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第 6 章 广域网 - PowerPoint PPT Presentation


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第 6 章 广域网. 6.1 广域网的基本概念 6.2 广域网的中分组转发机制 6.3 异步传递方式 ATM 6.4 其他广域网. 本章需掌握内容. 广域网基本概念 数据报与虚电路区别 广域网中分组转发机制 ATM 基本概念及数据转发方式 X.25 及帧中继转发方式. 6.1 广域网的基本概念. 6.1.1 广域网的构成 当主机之间的距离较远时,例如,相隔几十或几百公里,甚至几千公里,局域网显然就无法完成主机之间的通信任务。这时就需要另一种结构的网络,即广域网。 广域网由一些结点交换机以及连接这些交换机链路组成。结点交换机执行分组转发功能。.

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- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
6 章 广域网

  • 6.1 广域网的基本概念

  • 6.2 广域网的中分组转发机制

  • 6.3异步传递方式 ATM

  • 6.4其他广域网


本章需掌握内容

  • 广域网基本概念

  • 数据报与虚电路区别

  • 广域网中分组转发机制

  • ATM基本概念及数据转发方式

  • X.25及帧中继转发方式


6.1 广域网的基本概念

  • 6.1.1 广域网的构成

    • 当主机之间的距离较远时,例如,相隔几十或几百公里,甚至几千公里,局域网显然就无法完成主机之间的通信任务。这时就需要另一种结构的网络,即广域网。

    • 广域网由一些结点交换机以及连接这些交换机链路组成。结点交换机执行分组转发功能。


广域网与局域网区别

  • 地理位置差距:

  • 受经济条件限制,广域网不能使用局域网普遍采用多点接入技术

  • 从层次上考虑:广域网与局域网区别很大,局域网使用的协议主要在数据链路层,而广域网使用的协议在网络层。广域网中一个重要问题是分组转发机制。


互联网

结点交换机

局域网

局域网

路由器

由局域网和广域网组成互联网

广域网

相距较远的局域网通过路由器与广域网相连

组成了一个覆盖范围很广的互联网


应当注意

  • 即使是覆盖范围很广的互联网,也不是广域网,因为在这种网络中,不同网络的“互连”才是其最主要的特征。

  • 广域网是单个的网络,它使用结点交换机连接各主机而不是用路由器连接各网络。

  • 结点交换机在单个网络中转发分组,而路由器在多个网络构成的互联网中转发分组。

  • 连接在一个广域网(或一个局域网)上的主机在该网内进行通信时,只需要使用其网络的物理地址即可。


6 1 2
6.1.2 数据报和虚电路

  • 网络层为接在网络上的主机所提供的服务可以有两大类:

  • 无连接的网络服务(数据报服务)

  • 面向连接的网络服务(虚电路服务)。


提供数据报服务的特点

网络随时接受主机发送的分组(即数据报)

