通信网第三章(IP互联网2)课件.ppt

1、通信网南京邮电大学通信与信息工程学院张颖2022-12-172第第3章章 IP互联网互联网广域数据子网广域数据子网网际协议网际协议IPIP电话网电话网2022-12-173广域数据子网广域数据子网基本概念基本概念物理层协议物理层协议数据链路控制数据链路控制路由选择、流量控制和拥塞控制路由选择、流量控制和拥塞控制X.25分组交换网分组交换网帧中继网帧中继网2022-12-174X.25分组交换网分组交换网X.25 网就是网就是 X.25 分组交换网，它是在多年分组交换网，它是在多年前根据前根据 CCITT（即现在的（即现在的 ITU-T）的）的 X.25 建议书实现的计算机网络。建议书实现的计算

2、机网络。X.25 只是一个对公用分组交换网接口的规约。只是一个对公用分组交换网接口的规约。X.25 所讨论的都是以所讨论的都是以面向连接的虚电路服务面向连接的虚电路服务为基础。为基础。2022-12-175X.25 规定了规定了 DTE-DCE 的接口的接口 X.25 接口X.25 接口X.25 公用分组交换网VC2VC1DTEDTEDCEDCEDCEDTEX.25 接口2022-12-176X.25的协议层的协议层2022-12-177X.25的协议层的协议层物理层物理层lDTE与与DCE之间的接口，之间的接口，X.21建议建议链路层链路层lLAPB平衡链路存取规程平衡链路存取规程l是是HD

3、LC的子集的子集l只支持异步平衡模式（只支持异步平衡模式（ABM）分组层分组层lPLP协议协议l规定分组的类型和格式，规定了虚电路规定分组的类型和格式，规定了虚电路(VC)的建立、的建立、维持和拆除的程序维持和拆除的程序2022-12-178X.25 的层次关系的层次关系 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2022-12-179分组的类型分组的类型呼叫建立分组呼叫建立分组呼叫清除分组呼叫清除分组数据传输分组数据传输分组恢复分组恢复分组2022-12-1710X.25的虚电路的虚电路理论上一个理论上一个DTE允许同时与其他允许

4、同时与其他DTE建立建立4095条条虚电路（虚电路（0号信道不向用户提供）号信道不向用户提供）在呼叫建立阶段，在呼叫建立阶段，DTE或或DCE为每一次虚呼叫动为每一次虚呼叫动态分配一个态分配一个LCN（逻辑信道号）。（逻辑信道号）。主叫主叫DTE在呼叫请求分组中使用最高的可供分配在呼叫请求分组中使用最高的可供分配的的LCN，而向被叫，而向被叫DTE发送入呼叫分组的发送入呼叫分组的DCE使使用最低的可供分配的用最低的可供分配的LCN。在在DTE与与DCE接口的一个呼叫的两个方向上应使接口的一个呼叫的两个方向上应使用相同的用相同的LCN。一条一条VC由多个由多个LCN链接而成。链接而成。LCN只有

5、局部意义。只有局部意义。2022-12-1711X.25的虚电路的虚电路交换虚电路交换虚电路(SVC)l利用呼叫建立程序建立的虚电路；利用呼叫建立程序建立的虚电路；永久虚电路永久虚电路(PVC)l固定的由网络分配的虚电路，不需要呼叫建立固定的由网络分配的虚电路，不需要呼叫建立和呼叫清除程序。和呼叫清除程序。2022-12-1712呼叫建立过程呼叫建立过程2022-12-1713数据传送数据传送2022-12-1714呼叫清除过程呼叫清除过程2022-12-1715X.25分组交换网的结构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我国组建的第一个公用分组交换网简称CNPAC，是，是198

