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第五章、网络层及 PDN

第五章、网络层及 PDN. 路径和路径选择 拥挤控制和死锁 公用数据网络 数据报和虚电路. 路径和路径选择. 网络层主要功能：支持网络连接的实现和向传输层提供各种服务。 １、路径选择和中继功能 ２、网络连接的建立、支持和释放功能 ３、多路复用 ４、数据单元的交换 ５、其它功能. 路径选择算法的基本要求. 路径选择：在存贮－转发网中。源节点和中间节将信息包引向目的节点而其后继节点进行的选择。 算法应使信息或信息包能迅速、正确地传输； 简单； 坚固性好； 可靠性好； 公平性好。. 路径选择算法的分类. 两大类：适应性和非适应性

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第五章、网络层及 PDN

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Presentation Transcript

  1. 第五章、网络层及PDN • 路径和路径选择 • 拥挤控制和死锁 • 公用数据网络 • 数据报和虚电路

  2. 路径和路径选择 • 网络层主要功能：支持网络连接的实现和向传输层提供各种服务。 １、路径选择和中继功能 ２、网络连接的建立、支持和释放功能 ３、多路复用 ４、数据单元的交换 ５、其它功能

  3. 路径选择算法的基本要求 • 路径选择：在存贮－转发网中。源节点和中间节将信息包引向目的节点而其后继节点进行的选择。 • 算法应使信息或信息包能迅速、正确地传输； • 简单； • 坚固性好； • 可靠性好； • 公平性好。

  4. 路径选择算法的分类 • 两大类：适应性和非适应性 • 简单路径选择算法: • 　随机路径 • 　 扩散路径　　(站计数法) • 　　静态路径　 (第一次登录法) • 　　 孤立路径　

  5. 路径选择算法的分类 • 适应路径选择算法： • 分布路径　 • 　 集中路径 • 　　综合路径

  6. 拥挤控制 • 定义：子网内由于出现过量信息包而引起网络性能（向主机递交的信息包数）下降的现象称为拥挤。

  7. 产生拥挤的原因 • 节点执行各种管理操作，使接收速度跟不上发送速度。 • 节点输出信息包的能力小于输入能力引起信息包在缓存器排长队，甚至占满了缓存器，使新到的信息包由于得不到缓存器而丢失。 • 根本原因：缓冲器的安排不当——合理分配缓冲器

  8. 拥挤控制——缓冲器预定算法 • 适合于虚电路传输子网 • 方法：在建立虚电路过程，可在呼叫信息包经过的节点上登记路径选择表出入口，同时预定缓冲器，缓冲器的数量同滑容窗尺寸。 • 特点：降低缓冲器和电路利用率。

  9. 拥挤控制——分配缓冲器算法 • （１）每一根输入线分配一个缓冲器 • （２）限制一条输出线的信息包队列长度 • 平分法： 　某节点有Ｋ个缓冲器，Ｎ根输出线、输入线L，每根输出线的缓冲器Ｍ 　　则Ｍ＝（Ｋ-L）/Ｎ

  10. 拥挤控制——分配缓冲器算法 • 最大分配法： 　令：Ｂmax是最大队列长 　则： Ni为队列i的信息包数 一般取 如10个缓冲器,3根输入线和3根输出线 则3个缓冲器用于输入线

  11. 拥挤控制——分配缓冲器算法 • 最小分配法 使每根输出线的缓冲器不少于Bmin 则 特点:避免吞吐量退化,不公平性和直接存贮转发死锁.