网络为每个分组独立地选择路由。

H4

H2

H2向H6发送分组

D

H1向H5发送分组

B

路径可能变化

H6

E

H1

A

H5

C

H3

分组交换网


提供数据报服务的特点

网络尽最大努力地将分组交付给目的主机,

但网络对源主机没有任何承诺。

H4

H2

D

B

H6

E

H1

A

H5

C

H3

分组交换网


网络不保证所传送的分组不丢失

也不保证按源主机发送分组的先后顺序

以及在时限内必须将分组交付给目的主机

提供数据报服务的特点

H4

H2

D

B

H6

E

H1

A

H5

C

H3

分组交换网


提供数据报服务的特点

当网络发生拥塞时

网络中的结点可根据情况将一些分组丢弃

H4

H2

D

B

H6

E

H1

A

H5

C

H3

分组交换网


数据报提供的服务是不可靠的,

它不能保证服务质量。

实际上“尽最大努力交付”的服务

就是没有质量保证的服务。

提供数据报服务的特点

H4

H2

D

B

H6

E

H1

A

H5

C

H3

分组交换网


H1向H5发送的

所有分组都沿此

虚电路传送。

虚电路

主机H1先向主机 H5 发出一个特定格式的控制信息分组,

要求进行通信,同时寻找一条合适路由。若主机 H5 同意

通信就发回响应,然后双方就建立了虚电路。

提供虚电路服务的特点

H4

H2

D

H1要和H5通信

B

H6

E

H1

A

H5

C

H3

分组交换网


提供虚电路服务的特点

同理,主机H2和主机 H6 通信之前,也要建立虚电路。

H4

H2

D

B

H6

E

H1

A

H5

C

H3

分组交换网


在虚电路建立后,网络向用户提供的服务就好像在在虚电路建立后,网络向用户提供的服务就好像在

两个主机之间建立了一对穿过网络的数字管道。

所有发送的分组都按顺序进入管道,然后按照

先进先出的原则沿着此管道传送到目的站主机。

提供虚电路服务的特点

H4

H2

D

B

H6

E

H1

A

H5

C

H3

分组交换网


提供虚电路服务的特点 在虚电路建立后,网络向用户提供的服务就好像在

到达目的站的分组顺序就与发送时的顺序一致,

因此网络提供虚电路服务对通信的

服务质量QoS (Quality of Service)有较好的保证。

H4

H2

D

B

H6

E

H1

A

H5

C

H3

分组交换网


数据报服务和虚电路服务在虚电路建立后,网络向用户提供的服务就好像在优缺点的归纳

对比的方面 虚电路服务 数据报服务

思路 可靠通信应当 可靠通信应当

由网络来保证 由用户主机来保证

连接的建立 必须有 不要

目的站地址 仅在连接建立阶段 每个分组都有

使用,每个分组使 目的站的全地址

用短的虚电路号


数据报服务和虚电路服务在虚电路建立后,网络向用户提供的服务就好像在优缺点的归纳

对比的方面 虚电路服务 数据报服务

分组的转发 属于同一条虚电路 每个分组独立选择

的分组均按照同一 路由进行转发

路由进行转发

当结点出 所有通过出故障的 故障结点可能丢失

故障时 结点的虚电路 分组,一些路由

均不能工作 可能会发生变化


数据报服务和虚电路服务在虚电路建立后,网络向用户提供的服务就好像在优缺点的归纳

对比的方面 虚电路服务 数据报服务

分组的顺序 总是按发送顺序 到达目的站时不一定

到达目的站 按发送顺序

端到端的 可以由分组交换网 由用户主机负责

差错处理和 负责也可以由用户

流量控制 主机负责


6.2 在虚电路建立后,网络向用户提供的服务就好像在广域网中的分组转发机制

  • “转发” (forwarding)和“路由选择” (routing)这两个名词的使用在过去有些混乱。现在的文献倾向于将它们区分开来。

  • 转发是当交换结点收到分组后,根据其目的地址查找转发表(forwarding table),并找出应从结点的哪一个接口将该分组发送出去。

  • 路由选择是构造路由表(routing table)的过程。

  • 路由表是根据一定的路由选择算法得到的,而转发表又是根据路由表构造出的。


在虚电路建立后,网络向用户提供的服务就好像在转发”和“路由选择”