6、8年从法国年从法国SESA公司引进公司引进的实验网，该实验网于的实验网，该实验网于1989年年11月正式投月正式投入使用。由于该网络的覆盖面不大，端口入使用。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，扩建的公用分组我国的公用分组交换网，扩建的公用分组数据交换网简称数据交换网简称CHINAPAC，于，于1993年建年建成投入使用，由骨干网和地区网两级构成。成投入使用，由骨干网和地区网两级构成。2022-12-1716CHINAPAC的结构的结构一

7、级交换中心二级交换中心用户接入设备2022-12-1717CHINAPAC的结构的结构该网由全国该网由全国31个省、市、自治区的个省、市、自治区的32个交个交换中心和换中心和1个网管中心组成。个网管中心组成。采用二级结构，由一级和二级交换中心组采用二级结构，由一级和二级交换中心组成。成。一级交换中心之间采用全连通网状结构，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一级交换中心到二级交换中心之间采用星状结构。状结构。2022-12-1718广域数据子网广域数据子网基本概念基本概念物理层协议物理层协议数据链路控制数据链路控制路由选择、流量控制和拥塞控制路由选择、流量控

8、制和拥塞控制X.25分组交换网分组交换网帧中继网帧中继网2022-12-1719帧中继网络帧中继网络定义定义l帧中继是在帧中继是在OSI第二层用简化的方法传送和交第二层用简化的方法传送和交换数据单元的一种技术。换数据单元的一种技术。前提条件前提条件l优质的线路优质的线路l智能终端智能终端2022-12-1720帧中继的特点帧中继的特点以帧的形式传送数据信息。以帧的形式传送数据信息。传输链路是逻辑连接，可实现带宽复用和传输链路是逻辑连接，可实现带宽复用和动态分配。动态分配。简化了简化了X.25的第三层功能。的第三层功能。在链路层完成统计复用、帧透明传输和错在链路层完成统计复用、帧透明传输和错误检

9、测。误检测。2022-12-1721帧中继的特点帧中继的特点以帧为交换单元，最大帧长以帧为交换单元，最大帧长1600字节。字节。采用面向连接的交换技术，可提供采用面向连接的交换技术，可提供PVC和和SVC。l帧中继网络通常为相隔较远的一些局域网提供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。时可省去建立连接的过程。l如果有如果有 N 个路由器需要用帧中继网络进行连接，个路由器需要用帧中继网络进行连接，那么就一共需要有那么就一共需要有 N(N 1)/2 条永久虚电路。条永久虚电路。合理的带宽管理和

10、防阻塞机制。合理的带宽管理和防阻塞机制。2022-12-1722源站源站中间节点中间节点中间节点中间节点目的站目的站（a）分组交换网）分组交换网源站源站中间节点中间节点中间节点中间节点目的站目的站（b）帧中继）帧中继分组交换网确认与帧中继网络确认的对比分组交换网确认与帧中继网络确认的对比2022-12-1723帧中继和帧中继和X.25的比较的比较 帧中继帧中继 X.25 X.25 着眼于数据的快速传输，最大程度地提高着眼于数据的快速传输，最大程度地提高网络吞吐量。网络吞吐量。强调网络内数据传输的可靠性强调网络内数据传输的可靠性 只有物理层和数据链路层，省去了只有物理层和数据链路层，省去了X.2

11、5的的分组层，把分组层的一些功能取消或削弱分组层，把分组层的一些功能取消或削弱后合并在数据链路层。后合并在数据链路层。分为物理层、数据链路层、分组层。分为物理层、数据链路层、分组层。非确认性型的网络，只在源端点非确认性型的网络，只在源端点DTE和终和终端点端点DTE之间进行确认和重发，在网络接之间进行确认和重发，在网络接口及网内节点间只检错，有错即抛弃。口及网内节点间只检错，有错即抛弃。确认型的网络，在分组层对报文进行分确认型的网络，在分组层对报文进行分组和重组以及节点间都有确认重发。组和重组以及节点间都有确认重发。没有提供透明的、对每条虚电路都实行的没有提供透明的、对每条虚电路都实行的流量控

