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1、现代通信系统(Modern Communication System),雒江涛(Luo Jiangtao),重庆邮电大学研究生课程：,第一章：Part C,课程提纲,第一章 现代通信系统体系架构第二章 接入层网络系统第三章 汇聚与承载层网络系统第四章 现代通信系统规约与协议第五章 网络支撑系统,Chap1：内容提要,1.1 通信、通信网络的发展(！)1.2 图、排队论与网络1.3 通信网络的拓扑结构及特征1.4 网络资源及相互关系（！）1.5 通信网络基本结构（！）1.6 通信系统主要性能指标1.7 容易混淆的概念1.8 开放系统互连参考模型1.9 TCP/IP模型1.A 其它网络体系结构,参
2、考书：1 Computer NetworksA.S.Tanenbaum或中译本计算机网络2 Data Communications and Networking，B.A.Forouzan,1.8 开放系统互连参考模型,标准组织：总揽,标准制定组织ISOITU-TIEEEANSIETSICCSA,论坛IETF3GPP3GPP2OMA其他,1.8 开放系统互连参考模型,标准组织：ISO,ISO国际标准化组织International Standards Organization或International Organization for Standardization成立于1947年，总部在瑞士
3、日内瓦负责多个领域的标准化电信领域：著名的OSI参考模型ISO9001国际质量管理体系,1.8 开放系统互连参考模型,标准组织：ITU-T,ITU-T国际电信联盟-电信标准化局ITU Telecommunication Standardization SectorITU-T是ITU（国际电信联盟）的一个部门，ITU是联合国的一个下属机构前身为成立于1960年的CCITT（国际电报电话咨询委员会：International Telegraph and Telephone Consultative Committee）1993年更名为ITU-T，总部在瑞士日内瓦负责专门制定远程通信相关国际标准著名
4、的标准：七号信令Q系列；语音编码：G.7XX系列，如G.711、G.729等视频编码：H系列，如H.263、H.264等电话网的数据业务：V系列等,赵厚麟1998、2002连任ITU-T局长；2010年起任ITU副秘书长,1.8 开放系统互连参考模型,标准组织：IEEE,IEEE电气电子工程师学会Institute ofElectrical andElectronicsEngineers发音：“i triple e”ai tripl i:IEEE定位在“科学和教育，并直接面向电子电气工程、通讯、计算机工程、计算机科学理论和原理研究的组织，以及相关工程分支的艺术和科学”。出版全世界电子和电气还有
5、计算机科学领域30%的文献，另外它还制定了超过900个现行工业标准。成立于1963年1月1日，总部在纽约著名的标准：802.x系列会员member：student,member,senior,fellow,电气电子工程师学会总部在纽约3 Park Avenue的第17层,1.8 开放系统互连参考模型,标准组织：ANSI,ANSI美国国家标准协会American National Standards Institute负责制定美国国家标准的非营利组织，是代表美国在ISO和ITU-T的成员。成立于1918年10月19日，最初名称为美国工程标准委员会，1928年改为现名。著名的标准：ANSI CAN
6、SI ASCII（American Standard Code for Information Interchange，美国信息交换标准代码）；,1.8 开放系统互连参考模型,标准组织：ETSI,ETSI欧洲电信标准化协会European Telecommunications Standards InstituteETSI的标准化领域主要是电信业，并涉及与其他组织合作的信息及广播技术领域。制定的推荐性标准常被欧盟作为欧洲法规的技术基础而采用并被要求执行1988年成立，总部设在法国南部的尼斯。著名的标准：GSM,1.8 开放系统互连参考模型,标准组织：CCSA,CCSA中国通信标准化协会Chin
7、a Communications Standards Association由中国的企业和事业单位组成的，开展通信技术领域标准化活动的非营利性法人社会团体。该协会代表中国参加ITU、3GPP等通讯行业和标准化的国际组织，并在国内出版通信标准工作指南、通信技术与标准等通信标准相关的出版物。成立于2002年12月18日，著名的标准：国家标准（GB）通信行业标准（YD）,1.8 开放系统互连参考模型,标准组织：IETF,IETF互联网工程任务组Internet Engineering Task Force全球互联网最具权威的技术标准化组织，主要任务是负责互联网相关技术规范的研发和制定，当前绝大多数国