  • 路由选择协议负责搜索分组从某个结点到目的结点的最佳传输路由,以便构造路由表。

  • 从路由表再构造出转发分组的转发表。分组是通过转发表进行转发的。

  • 为了使讨论更简单些,可以不严格区分“转发”和“路由选择”,也不一定使用“转发表”这一名词。

    • 在转发分组时可以不是说“查找转发表”而是说“查找路由表”。


6 2 1 1
6.2.1 在虚电路建立后,网络向用户提供的服务就好像在在结点交换机中查找转发表1. 层次结构的地址结构

  • 局域网采用了平面地址结构

    (flat addressing)。

    • 对局域网,这种结构非常方便。

  • 广域网中一般都采用层次地址结构(hierarchical addressing)。


最简单的层次结构地址举例 在虚电路建立后,网络向用户提供的服务就好像在

  • 用二进制数表示的主机地址划分为前后两部分。

  • 前一部分的二进制数表示该主机所连接的分组交换机的编号。

  • 后一部分的二进制数表示所连接的分组交换机的端口号,或主机的编号。

所连接的交换机的编号

所连接的交换机端口的编号

计算机在广域网中的地址


4在虚电路建立后,网络向用户提供的服务就好像在

5

6

7

4

5

6

7

每个交换机都有两组端口。

一组是和本地主机相连的低速端口,

另一组是和其他交换机相连的高速端口。

[1, 1]

[1, 3]

3

1

1

2

3

1

2

3

[3, 2]

[3, 3]

4 5 6 7

交换机 2

1 2 3

[2, 1] [2, 2]


每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口

4

5

6

7

4

5

6

7

主机地址[1, 3]是指连接在交换机1的3号低速端口

主机地址[3, 2]是指连接在交换机3的2号低速端口

[1, 1]

1

3

1

2

3

1

2

3

[3, 2]

[1, 3]

[3, 3]

4 5 6 7

交换机 2

1 2 3

[2, 1] [2, 2]


目的站 下一跳每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口

[1, 1] 交换机1

[1, 3] 交换机1

[3, 2] 交换机3

[3, 3] 交换机3

[2, 1] 直接

[2, 2] 直接

4

5

6

7

交换机2

的转发表

这里给出结点交换机2中的转发表作为例子

例如,一个欲发往主机[3, 2]的分组到达了交换机2。

这时应查找交换机2 的转发表,找目的站为[3, 2]的项目。

[1, 1]

1

3

4

5

6

7

1

2

3

1

2

3

[3, 2]

[1, 3]

[3, 3]

4 5 6 7

交换机 2

1 2 3

[2, 1] [2, 2]


目的站 下一跳每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口

[1, 1] 交换机1

[1, 3] 交换机1

[3, 2] 交换机3

[3, 3] 交换机3

[2, 1] 直接

[2, 2] 直接

1

2

3

4

1

2

3

4

交换机2

的转发表

目的站是[3, 2]吗?

查找转发表中的下一个项目。

[1, 1]

1

3

1

2

3

1

2

3

[3, 2]

[1, 3]

[3, 3]

4 5 6 7

交换机 2

1 2 3

[2, 1] [2, 2]


目的站 下一跳每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口

[1, 1] 交换机1

[1, 3] 交换机1

[3, 2] 交换机3

[3, 3] 交换机3

[2, 1] 直接

[2, 2] 直接

1

2

3

4

1

2

3

4

交换机2

的转发表

目的站是[3, 2]吗?

查找转发表中的下一个项目。

[1, 1]

1

3

1

2

3

1

2

3

[3, 2]

[1, 3]

[3, 3]

4 5 6 7

交换机 2

1 2 3

[2, 1] [2, 2]


目的站 下一跳每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口

[1, 1] 交换机1

[1, 3] 交换机1

[3, 2] 交换机3

[3, 3] 交换机3

[2, 1] 直接

[2, 2] 直接

1

2

3

4

1

2

3

4

交换机2

的转发表

目的站是[3, 2]吗?

