1、计算机网络基础教程第8章 实用网络技术计算机网络第8章 实用网络技术2本章概要 前面的章节介绍了计算机网络的基本原理、局域网技术和因特网技术，本章介绍一些曾经被广泛关注和应用的实用网络技术，包括分组交换技术、异步传输模式、第三层交换技术、虚拟局域网技术等内容。计算机网络第8章 实用网络技术38-1 分组交换技术 公用数据网（Public Data Network，PDN），如同公用电话网和电报网一样，作为向用户提供数据通信服务的国家公用通信基础设施，一般由国家统一建设、管理和运行。在组建PDN时，往往采用与公用电话交换网相结合的方针，利用原有的电路交换线路，通过调制解调器将交换节点机、网控中心
2、和用户入网设备互连起来进行数据通信。PDN内部的通信方式有数据报和虚电路两种。数字数据网（Digital Data Network，DDN）是数据通信的基础网络，是在已建成的综合数字网（Integrated Digital Network，IDN）基础上发展起来的数据传输网，主要为用户提供永久的或半永久的出租数字线路。计算机网络第8章 实用网络技术48-1-1 X.25协议 X.25只是一个对公用分组交换网的接口规范，它不涉及网络内部的细节。X.25体系结构 n物理层 nX.21bis：欧洲网络X.21接口,它是类似于EIA-422的电气平衡接口，用于由数字线路访问PDN。nV.35：用于欧洲
3、的48Kb/s或美国的56Kb/s的数据传输。n数据链路层：X.25的数据链路层采用的接口标准是平衡型链路访问规程（Link Access Procedure Balanced，LAPB），LAPB是ISO HDLC的一个子集，用于DTE和DCE之间的点到点连接，传输是同步的和全双工的。高层协议分组层数据链路层物理层分组层数据链路层物理层分组级协议帧级协议物理级协议DTEDCE传输介质与远程DTE之间的高层协议计算机网络第8章 实用网络技术58-1-1 X.25协议 X.25体系结构 n分组层：X.25的分组层定义了DTE和DCE之间传输分组的过程，它提供的功能包括：在X.25接口为每个用户呼
4、叫提供一个逻辑信道；通过逻辑信道来区分同每个用户呼叫有关的分组；为每个用户的呼叫连接提供有效的分组传输，包括顺序编号、分组的确认、和流量控制过程；提供交换虚电路和永久虚电路的连接；提供建立和拆除交换虚电路连接的方法；检测和恢复分组层的差错。分组格式 计算机网络第8章 实用网络技术68-1-1 X.25协议X.25提供的服务 n虚电路（Virtual Circuit，VC）服务 n永久虚电路（Permanent Virtual Circuit，PVC）服务 X.25相关协议 nX.3 nX.28 nX.29 计算机网络第8章 实用网络技术78-1-2 帧中继 帧中继的基本原理 帧中继的原理很简单
5、，即认为帧的传送基本上不会出错，因此一旦知道帧的目的地址后立即开始转发该帧的某些部分。尽管认为帧的传送基本上不会出错，但是FR仍然提供差错控制机制。一般分组交换网的存储转发方式与帧中继方式的比较：帧中继的体系结构 源站目的站中间结点中间结点源站目的站中间结点中间结点(b)帧中继方式(a)存储转发方式计算机网络第8章 实用网络技术88-1-2 帧中继帧中继的数据帧格式 帧中继的特点及其应用n帧中继具有如下优点：n减少了网络互连的费用。n网络的复杂性减少了，但性能却提高了。n由于使用国际标准，增加了互操作性，帧中继简化的链路协议比较容易实现。n接入设备通常只需要一些软件修改或简单的硬件改动就可以支
6、持帧中继接口标准。n协议的独立性。n应用：n块交互数据 n文件传送 n多个低速率复用 n字符交互 n互连局域网 计算机网络第8章 实用网络技术98-2 异步传输模式 计算机网络第8章 实用网络技术108-2-1 概述 异步传输模式ATM与信元交换 ATM网络结构 计算机网络第8章 实用网络技术118-2-2 ATM参考模型 ATM参考模型n物理层（Physical Layer）nPMD子层 nTC子层 nATM层（ATM layer）n虚通路（Virtual Path，VP）n虚通道（Virtual Channel，VC）nATM适配层（ATM Adaptation Layer，AAL）n汇聚
7、（Convergence Sublayer，CS）子层n拆装（Segmentation And Reassembly，SAR）子层 计算机网络第8章 实用网络技术128-2-2 ATM参考模型ATM信元ATM连接 ATM的特点及其应用nATM的主要优点 n选择固定长度的短信元作为信息传输的单位，有利于宽带高速交换。n能支持不同速率的各种业务，且具有良好的可扩展性。n所有信息在最低层以面向连接的方式传送，以保持电路交换适用于传送实时性很强的业务的优点。n由于光纤信道的误码率极低，且容量很大，因此在ATM网内不必在数据链路层进行差错控制和流量控制，而是放在高层进行处理。nATM目前主要的应用场合是
