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1、第8章 广域网实例,X.25网帧中继网N-ISDNATM网路由器点到点互连网,X.25网,X.25是欧洲、中国早期的包交换广域网。X.25是CCITT1976开发的公共数据网络协议标准,在1980,1984,1988等做了修改。它包括物理层、数据链路层、网络层协议，对应OSI模型的下三层。X.25的物理层标准是X.21或X.21bis。X.21是15针的数字接口，实际上广泛采用 RS-232-C，即X.21bis。,X.25的数据链路层LAPB,LAPB(Link Access Procedure-Balanced)是OSI 数据链路层协议 HDLC(High-level Data Link
2、Control)的子集。LAPB在逐段链路提供 可靠的帧传输服务:通过序号,确认,重传。滑动窗口流控:窗口最大为7。,LAPB帧格式,帧头、尾字节 F01111110，在位流中划定帧界，称为帧界标记。发送方在发送两个F之间的部分时，若遇到连续5个1则后面插入1个0，避免中间的01111110误作帧界标记，这称为“0位插入”(bit stuffing)。数据部分可以是任何数值，称为数据透明性。接收方.。帧校验序列FCS是循环冗余校验码，其生成多项式是X16X12X51，用于检测帧传输错误。,F,地址,控制,数据,FCS,F,LAPB帧格式控制字节,信息(information)帧：低阶位为0。3
3、位“帧序号”，3位“下一接收序号”是捎带的确认号。监控(supervisory)帧：低阶位为10。类型0是正确认帧,类型1是负确认帧,类型2要求对方暂停。无编号(unnumbered)帧：低界位11,控制命令.。,1,类型,下一接收序号,0,1,类型,M,1,信息帧,监控帧,无编号帧,0,帧序号,下一接收序号,X.25的网络层X.25,提供有连接(即虚电路)服务。虚电路有两类：交换虚电路和永久虚电路，前者临时动态建立；后者无需建立，一直存在。X.25的包分为控制包和数据包。控制包用于交换虚电路的建立(“call request”，“call accepted”等)和撤消。虚电路建立后被分配一个
4、虚电路号。控制包和数据包在同一物理信道，甚至同一虚电路传输，称为带内信令(inband signaling)。,X.25数据包格式,Q,逻辑通道号,0,0,1,逻辑通道号,接收序号,M,发送序号,0,数据,Q(Qualifier)：允许高层(传输层)区分用户数据(Q=0)和控制数据(Q=1)；逻辑通道号：虚电路号。包括前4位组号和后8 位通道号,X.25数据包格式(续),接收序号(3位)：是下一期待接收的包序号，即捎带的确认号。序号以8为模。发送序号(3位)：本发送包序号，它与接收序号一起为网络层包流提供滑窗流控和差错控制。滑窗大小默认值为2，序号3位时滑窗最大值7。M(More data)：
5、它支持长包分段和重组。长包的数据分段，并加包头封装成若干个包，最后一段的包此位为0，其余各段此位为1。大部分X.25网工作在64kbps以下，低速率的原因？,帧中继网(Frame Relay),帧中继是AT&T在1986年提出，技术背景。1988年开始由ITU-T等制订有关的国际标准，1991年美国首先开始帧中继商业服务。帧中继速率一般为64kbps 2Mbps,可达45Mbps。帧中继是有连接的包交换网，提供永久虚电路和交换虚电路服务。帧中继采用带外信令(outband signaling)，虚电路的建立和撤消在控制平面,用户数据传输在用户平面，两者可是分开的接口、信道或连接。,帧中继协议体
6、系,Q.933,LAPD(Q.921),LAPF(Q.922)核心,DS0，nDS0，DS1，E，DS3,网络层,数据 链路层,物理层,控制平面,用户平面,帧中继用户平面协议层次,应用层,传输层,网络层,LAPF核,物理层,LAPF核,物理层,LAPF核,物理层,应用层,传输层,网络层,LAPF核,物理层,主机,主机,交换机,交换机,帧中继的帧结构,F,地址,用户数据,FCS,F,1,24,2,1,(字节),DLCI(高阶位),EA=0,C/R,EA=1,DE,BECN,FECN,DLCI(低阶位),4,1,1,1,1,(位),帧中继的帧结构(续),F=0111110：帧界标记，为数据帧定界，