  12. 拥挤控制——许可证算法 • 思想：向网络发放适量的许可证，每个要发送的信息包必须得到一个许可证方可发送 • 特点： 1、可保证全局性拥挤，但不完全消除局部拥挤； 2、网内许可证会随系统软件故障而减少，降低吞吐量。

  13. 拥挤控制——阻塞包算法 • 设计思想：拥挤控制只有在拥挤时起作用，否则不起作用。设变量u、f u——输出线的近期利用率 0《u《1 f——输出线的瞬时利用率 f:0,1 令： u=au+(1-a)f=af+(1-a)u a为u的修改速度

  14. 拥挤控制——阻塞包算法 • 拥挤控制方法（设U0为一阈值即拥挤） • 1、信息包到达时,检查U》U0否?若是,转(2) • 2、发阻塞包给源点,在信息包上记阻塞包标志. • 3、源节点若收到阻塞包,减少X%发送信息量速度 • 4、若再收到阻塞包,再减少X%，若在定时内无阻塞包,增加X%

  15. 拥挤控制——限制使用输入缓冲器法 • 区分进入节点的信息包是从主机来的还是转发的信息包,限制输入缓冲器的使用。

  16. 死锁 • 定义：死锁是指两个节点相互等待，无法发送和接收信息包。 • 类型： • 存贮转发死锁 • 重排序死锁 • 重装配死锁

  17. 死锁——存贮转发死锁 • (a)直接存贮转发死锁 • (b)间接存贮转发死锁

  18. 死锁——存贮转发死锁 • 解决方法: 　　缓冲器分级结构和信息包定向传输法。 　　设信息包传送最大路径数为Ｎ 　　　　　　　　　　　存贮送给本地主机 　　每个缓冲器的状态　存贮待转发信息

  19. 死锁——重排序死锁 • 原因：在虚电路服务子网中采用不按顺序缓冲的流水线协议时， • 如：传ＡＢＣＤ......Ｋ • 解决方法： • 丢弃目的节点未按顺序排列的信息包 • 分配足够缓冲器

  20. 死锁——重装配死锁 • 传输层送给网络层的长信息 （类似上一情况）

  21. 拥挤控制和流控制的差异 • 拥挤控制必须确保通信子网能传送该传送的数据，这是全局性的问题。涉及到所有主机，所有通信节点及节点中存贮－转发处理的行为，以及所有将导致削减通信子网负荷能力的其它因素。

  22. 拥挤控制和流控制的差异 • 流控制只与某发送者与接收者之间的点到点通信具有关系，它的任务是确保快速发送者不能比接收者能承受的速率更高速度传数据，流控制几乎总是涉及到接收者告诉发送者另一端情况如何的一些直接反馈。

  23. 公用数据网络（ＰＤＮ） • 定义:向计算机用户提供公共的数据通信服务的计算机网络,它由转接结点机和网络中心等组成.

  24. 公用数据网络（ＰＤＮ） • PSTN与PDN的关系:大多数PDN采用PSTN,通过调制解调器,将结点机,网络控制中心和用户入网设备互连起来进行数据通信。 1、ＰＳＴＮ为ＰＤＮ提供信道资源 2、ＰＳＴＮ通过ＰＤＮ开辟更为广阔的应用领域。

  25. 公用数据网的特性 • 协议标准：公用数据是由ＣＣＩＴＴ接受的国际标准，主要包括Ｘ系列和Ｉ系列的通信标准及用户数据速率和用户接口的标准。 • 类型：分组交换数据网络（ＰＳＤＮ）和电路交换数据网络（ＣＳＤＮ）。 • 协议模型：ＰＤＮ涉及ＩＳＯ参考模型的低三层。 • 特性：ＰＤＮ为传输层以上各层提供透明的数据传输服务。

