《计算机网络第四章ppt课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机网络第四章ppt课件.ppt（46页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、计算机网络第四章,第一节 广域网概述,首先介绍广域网基本技术与概念。包交换（Packet Switch）： 整个广域网由许多交换机组成，每台计算机都连接到交换机上。广域网中基本的交换机称为包交换机，因为它将整个包从一个站点传送到另一个站点。每个包交换机是一台小型计算机，它具有处理机和存储器以及用来收发包的输入/输出设备。包交换机硬件的组成取决于广域网技术和所需要的网络速度。,第一节 广域网概述,广域网由一些互连的包交换机组成，并通过交换机连接计算机。一台交换机通常有多个输入/输出接口，能形成多种不同的拓扑结构并连接多台计算机。 广域网不象共享局域网那样在一个给定时间内只允许一对计算机交换数据帧
2、，它允许许多计算机同时发送数据包。 广域网的包交换系统是存储转发（Store and Forward）交换。存储转发模式的系统能使包以硬件所允许的最快速度在网络中传输。,第一节 广域网概述,1 、广域网的构成 广域网：由一些结点交换机以及连接这些交换 机的链路组成。 结点交换机：执行分组存储转发功能。 局域网协议主要在数据链路层（包含少量物理层内容），而广域网的协议在网络层。广域网的核心问题是路由选择。,第一节 广域网概述,2 、广域网提供的服务 广域网提供两类服务：无连接的网络服务、面向连接的网络服务，即数据报服务、需电路服务。 数据报服务：主机自由发送数据，每个分组独 立选择路由。它是一种
3、“尽最大努力交付”的 服务。如因特网的IP数据报。 虚电路服务：通过虚线路和确定的路由算法， 数据到达端系统的顺序同发送一致。如X.25 分组交换网。,第一节 广域网概述,虚电路：由源系统至目的端系统之间由多段逻辑信道串接组成的逻辑通路。有比较好的通信服务质量QoS（ Quality of Service）。,虚线路建立顺序：H1ABCDH4，H1ACDH4，H1AEFDH4，H2BAEH5,第一节 广域网概述,各站逻辑信道表,A站,第一节 广域网概述,3、虚电路与数据报服务的主要区别,第二节 广域网中的路由选择机制,1、 广域网的物理编址 每种广域网技术都精确定义了计算机在收发数据时使用的帧
4、格式，并为连到广域网上的每台计算机分配了一个物理地址。 广域网采用层次地址方案，使得转发效率更高。较简单的层次地址方案将一个地址分为两个部分：第一部分表示包交换机，第二部分表示连到该交换机上的计算机。如3，5表示的是连到包交换机3上的端口5的计算机的地址。,第二节 广域网中的路由选择机制,1、 广域网的物理编址 存储下一站信息的表称为路由表（Routing Table），转发一个包到下一站的过程称为路由（Routing）。两段式层次地址方案使得转发时仅使用第一部分地址。当包到达目的计算机所连接的交换机时，交换机才检查第二部分地址并选择目的计算机。,第二节 广域网中的路由选择机制,2、广域网中的
5、路由 广域网中的每一台交换机都有一个路由表，路由表中的数据必须满足： 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下一站的信息。 路由优化。对于一个给定的目的地，交换机路由表中下一站的值必须是指向目的地的最短路径。,第二节 广域网中的路由选择机制,2、广域网中的路由 如图所示是包含三台交换机的广域网中计算机地址表示：,第二节 广域网中的路由选择机制,2、广域网中的路由 上图交换机2中的路由表如下所示：,3、用图表示广域网 用图表示广域网，用结点表示结点交换机，结点之间的边表示链路。,第二节 广域网中的路由选择机制,结点1的路由表,结点2的路由表,结点3的路由表,结点4的路由表,第二节