12、制机制。流量控制机制。在数据链路层和分组层都设置流量控制在数据链路层和分组层都设置流量控制机制。机制。呼叫控制信令属于带外信令呼叫控制信令属于带外信令呼叫控制信令是带内信令呼叫控制信令是带内信令 都是都是peer-peer（对等层）式的点对点交换网络。在（对等层）式的点对点交换网络。在DTE与与DCE间单一的物理链路上间单一的物理链路上复用多条逻辑信道（即虚电路）。复用多条逻辑信道（即虚电路）。2022-12-1724帧中继提供的业务帧中继提供的业务永久虚电路永久虚电路PVCl由始发由始发FR网络地址，始发网络地址，始发DLCI（数据链路控（数据链路控制标识），终接制标识），终接FR网络地址，

13、终接网络地址，终接DLCI组成组成l可实现局域网互连可实现局域网互连交换虚电路交换虚电路SVCl两两FR终端用户通过虚呼叫建立。终端用户通过虚呼叫建立。2022-12-1725永久虚电路业务模型永久虚电路业务模型2022-12-1726商业银行信息网络工程网络系统示意图(WAN)FR/DDN/X.25/PSTNFR/DDN/X.25/PSTNCISCO 7507商业银行总行/分行CISCO 3620VCISCO 7204支行.CISCO 2600V储蓄所CISCO 2600V储蓄所CISCO 2600V储蓄所CISCO 2600V储蓄所CISCO 2600V储蓄所InternetCISCO 3

14、640VCISCO 3620VCISCO 7204支行CISCO 3620VCISCO 7204支行2022-12-1727帧中继提供虚电路服务帧中继提供虚电路服务帧中继网帧中继交换机路由器局域网局域网虚电路路由器帧中继网路由器局域网局域网虚电路路由器2022-12-1728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帧中继网络的工作过程用户在局域网上传送的用户在局域网上传送的 MAC 帧传到与帧传到与帧中继网络相连接的路由器。帧中继网络相连接的路由器。2022-12-1729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帧中继网络的工作过程路由器就剥去路由器就剥去

15、MAC 帧的首部，将帧的首部，将 IP 数据报数据报交给路由器的网络层。交给路由器的网络层。网络层再将网络层再将 IP 数据报传给帧中继接口卡。数据报传给帧中继接口卡。2022-12-1730帧中继帧发送在前标 志标 志地 址信 息帧检验序列字节12241可 变首部尾部 帧中继接口卡把帧中继接口卡把 IP 数据报封装到帧中继帧的信息字段。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段，帧中继帧的标志字段和 PPP 帧的一样），进行帧的一样），进行 CRC 检验后，加上帧中继帧的尾部（包含

16、帧检验序列字检验后，加上帧中继帧的尾部（包含帧检验序列字段和标志字段），就构成了段和标志字段），就构成了帧中继帧帧中继帧。IP 数据报帧中继网络的工作过程帧中继网络的工作过程2022-12-1731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帧中继网络的工作过程为了区分开不同的永久虚电路为了区分开不同的永久虚电路 PVC，每一条，每一条 PVC 的两个端点都各有一个数据链路连接标的两个端点都各有一个数据链路连接标识符识符 DLCI。DCLI 是是 Data Link Connection Identifier。2022-12-1732帧中继网路由器局域网局域网虚电路路由器帧中继网

17、络的工作过程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。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）。电路号转发帧（若检查出有差错则丢弃）。2022-12-1733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时，终点路由器就剥去帧中继帧的首部

18、和尾部，加上局域网的首部和尾部，交付给尾部，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。连接在此局域网上的目的主机。2022-12-1734帧中继网络的工作过程帧中继网络的工作过程目的主机若发现有差错，则报告上层的目的主机若发现有差错，则报告上层的 TCP 协议处理。协议处理。即使即使 TCP 协议对有错误的数据进行了重传，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的帧中继帧来传帧中继网也仍然当作是新的帧中继帧来传送，而并不知道这是重传的数据。送，而并不知道这是重传的数据。2022-12-1735帧中继服务的主要组成部分帧中继服务的主要组成部分2022-12-1736帧