  26. 公用数据网——电路交换(ＣＳＤＮ) • 定义:通过直接切换通信线路，进行数据交换的方式称为电路交换。

  27. 公用数据网——电路交换(ＣＳＤＮ) 特点：信道固定：速率固定，传播延迟长

  28. 公用数据网——分组交换 (PＳＤＮ) • 定义：在源端把分组信息进行编址（源和目的地址），发往转接节点，并存贮，待有空的输出线再转发，直至目的机。

  29. 公用数据网——分组交换 (PＳＤＮ) 特点：不需占用整个通信信道，传输速率可变。

  30. 公用数据网——分组交换和电路交换的比较 ＣＳＤＮ不提供差错控制及流控制 ＰＳＤＮ提供差错控制及流控制 ＰＳＤＮ提供的服务种类较多

  31. 分组交换网络——标准终端接入 X.32规定了DTE通过PSTN和ISDN拨入、PSDN拨出、DTE识别、全双工操作和半双工操作等主要功能。

  32. 分组交换网络——非标准终端接入 PT：能处理X.25各层协议的终端称为分组终端。 NPT：不能按分组方式操作的终端称为分组终端。 PAD:分组组装/拆卸服务,定义了X.3规程,用以把字符模式转换为分组模式

  33. 两种实现方法 • (1)开发NPT与PDN直接通信的协议 • (2)NPT通过PAD建立与X.25相同的通信协议. 分组交换网络——非标准终端接入

  34. 分组交换网络——非标准终端接入 X.3和PAD:PAD定义了X.3规程,用以把字符模式转换为分组模式. X.29:提供PAD与远程分组终端的接口协议

  35. 分组交换网络——非标准终端接入 • X.28:用于NPT到PAD的接口协议,包括下列操作: • (1)访问PAD • (2)设置终端参数 • (3)建立与目的分组终端的虚电路 • (4)NPT与PAD之间的数据转换 • (5)清除虚电路

  36. 数据报和虚电路 • ＰＳＤＮ提供两类服务：数据报和虚电路 • 数据报服务：在数据报服务控制下，子网接收源节点来的独立信息包，经全称编址后，独自地传输到目的节点，服务质量：无序，无差错控制。 • 虚电路服务：虚电路是网络内一对数据终端之间的逻辑连接，数据交换前，要先建立一虚电路，确定数据交换的路径。服务质量：有序、无错

  37. 数据报和虚电路 • 虚电路与逻辑信道的不同点： 　1、虚电路是动态建立，动态清除，而逻辑信道即是始终存在的。 　2、虚电路是端一端的，而逻辑信道只具有本地特性。

  38. 数据报和虚电路 • 子网内数据服务的实现：每一节点保存一输出线选择表 • 子网内虚电路服务的实现：子网的每一节点保存一张虚电路的输入输出表，一一对应。

  39. 虚电路的实现 H1—A—D—C—T1 H2—A—F—E—D—T2 H3—E—D—C—T1

  40. 综合服务数字网(ISDN) 定义：综合服务网是指在同一数字传输链路上,通过同一数字交换机同时传送数字化话音和各种数据服务. 接口 功能 参考点 信道类型

  41. BISDN参考模型 BISDN的参考配置中也定义了B-TE1、B-TE2、B-TA、B-NTl、B-NT2这几个功能群。

  42. BISDN参考模型——功能接入 B—NTl为BISDN的第一类网络终端，主要完成低层功能，具有线路传输终端、传输接口处理等功能。 B—NT2为BISDN的第二类网络终端，完成适配和较小容量的ATM交换，无需支持公用NNI信令和复杂的计费等功能。 B—TEl为标准的ATM终端，支持ATMUNI接口，执行从低层到高层的各层终端 协议。

  43. BISDN参考模型——功能接入 B—TE2为非标准的ATM终端，比如现有的各种终端，它们不支持BISDN的标准接口，需经终端适配器(TA)适配才能接入ATM网。 B-TA为BISDN的终端适配器，它的一端为与B-TE2有关的接口，另一端为标准 的ATMUNI接口，它将B-TE2的输出适配成ATM信元，并将相关的信令转换成 BISDNUNI信令。

  44. BISDN参考模型——参考点 Sb Tb Ub R

  45. ISDN信道类型 • B信道---64Kbps • D信道---16Kbps • H信道 HO:384Kbps • H11:1536Kbps • H12:1920bps • 2B+D

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