根据转发表指出的下一跳把分组转发到交换机3。

[1, 1]

1

3

1

2

3

1

2

3

[3, 2]

[1, 3]

[3, 3]

4 5 6 7

交换机 2

1 2 3

[2, 1] [2, 2]


1每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口

2

3

4

1

2

3

4

分组转发到交换机3后就查找交换机3的转发表。

从转发表(此处省略了)可知不必再转发分组了,

把该分组直接交付给主机[3, 2]即可。

[1, 1]

1

3

1

2

3

1

2

3

[3, 2]

[1, 3]

[3, 3]

4 5 6 7

交换机 2

1 2 3

[2, 1] [2, 2]


按照目的站连接的交换机号每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口确定下一跳

  • 只要转发表中目的站一栏中的交换机号相同,那么查出的“下一跳”就是相同的。

  • 在转发分组时,可只根据分组的主机地址中的交换机号来查找转发表。

  • 只有当分组到达与目的主机相连的结点交换机时,交换机才检查第二部分地址(主机号),并通过合适的低速端口将分组交给目的主机。


6 2 2
6.2.2 每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口路由表简化

  • 广域网路由问题就是要解决分组在交换机中应如何进行转发。

  • 转发表就是为解决广域网路由问题而在交换机中专门设置的。

  • 在专门研究广域网路由问题时,可用图论中“图”来表示整个广域网。


图的应用每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口

  • 可用图论中的“图(graph)”来表示整个广域网。

  • 用“结点”表示广域网上的结点交换机,用连接结点与结点的“边”表示广域网中的链路。

  • 连接在结点交换机上的主机与分组转发无关,因此在图中可以不画上。


用图表示广域网的例子 每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口

结点

1

2

1

2

3

4

4

3


每一个结点的转发表 每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口

对结点 1的转发表的第一个项目的解释:

若到达结点 1的分组的目的地址是结点 1 上的主机,

则下一跳就是直接交付而不必再转发其他结点。

结点 1 的转发表

目的站 下一跳

1

2

1 直接

2 3

3 3

4 3

4

3


每一个结点的转发表 每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口

对结点 2的转发表的第一个项目的解释:

若到达结点 2的分组的目的地址是结点 1 上的主机,

则下一跳就应转发到结点 3。

结点 2 的转发表

目的站 下一跳

1

2

1 3

2 直接

3 3

4 4

4

3


可以合并每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口

这三个项目的“下一跳” 都是转发到“3”(结点 3)。

在路由表中使用默认路由

以结点1和结点2中的转发表为例来讨论

结点1的转发表

目的站 下一跳

1

2

1 直接

2 3

3 3

4 3

4

3


默认路由每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口

在路由表中使用默认路由

结点 1 的转发表

目的站 下一跳

1

2

1 直接

默认 3

4

3


可以合并每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口

这两个项目的“下一跳” 都是转发到“3”(结点 3)。

在路由表中使用默认路由

结点 2 的转发表

目的站 下一跳

1

2

1 3

2 直接

3 3

4 4

4

3


默认路由每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口

在路由表中使用默认路由

使用默认路由使转发表更加简洁,可减少查找转发表的时间。

结点 2 的转发表

目的站 下一跳

1

2

2 直接

4 4

默认 3

4

3


6 3 atm 6 3 1 atm
6.3 每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口异步传递方式 ATM6.3.1 ATM 的基本概念

  • 人们曾经设想过“未来最理想的”一种网络应当是宽带综合业务数字网 B-ISDN。

  • B-ISDN 采用新的 ATM 交换技术。这种技术结合了电路交换和分组交换的优点。

  • 虽然在 B-ISDN 并没有成功,但 ATM 技术还是获得了相当广泛的应用,并在因特网的发展中起到了重要的作用。


Atm asynchronous transfer mode
异步传递方式 每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口ATM(Asynchronous Transfer Mode)

  • ATM 是建立在电路交换和分组交换的基础上的一种面向连接的快速分组交换技术。

  • ATM 采用定长分组作为传输和交换的单位。这种定长分组叫做信元(cell)。


每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口异步”的含义

  • 如果用户有很多信元要发送,就可以接连不断地发送出去。只要 SDH 的帧有空位置就可以将这些信元插入进来。

  • ATM名词中的“异步”是指将ATM信元“异步插入”到同步的 SDH 比特流中。


ATM 每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口的主要优点如下:

