它是在多年前根据CCITT（即现在的ITU-T）的X.25建议书实现的计算机网络。X.25只是一个对公用分组交换网接口的规约。X.25所讨论的都是以面向连接的虚电路服务为基础。,2020/5/15,3,X.25规定了DTE-DCE的接口,X.25接口,X.25接口,X.25公用分组交换网,VC2,VC1,DTE,DTE,DCE,DCE,DCE,DTE,X.25接口,2020/5/15,4,X.25技术的一些主要特征,用于建立和拆除虚电路的呼叫控制分组与数据分组在相同的信道和虚电路上运载。实际上就是使用了带内信令。虚电路复用发生在第三层。第二层和第三层都具有流量控制和差错控制机制。,2020/5/15,5,X.25的协议层,2020/5/15,6,X.25的协议层,物理层DTE与DCE之间的接口，X.21建议链路层LAPB平衡链路存取规程是HDLC的子集只支持异步平衡模式（ABM）分组层PLP协议规定分组的类型和格式，规定了虚电路(VC)的建立、维持和拆除的程序,2020/5/15,7,X.25的层次关系,LAPB帧,X.25分组,分组层（网络层）,数据链路层,用户数据,用户数据,X.25首部,LAPB首部,LAPB尾部,2020/5/15,8,X.25的虚电路,交换虚电路(SVC)利用呼叫建立程序建立的虚电路；永久虚电路(PVC)固定的由网络分配的虚电路，不需要呼叫建立和呼叫清除程序。,2020/5/15,9,第3章广域数据网络,数据通信的基本概念数据链路控制与协议数据子网提供的服务路由选择拥塞控制X.25分组交换网帧中继,2020/5/15,10,帧中继,帧中继的概念帧中继网络帧中继的层次帧中继的拥塞控制,2020/5/15,11,帧中继的概念,定义帧中继是在OSI第二层用简化的方法传送和交换数据单元的一种技术。前提条件优质的线路智能终端,2020/5/15,12,帧中继的特点,以帧的形式传送数据信息。传输链路是逻辑连接，可实现带宽复用和动态分配。简化了X.25的第三层功能。在链路层完成统计复用、帧透明传输和错误检测。,2020/5/15,13,帧中继的特点,以帧为交换单元，最大帧长1600字节。采用面向连接的交换技术，可提供PVC和SVC。帧中继网络通常为相隔较远的一些局域网提供链路层的永久虚电路服务，它的好处是在通信时可省去建立连接的过程。如果有N个路由器需要用帧中继网络进行连接，那么就一共需要有N(N1)/2条永久虚电路。合理的带宽管理和防阻塞机制。,2020/5/15,14,帧中继与X.25的区别,呼叫控制信令和用户数据在各自独立的逻辑连接上传输，因此，中间节点不需要维护状态表或者处理基于单连接的呼叫控制相关报文。逻辑连接的复用和交换发生在第二层而不是第三层，减少了整整一层的处理。从一跳到另一跳之间没有流量控制和差错控制，端到端的流量控制和差错控制由高层负责。,2020/5/15,15,源站,中间节点,中间节点,目的站,（a）分组交换网,源站,中间节点,中间节点,目的站,（b）帧中继,分组交换网确认与帧中继网络确认的对比,2020/5/15,16,帧中继和X.25的比较,2020/5/15,17,帧中继,帧中继的概念帧中继网络帧中继的层次帧中继的拥塞控制,2020/5/15,18,帧中继提供的业务,永久虚电路PVC由网络操作员定义。由始发FR网络地址，始发DLCI（数据链路控制标识），终接FR网络地址，终接DLCI组成可实现局域网互连交换虚电路SVC两FR终端用户通过虚呼叫建立。,2020/5/15,19,商业银行信息网络工程网络系统示意图(WAN),FR/DDN/X.25/PSTN,CISCO7507,商业银行总行/分行,CISCO3620,V,CISCO7204,支行,.,.,CISCO2600,V,储蓄所,CISCO2600,V,储蓄所,CISCO2600,V,储蓄所,CISCO2600,V,储蓄所,CISCO2600,V,储蓄所,Internet,CISCO3620,V,CISCO7204,支行,CISCO3620,V,CISCO7204,支行,2020/5/15,20,帧中继提供虚电路服务,2020/5/15,21,帧中继网,路由器,局域网,局域网,虚电路,路由器,帧中继网络的工作过程,用户在局域网上传送的MAC帧传到与帧中继网络相连接的路由器。