7、采用“0位插入”保证数据透明性，同LAPB；FCS(Frame Check Sequence)：帧校验序列，同LAPB；DLCI(Data Link Connection Identifier)：数据链路连接标识，即虚电路号，对于2字节地址，它标识每个接口的2101024条虚电路之一；C/R(Command/Response)：命令/响应位，保留；,帧中继的帧结构(续),FECN(Forward Explicit Congestion Notification)：正向显式拥塞通知；BECN(Backward ECN)：反向显式拥塞通知；DE(Discard Eligibility)：丢弃优选位
8、，DE=1指示网络拥塞时本帧可优先丢弃；EA(Extended Address)：地址字段扩充位，EA=0？EA=1?,帧中继的主要功能LAPF核心功能,在物理位流中为数据帧定界；在数据链路层提供虚电路服务：通过DLCI为数据帧确定路由，实现多个虚电路复用同一物理信道；检查并保证帧在0位插入前和删除后包含整数字节；帧校验序列检测数据帧的传输错误；拥塞控制功能。,帧中继提供最小服务,保证帧传递次序。没有重复帧。有小概率的帧丢失。帧中继交换结点只有很少的处理：确定帧的头、尾，作差错校验，基于虚电路号转发帧，检测到错误帧简单地丢弃。帧中继是对低速包交换技术 X.25 的简化和改进。,帧中继的拥塞控制
9、,准入控制对永久虚电路指定(对交换虚电路协商)的通信量参数：承诺突发大小Bc(commited Burst size)：在某指定时间间隔T 内可传输的最大信息量，以位计。承诺信息速率CIR(Commited Information Rate)：网络承诺的信息传输平均速率，CIR=Bc/T。超额突发大小Be(excess Burst size)：在时间间隔T 内网络将试图为连接传输的最大超额信息量。,帧中继的拥塞控制(续),通信流管制(traffic policing)当T间隔内收到帧的总位数低于Bc，帧被传输。当T间隔内收到帧的总位数大于Bc,小于Bc+Be,网络将超过 Bc 的帧其 DE位置
10、1，.。当T间隔内收到帧的总位数大于Bc+Be，超过的帧立即丢弃。拥塞通知正向显式拥塞通知FECN(交换机通知接收主机)反向显式拥塞通知BECN(交换机通知发送主机),N-ISDN,综合业务数字网ISDN是完全数字化的线路交换电话网，目标是综合话音服务和数据通信服务。是CCITT1984年开始制订的，被称为N-ISDN。结果没能取代迄今使用的数字和模拟混合的电话网，因速率低在数据通信领域遭到冷落。N-ISDN中话音信号采用PCM数字化，8000次/秒采样，每路采样8位，速率64kbps。基本速率接口2B+D=264+16=144kbps。主速率接口美国23B+D,欧洲30B+D,分别为1.5M
11、和2Mbps。,ATM网,ATM是ITU-T在1988年作为B-ISDN的核心技术提出的。今天看来ATM担当三网合一重任的神话已经破灭。ATM只是许多网络技术中的一种。ATM网传输定长的小包，称信元(cell)，长53字节。ATM交换机轮流发送不同源的信元，定长信元的网络时延可以预测，数据、音频、视频信息能在网内混合传递，定长信元交换简单，可以通过硬件实现，速率高。,ATM网的协议模型,物理层,ATM 层,ATM 适配层,高层,高层,控制平面,用户平面,层管理,平面管理,ATM信元,GFC,VPI,VCI,PTI,CLP,HEC,4,8,16,3,1,8,(位),(a)主机与ATM 交换机接口
12、 UNI 的 ATM 信元头,VPI,VCI,PTI,CLP,HEC,(b)ATM 交换机与交换机接口 NNI 的 ATM 信元头,ATM信元(续),类属流控GFC(Generic Flow Control)：在UNI用于信元流量控制。虚通路标识VPI(Virtual Path Identifier)/虚信道标识VCI(Virtual Channel Identifier)：ATM连接由一系列VPI/VCI标识。在ATM连接建立时，在ATM端结点和中间的交换机为该连接指定一系列VP链路和VC链路，由一串VPI/VCI值标识。ATM交换机要建立VPI/VCI转换表。ATM信元只携带到达下一站的V
13、PI/VCI，由交换机查表得到下一段链路的VPI/VCI，填入信元。,ATM信元(续),ATM采用 VPI/VCI 是为了简化路由处理。两个ATM交换机之间只需VPI 确定下一VP链路。端接交换机和主机间才需VCI 确定VP 中某VC。,虚通路,虚信道,传输链路,ATM信元(续),信元丢弃优先级CLP(Cell Loss Priority)：源主机指示本信元在网络拥塞期间的丢弃优先级。头错误校验HEC(Header Error Check)：信元头4个字节的8位CRC码，检测信元传输错误，也被物理层用于计算和识别信元边界。载荷类型指示PTI(Payload Type Indicator)：给出