6、 广域网中的路由选择机制,结点1的路由表,结点2的路由表,结点3的路由表,结点4的路由表,默认路由：,1、X.25建议书 X.25是CCITT于1976年制定的著名标准，推动了分组交换网的发展。 X.25是一个公用分组交换网（PPSN）接口的规格说明，即网络与网络外部数据终端设备DTE的接口标准。,第三节 X.25 建议书,1、X.25建议书,第三节 X.25 建议书,x.25规定了DTE-DCE的接口,2、X.25协议 X.25协议包括三层：物理层（X.21协议）、数据链路层（平衡型链路接入规程LAPB）、分组层。 分组层是X.25协议的核心部分。涉及在DTE和DCE之间虚线路建立/释放，分
7、组传输控制（差错控制和流量控制）及异常处理。,第三节 X.25 建议书,2、X.25协议,第三节 X.25 建议书,X.25的层次关系,第三节 X.25 建议书,X.25分组格式,第三节 X.25 建议书,3、X.25虚电路的建立和释放过程,呼叫请求,呼叫进入,呼叫建立,呼叫接收,数据,释放请求,释放证实,释放指示,数据,数据,数据,释放证实,主叫方DTE,主叫方交换机,被叫方交换机,被叫方DTE,1、帧中继的基本概念 由于光纤传输使得误码率小于10-9，网络的差错处理不再作为主要性能指标。此情形下，x.25协议缺点愈加明显：传输速率低、结点时延大、吞吐量小、传输成本高。80年代未提出帧中继标
8、准。2、帧中继网络（FRN）结构 FRN接入设施和FRN交换设施组成。3、帧中继的要点在交换结点中，收到帧首部随即转发；在帧中继网内部，取消流量控制、确认/重发功能；帧中继网内部只有物理层和数据链路层，并在数据链路层实现虚电路。,第四节 帧中继FR,帧中继网络结构示意图：,第四节 帧中继FR,接入设备,FR路由器,接入设备,接入设备,FR端系统,非FR端系统,帧中继网,FR交换机,T1/E1线路,4、帧中继与X.25比较X.25分组交换网：结点收到完整分组后，检错，逐站确认，有错逐站重发，是一种完全差错控制。帧中继交换网：结点只识别出去向即转发；检测有错则中止转发，通知下游结点；中间结点不发确
9、认。只检错，不确认/不重发，是一种有限差错控制。5、帧中继的帧格式类似HDLC，无“控制字段”（无序号，无确认）,第四节 帧中继FR,1,2-4,不定（16002048）,2,1,字节,上图为2字节帧标头格式。DLCI：数据链路连接标识，即逻辑信道号，标识虚线路在本链路段的编号。C/R：命令/响应。（在端系统中高层协议使用）FECN：前向显式拥塞通知。“1”为有“拥塞”。BECN：反向显式拥塞通知。“1”为有“拥塞”DE：“1”表示该帧在拥塞时可优先丢弃。,第四节 帧中继FR,5、帧中继的主要优点：减少网络互连的代价网络的复杂性减少，性能提高增加了互操作性协议的独立性,第四节 帧中继FR,1、
10、异步传输模式ATM的基本概念ATM就是建立在电路交换和分组交换的基础上的一种面向连接的快速分组交换技术，采用信元（53字节）作为传输和交换的单位。ATM异步的含义：将ATM信元“异步插入”到同步的SDH比特流中。SDH为同步数字序列，它将同步比特流划分为一个个固定时间长度的帧，即同步时分复用。,第五节 异步传输模式ATM,1、异步传输模式ATM的基本概念ATM的主要优点：选择固定长度的短信元作为信息传输的单位，有利于宽带高速交换。能支持不同速率的各种业务。所有信息在最低层是以面向连接的方式传送，保持了电路交换在保证实时性和服务质量方面的优点。ATM使用光纤信道传输。误码率低，容量大，不必在数据
11、链路层进行流量和差错控制。,第五节 异步传输模式ATM,1、异步传输模式ATM的基本概念ATM的缺点：信元首部开销太大ATM网络包括：ATM端点：ATM端系统，在ATM网络中能够产生或接收信元的源站或目的站。它通过点到点的链路与ATM交换机相连。ATM交换机：快速分组交换机，交换容量达数百Gb/s，由交换结构、若干输入端口和输出端口、必要的缓存组成。,第五节 异步传输模式ATM,1、异步传输模式ATM的基本概念ATM交换机的基本结构：,第五节 异步传输模式ATM,输入信元,输出信元,ATM交换机,2、ATM的协议参考模型和信元结构ATM的协议参考模型,第五节 异步传输模式ATM,ATM适配层（