19、中继的协议帧中继的协议2022-12-1737Q.922建议的核心功能建议的核心功能帧定界，实现帧同步和传输的透明性。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。来实现逻辑连接的复用和分路。帧传输差错检测帧传输差错检测(但不纠错但不纠错)。帧中继采用比特填充技术，避免帧定界符帧中继采用比特填充技术，避免帧定界符冲突。冲突。检测帧长是否正确。检测帧长是否正确。拥塞控制功能。拥塞控制功能。2022-12-1738帧中继的帧格式帧中继的帧格式 帧中继帧发送在前标 志标 志地 址信 息帧检验序列字节12241

20、可 变首部尾部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。2022-12-1739帧中继的帧格式帧中继的帧格式 帧中继帧发送在前标 志标 志地 址信 息帧检验序列字节12241可 变首部尾部IP 数据报信息字段是长度可变的用户数据。2022-12-1740帧中继的帧格式帧中继的帧格式 帧中继帧发送在前标 志标 志地 址信 息帧检验序列字节12241可 变首部尾部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。2022-12-1741帧中继的帧格式帧中继的帧格式 帧中继帧发送在前

21、标 志标 志地 址信 息帧检验序列字节12241可 变首部尾部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。2022-12-1742地址字段地址字段DLCIC/READLCI FECN BECNDEEA161411112022-12-1743地址字段的组成部分地址字段的组成部分DLCIl数据链路连接标识符数据链路连接标识符,DLCI 字段的长度一般为字段的长度一般为10 bit（采用默认值（采用默认值 2 字节地址字段）字节地址字段）lDLCI 的值用于标识永久虚电路的值用于标识永久虚电路(PVC)、呼叫控制或管、呼叫控制或管理信息。理信息。uDLCI=0,为呼叫控制信

22、令保留uDLCI=1-15，保留uDLCI=16-1007，PVCuDLCI=1023,本地管理接口lDLCI只具有本地意义。只具有本地意义。uFR 的虚电路由多段DLCI的逻辑连接构成。2022-12-1744帧中继的寻址帧中继的寻址FRFRPADPADA AB BA AB BD DC C终端终端A A到到C C的虚电路：的虚电路：1010、2020、2626、4040 终端终端B B到到D D的虚电路：的虚电路：1212、2727、3434DLCI=10DLCI=10DLCI=20DLCI=20DLCI=26DLCI=26DLCI=40DLCI=40DLCI=12DLCI=12DLCI=2

23、7DLCI=27DLCI=34DLCI=34 FR FR节点节点 FR FR节点节点 FR FR节点节点 FR FR节点节点2022-12-1745地址字段的组成部分地址字段的组成部分 C/Rl 命令命令/响应比特响应比特 EAl 扩展地址扩展地址 FECN前向显式拥塞通知前向显式拥塞通知l 置置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。延。BECN反向显式拥塞通知反向显式拥塞通知l 置置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。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可丢弃指示可丢弃指示l

24、 DE=1,拥塞时可丢弃。拥塞时可丢弃。2022-12-1746拥塞控制拥塞控制终点控制策略终点控制策略u节点机将前向传送的帧FECN比特置1。源点控制策略源点控制策略u节点机将后向传送的帧BECN比特置1。2022-12-1747帧中继的带宽管理帧中继的带宽管理 带宽控制参数带宽控制参数承诺时间间隔承诺时间间隔Tcl网络对数据流量监视和控制的时间间隔。网络对数据流量监视和控制的时间间隔。承诺突发业务量承诺突发业务量Bcl在在Tc时间间隔内，网络向用户承诺的可靠传送业务量。时间间隔内，网络向用户承诺的可靠传送业务量。承诺信息速率承诺信息速率CIRlCIR 是对特定的帧中继连接中，用户和网络共同

