数据通信网络

2023/2/41现代通信网络张冬梅(zhangdm@)北京邮电大学计算机科学与技术学院2023/2/42第二部分典型通信网络2023/2/43数据通信网计算机学院2023/2/44主要内容数据网概述分组交换网(X.25)帧中继(FR)数字数据网(DDN)ATM网络计算机网络局域网与城域网广域网与互联网2023/2/45数据网概述数据：客观事物的符号表示数据通信：依照一定的通信协议，利用数据传输技术，在两个终端之间传递数据信息的一种通信方式与通信业务。

特点计算机之间或者计算机与人之间的通信准确性与可靠性要求高接续与响应时间要求快传输速率高通信数据是阵发的接口差异大2023/2/46数据网概述数据通信系统模型DTE：数据终端设备(DataTerminalEquipment)DTC：数据通信设备(DataCommunicationsEquipment)

数据电路端接设备(DataCircuitterminatingEquipment)DTEDCEDCE传输系统DTE

数据电路2023/2/47简化的数据通信网络模型交换节点WANDTEDCEDCE传输系统DTEhosthosthosthosthostLAN2023/2/48数据传输方式同步传输与异步传输串行传输与并行传输工作方式：单工、半双工与全双工数据网网络概念：由分布在各处的数据传输设备、数据交换设备和数据终端设备组成，用于实现数据信息的交换、传输和处理的网络。特征以传输数据为主普遍采用存储转发方式的分组交换2023/2/49数据网的组成数据网的硬件组成数据终端设备：主机、终端数据通信设备：编解码器、Modem、终端适配器、集中器、复用器等数据传输与交换设备：交换机、中继器、网桥、路由器、数字交叉连接设备等传输介质：双绞线、同轴电缆、光纤、无线电、微波、红外线等2023/2/410数据网的软件组成协议软件：实现网络协议功能的软件网络操作系统：多任务操作系统管理软件：实现网络管理功能的软件交换与路由软件：为通信各部分之间建立和维护传输信息所需的路径网络应用软件：网络环境下直接面向用户的应用程序分组交换网功能：完成分组数据的交换业务，具有线路利用率高、传输速率高、传递安全可靠的特点基本结构分组交换机数据终端分组拆装设备传输线路网络管理中心典型网络与协议：X.25协议（略）基本业务：交换虚电路与永久虚电路2023/2/4112023/2/412帧中继网产生背景通信容量进一步增加网内传输质量比较好计算机的智能程度较高

实质是由X.25分组交换技术演变而来功能：完成快速分组交换业务特点：资源利用率高、传输速率高、兼容性好、组网功能强2023/2/413FR帧结构帧尺寸：可变，最大1000字节帧格式帧中继节点的核心业务：无网络层功能帧定界虚电路的复用差错检测帧有效性检查拥塞管理比特级透明2023/2/414帧结构:地址字段结构FAddressInformationFCSF字节128n(1≤n≤262)21

87654321DLCI(高阶)C/REA0DLCI(低阶)FECNBECNDEEA12023/2/415帧格式的特点：无控制字段只有数据帧，无控制帧不可能使用带内信令：逻辑连接只能运载用户数据不可能执行流量控制和差错控制，因为没有序列号地址字段默认为2个八位位组，运载数据链路连接标识符连接标识符仅具有本地意义2023/2/416ABCFRS1FRS3FRS2FRS4baacacbbabcDLCI25DLCI3035455550552023/2/417带宽管理与拥塞控制帧中继拥塞控制技术技术类型功能要点丢弃控制丢弃策略为网络应丢弃哪些帧提供指导DE比特反向显式拥塞指示拥塞避免向端系统提供有关网络拥塞情况的指导BECN比特前向显式拥塞指示拥塞避免向端系统提供有关网络拥塞情况的指导FECN比特隐式拥塞指示拥塞恢复端系统根据帧丢失情况推断是否发生拥塞高层PDU序号2023/2/418拥塞控制拥塞控制信令反向显式拥塞指示(BECN)前向显式拥塞指示(FECN)拥塞控制方法帧处理器节点用户节点2023/2/419差错控制功能FR节点机仅具有有限的差错控制功能端节点的链路层具备完全的差错控制功能呼叫控制信令带外信令D信道或DLCI=0的虚电路2023/2/420网络结构FR节点FR节点FR节点

DCEDTE

DTE

DCEFR终端系统FR接口FR接口FR节点2023/2/421数字数据网DDN概念：DDN(DigitalDataNetwork)是利用数字信道提供半永久性连接电路传输数据信号的数字传输网络。DDN的产生DDN的特点同步数据传输网，不具备交换功能速率高、延迟小传输质量高DDN全网透明2023/2/422DDN的构成本地传输系统复用及交叉连接系统局间传输系统同步定时系统网络管理系统2023/2/423

DDN的基本构成N1:本地局(包含接入、复用和交叉连接系统)N2:中心局(大型数字交叉连接和复用)N1N1N2N2DDN

DCEDTE

DTE用户环路本地传输系统网络管理控制中心（NMC）

DCE2023/2/424

DDN中64kbps数字信道复用与交叉连接复用技术交叉连接技术2023/2/425DDN的同步采用数字传输方式的数据通信网正常运行的基本要求:网同步网同步的基本要求:网内节点时钟频率一致数字网的同步方式主从同步网相互同步网准同步网2023/2/426

