现代通信系统复习

现代通信系统

(ModernCommunicationSystem)雒江涛(LuoJiangtao)——PartC现代通信系统复习课程提纲第一章现代通信系统体系架构第二章接入层网络系统第三章汇聚与承载层网络系统第四章现代通信系统规约与协议第五章网络支撑系统2现代通信系统复习Chap1：内容提要1.1通信、通信网络的发展(！！！)1.2图、排队论与网络1.3通信网络的拓扑结构及特征1.4网络资源及相互关系（！！！）1.5通信网络基本结构（！！！）1.6通信系统主要性能指标1.7容易混淆的概念1.8开放系统互连参考模型1.9TCP/IP模型1.A其它网络体系结构参考书：1《ComputerNetworks》A.S.Tanenbaum或中译本《计算机网络》2DataCommunicationsandNetworking，B.A.Forouzan3现代通信系统复习1.8开放系统互连参考模型标准组织：总揽标准制定组织ISOITU-TIEEEANSIETSICCSA论坛IETF3GPP3GPP2OMA其他4现代通信系统复习1.8开放系统互连参考模型标准组织：ISOISO国际标准化组织InternationalStandardsOrganization或InternationalOrganizationforStandardization成立于1947年，总部在瑞士日内瓦负责多个领域的标准化电信领域：著名的OSI参考模型ISO9001国际质量管理体系5现代通信系统复习1.8开放系统互连参考模型标准组织：ITU-TITU-T国际电信联盟-电信标准化局ITUTelecommunicationStandardizationSectorITU-T是ITU（国际电信联盟）的一个部门，ITU是联合国的一个下属机构前身为成立于1960年的CCITT（国际电报电话咨询委员会：InternationalTelegraphandTelephoneConsultativeCommittee）1993年更名为ITU-T，总部在瑞士日内瓦负责专门制定远程通信相关国际标准著名的标准：七号信令Q系列；语音编码：G.7XX系列，如G.711、G.729等视频编码：H系列，如H.263、H.264等电话网的数据业务：V系列等赵厚麟1998、2002连任ITU-T局长；2010年起任ITU副秘书长6现代通信系统复习1.8开放系统互连参考模型标准组织：IEEEIEEE电气电子工程师学会Instituteof

Electricaland

Electronics

Engineers发音：“itriplee”[aitripli:]IEEE定位在“科学和教育，并直接面向电子电气工程、通讯、计算机工程、计算机科学理论和原理研究的组织，以及相关工程分支的艺术和科学”。出版全世界电子和电气还有计算机科学领域30%的文献，另外它还制定了超过900个现行工业标准。成立于1963年1月1日，总部在纽约著名的标准：802.x系列会员member：student,member,senior,fellow电气电子工程师学会总部在纽约3ParkAvenue的第17层7现代通信系统复习1.8开放系统互连参考模型标准组织：ANSIANSI美国国家标准协会AmericanNationalStandardsInstitute负责制定美国国家标准的非营利组织，是代表美国在ISO和ITU-T的成员。成立于1918年10月19日，最初名称为美国工程标准委员会，1928年改为现名。著名的标准：ANSICANSIASCII（AmericanStandardCodeforInformationInterchange，美国信息交换标准代码）；8现代通信系统复习1.8开放系统互连参考模型标准组织：ETSIETSI欧洲电信标准化协会EuropeanTelecommunicationsStandardsInstituteETSI的标准化领域主要是电信业，并涉及与其他组织合作的信息及广播技术领域。制定的推荐性标准常被欧盟作为欧洲法规的技术基础而采用并被要求执行1988年成立，总部设在法国南部的尼斯。著名的标准：GSM9现代通信系统复习1.8开放系统互连参考模型标准组织：CCSACCSA中国通信标准化协会ChinaCommunicationsStandardsAssociation由中国的企业和事业单位组成的，开展通信技术领域标准化活动的非营利性法人社会团体。该协会代表中国参加ITU、3GPP等通讯行业和标准化的国际组织，并在国内出版《通信标准工作指南》、《通信技术与标准》等通信标准相关的出版物。成立于2002年12月18日，著名的标准：国家标准（GB）通信行业标准（YD）10现代通信系统复习1.8开放系统互连参考模型标准组织：IETFIETF互联网工程任务组InternetEngineeringTaskForce全球互联网最具权威的技术标准化组织，主要任务是负责互联网相关技术规范的研发和制定，当前绝大多数国际互联网技术标准出自IETF成立于成立于1985年底标准：InternetDraft（互联网草案）RFC：免费下载：

著名的标准：互联网协议（RFC791）TCP协议（RFC793）自有下载RFCs11现代通信系统复习1.8开放系统互连参考模型标准组织：3GPP3GPP第三代合作伙伴计划3rdGenerationPartnershipProject3GPP成立的目标是在ITU的IMT-2000计划范围内制订和实现全球性的（第三代）移动电话系统规范。包含对GSM演进，以及4G（LTE，LTE-Ad）标准制定。成立于1998年12月，欧洲的ETSI、日本的ARIB和TTC、中国的CCSA、韩国的TTA和北美洲的ATIS是3GPP的成员著名的标准：3GPPTSXX.xyz，比如36.300是EUTRAN的总体介绍全免费下载：12现代通信系统复习1.8开放系统互连参考模型标准组织：3GPP23GPP2第三代合作伙伴计划２3rdGenerationPartnershipProject23GPP2致力于使ITU的IMT-2000计划中的（3G）移动电话系统规范在全球的发展。演进路径是从2G的CDMAOne或者IS-95发展而来的CDMA2000标准体系的标准化机构成立于1998年12月，成员包括：TIA（北美）、中国通信标准化协会（中国）、ARIB/TTC（日本）和TTA（韩国）著名的标准：CDMA2000系列标准：免费下载：

