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1、第3章 广域网,3.1 帧定界3.2 检错编码3.3 可靠传输协议3.4 HDLC协议3.5 PPP协议3.6 交换3.7 虚电路和数据报3.8 网络性能3.9 广域网实例,3.1 帧定界,3.1.1 带字符填充帧定界法二进制同步通信协议BISYNC 3.1.2 带比特填充帧定界法HDLC,带字符填充帧定界法,带比特填充帧定界法,3.2 检错编码,3.2.1 CRC3.2.2 校验和,3.2.1 CRC,CRC特性,对于阶数为r的生成多项式G（x），它能够检测如下差错：如果G（x）中的xr和x0项的系数不为0，就可以检测出所有1比特差错；如果G（x）含有三项，就可以检测出所有2比特差错；如果G
2、（x）包含因子（x+1），就可以检测出所有奇数比特的差错；可以检测到所有长度小于等于r的突发性差错；可以检测出大部分大于r比特的突发性差错。,常用的CRC生成多项式 G(x),用移位寄存器实现CRC,CRC电路,+,+,+,g2,g1,g0,M,T,R,G(x)=g0+g1x+g L-1 x L-1,Multiplier,M,3.2.2 校验和,校验和实例,3.3 可靠传输协议,3.3.1 停等协议3.3.2 后退N帧协议3.3.3 选择重传协议,3.3.1 停等协议,发送方发送方的发送一帧后就停止下来，等待接收方返回的确认帧。如果经过一段时间后发送方还没有收到确认帧，则发送方定时器超时，并重
3、传该帧。接收方接收方每接收到一个正确的新帧就上交给高层，然后返回发送方一个ACK；如果接收到是正确的旧帧，接收方只返回发送方一个ACK;,停等协议4种不同的情况,3.3.2 后退N帧协议,发送窗口尺寸最大为：2n-1接收窗口尺寸为：1,发送方看到的序号,举例,3.3.3 选择重传协议,发送缓冲区2n-11接收缓冲区2n-11,发送方和接收方看到的序号,举例,发送窗口最大尺寸为7的情形,发送和接收窗口最大尺寸为4,3.4 HDLC协议,面向比特的同步数据链路协议只支持同步传输线路既可工作在点到点线路方式，也可工作在点到多点线路方式既适用于半双工线路，也适用于全双工线路。,3.4.1 HDLC帧格
4、式,3.4.2 HDLC帧控制字段,信息帧I（Information Frame）监控帧S（Supervisor Frame）无编号帧U（Unnumbered Frame）,信息帧控制字段格式,监控帧控制字段格式,监控帧的功能及N(R)字段含义,无编号帧控制字段格式,3.5 PPP协议,3.5.1 PPP组成3.5.2 PPP帧格式3.5.3 PPP链路建立3.5.4 PPP认证3.5.4 PPP应用,3.5.1 PPP组成,3.5.2 PPP帧格式,不同类型的载荷,0 x0021载荷字段是IP数据报0 xC021载荷字段是链路控制协议LCP报文0 x8021载荷字段是网络控制协议NCP报文0
5、 xC023载荷字段是安全性认证PAP0 xC025载荷字段是链路质量报告LQR报文0 xC223载荷字段是安全性认证CHAP,3.5.3 PPP链路建立,3.5.4 PPP认证,口令认证协议PAP（Password Authentication Protocol）两次握手口令明码传送挑战握手认证协议CHAP（Challenge-Handshake Authentication Protocol）三次握手口令不传送，用户名加密传送,3.6 交换,交换（switching）的概念最早来自于电话系统。交换技术最早用于广域网。广域网就是由计算机、传输系统以及交换机组成的。交换机解决的就是N个设备之间
6、相互通信时存在的N2问题。交换技术分为电路交换、报文交换和分组交换三种,3.6.1 电路交换,网络为每次通信会话建立、保持和终止一条专用物理电路。传统电话服务POTS（和窄带综合业务数字网（Narrowband ISDN）是采用电路交换技术。优点传输时延小传输信道是独占的电路是“透明”的,3.6.2 分组交换,分组交换（packet switching）是一种存储/转发（store-and-forward）交换方式。存储转发就是交换机先将数据存储起来，待处理后在适当时候转发出去。报文交换不对用户数据进行划分分组交换将用户数据划分成一个个分组（packet）,电路交换、报文交换和分组交换,3.7
7、 虚电路和数据报,3.7.1虚电路3.7.2 数据报3.7.3 两者比较,3.7.1虚电路,虚电路VC（Virtual Circuit）采用虚电路方式提供面向连接的网络方式，这意味着源节点和目的节点在进行数据传输之前必须建立连接，即建立一条虚电路。,三个过程,建立虚电路PVCSVC信令协议数据传输删除虚电路,实例,交换机虚电路表,3.7.2 数据报,数据报（datagram）无连接方式每个报文携带目的节点完整的地址信息，网络中交换机接收到数据报时都能根据数据报中目的节点地址来决定如何到达目的节点。,实例,交换机2的转发表,两者比较,3.8 网络性能,3.8.1 带宽模拟带宽（Hz）数字带宽（b