8、际互联网技术标准出自IETF成立于成立于1985年底标准：Internet Draft（互联网草案）RFC：免费下载：著名的标准：互联网协议（RFC 791）TCP协议（RFC 793）,自有下载 RFCs,1.8 开放系统互连参考模型,标准组织：3GPP,3GPP第三代合作伙伴计划3rd Generation Partnership Project3GPP成立的目标是在ITU的IMT-2000计划范围内制订和实现全球性的（第三代）移动电话系统规范。包含对GSM演进，以及4G（LTE，LTE-Ad）标准制定。成立于1998年12月，欧洲的ETSI、日本的ARIB和TTC、中国的CCSA、韩国的
9、TTA和北美洲的ATIS是3GPP的成员著名的标准：3GPP TS XX.xyz，比如36.300是EUTRAN的总体介绍全免费下载：http:/www.3gpp.org./specification-numbering,1.8 开放系统互连参考模型,标准组织：3GPP2,3GPP2第三代合作伙伴计划3rd Generation Partnership Project 23GPP2致力于使ITU的 IMT-2000计划中的（3G）移动电话系统规范在全球的发展。演进路径是从2G的CDMA One 或者IS-95发展而来的CDMA2000标准体系的标准化机构成立于1998年12月，成员包括：TIA
10、（北美）、中国通信标准化协会（中国）、ARIB/TTC（日本）和 TTA（韩国）著名的标准：CDMA2000系列标准：免费下载：,1.8 开放系统互连参考模型,标准组织：OMA,OMA开发移动联盟Open Mobile Alliance各个国家、运营商和移动终端中提供具互操作性服务引擎前身为成立于1997年的WAP论坛，2002年6月合并成立OMA著名的标准：WAP协议簇：wap、MMS、DRM（数字版权管理）标准免费下载：,1.8 开放系统互连参考模型,标准组织：Questions？,OSI模型,802.3,LTE,WAP手机上网,中国电信3G网络国际标准,HTTP协议,Q.700 七号信令
11、,?,1.8 开放系统互连参考模型,标准组织：Key,OSI模型,802.3,LTE,WAP手机上网,中国电信3G网络国际标准,HTTP协议,Q.700 七号信令,?,1.8 开放系统互连参考模型,OSI参考模型：模型,概念开放系统互连参考模型（Open System Interconnection/reference model)ISO1983年正式发布，ISO/IEC 7498标准目标：开放不同系统之间的通信，不需要修改底层软件和硬件逻辑七层参考模型,应用层（Application）,表示层（Presentation）,会话层（Session）,传输层（Transport）,网络层（Net
12、work）,数据链路层（Data Link）,物理层（Physical）,1,2,3,4,5,6,7,Please Do Not Touch Steves Pet Alligator.,1.8 开放系统互连参考模型,OSI参考模型：端到端的通信模型,Application,Presentation,Session,Transport,Network,Data Link,Physical,1,2,3,4,5,6,7,7-6 Interface,6-5 Interface,5-4 Interface,4-3 Interface,3-2 Interface,2-1 Interface,Applica
13、tion,Presentation,Session,Transport,Network,Data Link,Physical,1,2,3,4,5,6,7,7-6 Interface,6-5 Interface,5-4 Interface,4-3 Interface,3-2 Interface,2-1 Interface,Network,Physical communication,Physical communication,Host A,Host B,要点主机间对等层通信（peer-to-peer）主机内，下层为上层提供服务；服务通过层间接口实现1,2,3为网络支持层；5,6,7为用户支持层
14、；层4提供主机间端到端通信；层2保证一段链路的可靠通信,1.8 开放系统互连参考模型,层接口,（N+1）实体,（N）实体,（N+1）实体,（N）实体,层接口,提供（N）服务,（N+1）层,（N）层,（N1）层,提供（N1）服务,通过（N1）连接进行通信,开放系统A,开放系统B,（N）服务提供者,（N）服务用户,OSI参考模型：层间接口和服务,（N-1）实体,（N-1）实体,1.8 开放系统互连参考模型,OSI参考模型：层间接口和服务,服务提供层N+1是层N的服务用户；层N向层N+1提供服务服务原语指服务用户与服务提供者之间进行交互时所要交换的一些必要信息。OSI/RM规定了四种服务原语类型：,