,2020/5/15,22,帧中继网,路由器,局域网,局域网,虚电路,路由器,帧中继网络的工作过程,路由器就剥去MAC帧的首部，将IP数据报交给路由器的网络层。网络层再将IP数据报传给帧中继接口卡。,2020/5/15,23,帧中继接口卡把IP数据报封装到帧中继帧的信息字段。加上帧中继帧的首部（包括帧中继的标志字段和地址字段，帧中继帧的标志字段和PPP帧的一样），进行CRC检验后，加上帧中继帧的尾部（包含帧检验序列字段和标志字段），就构成了帧中继帧。,IP数据报,帧中继网络的工作过程,2020/5/15,24,帧中继网,路由器,局域网,局域网,虚电路,路由器,帧中继网络的工作过程,为了区分开不同的永久虚电路PVC，每一条PVC的两个端点都各有一个数据链路连接标识符DLCI。DLCI是DataLinkConnectionIdentifier。,2020/5/15,25,帧中继网络的工作过程,帧中继接口卡将封装好的帧通过向电信公司租来的专线发送给帧中继网络中的帧中继交换机。帧中继交换机收到帧中继帧就按地址字段中的虚电路号转发帧（若检查出有差错则丢弃）。,2020/5/15,26,帧中继网络的工作过程,当帧中继帧被转发到虚电路的终点路由器时，终点路由器就剥去帧中继帧的首部和尾部，加上局域网的首部和尾部，交付给连接在此局域网上的目的主机。,2020/5/15,27,帧中继网络的工作过程,目的主机若发现有差错，则报告上层的TCP协议处理。即使TCP协议对有错误的数据进行了重传，帧中继网也仍然当作是新的帧中继帧来传送，而并不知道这是重传的数据。,2020/5/15,28,帧中继服务的主要组成部分,2020/5/15,29,帧中继的主要优点,减少了网络互连的代价。网络的复杂性减少但性能却提高了。由于使用了国际标准，增加了互操作性，帧中继的简化的链路协议实现起来并不难。协议的独立性。,2020/5/15,30,帧中继,帧中继的概念帧中继网络帧中继的层次帧中继的拥塞控制,2020/5/15,31,帧中继的层次,2020/5/15,32,Q.922建议的核心功能,帧定界，实现帧同步和传输的透明性。使用帧头地址段中的数据链路识别符(DLCI)来实现逻辑连接的复用和分路。帧传输差错检测(但不纠错)。帧中继采用比特填充技术，避免帧定界符冲突。检测帧长是否正确。拥塞控制功能。,2020/5/15,33,数据帧格式,F,F,A,C,I,FCS,DLCI(高阶比特),DLCI(低),C/R,EA,DE,EA,FECN,BECN,87654321,EA=0,EA=1,F,F,A,I,FCS,Q.922核心,HDLC,2020/5/15,34,帧中继的帧格式,IP数据报,标志字段是一个01111110的比特序列，用于指示帧中继帧的起始和结束。它的惟一性是通过比特填充法来确保的。,2020/5/15,35,帧中继的帧格式,IP数据报,信息字段是长度可变的用户数据。,2020/5/15,36,帧中继的帧格式,IP数据报,帧检验序列字段是2字节的CRC检验。当检测出差错时，就将此帧丢弃。,2020/5/15,37,帧中继的帧格式,IP数据报,地址字段一般为2字节，但也可扩展为3或4字节。,2020/5/15,38,地址字段,DLCI,C/R,EA,DLCI,FECN,BECN,DE,EA,1,6,1,4,1,1,1,1,2020/5/15,39,地址字段的组成部分,DLCI数据链路连接标识符,DLCI字段的长度一般为10bit（采用默认值2字节地址字段）DLCI的值用于标识永久虚电路(PVC)、呼叫控制或管理信息。DLCI=0,为呼叫控制信令保留DLCI=1-15，保留DLCI=16-1007，PVCDLCI=1023,本地管理接口DLCI只具有本地意义。FR的虚电路由多段DLCI的逻辑连接构成。,2020/5/15,40,帧中继的寻址,FRPAD,A,B,A,B,D,C,终端A到C的虚电路：10、20、26、40终端B到D的虚电路：12、27、34,DLCI=10,DLCI=20,DLCI=26,DLCI=40,DLCI=12,DLCI=27,DLCI=34,FR节点,FR节点,FR节点,FR节点,2020/5/15,41,地址字段的组成部分,C/R命令/响应比特EA扩展地址FECN前向显式拥塞通知置1表明与该帧在同方向传输的帧可能受网络拥塞的影响而产生时延。