第二部分底层物理网络.ppt
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1、第二部分 底层物理网络,广域网 公用电话交换网PSTN 公用分组交换网X.25 帧中继FR 数字数据网DDN 交换式多兆位数据服务SMDS ATM网,局域网 以太网 快速以太网 千兆位以太网 令牌环网 FDDI网,第四章 广域网,4.1 广域网结构 虚电路和数据报 虚电路:面向连接,类似电话系统 数据报:无连接,类似电报系统 两者比较 4.2 广域网实例,广域网的结构,广域网的构成: 由结点交换机以及连接这些交换机的链路组成。 结点之间采用点到点的接入技术。 广域网使用的协议在网络层。 分组交换网有两种实现方式:数据报方式和虚电路方式。,数据报服务,数据报服务:即无连接的网络服务 每个分组独立
2、地选择路由,没有建立连接过程; 每个报文必须包含目的地址; 尽最大努力交付,而没有任何承诺,可能丢失,可能失序,1. Send data,2. Receive data,1. Send data,2. Receive data,虚电路服务,虚电路服务:即面向连接的网络服务 源站申请连接,目的同意连接,建立连接。 采用存贮转发技术,断续地占用一段一段的链路 服务质量(QoS)有较好的保证,1. Initiate call,2. incoming call,3. Accept call,4. Call connected,5. Data flow begins,6. Receive data,虚电
3、路方式,特点 存在虚电路建立过程 数据转发沿着同一条路径 报文的投递可靠 报文中不需要目的地址,只需要虚电路号 虚电路必须进行释放 原理 建立虚电路 填表 数据转发 查表 释放虚电路删表,两种服务方式的比较,两种服务的比较 虚电路服务的思路来源于电信网,电信网负责可靠的通信,结点交换机很复杂;数据报服务力求网络的顽存性好,对网络的控制功能分散,网络提供最大努力的服务,可靠性由用户端软件(TCP)完成,简化了网络层的结构。 数据报适合发送计算机的数据(突发性强,数据包短);额外开销小。 历史上曾存在“虚电路派”和“数据报派”争论“端到端”控制还是“跳到跳“控制。,比较表,4.2广域网实例,公用电
4、话交换网PSTN 公用分组交换网X.25 数字数据网DDN 帧中继FR 交换式多兆位数据服务SMDS ATM网,4.2.1 PSTN,公共电话交换网PSTN(Public Switched Telephone Network)是以电路交换技术为基础的用于传输模拟话音的网络。 电话网概括起来主要由三个部分组成:本地回路干线和交换机。其中干线和交换机一般采用数字传输和交换技术,但本地回路(也称用户环路)基本上采用模拟线路。 当两台计算机想通过PSTN传输数据时,中间必须经双方Modem实现计算机数字信号与模拟信号的相互转换。,电话通信网示意图,4.2.2 X.25公用分组交换网,X.25协议是在7
5、0年代由CCITT制定的关于数据终端设备DTE和数据电路设备DCE之间的接口。它规定了用户设备访问公用分组交换网络所遵从的协议,独立于通信网络的内部结构,但影响网络的内部设计。 X.25网络由许多称之为分组交换机(PSE)的节点组成。 为了保证通信可靠性,每个PSE至少与另两个PSE相连接,使得一个PSE故障时,能通过其他路由继续传输信息 PSE之间交换的是分组(包),所以又称X.25网为分组交换网或包交换网。PSE采用存储转发的方法交换分组。,X.25网络组成,X.25网络结构,X.25层次,X.25协议的层次结构,物理层协议,X.25的物理层协议是X.21或X.21bis,用于定义主机与交
6、换机之间机械、电气、功能和过程特性。,X.21协议,链路层协议,X.25的数据链路层协议描述用户主机与DCE之间数据的可靠传输,包括帧格式定义、差错控制、流量控制等;X.25数据链路层一般采用平衡式链路访问协议LAPB (Link Access Procedure Balanced )。,网络层协议PLP,网络层协议处理诸如分组定义、寻址、流量控制、拥塞控制、 创建虚电路、传输数据以及协商DTE之间的网络服务等等。,GFI: 通用格式标识符 LCN: 逻辑信道号 PTI: 包类型标识符(控制包、数据包),X.25虚电路,分组级协议,分组交织的统计型多路复用,通信过程,X.25网络的设备,数据终