8、ps）3.8.2 吞吐量实际发送速度3.8.3 时延处理时延排队时延传输时延传播时延3.8.4 带宽时延乘积,时延,3.9 广域网实例,3.9.1 PSTN3.9.2 N-ISDN3.9.3 X.253.9.4 帧中继3.9.5 ATM3.9.6 POS和10G以太网,3.9.1 PSTN,功能是以电路交换技术为基础的用于传输模拟话音的通信网络。组成本地回路模拟线路干线数字化（同步TDM复用）电话交换机程控交换机数据通信两台计算机想通过PSTN进行通信时，必须引入Modem,3.9.2 N-ISDN,N-ISDN是自70年代发展起来的一种新兴技术。提供从用户终端到用户终端的全数字连接。ISDN
9、即可以提供拨号服务，也可以提供专线服务。中国电信早年推出“一线通”宽带业务就是指“N-ISDN”业务。,N-ISDN接口,N-ISDN接口基本速率接口BRI（Basic Rate Interface）基群速率接口PRI（Primary Rate Interface）BRI接口2BD，速率为144Kbps。PRI接口北美地区，23BD，速率为1.544Mbps。中国和欧洲地区，30BD，速率为2.048Mbps。,3.9.3 X.25,物理层协议，X.21DTE和DCE之间的物理接口包括物理接口的机械、电气、功能和过程特性。帧层协议，LAPB实现DTE和DCE之间数据的可靠传输包括帧格式、差错控
10、制和流量控制等分组层协议，PLP实现两个DTE之间数据的可靠传输包括分组格式、路由选择、流量控制以及拥塞控制等,3.9.4 帧中继,帧中继（Frame Relay）是基于光纤传输信道而设计的，是简化的快速分组交换技术，工作在 OSI 参考模型的物理层和数据链路层。帧中继保留了X.25分组交换网的优点，简化了流量和差错控制功能，大幅度提高了网络的吞吐能力，同时减少了网络延时。,X.25的背景,传输线路：slow，analog，unreliable计算机：slow，expensiveX.25协议复杂，网络保证数据传输的可靠性，而端用户对传输数据的处理相对简单Intelligent Network/
11、Stupid Terminal,FR的背景,传输线路：fast，digital，reliable计算机：fast，inexpensiveFR协议比较简单，但FR网不保证数据传输的正确性，端用户对传输数据的处理相对复杂Stupid Network/Intelligent Terminal,帧中继与X.25的比较,X.25的通信过程,FR的通信过程,帧中继体系结构,帧中继与DDN专线的比较,虚电路,帧中继网使用虚电路对物理线路进行统计复用，虚电路按虚电路标识符DLCI（Data Link Connection Identifier）进行标识。当帧进入帧中继网时，帧中继交换机通过DLCI值识别帧的去
12、向。帧中继采用统计复用技术，每一条物理线路和每一个物理接口可支持多条虚电路，用户之间通过虚电路进行连接。在每一帧的帧头中都包含虚电路号数据链路连接标识符DLCI，这是每一帧的地址信息。每一个帧中继交换机中都存在虚电路表。,约定信息速率CIR,每一个从帧中继终端出发的VC都被分配一个约定信息速率CIR（Commited Information Rate），单位是bps。终端用户首先向帧中继服务提供商购买CIR服务。如果帧中继终端产生的帧速率小于CIR，则帧中继接入交换机就将所有的帧都标记为高优先级（DE=0）。但是，如果帧中继终端产生的帧速率超过了CIR，那么超过CIR部分的帧都将标记为低优先级
13、（DE1）。每经过一个测量间隔Tc，对于帧中继终端产生的前CIR*Tc比特的帧，接入交换机将其标记为高优先级（DE=0），而其余的帧将标记为低优先级（DE1）。,X.25与帧中继的比较,3.9.5 ATM,综合业务数字网ISDN就是在一个网络系统中可以传送和处理各种类型的数据，向用户提供多种业务服务，如电话、传真、视频以及数据通信等。第二代ISDN称为宽带ISDN(B-ISDN)。B-ISDN支持更高的数据传输速率（如155Mbps或622Mbps），采用信元（固定长度短分组）交换技术。,ATM网络的体系结构,ATM参考模型,通过ATM交换机进行通信,信元头格式,VPI和VCI,3.9.6 POS和10G以太网,POS（Packet-over-SONET/SDH）是目前基于SONET/SDH线路用于构造大规模IP高速网络的重要技术。SONET/SDH高带宽容量和链路的有效利用是高性能路由器偏爱POS接口的重要原因。POS开销平均只有3，相对与ATM的15低得多。10G以太网可以作为城域网和广域网组网技术，因此，目前大部分高性能路由器支持10G以太网接口。,作业,3、4、6、9、10、11、13、14、15、16、21、24、26、27、28、29、36,
