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1、第8章 广域网实例,X.25网 帧中继网 N-ISDN ATM网 路由器点到点互连网,X.25网,X.25是欧洲、中国早期的包交换广域网。 X.25是CCITT1976开发的公共数据网络协议标准, 在1980, 1984, 1988等做了修改。 它包括物理层、数据链路层、网络层协议，对应OSI模型的下三层。 X.25的物理层标准是X.21或X.21bis。 X.21是15针的数字接口，实际上广泛采用 RS-232-C，即X.21bis。,X.25的数据链路层LAPB,LAPB(Link Access Procedure-Balanced)是OSI 数据链路层协议 HDLC (High-leve
2、l Data Link Control) 的子集。 LAPB在逐段链路提供 可靠的帧传输服务:通过序号, 确认, 重传。 滑动窗口流控:窗口最大为7。,LAPB帧格式,帧头、尾字节 F01111110，在位流中划定帧界，称为帧界标记。发送方在发送两个F之间的部分时，若遇到连续5个1则后面插入1个0，避免中间的01111110误作帧界标记，这称为“0位插入”(bit stuffing)。数据部分可以是任何数值，称为数据透明性。接收方.。 帧校验序列FCS是循环冗余校验码，其生成多项式是X16X12X51，用于检测帧传输错误。,F,地址,控制,数据,FCS,F,X.25的网络层X.25,提供有连接
3、(即虚电路)服务。 虚电路有两类：交换虚电路和永久虚电路，前者临时动态建立；后者无需建立，一直存在。 X.25的包分为控制包和数据包。 控制包用于交换虚电路的建立(“call request”，“call accepted”等)和撤消。虚电路建立后被分配一个虚电路号。 控制包和数据包在同一物理信道，甚至同一虚电路传输，称为带内信令(inband signaling)。,X.25数据包格式,Q,逻辑通道号,0,0,1,逻辑通道号,接收序号,M,发送序号,0,数据,Q(Qualifier)：允许高层(传输层)区分用户数据 (Q=0)和控制数据(Q=1)； 逻辑通道号：虚电路号。包括前4位组号和后8
4、 位通道号,X.25数据包格式(续),接收序号(3位)：是下一期待接收的包序号，即捎带的确认号。序号以8为模。 发送序号(3位)：本发送包序号，它与接收序号一起为网络层包流提供滑窗流控和差错控制。滑窗大小默认值为2，序号3位时滑窗最大值7。 M (More data)：它支持长包分段和重组。长包的数据分段，并加包头封装成若干个包，最后一段的包此位为0，其余各段此位为1。 大部分X.25网工作在64kbps以下，低速率的原因？,帧中继网(Frame Relay),帧中继是AT&T在1986年提出，技术背景。1988年开始由ITU-T等制订有关的国际标准，1991年美国首先开始帧中继商业服务。 帧
5、中继速率一般为64kbps 2Mbps, 可达45Mbps。 帧中继是有连接的包交换网，提供永久虚电路和交换虚电路服务。 帧中继采用带外信令(outband signaling)，虚电路的建立和撤消在控制平面, 用户数据传输在用户平面，两者可是分开的接口、信道或连接。,帧中继协议体系,Q.933,LAPD (Q.921),LAPF(Q.922)核心,DS0，nDS0，DS1，E，DS3,网络层,数据 链路层,物理层,控制平面,用户平面,帧中继用户平面协议层次,应用层,传输层,网络层,LAPF核,物理层,LAPF核,物理层,LAPF核,物理层,应用层,传输层,网络层,LAPF核,物理层,主机,主
6、机,交换机,交换机,帧中继的帧结构,F,地址,用户数据,FCS,F,1,24,2,1,(字节),DLCI(高阶位),EA=0,C/R,EA=1,DE,BECN,FECN,DLCI(低阶位),4,1,1,1,1,(位),帧中继的帧结构(续),F=0111110：帧界标记，为数据帧定界，采用“0位插入”保证数据透明性，同LAPB； FCS(Frame Check Sequence)：帧校验序列，同LAPB； DLCI (Data Link Connection Identifier)：数据链路连接标识，即虚电路号，对于2字节地址，它标识每个接口的2101024条虚电路之一； C/R(Command
7、/Response)：命令/响应位，保留；,帧中继的帧结构(续),FECN(Forward Explicit Congestion Notification)：正向显式拥塞通知； BECN(Backward ECN)：反向显式拥塞通知； DE(Discard Eligibility)：丢弃优选位，DE=1指示网络拥塞时本帧可优先丢弃； EA(Extended Address)：地址字段扩充位，EA=0？EA=1?,帧中继的主要功能LAPF核心功能,在物理位流中为数据帧定界； 在数据链路层提供虚电路服务：通过DLCI为数据帧确定路由，实现多个虚电路复用同一物理信道； 检查并保证帧在0位插入前和删
8、除后包含整数字节； 帧校验序列检测数据帧的传输错误； 拥塞控制功能。,帧中继提供最小服务,保证帧传递次序。 没有重复帧。 有小概率的帧丢失。 帧中继交换结点只有很少的处理：确定帧的头、尾，作差错校验，基于虚电路号转发帧，检测到错误帧简单地丢弃。帧中继是对低速包交换技术 X.25 的简化和改进。,帧中继的拥塞控制,准入控制对永久虚电路指定(对交换虚电路协商)的通信量参数： 承诺突发大小Bc (commited Burst size)：在某指定时间间隔T 内可传输的最大信息量，以位计。 承诺信息速率CIR (Commited Information Rate)：网络承诺的信息传输平均速率，CIR=
