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1、通信网,南京邮电大学通信与信息工程学院张颖,2023/4/2,2,第3章 IP互联网,广域数据子网网际协议IPIP电话网,2023/4/2,3,广域数据子网,基本概念物理层协议数据链路控制路由选择、流量控制和拥塞控制X.25分组交换网帧中继网,2023/4/2,4,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。,2023/4/2,5,X.25 规定了 DTE-DCE 的接口,X.25 接口,X.
2、25 接口,X.25 公用分组交换网,VC2,VC1,DTE,DTE,DCE,DCE,DCE,DTE,X.25 接口,2023/4/2,6,X.25的协议层,2023/4/2,7,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,2023/4/2,8,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,2023/4/2,9,分组的类型,
3、呼叫建立分组呼叫清除分组数据传输分组恢复分组,2023/4/2,10,X.25的虚电路,理论上一个DTE允许同时与其他DTE建立4095条虚电路（0号信道不向用户提供）在呼叫建立阶段，DTE或DCE为每一次虚呼叫动态分配一个LCN（逻辑信道号）。主叫DTE在呼叫请求分组中使用最高的可供分配的LCN，而向被叫DTE发送入呼叫分组的DCE使用最低的可供分配的LCN。在DTE与DCE接口的一个呼叫的两个方向上应使用相同的LCN。一条VC由多个LCN链接而成。LCN只有局部意义。,2023/4/2,11,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
4、络分配的虚电路，不需要呼叫建立和呼叫清除程序。,2023/4/2,12,呼叫建立过程,2023/4/2,13,数据传送,2023/4/2,14,呼叫清除过程,2023/4/2,15,X.25分组交换网的结构,我国组建的第一个公用分组交换网简称CNPAC，是1988年从法国SESA公司引进的实验网，该实验网于1989年11月正式投入使用。由于该网络的覆盖面不大，端口数较少，无法满足信息量较大、分布较广的企业和部门的需求，原邮电部决定扩建我国的公用分组交换网，扩建的公用分组数据交换网简称CHINAPAC，于1993年建成投入使用，由骨干网和地区网两级构成。,2023/4/2,16,CHINAPAC
5、的结构,一级交换中心,二级交换中心,用户接入设备,2023/4/2,17,CHINAPAC的结构,该网由全国31个省、市、自治区的32个交换中心和1个网管中心组成。采用二级结构，由一级和二级交换中心组成。一级交换中心之间采用全连通网状结构，一级交换中心到二级交换中心之间采用星状结构。,2023/4/2,18,广域数据子网,基本概念物理层协议数据链路控制路由选择、流量控制和拥塞控制X.25分组交换网帧中继网,2023/4/2,19,帧中继网络,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,2023/4/2,20,帧中继的特点,以帧的形式传送数据信
6、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。,2023/4/2,21,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(N 1)/2 条永久虚电路。合理的带宽管理和防阻塞机制。,2023/4/2,22,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,
7、分组交换网确认与帧中继网络确认的对比,2023/4/2,23,帧中继和X.25的比较,2023/4/2,24,帧中继提供的业务,永久虚电路PVC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。,2023/4/2,25,永久虚电路业务模型,2023/4/2,26,商业银行信息网络工程网络系统示意图(WAN),FR/DDN/X.25/PSTN,CISCO 7507,商业银行总行/分行,CISCO 3620,V,CISCO 7204,支行,.,.,CISCO 2600,V,储蓄所,CISCO 260
8、0,V,储蓄所,CISCO 2600,V,储蓄所,CISCO 2600,V,储蓄所,CISCO 2600,V,储蓄所,Internet,CISCO 3620,V,CISCO 7204,支行,CISCO 3620,V,CISCO 7204,支行,2023/4/2,27,帧中继提供虚电路服务,2023/4/2,28,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。,2023/4/2,29,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
9、路由器的网络层。网络层再将 IP 数据报传给帧中继接口卡。,2023/4/2,30,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,2023/4/2,31,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。DCLI 是 Data Link Con
10、nection Identifier。,2023/4/2,32,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）。,2023/4/2,33,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。,2023/4/2,34,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
11、的帧中继帧来传送，而并不知道这是重传的数据。,2023/4/2,35,帧中继服务的主要组成部分,2023/4/2,36,帧中继的协议,2023/4/2,37,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。,2023/4/2,38,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。,2023/4/2,39,帧中继的帧格式
12、,IP 数据报,信息字段是长度可变的用户数据。,2023/4/2,40,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。,2023/4/2,41,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。,2023/4/2,42,地址字段,DLCI,C/R,EA,DLCI,FECN,BECN,DE,EA,1,6,1,4,1,1,1,1,2023/4/2,43,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10 bit（采用默认值 2 字节地址字段）DLCI 的值用于标识永久虚电路(
13、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。,2023/4/2,44,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,2023/4/2,45,地址字段的组成部分,C/R命令/响应比特EA扩展地
14、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。,2023/4/2,46,拥塞控制,终点控制策略节点机将前向传送的帧FECN比特置1。源点控制策略节点机将后向传送的帧BECN比特置1。,2023/4/2,47,帧中继的带宽管理 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
15、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。,2023/4/2,48,承诺的信息速率 CIR(Committed Information Rate),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,2023/4/2,49,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,2023/4/2,50,带宽控制策略,用
16、户数据传送量 Bc保证质量，成功传送。Bc数据量 Be将Be范围内的帧DE置1，尽力而为的传送。数据量 Bc Be丢弃超范围的帧。,2023/4/2,51,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。,2023/4/2,52,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）用户可否在所有时间以1.2Mb/s发送数据？在这种情况下，能否保证帧从不被丢弃
17、？（3）用户可否在所有时间以1Mb/s发送数据？在这种情况下，能否保证帧从不被丢弃？（4）所有时间内都不用担心帧被丢弃，用户可用的最大数据速率是多少？（5）如果用户想冒险，且网络没有拥塞，那么在没有丢弃的情况下，用户可用的最大数据速率是多少？,2023/4/2,53,帧中继网的结构和组成,2023/4/2,54,帧中继网的结构和组成,一级骨干网由设置在大区中心、各省市自治区中心和直辖市的节点组成。枢纽节点之间采用网状结构，负责各自省网的业务汇接及转接骨干网节点间的业务。普通节点间采用不完全网状结构，负责所属省内业务的汇接。每个普通节点至少与两个骨干网的节点相连，且至少与一个枢纽节点相连接。二级
18、骨干网二级干线网(省内网)由设置于省内各城市和地区的多个节点组成，省内网节点之间可根据业务的需要采用不完全网状连接。本地网本地网根据省内业务发展的需要在省内城市和地区组建，由本地的多个节点组成的，主要负责用户接入业务。,2023/4/2,55,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物理层协议,2023/4/2,56,小结,数据链路控制滑动窗口协议差错控制协议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,2023/4/2,57,小结,路由选择，差错控制和流量控制路由选择方法确定型泛射式，随机式，固定路由选择适应型独立适应型，分布适应型，集中适应型流量控制与拥塞控制拥塞与死锁流量控制方法拥塞控制方法,2023/4/2,58,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的业务FR协议FR带宽管理CIR,Bc,Be,Tc,