12、AAL层）,ATM层,物理层,CS子层,SAR子层,ATM层,TC子层,PMD子层,2、ATM的协议参考模型和信元结构物理层PMD（物理媒体相关）子层：负责在物理媒体上正确传输和接收比特流，它完成只与媒体相关的功能，如编码和解码、比特定时以及光电转换。对于不同的传输媒体PMD子层是不同的。TC（传输汇聚）子层：实现信元流和比特流的转换，包括速率匹配、信元定界与同步、传输帧的产生与恢复。,第五节 异步传输模式ATM,2、ATM的协议参考模型和信元结构ATM层：完成交换和复用功能。每个ATM连接用信元首部中的两级标号来识别：第一级标号是虚通路标识VCI，第二级标号是虚通道标识VPI。一条链路上可以
13、有多条复用的虚通道，一条虚通道VP中可以复用多条虚通路。,第五节 异步传输模式ATM,2、ATM的协议参考模型和信元结构ATM层的功能：信元的复用与分用信元的VPI/VCI转换信元首部的产生与提取流量控制,第五节 异步传输模式ATM,2、ATM的协议参考模型和信元结构ATM适配层（AAL层）作用：增强ATM层所提供的服务，并向上面高层提供各种不同的服务。ITU-T的I.362规定了AAL向上提供的服务：将用户的应用数据单元ADU划分为信元或将信元重装成为应用数据单元ADU对比特差错进行检测和处理处理丢失和错误交付的信元流量控制和定时控制,第五节 异步传输模式ATM,2、ATM的协议参考模型和信
14、元结构ATM适配层（AAL层）：CS子层与SAR子层。有AAL1，AAL2，AAL3/4，AAL5类型。CS汇聚子层：使ATM系统可以对不同的应用提供不同的服务，每个AAL用户通过相应的SAP接入到AAL层，该层协议数据单元为CS-PDU。SAR拆装子层：发送时，将CS子层传下来的CS-PDU划分成长度为48字节的单元，交给ATM层作为信元的有效载荷。接收时，执行相反操作。,第五节 异步传输模式ATM,2、ATM的协议参考模型和信元结构,第五节 异步传输模式ATM,2、ATM的协议参考模型和信元结构,第五节 异步传输模式ATM,2、ATM的协议参考模型和信元结构ATM信元结构,第五节 异步传输
15、模式ATM,5字节,48字节,UNI,NNI,4,8,16,3,1,8,比特,2、ATM的协议参考模型和信元结构ATM信元首部各字段的作用：通用流量控制GFC：4位，实现共享媒体上接入流量控制，类似局域网的MAC子层。路由字段VPI/VCI：24位，理论上一台主机最多可以建立256个虚通道，每个虚通道最多可以包含65536个虚通路。有效载荷类型PT：用来区分该信元是用户信息或非用户信息。,第五节 异步传输模式ATM,2、ATM的协议参考模型和信元结构ATM信元首部各字段的作用：信元丢失优先级CLP：1位，指示信元的丢失优先级。当网络负载很重时，ATM交换机首先丢弃CLP=1的信元以缓解网络可能
16、出现的拥塞。首部差错控制HEX：8位，只对首部前4个字节进行循环冗余校验，并将校验的结果放在HEX字段中。,第五节 异步传输模式ATM,3、ATM逻辑连接机制ATM使用的虚通路是一种逻辑连接，虚通路是ATM网络中的一个基本交换单元。,第五节 异步传输模式ATM,ATM用于建立连接和释放连接的主要信令报文如下：,第五节 异步传输模式ATM,虚通道标识符VPI与虚通路标识符VCI的转换,第五节 异步传输模式ATM,ATM端点A,ATM端点B,交换机X,交换机Y,ATM网络,3/17,1,2,3,4,9/35,1、比较虚电路和数据报这两种服务的优缺点。2、广域网中的计算机为何采用层次方式进行编址？3、试比较X.25分组交换网、帧中继网和ATM网络的优缺点。,作业：,精品课件！,