  • 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。信元长度为 53 字节,其首部(可简称为信头)为 5 字节。

  • 能支持不同速率的各种业务。

  • 所有信息在最低层是以面向连接的方式传送,保持了电路交换在保证实时性和服务质量方面的优点。


ATM 每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口的主要优点如下:

  • ATM 使用光纤信道传输。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(放在高层处理),因而明显地提高了信元在网络中的传送速率。


ATM 每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口的缺点

  • ATM 的一个明显缺点就是信元首部的开销太大,即 5 字节的信元首部在整个 53 字节的信元中所占的比例相当大。

  • ATM 的技术复杂且价格较高。

  • ATM 能够直接支持的应用不多。

  • 10 千兆以太网的问世,进一步削弱了 ATM 在因特网高速主干网领域的竞争能力。


ATM 每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口网络中的网络元素

  • ATM端点(又称为 ATM 端系统)通过点到点链路与 ATM 交换机相连。

  • ATM交换机是一个快速分组交换机(交换容量高达数百 Gb/s),其主要构件是:

    • 交换结构(switching fabric)

    • 若干个高速输入端口和输出端口

    • 必要的缓存


a每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口

e

b

f

c

g

d

h

ATM 的交换结构

ATM 交换机

输入信元

输出信元

交换结构


6 3 2 atm
6.3.2 ATM 每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口的协议参考模型和信元结构

1. ATM 的协议参考模型

ATM 的协议参考模型共有三层,大体上与 OSI的最低两层相当(但无法严格对应)。

ATM

的层次

CS子层

3

ATM 适配层 (AAL 层)

SAR子层

ATM 层

2

TC 子层

物理层

1

PMD 子层


1 atm aal
(1) ATM 每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口适配层 AAL

  • AAL (ATM Adaptation Layer)层的作用就是增强 ATM 层所提供的服务,并向上面高层提供各种不同的服务。

ATM

的层次

CS子层

ATM 适配层 (AAL 层)

3

SAR子层

2

ATM 层

TC 子层

物理层

1

PMD 子层


Aal 48 atm 5 53

话音信号每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口

A/D

AAL 层

ATM 层

53 字节信元

48 字节数据块

数字化的采样信号

视频信号

A/D

AAL 层

ATM 层

压缩的编码信号

图像帧

48 字节数据块

53 字节信元

数据信号

ATM 层

AAL 层

48 字节数据块

53 字节信元

长度可变的突发数据分组

AAL 层将 48 字节长的数据块交给 ATM 层,加上 5 字节的首部后变成 53 字节的信元


Ip atm
每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口IP数据报转换为ATM信元

  • ITU-T规定了ATM网络可向用户提供几种类型服务。目前AAL5(即AAL的类型5)是和IP数据报配合起来的一种ATM适配层。

  • 从层次上看,IP数据报通过AAL层把一个IP数据报划分成48字节数据块,然后在ATM层加上5字节首部,构成ATM信元。


Aal5 48 atm

PT 每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口= 000

PT = 000

PT = 000

举例:AAL5 将用户数据分割为48 字节的数据块交给 ATM 层

字节 2 2 4

用户数据(例如,IP 数据报)

CRC 检验

保留

长度

CS-PDU

填充

尾部

1~65535 字节

CS 子层

AAL5 层

48 字节

48 字节

48 字节

48 字节

SAR-PDU

SAR 子层

发送

ATM 层

ATM 信元

53 字节

ATM 信元

53 字节

ATM 信元

53 字节

ATM 信元

53 字节

PT = 001 表示是最后一个信元


2 atm
(2) ATM 每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口层

  • 主要完成交换和复用功能,与传送 ATM 信元的物理媒体或物理层无关。

ATM

的层次

CS子层

3

ATM 适配层 (AAL 层)