BECN反向显式拥塞通知置1表明与该帧反方向传输的帧可能受网络拥塞的影响产生时延。DE可丢弃指示DE=1,拥塞时可丢弃。,2020/5/15,42,帧中继,帧中继的概念帧中继网络帧中继的层次帧中继的拥塞控制,2020/5/15,43,帧中继的拥塞控制,丢弃策略拥塞避免拥塞恢复,2020/5/15,44,帧中继的流量管理带宽控制参数,承诺时间间隔Tc网络对数据流量监视和控制的时间间隔。承诺突发业务量Bc在Tc时间间隔内，网络向用户承诺的可靠传送业务量。承诺信息速率CIRCIR是对特定的帧中继连接中，用户和网络共同协商确定的用户信息传送速率的门限数值。超额突发业务量Be在Tc时间间隔内，允许用户超出Bc的最大业务量。,2020/5/15,45,承诺的信息速率CIR(CommittedInformationRate),CIR是用来限制用户在某一段测量时间间隔Tc内所发送的数据的平均数据率。当网络必须把一些帧丢弃时，网络将首先选择超其CIR值的那些连接上的帧予以丢弃。,速率,测量时间间隔Tc,t,2020/5/15,46,T0+TC,T0,Bc,BcBe,用户线速率,允许超过的用户传送速率,承诺的信息速率,被丢掉的帧,标记DE=1可能丢掉的帧,传送的帧,比特,带宽控制,2020/5/15,47,拥塞控制策略,用户数据传送量Bc保证质量，成功传送。Bc数据量Bc+Be将Be范围内的帧DE置1，尽力而为的传送。数据量BcBe丢弃超范围的帧。,2020/5/15,48,拥塞控制原则,若数据率小于CIR，则在该连接上传送的所有帧均被置为DE=0（这表明在网络发生拥塞时尽量不要丢弃DE=0的帧），这在一般情况下传输是有保证的。若数据率仅在不太长的时间间隔大于CIR，则网络可以将这样的帧置为DE=1，并在可能的情况下进行传送。若数据率超过CIR的时间较长，以至注入到网络的数据量超过了网络所设定的最高门限值，则应立即丢弃该连接上传送的帧。,2020/5/15,49,带宽管理举例,某个节点的接入速率是64kbit/s，该节点使用的一条虚电路被指派的CIR=32kbit/s，而CIR的测量时间间隔Tc=500ms。假定帧中继网络的帧长L=4000bit，这就表示在500ms的时间间隔内，这条虚电路只能够发送CIRTc/L=4个高优先级的帧中继帧，其DE=0。由于CIR的数值只是接入速率的一半，因此，用户在500ms内还可以再发送4个低优先级的帧，其DE=1。,2020/5/15,50,带宽管理举例,某用户约定一条PVC的CIR为128kb/s，Bc为128kbit，Be为64kbit,求Tc和网络中没有拥塞的情况下，用户可用的最大数据速率。,2020/5/15,51,采用显式信令的拥塞避免,终点控制策略节点机将前向传送的帧前向显式拥塞通知FECN比特置1。源点控制策略节点机将后向传送的帧反向显式拥塞通知BECN比特置1。,2020/5/15,52,2020/5/15,53,小结,基本概念DTE与DCE信道技术指标带宽，信道容量，吞吐量，信道利用率，时延多路复用数据交换方式,2020/5/15,54,小结,数据链路控制与协议数据链路的基本功能HDLC通信站类型，链路结构，数据传送模式帧结构控制字段：信息帧，监控帧，无编号帧数据子网提供的服务数据子网的概念数据报与虚电路,2020/5/15,55,小结,路由选择路由优化原则路由选择策略固定路由选择洪泛路由选择随机路由选择自适应路由选择独立适应型，分布适应型，集中适应型拥塞控制拥塞与死锁拥塞控制的作用拥塞控制方法,2020/5/15,56,小结,X.25分组交换网X.25协议层虚电路服务帧中继网FR的特点FR网络FR层次FR拥塞控制CIR,Bc,Be,Tc,2020/5/15,57,习题,一个用户用T-1线路连接到帧中继网络，假定Bc为每5秒5Mbit，Be为每5秒1Mbit，CIR是1Mb/s，则：（1）访问速率是多少？用户可否以1.6Mb/s发送数据？（2）