7、端设备(DTE):X.25网络的末端设备(如路由器、主机、终端、PC机等),一般位于用户端(故称为用户设备) 数据电路端接设备 (DCE):专用的通信设备,DTE通过DCE接入X.25网络 PSE:X.25网络分组交换机,用于数据的存储转发 PAD设备:用于将非分组设备接入X.25网。位于DTE与DCE之间,实现三个功能:缓冲、打包、拆包。(见下页图),分组交换机功能: 实现交换虚电路和永久虚电路业务 路由选择、流量控制和拥塞控制 实现X.25、X.75等多种接口协议 完成局部维护、诊断、计费等功能,PAD工作原理,中国公用分组交换网骨干结构示意图,当分组大小为128个字节时: 全网总的不可检
8、误码率为4106;国内总呼叫请求延迟373ms;国际则为270ms,X.25的特点,X.25网络为用户提供的是虚电路服务,是面向连接的。多个虚电路可复用到单条物理电路上。 它支持交换虚电路SVC和永久虚电路PVC。数据传输率一般为64Kbps。 交换虚电路SVC是在发送方发送请求建立连接报文呼叫远程机器时建立的。 永久虚电路PVC的用法与SVC相同,但它是由用户和长途电信公司商讨预先建立的,因而它时刻存在,用户不需要建立链路而直接使用。PVC类似于租用的专用线路。 X.25同时提供流量控制、差错校验和重传机制,以防止快速的发送方淹没慢速的接收方。,4.2.4 帧中继,X.25的背景 传输线路:
9、slow,analog,unreliable 计算机:slow,expensive X.25:协议复杂,X.25网络的可靠性得到保证,端用户对传输数据的处理相对简单。 FR的背景(ANSI 1988) 传输线路(光缆或数字微波):fast,digital,reliable 计算机:fast,inexpensive FR:协议比较简单,帧中继网络的可靠性不保证,端用户对传输数据的处理相对复杂。,X.25和帧中继比较,X.25与帧中继网络的比较,F.R网络的组成,帧中继拓扑结构,NNI和UNI,正如它们的名字的含义那样, 都是接口规范,帧中继网络提供者可以 在网络内部自由地实现任何类型的协议、 结
10、构或其它参数。,帧中继特点,提供面向连接的分组交换(SVC或PVC)业务; 速度快(用户接入速率54/64Kbps到1.544/2.048Mbps局间中继速率34/44.376Mbps,最高可达155Mbps) 允许突发性数据,用户不必遵守X.25或T线路规定的恒定速率。 工作在OSI/RM的物理层和数据链路层。 帧长可变,提供帧定界、差错检测,顺序传送。但不进行差错恢复,恢复工作由用户完成; 不提供Acknowledge,Flow Control功能。 物理层没有定义一个具体的协议,允许实现者使用自己认为是方便的协议(ANSI标准)。 遵从ISDN保持用户数据和信令分离的原则。,帧中继主要性
11、能,F.R与OSI/RM的对应关系,F.R是CCITT和ANSI标准,定义了在公共数据网(PDN)上发送数据的流程,属于高性能的链路层协议。 它对应于OSI层次模型的最下二层。,帧中继网络基本系统结构图,帧格式,终端可以同时支持许多到达不同目的地的虚呼叫,简单的拥塞控制,帧中继协议平面,控制面负责建立和终止逻辑连接, 用户面负责在用户之间的用户数 据传送。,帧中继协议结构,帧中继的路由选择,帧中继的设备,帧中继网中的设备分两类: 帧中继网接入设备FRAD: 属于用户设备。 如支持帧中继的主机、桥接器、路由器等。 帧中继网交换设备FRS: 属于网络服务提供者设备。 如T1/E1一次群复用设备和帧
12、交换结点机。,帧中继的接入,帧中继应用,帧中继的应用,帧中继小结,4.2.3 数字数据网DDN,数字数据网DDN是一种利用数字信道提供数据通信的传输网,它主要提供点到点及点到多点的半永久性数字专线或专网(交叉连接) ,以解决分组交换存在的一些制约。,DDN网络特点,提供非交换的永久虚电路服务,实际上就是在干线上为用户提供时分多路复用信道。 仅有物理层协议,是透明的传输网,可支持任何传输规程(物理层以上)。 传输速率高,网络延迟小。可直接向计算机用户提供高速点到点连接的数字线路(E1速率)。 非常适合数据信息流量大,传输质量高的数据通信情况(例如为帧中继,LAN等不同类型的网络提供互联),带宽
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