SAR子层

ATM 层

2

TC 子层

物理层

1

PMD 子层


Vci vpi vpi vci

虚通道 每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口VPx

VCx

VCy

VCz

VCx

虚通路

VCy

VCx

VCy

VCz

VPy

VPz

VCI 与 VPI( VPI 包含 VCI)

  • ATM 连接用信元首部中的两级标号来识别。

  • 虚通路标识 VCI (Virtual Channel Identifier)

  • 虚通道标识符 VPI (Virtual Path Identifier)

传输链路


Vci vpi vpi vci1

虚通道 每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口VPx

VCx

VCy

VCz

VCx

虚通路

VCy

VCx

VCy

VCz

VPy

VPz

VCI 与 VPI( VPI 包含 VCI)

  • 一个虚通路 VC 是在两个或两个以上的端点之间的一个运送 ATM 信元的通信通路。

  • 一个虚通道 VP 包含有许多相同端点的虚通路 VC,而这许多 VC 都使用同一个 VPI。

传输链路


Vci vpi vpi vci2

虚通道 每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口VPx

VCx

VCy

VCz

VCx

虚通路

VCy

VCx

VCy

VCz

VPy

VPz

VCI 与 VPI( VPI 包含 VCI)

  • 在一个给定的接口,复用在一条链路上的许多不同的 VP,用它们的 VPI 来识别。

  • 复用在一个 VP 中的不同的 VC,用它们的 VCI 来识别。

传输链路


Vci vpi vpi vci3

虚通道 每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口VPx

VCx

VCy

VCz

VCx

虚通路

VCy

VCx

VCy

VCz

VPy

VPz

VCI 与 VPI( VPI 包含 VCI)

  • 一个给定的 VCI 值没有端到端的意义。

  • VP 在经过集中器或交换机时,其 VPI 也会改变。

传输链路


ATM每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口层的功能

  • 信元的复用与分用

  • 信元的 VPI/VCI 转换(就是将一个入信元的 VPI/VCI 转换成新的数值)

  • 信元首部的产生与提取

  • 流量控制


(3)每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口物理层

  • 物理层实现信元流和比特流的转换,以及在物理媒体上正确传输和接收比特流。

  • 当使用光纤传输时,物理层还必须完成从电信号到光信号(或反过来)的转换。


Atm aal

交换机每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口

交换机

ATM 层

ATM 层

物理层

物理层

物理层

物理层

ATM 层和 AAL 层

  • 在 ATM 交换机中只有物理层和 ATM 层。

ATM 端点

ATM 端点

ATM 网络

IP 层

IP 层

AAL层

AAL层

ATM层

ATM层

物理层

物理层

ATM 网络


Atm aal1

ATM 每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口端点

ATM 端点

AAL层

AAL层

ATM 层和 AAL 层

  • AAL 层功能只能驻留在 ATM 端点之中,而在ATM交换机中只有物理层和ATM层。

交换机

交换机

ATM 网络

IP 层

IP 层

ATM层

ATM层

ATM 层

ATM 层

物理层

物理层

物理层

物理层

物理层

物理层

ATM 网络


ATM 每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口在哪一层?

  • 当孤立地观察一个 ATM 网络时,ATM 网络像一个广域网,因为它可以覆盖很大的地理范围,有自己网络的硬件地址和进行信元转发的结点交换机,并且向上提供虚电路服务。

  • 从 IP 层来看,整个的 ATM 网络又相当于两个 IP 结点之间的一条数据链路,因而整个 ATM 网络又好像是处在数据链路层。

  • 可见 ATM 体系结构中的层次和 OSI 的层次很难有严格的对应关系。


6 3 3 atm
6.3.3 ATM 每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口的逻辑连接机制