9、Bc/T。 超额突发大小Be (excess Burst size)：在时间间隔T 内网络将试图为连接传输的最大超额信息量。,帧中继的拥塞控制(续),通信流管制 (traffic policing) 当T间隔内收到帧的总位数低于Bc，帧被传输。 当T间隔内收到帧的总位数大于Bc, 小于Bc+Be, 网络将超过 Bc 的帧其 DE位置1，.。 当T间隔内收到帧的总位数大于Bc+Be，超过的帧立即丢弃。 拥塞通知 正向显式拥塞通知FECN(交换机通知接收主机) 反向显式拥塞通知BECN(交换机通知发送主机),N-ISDN,综合业务数字网ISDN是完全数字化的线路交换电话网，目标是综合话音服务和数据
10、通信服务。是CCITT1984年开始制订的，被称为N-ISDN。结果没能取代迄今使用的数字和模拟混合的电话网，因速率低在数据通信领域遭到冷落。 N-ISDN中话音信号采用PCM数字化，8000次/秒采样，每路采样8位，速率64kbps。基本速率接口2B+D=264+16=144kbps。主速率接口美国23B+D, 欧洲30B+D, 分别为1.5M和2Mbps。,ATM网,ATM是ITU-T在1988年作为B-ISDN的核心技术提出的。今天看来ATM担当三网合一重任的神话已经破灭。ATM只是许多网络技术中的一种。 ATM网传输定长的小包，称信元(cell)，长53字节。ATM交换机轮流发送不同源
11、的信元，定长信元的网络时延可以预测，数据、音频、视频信息能在网内混合传递，定长信元交换简单，可以通过硬件实现，速率高。,ATM网的协议模型,物理层,ATM 层,ATM 适配层,高层,高层,控制平面,用户平面,层管理,平面管理,ATM信元,GFC,VPI,VCI,PTI,C L P,HEC,4,8,16,3,1,8,(位),(a) 主机与ATM 交换机接口 UNI 的 ATM 信元头,VPI,VCI,PTI,C L P,HEC,(b )ATM 交换机与交换机接口 NNI 的 ATM 信元头,ATM信元(续),类属流控GFC(Generic Flow Control)：在UNI用于信元流量控制。
12、虚通路标识VPI(Virtual Path Identifier)/虚信道标识VCI(Virtual Channel Identifier)：ATM连接由一系列VPI/VCI标识。在ATM连接建立时，在ATM端结点和中间的交换机为该连接指定一系列VP链路和VC链路，由一串VPI/VCI值标识。ATM交换机要建立VPI/VCI转换表。ATM信元只携带到达下一站的VPI/VCI，由交换机查表得到下一段链路的VPI/VCI，填入信元。,ATM信元(续),ATM采用 VPI/VCI 是为了简化路由处理。 两个ATM交换机之间只需VPI 确定下一VP链路。 端接交换机和主机间才需VCI 确定VP 中某V
13、C。,虚通路,虚信道,传输链路,ATM信元(续),信元丢弃优先级CLP(Cell Loss Priority)：源主机指示本信元在网络拥塞期间的丢弃优先级。 头错误校验HEC(Header Error Check)：信元头4个字节的8位CRC码，检测信元传输错误，也被物理层用于计算和识别信元边界。 载荷类型指示PTI(Payload Type Indicator)：给出数据类型和拥塞控制信息。,ATM信元PTI字段,ATM信元PTI字段(续),前向拥塞指示位EFCI(Explicit Forword Congestion Indication)由交换机设置； 资源管理信元RM(Resource
14、 Management)用于拥塞控制； Auu(ATM-user-to-user)由上层指定,ATM适配层AAL,定义了AAL1AAL4分别支持4类服务： A类恒定位速 CBR(Constant Bit Rate) 服务：支持实时、恒定位速、有连接服务，模拟电路交换。例如PCM编码的声音和未压缩图象传输。 B类可变位速 VBR(Variable Bit Rate) 服务：支持实时、可变位速、有连接服务。例如经压缩的声音和图象的传输。 C类有连接的数据服务。 D类无连接的数据服务。,ATM适配层AAL(续),AAL3和AAL4后来合成一类，称AAL3/4。但AAL3/4太复杂，又提出简化的协议A
15、AL5。 AAL5可用位速 ABR (Available Bit Rate)服务：支持有连接、可变位速、突发性数据服务。例如文件传输和电子邮件。这是一种“尽力而为”的传递服务，它是在CBR和VBR服务保证后，剩余带宽的使用服务。数据包由AAL5分成48字节的段送往ATM层封装成信元时，用信元头PTI的最低位Auu=1标记该包的最后一个信元。 还有未指明位速 UBR (Unspecified Bit Rate)。,ATM的服务质量控制上层应用在连接建立时,说明服务质量参数： 信元峰值速率PCR； 最小信元速率MCR； 最大突发容量MBS； 突发容差BT； 信元丢失比率CLR； 信元传送时延CTD
16、； 信元时延偏差CDV； 信元时延偏差容差CDVT。,制定通信流合同，说明： CBR类: 指定PCR, CDVT,最大CTD, CDV, 对CLP=0的信元指定CLR。 VBR类: 指定SCR, PCR, MBS, CDVT, CLP=0信元的CLR, 实时指定最大CTD和CDV。 ABR类: 说明PCR, CDVT, SCR和CLP=0信元的CLR。 UBR类: 说明PCR, CDVT。,ATM网的拥塞控制,连接建立时协商服务质量参数，作资源预约，若资源不够连接请求被拒绝。这称为准入控制(admission control) 采用漏桶算法对信元流整形，速率管制，进行开环控制。 基于速率的闭环控制。 及早包丢弃EPD (Early Packet Discard)：当交换机缓冲队列超过了门槛值，交换机就开始从多个连接丢弃即将到来的整个包，而不是单信元。,路由器点到点互连网PPP/TDM，PPP/RS-232,PPP主要功