DDN网络结构节点类型2兆节点接入节点用户节点网络结构二级网络结构传输层、接入层、用户层2023/2/427ATM概述本质上是高速分组传送模式以固定长度的分组(信元)为单位进行传送采用存储—转发的交换模式采用统计时分复用面向连接的寻址方式2023/2/428ATM信元GFCPTCLP首部差错检测信息字段（48个八位组）VPIVCI（a)UNIPTCLP首部差错检测信息字段（48个八位组）VPIVCI（b)NNI2023/2/429ATM概述CSPDU物理层ATMSARCS用户UserdataUserdataSARPDUATMCell2023/2/430ATM通信量管理ATM通信量和拥塞控制需求网络中的主要通信量并不服从通信量控制网络可以支持范围很广的各种应用网络上的应用可能会生成差异很大的通信量模式网络上不同的应用需要不同的网络服务交换与传输的极高速率造成ATM网络在拥塞和流控方面更不稳定2023/2/431ATM业务类别实时业务固定比特率(CBR)实时可变比特率(rt-VBR)非实时业务非实时可变比特率(nrt-VBR)可用比特率(ABR)未指定的比特率(UBR)2023/2/432ATM流量相关属性－流量描述器作用：描述ATM连接中信元的流量方式种类信源流量描述器：描述一个ATM流的信源属性连接流量描述器：描述一个ATM连接上的某个ATM流的属性2023/2/433

峰值信元速率可维持信元速率最大突发长度最小信元速率信源流量描述器

峰值信元速率可维持信元速率最大突发长度最小信元速率信元时延变化容限一致性定义连接流量描述器2023/2/434ATM的流控与拥塞控制功能响应时间流量控制拥塞控制长期使用虚通道管理资源连接期间连接接纳控制往返传播时间快速资源管理显式前向拥塞指示(EFCI)信元插入时间用法参数控制ABR流控优先级控制选择信元丢弃流量整形帧丢弃2023/2/435流量控制目标：避免拥塞或减轻拥塞的影响背景：用户与网络之间的业务量和约网络同意在某个级别上支持用户的连接用户同意不超出性能界限流量控制策略功能判断是否能容纳一个给定的新的ATM连接同意用户支持的性能参数2023/2/436使用虚通道管理资源网络资源管理的本质:按照业务特性分离业务流的方法来分配网络资源VPC(虚通道连接):组合多条类似的虚信道连接(VCC)2023/2/437VC-SwVP-SwVP-SwVP-Sw21342023/2/438连接接纳控制功能：判断网络是否接纳新连接作用：保护网络不因为接纳新连接而造成流量过载方法用户请求新连接(VPC或VCC)时，需要指定(明确的或隐含的)连接的双向要求网络在满足条件的情况下接纳该连接能够调拨支持该流量等级的必要的资源保持现有连接商定的QoS2023/2/439设置流量和约参数的过程隐式指定缺省规则隐含定义（网络操作员指定）显式指定在预约时指定参数（网络操作员指定）在连接建立时设置参数（由用户与网络通过信令协商）2023/2/440用法参数控制(UPC)功能：监视连接是否遵守流量和约作用：保护网络上其他连接不被一个过载的连接影响过程UPC定位峰值信元速率计算可维持信元速率计算UPC操作2023/2/441选择性信元丢弃功能：网络在超出UPC功能的某点丢弃CLP=1的信元作用：通过选择性信元丢弃保证高优先级的信元的性能2023/2/442局域网技术

2023/2/443局域网技术协议体系结构LAN体系结构的讨论集中在数据链路层和物理层IEEE802协议层物理层介质访问控制子层逻辑链路控制子层2023/2/444应用程序数据TCP首部IP首部LLC首部MAC首部MAC尾部TCP报文段IP数据报LLC协议数据单元MAC帧MAC层LLC层IP层TCP层应用层2023/2/445IEEE802系列标准IEEE801.1 网间互连定义IEEE802.2 逻辑链路控制IEEE802.3 CSMA/CD网络IEEE802.4 令牌环总线IEEE802.5 令牌环网IEEE802.6 城域网IEEE802.7 宽带技术咨询组IEEE802.8 光纤技术咨询组2023/2/446IEEE802.9 综合数据声音网IEEE802.10 网络安全技术咨询组IEEE802.11 无线局域网IEEE802.12 100VG-AnyLAN

IEEE802.14 交互电视IEEE802.15 短距离无线网IEEE802.16 宽带无线接入

2023/2/447互联网技术

2023/2/448Internet的网络结构由路由器将各子网联接起来routerrouterrouter子网1子网2网络Arouterrouterrouter子网3子网4网络Brouterrouterrouter子网5子网6网络Crouterrouter高端路由器低端路由器2023/2/449Internet的网络技术特性Internet是支持数据通信的网络（目前是多媒体通信量）；Internet采用自适应路由算法Internet网络层提供无连接服务Internet的网络层提供的服务：尽最大努力投递、综合服务与区分服务Internet的拥塞控制：