  • 在 ATM 中使用的虚通路是一种逻辑连接。

  • 虚通路是 ATM网络中的基本交换单元。

  • 两个端用户要进行通信,首先必须建立虚通路连接,然后才能在这个端到端连接上以固定信元长度和可变速率进行全双工的通信。数据传送完毕后再释放连接。


Vci vpi
VCI每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口和 VPI 的转换

  • ATM 信元在 ATM 网络中传输时,一定是在某个特定的虚连接上按序传送的。

  • ATM 信元的首部一定要有这个虚连接的标识符 VPI/VCI,以便惟一地标识该信元属于哪一个虚通路。

  • 所有的 VPI/VCI 值只在每一段物理链路上具有惟一的值。

  • 每经过一段链路,信元的 VPI/VCI 值都可能改变数值。


入 入 出 出每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口

端口 VPI/VCI 端口 VPI/VCI

1 9/35 4 6/35

入 入 出 出

端口 VPI/VCI 端口 VPI/VCI

4 3/17 2 9/35

入 入 出 出

端口 VPI/VCI 端口 VPI/VCI

4 6/35 2 42/55

端点 A 通过 ATM 交换机 X, Y 和 Z

与端点 B 建立了一条逻辑连接

ATM 网络

X

Z

3/17

42/55

Y

6/35

9/35

A

1

B

1

4

2

4

2

1

4

3

3

2

3

交换机 Y 的 VPI/VCI 转换表

交换机 X 的 VPI/VCI 转换表

交换机 Z 的 VPI/VCI 转换表


6 4 6 4 1 x 25
6.4每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口其他广域网6.4.1 X.25 网

  • X.25 网就是 X.25 分组交换网,它是在二十多年前根据 CCITT(即现在的 ITU-T)的 X.25 建议书实现的计算机网络。

  • X.25 只是一个对公用分组交换网接口的规约。X.25 所讨论的都是以面向连接的虚电路服务为基础。


X 25 dte dce
X.25 每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口规定了 DTE-DCE 的接口

X.25 接口

DTE

DCE

X.25 接口

VC1

VC2

DTE

DTE

DCE

DCE

X.25 公用分组交换网

X.25 接口


X.25 每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口的层次关系

  • 用户数据在 X.25 的分组层(相当于网络层)加上 X.25 的首部控制信息后,就组装成为 X.25 分组。

  • 在数据链路层使用的是 HDLC 的一个子集——平衡型链路接入规程 LAPB。

  • 在分组层 DTE 与 DCE 之间可建立多条逻辑信道(0~4095 号) ,使一个 DTE 同时和网上其他多个 DTE 建立虚电路并进行通信。

  • X.25 还规定了在经常需要进行通信的两个 DTE 之间可以建立永久虚电路。这些虚电路号以及分组序号等控制信息都写在 X.25 分组的首部中。


X.25 每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口的层次关系

用户数据

X.25首部

用户数据

分组层(网络层)

X.25 分组

LAPB首部

LAPB尾部

数据链路层

LAPB 帧


X 25 ip
X.25 每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口网与 IP 网

  • 基于 IP 协议的因特网是无连接的,只提供尽最大努力交付的数据报服务,无服务质量可言。

  • X.25 网是面向连接的,能够提供可靠交付的虚电路服务,能保证服务质量。

  • 正因为 X.25 网能保证服务质量,在二十多年前它曾经是颇受欢迎的一种计算机网络。


X.25 每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口网退出了历史舞台

  • 到了 20 世纪 90 年代,情况就发生了很大的变化。通信主干线路已大量使用光纤技术,数据传输质量大大提高使得误码率降低好几个数量级,而 X.25 十分复杂的数据链路层协议和分组层协议已成为多余的。

  • PC 机的价格急剧下降使得无硬盘的哑终端退出了通信市场。这正好符合因特网当初的设计思想:网络应尽量简单而智能应尽可能放在网络以外的用户端。


6 4 2 fr 1
6.4.2 每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口帧中继 FR1.帧中继的工作原理