15、1.8 开放系统互连参考模型,OSI参考模型：原语的表示,原语的表示：一个完整的服务原语由原语名字、原语类型和原语参数三部分组成。原语名字和原语类型用英文写出，两者之间用圆点或空格隔开，原语参数写在后面的括号内，可用中文表示。原语例子：比如一个网络连接的请求：CONNECT.request（主叫地址，被叫地址，确认，加速数据，QoS，用户数据）。其中，CONNECT为相应的原语名字，request为原语类型，括号内为原语参数,1.8 开放系统互连参考模型,OSI参考模型：原语和服务关系,服务类别需证实的服务：四种服务原语；无需证实的服务：两种服务原语,系统A,用户A,Request,Confi
16、rm,需证实的服务,服务层,系统B,用户B,Indication,Response,时,间,图服务原语关系图,无需证实的服务,1.8 开放系统互连参考模型,OSI参考模型：数据封装,(N)PCI,(N)SDU,层(N),层(N1),(N)PDU,(N-1)IDU,(N-1)SDU,注意：接口信息单元的大小和相应的协议数据单元的大小并无直接的联系；有时需要一个SDU分成两个或多个PDU来传送,层(N+1),SDU（service data unit）：服务数据单元 PDU（protocol data unit）:协议数据单元；IDU（interface data unit）：接口数据单元 ICI
17、(Interface Control Information）:接口控制信息；PCI（Protocol Control Information:协议控制信息注：层N 的 PDU 是层（N-1）的 SDU,1.8 开放系统互连参考模型,OSI参考模型：数据封装,PDU是对等层协议之间交换的信息单元统称为协议数据单元；SDU是上下层之间交换的数据单元，是本层用户数据；下层为上层提供服务是通过封装上层的PDU来实现的。,1.8 开放系统互连参考模型,OSI参考模型：各层的功能,物理层：处理比特流物理、机械、电气特性比特到信号传输速率；物理拓扑等数据链路层：一段链路上处理“数据帧”成帧（Framing
18、）物理寻址流控差错控制接入控制,1.8 开放系统互连参考模型,OSI参考模型：各层的功能（2）,网络层：将数据包（packet）通过跨越多网络链路送交目的主机逻辑寻址（全局）（网际）路由：中间节点传输层：负责整条“消息”从源到目的的传送服务点寻址：区分不同服务分片重组：分割“消息”成为分组连接控制流量控制差错控制,消息,网络（可能多个）,?,A,B,传输层,传输层,网络层,网络层,包（packets）,1.8 开放系统互连参考模型,OSI参考模型：各层的功能（3）,会话层：控制网络对话对话控制同步检查表示层：语法语义转换翻译加密/解密压缩/解压缩应用层：应用程序虚拟网络终端文件传输管理邮件服务
19、目录服务,OSI各层功能汇总,1.8 开放系统互连参考模型,OSI参考模型：总结和评价,计算机网络：4个糟糕糟糕的提出时机：TCP、IP协议之后糟糕的技术糟糕的实现糟糕的策略其实没有那么糟！重要概念和理念对我们理解和设计协议有很多帮助：关于协议、层次、接口、原语、对等通信等分层架构,1.9 TCP/IP协议模型,TCP/IP协议模型：历史,概述TCP/IP是协议簇，不是一个协议最初定义在1974年TCP/IP和Internet先出现网络、协议，再有模型Internet的基石Internet原型1969年TCP/IP在1980年稳定，1983年被ARPANET完全接受TCP/IP和OSI模型,A
20、 visualization ofrouting pathsthrough a portion of the Internet,1.9 TCP/IP协议模型,TCP/IP协议模型：分层,TCP/IP模型有几层？哪几层？4层？5层？,应用,传输,互联网,主机至网络,计算机网络第3版中译本，P.27,1.9 TCP/IP协议模型,TCP/IP协议模型：描述统一,计算机网络第3版中译本，P33,五个层次各层PDU名字,1.9 TCP/IP协议模型,TCP/IP协议模型：主要协议,协议,More and More,1.9 TCP/IP协议模型,TCP/IP协议模型：IP协议,IP功能IP分组跨网络传递
21、功能无连接尽力而为（Best-Effort）网际路由标准：RFC 791，1981.9每个主机都分配一个IP地址数据封装在IP分组路由器（router）负责完成分组转发；属于多个网络的节点可以有多个IP地址,网络,网络,1.9 TCP/IP协议模型,TCP/IP协议模型：IPv4头格式,IP包格式头部：20-60字节总长度：20-65 536字节（64 kB）IP地址头格式自己学习，计算机网络，Ch5.5RFC 791自己安装一个抓包工具：Wireshark，分析下自己上网的IP包思考：IP如何知道其上层是UDP还是TCP？,1.9 TCP/IP协议模型,TCP/IP协议模型：IP地址,IP地