25、协商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信息传送速率的门限数值。确定的用户信息传送速率的门限数值。超额突发业务量超额突发业务量Bel在在Tc时间间隔内，允许用户超出时间间隔内，允许用户超出Bc的最大业务量。的最大业务量。2022-12-1748承诺的信息速率承诺的信息速率 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。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，网络将首先选择当网络必须把一些帧丢弃时，网络将首先选择超其超其 CIR 值的那些连接

26、上的帧予以丢弃。值的那些连接上的帧予以丢弃。速率接入速率 R测量时间间隔 Tct承诺的信息速率 CIR用户在 Tc 内的平均数据率2022-12-1749T0+TCT0BcBcBe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2022-12-1750带宽控制策略带宽控制策略用户数据传送量用户数据传送量 Bcl保证质量，成功传送。保证质量，成功传送。Bc数据量数据量 Bel将将Be范围内的帧范围内的帧DE置置1，尽力而为的传送。，尽力而为的传送。数据量数据量 Bc Bel丢弃超范围的帧。丢弃超范围的帧。2022-12-1751带宽管理举例带宽

27、管理举例某用户约定一条某用户约定一条PVC的的CIR为为128kb/s，Bc为为128kbit，Be为为64kbit,求求Tc和网络中没和网络中没有拥塞的情况下，用户可用的最大数据速有拥塞的情况下，用户可用的最大数据速率。率。2022-12-1752习题习题 一个用户用一个用户用T-1线路连接到帧中继网络，假定线路连接到帧中继网络，假定Bc为每为每5秒秒5Mbit，Be为每为每5秒秒1Mbit，CIR是是1Mb/s，则，则：（1）访问速率是多少？用户可否以）访问速率是多少？用户可否以1.6Mb/s发送数据？发送数据？（2）用户可否在所有时间以）用户可否在所有时间以1.2Mb/s发送数据？在这种

28、发送数据？在这种情况下，能否保证帧从不被丢弃？情况下，能否保证帧从不被丢弃？（3）用户可否在所有时间以）用户可否在所有时间以1Mb/s发送数据？在这种情发送数据？在这种情况下，能否保证帧从不被丢弃？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？率是多少？（5）如果）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？用户可用的最大数据速率是多少？2022-12-1753帧中继网的结构和组成帧中继网的结构和组成20

29、22-12-1754帧中继网的结构和组成帧中继网的结构和组成 一级骨干网一级骨干网l 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。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。l 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。干网节点间的业务。l 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。点相连接。二级骨

30、干网二级骨干网l 二级干线网二级干线网(省内网省内网)由设置于省内各城市和地区的多个节点组成，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。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l 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。的多个节点组成的，主要负责用户接入业务。2022-12-1755小结小结基本概念基本概念lDTE与与DCEl信道技术指标信道技术指标u带宽，信道容量，吞吐量，信道利用率，时延l多路复用多路复用l数据

31、交换方式数据交换方式物理层协议物理层协议2022-12-1756小结小结数据链路控制数据链路控制l滑动窗口协议滑动窗口协议l差错控制协议差错控制协议lHDLCu通信站类型，链路结构，数据传送模式u帧结构控制字段：信息帧，监控帧，无编号帧2022-12-1757小结小结路由选择，差错控制和流量控制路由选择，差错控制和流量控制l路由选择方法路由选择方法u确定型泛射式，随机式，固定路由选择u适应型独立适应型，分布适应型，集中适应型l流量控制与拥塞控制流量控制与拥塞控制u拥塞与死锁u流量控制方法u拥塞控制方法2022-12-1758小结小结X.25分组交换网分组交换网lX.25协议层协议层l虚电路服务虚电路服务帧中继网帧中继网lFR的特点的特点lFR的业务的业务lFR协议协议lFR带宽管理带宽管理uCIR,Bc,Be,Tc