  • 在 20 世纪 80 年代后期,许多应用都迫切要求增加分组交换服务的速率。

  • 帧中继FR (Frame Relay)就是一种支持高速交换的网络体系结构。

  • 帧中继在许多方面非常类似于 X.25,被称为第二代的 X.25。

  • 今天的数字光纤网比早期的电话网具有低得多的误码率,如果减少结点对每个分组的处理时间,则各分组通过网络的时延亦可减少,同时结点对分组的处理能力也就增大了。


帧中继减少结点处理时间每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口

  • 帧中继不使用差错恢复和流量控制机制。

  • 当帧中继交换机收到一个帧的首部时,只要一查出帧的目的地址就立即进行转发。

  • 因此在帧中继网络中,一个帧的处理时间比 X.25 网约减少一个数量级。这样,帧中继网络的吞吐量要比 X.25 网络的提高一个数量级以上。


帧中继对差错的处理 每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口

  • 当检测到有误码时,结点要立即中止这次传输。

  • 当中止传输的指示到达下个结点后,下个结点也立即中止该帧的传输,并丢弃该帧。

  • 如果需要重传出错的帧,则由源站使用高层协议(而不是帧中继协议)请求重传该帧。

  • 因此,仅当帧中继网络本身的误码率非常低时,帧中继技术才是可行的。


帧中继使用虚电路每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口

  • 帧中继的逻辑连接的复用和交换都在第二层处理,而不是像 X.25 在第三层处理。

  • 帧中继网络向上提供面向连接的虚电路服务。虚电路一般分为交换虚电路 SVC和永久虚电路 PVC两种。

  • 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,它的好处是在通信时可省去建立连接的过程。

  • 如果有 N 个路由器需要用帧中继网络进行连接,那么就一共需要有 N(N – 1)/2 条永久虚电路。


帧中继的控制信令每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口

  • 帧中继的呼叫控制信令是在与用户数据分开的另一个逻辑连接上传送的(即共路信令或带外信令)。

  • 这点和 X.25 很不相同。X.25 使用带内信令,即呼叫控制分组与用户数据分组都在同一条虚电路上传送。


虚电路像一条专用电路每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口

用户看不见帧中继网络内的帧中继交换机

虚电路

路由器

路由器

局域网

局域网

帧中继网

帧中继提供虚电路服务

帧中继交换机

路由器

路由器

局域网

帧中继网

局域网

虚电路


帧中继网络的工作过程每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口

  • 用户在局域网上传送的 MAC 帧传到与帧中继网络相连接的路由器。

虚电路

路由器

路由器

局域网

局域网

帧中继网


帧中继网络的工作过程每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口

  • 路由器就剥去 MAC 帧的首部,将 IP 数据报交给路由器的网络层。

  • 网络层再将 IP 数据报传给帧中继接口卡。

虚电路

路由器

路由器

局域网

局域网

帧中继网


首部每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口

尾部

字节

1

2~4

可 变

2

1

帧检验序列

信 息

标 志

标 志

地 址

帧中继帧

发送在前

  • 帧中继接口卡把 IP 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段,帧中继帧的标志字段和 PPP 帧的一样),进行 CRC 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),就构成了帧中继帧。

IP 数据报


帧中继网络的工作过程每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口

  • 为了区分开不同的永久虚电路 PVC,每一条 PVC 的两个端点都各有一个数据链路连接标识符 DLCI。

  • DCLI 是 Data Link Connection Identifier。

虚电路

路由器

路由器

局域网

局域网

帧中继网


虚电路每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口

路由器

路由器

局域网

局域网

帧中继网

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电路号转发帧(若检查出有差错则丢弃)。


虚电路每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口

路由器

路由器

局域网

局域网

帧中继网

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时,终点路由器就剥去帧中继帧的首部和尾部,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。


帧中继网络的工作过程每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口

  • 目的主机若发现有差错,则报告上层的 TCP 协议处理。

  • 即使 TCP 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送,而并不知道这是重传的数据。


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