22、址版本：IPv4分类：Class A-ERFC 1166IP地址构成网络地址：netID主机地址：hostID,1.9 TCP/IP协议模型,TCP/IP协议模型：IP地址范围,IP地址范围和数量Class A：2 B(Billion)Class B：1 BClass C:0.5B中国IPv4资源情况2011年统计结果,0,127,Class A,From,To,128.0.0.0,191.255.255.255,Class B,192.0.0.0,233.255.255.255,Class C,Class D,Class E,1.9 TCP/IP协议模型,TCP/IP协议模型：IP地址类小练
23、习,227,192.168.3.15,29.6.8.4,246.7.3.8,4.23.145.90,哪类地址？,Class D,Class C,Class A,Class E,Class A,1.9 TCP/IP协议模型,TCP/IP协议模型：子网,子网掩码功能：分级路由；增加主机数；高效使用C类地址“/”后面数字代表掩码比特为“1”的位数，从左向由将原本hostID中拿出少量比特用作子网地址：subnetID,给定IP地址：,掩码：；扩展2bit,1.9 TCP/IP协议模型,TCP/IP协议模型：子网（续）,网络地址计算IP地址与子网掩码按位做“与”练习：计算IP地址 的子网掩码和网络地址
24、？,子网掩码：网络地址：,1.9 TCP/IP协议模型,TCP/IP协议模型：传输层协议,两个协议用户数据报协议（UDP）User Datagram Protocol传输控制协议（TCP）Transmission Control ProtocolUDP:无连接不可靠TCP面向连接可靠,IP,UDP,TCP,protocol=6（TCP）,protocol=17（UDP）,1.9 TCP/IP协议模型,TCP/IP协议模型：端口和套接字,端口主机上不同进程靠端口（port）号加以区分IANA负责分配著名端口（Well-known ports）80【？】20/21【？】临时端口1024-65535
25、套接字（sockets）:主机：向操作系统请求网络服务的特殊文件句柄；网络：互联网应用中定位进程的标识表示方法：，如,1.9 TCP/IP协议模型,TCP/IP协议模型：UDP,UDP协议RFC 768特点无连接无保证，无差错、流控只是基于端口的复用UDP数据报格式头部+净荷头部：8字节问题：你平常用的程序哪个是UDP承载的？,1.9 TCP/IP协议模型,TCP/IP协议模型：TCP,TCP协议RFC 793特点面向连接可靠地，有差错、流控算法基于端口的复用TCP段（segment）格式头部+净荷数据头部长度：HLEN字段指示，单位：4字节问题：与UDP头部的差别？为什么？,TCP连接可靠通
26、信,1.9 TCP/IP协议模型,TCP/IP协议模型：TCP连接建立,TCP连接建立三次握手SYNSYN，ACKACK练习：用Wireshark抓包上网过程，观察TCP连接建立的三次过程，查看标志位：SYN、ACK,1.9 TCP/IP协议模型,TCP/IP协议模型：TCP的数据传送,TCP的慢启动（slow-start）重要性TCP的拥塞控制、窗口调整算法RFC 2581TCP实现TahoeRenoVegaNew Reno读点经典“Congestion Avoidance and Control”，Van Jacobson，1988,没有慢启动：20 kbps/230 kbps,有慢启动：
27、19 kbps/20 kbps,范雅各布森（Van Jacobson）,1.9 TCP/IP协议模型,TCP/IP协议模型：TCP连接释放,TCP连接释放过程“FIN”指示“四次挥手”练习：用Wireshark抓包上网过程，观察TCP连接释放的过程，查看标志位：FIN、ACK,“四次挥手”,1.9 TCP/IP协议模型,TCP/IP协议模型：总结,TCP/IP协议族是几个协议？不是一个或两个协议，是一个协议族。TCP/IP参考模型层次结构哪几层？每层PDU名字每层主要有哪些协议？IP的哪一层的？IP协议IP头格式IP地址类别，子网掩码什么意思？TCPTCP如何建立和释放连接？何为“慢启动”？,1.A 其他网络体系架构,其他网络体系：No.7信令网,七号信令网络体系七号信令网,七号信令网,1.A 其他网络体系架构,其他网络体系：No.7信令协议,七号信令网络体系七号信令协议模型,1.A 其他网络体系架构,其他网络体系：未来互联网体系架构研究,未来互联网（Future Internet）的研究见讨论题目,看你们的！,本节总结,总结,主要标准组织OSI模型TCP/IP协议模型【重点】七号信令网络体系未来网络体系发展【讨论】,