14、数据类型和拥塞控制信息。,ATM信元PTI字段,ATM信元PTI字段(续),前向拥塞指示位EFCI(Explicit Forword Congestion Indication)由交换机设置；资源管理信元RM(Resource Management)用于拥塞控制；Auu(ATM-user-to-user)由上层指定,ATM适配层AAL,定义了AAL1AAL4分别支持4类服务：A类恒定位速 CBR(Constant Bit Rate)服务：支持实时、恒定位速、有连接服务，模拟电路交换。例如PCM编码的声音和未压缩图象传输。B类可变位速 VBR(Variable Bit Rate)服务：支持实时、
15、可变位速、有连接服务。例如经压缩的声音和图象的传输。C类有连接的数据服务。D类无连接的数据服务。,ATM适配层AAL(续),AAL3和AAL4后来合成一类，称AAL3/4。但AAL3/4太复杂，又提出简化的协议AAL5。AAL5可用位速 ABR(Available Bit Rate)服务：支持有连接、可变位速、突发性数据服务。例如文件传输和电子邮件。这是一种“尽力而为”的传递服务，它是在CBR和VBR服务保证后，剩余带宽的使用服务。数据包由AAL5分成48字节的段送往ATM层封装成信元时，用信元头PTI的最低位Auu=1标记该包的最后一个信元。还有未指明位速 UBR(Unspecified B
16、it Rate)。,ATM的服务质量控制上层应用在连接建立时,说明服务质量参数：信元峰值速率PCR；最小信元速率MCR；最大突发容量MBS；突发容差BT；信元丢失比率CLR；信元传送时延CTD；信元时延偏差CDV；信元时延偏差容差CDVT。,制定通信流合同，说明：CBR类:指定PCR,CDVT,最大CTD,CDV,对CLP=0的信元指定CLR。VBR类:指定SCR,PCR,MBS,CDVT,CLP=0信元的CLR,实时指定最大CTD和CDV。ABR类:说明PCR,CDVT,SCR和CLP=0信元的CLR。UBR类:说明PCR,CDVT。,ATM网的拥塞控制,连接建立时协商服务质量参数，作资源预
17、约，若资源不够连接请求被拒绝。这称为准入控制(admission control)采用漏桶算法对信元流整形，速率管制，进行开环控制。基于速率的闭环控制。及早包丢弃EPD(Early Packet Discard)：当交换机缓冲队列超过了门槛值，交换机就开始从多个连接丢弃即将到来的整个包，而不是单信元。,路由器点到点互连网PPP/TDM，PPP/RS-232,PPP主要功能：将多种网络层包封装成帧；协商封装格式、配置、测试数据链路，控制线路上的传输，这由链路控制协议LCP(Link Control Protocol)完成。协商、配置不同的网络层协议及选项，这由网络控制协议 NCP(Network
18、 Control Protocol)完成。,PPP的帧格式,帧界标记F=01111110。地址=11111111，点到点链路无需链路层地址。控制=00000011，这对应HDLC的无编号帧，所以PPP无差错控制和流量控制。,F,地址,控制,协议号,FCS,F,数据,8,8,8,16或8,8,16或32,(位),PPP的帧格式(续),协议号：说明数据部分封装的是哪类包。高位为0的协议号说明某网络层包(如IP包、IPX包)；高位为1的协议号说明 LCP 包或 NCP 包。默认16位，可用 LCP 协商为8位。数据：长度可变，默认长度是1500字节。帧校验序列FCS：作差错检测的循环冗余校验码，默认
19、16位，可协商为32位。,PPP帧界标记对数据透明性,PPP 同 HDLC 支持 bit stuffing，即位同步。PPP 也支持“字符插入”(character stuffing)，即字符同步。PPP在发送帧界标记之间的字符时：字符 0111 1110(7E)编码为 0111 1101(7D)和 0101 1110(5E)字符 0111 1101(7D)编码为 0111 1101(7D)和 0101 1101(5D)PPP在接收帧时，删除7D，将其后字符与 0010 0000进行异或，还原成原来字符。,PPP的运行状态图,身份认证(authenticate),链路非活动(dead),双方协商,网络协议配置(network),数据传输(open),链路建立(establish),链路终止(terminate),链路失败,认证成功/不认证,检测到载波,认证失败,配置完成,数据传输完成,