8、作为Internet的高速主干网。计算机网络第8章 实用网络技术138-2-3 ATM局域网仿真 局域网仿真概述 n无连接服务 n广播和多播服务 nMAC驱动接口 n仿真局域网（Emulated LAN，ELAN）n互连传统局域网 局域网仿真体系结构n局域网仿真的协议层次 n局域网仿真实体 n局域网仿真的虚连接计算机网络第8章 实用网络技术148-2-3 ATM局域网仿真局域网仿真的工作过程n初始化 n地址解析 n数据传输 计算机网络第8章 实用网络技术158-2-4 IPOA IPOA的网络构成 IPOA采用客户机/服务器（Client/Server）模型。客户机主要包括路由器和ATM主机。
9、路由器除了具有ATM网络接口之外，还包含有传统的局域网接口或另一个ATM网络接口，它的作用是从一个网络接收IP分组，然后向另一个网络转发，通过路由器可将传统的局域网和ATM连接起来。ATM主机直接连接到ATM上，它和传统网络的终端一样，是IP分组的起点和终点。服务器称为地址解析（ARP）服务器，实现IP地址到ATM地址的转换。IPOA的工作过程 数据报文格式转换和数据封装 计算机网络第8章 实用网络技术168-2-5 MPOA Overlay模型 Peer模型 Integrated P-NNI计算机网络第8章 实用网络技术178-3 第三层交换技术 第三层交换技术是一种新兴的网络互连技术，它综
10、合第二层交换和第三层路由的优点，在第三层提供交换能力。计算机网络第8章 实用网络技术188-3-1 第三层交换技术的引入 传统网络互连设备的局限性n网桥：网桥工作在数据链路层，既可以被用来分割网段，提高网络带宽，也可以作为网络互连设备来扩展网络覆盖范围。n路由器：路由器工作在网络层，是一种智能化程度高、功能强大而复杂的网络互连设备。n交换机：交换机工作在数据链路层，可以看作是对多端口网桥的扩展。第三层交换技术的引入 nL3交换解决方案 n基于核心模型的L3交换解决方案 n基于边缘多层混合交换模型的L3交换解决方案 nL3交换实现策略 n对原有设备和系统进行升级和改造 n彻底更新原有设备和系统
11、计算机网络第8章 实用网络技术198-3-2 局域网L3交换技术 3Com的FastIP技术nNHRP协议 n局域网中的FastIP技术 nFastIP的特点及其应用 Cisco的NetFlow技术 nNetFlow技术 nNetFlow中的交换 计算机网络第8章 实用网络技术208-3-3 广域网L3交换技术 广域网存在的问题 n数据传输存在的问题 n核心路由器汇集了大量的网络流量，容易成为网络通信的瓶颈。n所有的数据报文都必须经过核心路由器的路由/转发。n多个路由器中继影响了网络的吞吐率。n如果网络规模不断扩大或高带宽业务不断涌现，就必须不断地投资来提高核心器由处理能力。n网络的健壮性不够
12、，一旦关键节点崩溃网络就会瘫痪。n管理和服务面临的问题 n以几何级数增加的虚拟连接的管理 n数据报文吞吐率的提高 n端到端服务质量的控制Cisco的Tag Switching技术nTag Switching概述 n基于标记的转发/交换功能计算机网络第8章 实用网络技术218-3-4 高性能L3交换技术 3Com基于FIRE的高性能交换技术n多个ASIC芯片共同完成的并发性和分布式流水线功能使处理和转发数据包的速度倍增。n自动流量分类可以按照用户指定的数据流来实现分类，从而达到数据流传输的优化效果。n智能化的共享存储系统实现了各个模块之间数据流的高速转发并按照接收到数据包的大小自动调节模块上的缓
13、存。n许可权控制机制可以实现多种策略和智能化控制。n动态流量监督实际上是一个保护机制Bay的IP Routing Switch技术 路由交换机可实现以下主要功能：n虚拟局域网的划分 n计算路由 nIP多播 n服务质量QoS n网络管理 计算机网络第8章 实用网络技术228-4 虚拟局域网技术 虚拟局域网（Virtual LAN，VLAN）是通过路由和交换设备在网络的物理拓扑结构基础上建立的逻辑网络。一个VLAN可以看作是一组网络节点的集合，这些节点不必位于同一个物理网络中，但可以不受地理位置的限制而像在同一个局域网中那样进行数据通信。一般认为，VLAN等价于一个第二层广播域或者等价于一个第三层网络。计算机网络第8章 实用网络技术238-4-1 建立虚拟局域网的交换技术 端口交换 帧交换 信元交换 计算机网络第8章 实用网络技术248-4-2 划分虚拟局域网的方法 按交换端口号划分VLAN按MAC地址划分VLAN按第三层协议划分VLAN计算机网络第8章 实用网络技术258-4-3 虚拟局域网的互连方式 边界路由“独臂”路由器MPOA路由第三层交换技术