13现代通信系统复习1.8开放系统互连参考模型标准组织：OMAOMA开发移动联盟OpenMobileAlliance各个国家、运营商和移动终端中提供具互操作性服务引擎前身为成立于1997年的WAP论坛，2002年6月合并成立OMA著名的标准：WAP协议簇：wap、MMS、……DRM（数字版权管理）标准免费下载：14现代通信系统复习1.8开放系统互连参考模型标准组织：Questions？OSI模型802.3LTEWAP手机上网中国电信3G网络国际标准HTTP协议Q.700七号信令?15现代通信系统复习1.8开放系统互连参考模型标准组织：KeyOSI模型802.3LTEWAP手机上网中国电信3G网络国际标准HTTP协议Q.700七号信令?16现代通信系统复习1.8开放系统互连参考模型OSI参考模型：模型概念开放系统互连参考模型（OpenSystemInterconnection/referencemodel)ISO1983年正式发布，ISO/IEC7498标准目标：开放不同系统之间的通信，不需要修改底层软件和硬件逻辑七层参考模型

应用层（Application）表示层（Presentation）会话层（Session）传输层（Transport）网络层（Network）数据链路层（DataLink）物理层（Physical）1234567PleaseDoNotTouchSteve’sPetAlligator.17现代通信系统复习1.8开放系统互连参考模型OSI参考模型：端到端的通信模型ApplicationPresentationSessionTransportNetworkDataLinkPhysical12345677-6Interface6-5Interface5-4Interface4-3Interface3-2Interface2-1InterfaceApplicationPresentationSessionTransportNetworkDataLinkPhysical12345677-6Interface6-5Interface5-4Interface4-3Interface3-2Interface2-1InterfaceNetworkPhysicalcommunicationPhysicalcommunicationHostAHostB要点主机间对等层通信（peer-to-peer）主机内，下层为上层提供服务；服务通过层间接口实现1,2,3为网络支持层；5,6,7为用户支持层；层4提供主机间端到端通信；层2保证一段链路的可靠通信18现代通信系统复习1.8开放系统互连参考模型层接口（N+1）实体（N）实体（N+1）实体（N）实体提供服务提供服务交换原语交换原语层接口提供（N）服务（N）协议（N+1）层（N）层（N－1）层提供（N－1）服务通过（N－1）连接进行通信开放系统A开放系统B（N）服务提供者（N）服务用户（N＋1）协议OSI参考模型：层间接口和服务（N-1）实体（N-1）实体19现代通信系统复习1.8开放系统互连参考模型OSI参考模型：层间接口和服务功能1，2…功能3，4…功能5，6…层N+1层N层N-1服务提供层N+1是层N的服务用户；层N向层N+1提供服务服务原语指服务用户与服务提供者之间进行交互时所要交换的一些必要信息。OSI/RM规定了四种服务原语类型：服务提供者提供服务SAP交换原语服务用户SAP交换原语服务用户协议20现代通信系统复习1.8开放系统互连参考模型OSI参考模型：原语的表示原语的表示：一个完整的服务原语由原语名字、原语类型和原语参数三部分组成。原语名字和原语类型用英文写出，两者之间用圆点或空格隔开，原语参数写在后面的括号内，可用中文表示。原语例子：比如一个网络连接的请求：CONNECT.request（主叫地址，被叫地址，确认，加速数据，QoS，用户数据）。其中，CONNECT为相应的原语名字，request为原语类型，括号内为原语参数21现代通信系统复习1.8开放系统互连参考模型OSI参考模型：原语和服务关系服务类别需证实的服务：四种服务原语；无需证实的服务：两种服务原语系统A用户ARequestConfirm需证实的服务服务层系统B用户BIndicationResponse时间图服务原语关系图RequestIndication①②③④①②无需证实的服务22现代通信系统复习1.8开放系统互连参考模型OSI参考模型：数据封装(N)PCI(N)SDU层(N)层(N－1)(N)PDU(N)PCI(N)SDU(N-1)ICI(N-1)IDU(N-1)ICI(N)PCI(N)SDU(N)PCI(N)SDU(N-1)ICI(N-1)SDU(N)PCI(N)SDU注意：接口信息单元的大小和相应的协议数据单元的大小并无直接的联系；有时需要一个SDU分成两个或多个PDU来传送层(N+1)SDU（servicedataunit）：服务数据单元PDU（protocoldataunit）:协议数据单元；IDU（interfacedataunit）：接口数据单元ICI(InterfaceControlInformation）:接口控制信息；PCI（ProtocolControlInformation:协议控制信息注：层N的PDU是层（N-1）的SDU23现代通信系统复习1.8开放系统互连参考模型OSI参考模型：数据封装PDU是对等层协议之间交换的信息单元统称为协议数据单元；SDU是上下层之间交换的数据单元，是本层用户数据；下层为上层提供服务是通过封装上层的PDU来实现的。应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层链路层链路层物理层物理层数据数据数据数据数据数据数据AHPHSHTHNHDHDT1110111(光或电)物理信道AHAHAHAHAHPHPHPHPHSHSHSHTHTHNH数据通信量减少PDUPDUPDUPDUPDUPDUSDUSDUSDUSDUSDUPDU（ProtocolDataUnit）SDU(ServiceDataUnit)数据通信量增加发送进程接收进程24现代通信系统复习1.8开放系统互连参考模型OSI参考模型：各层的功能物理层：处理比特流物理、机械、电气特性比特到信号传输速率；物理拓扑等数据链路层：一段链路上处理“数据帧”成帧（Framing）物理寻址流控差错控制接入控制25现代通信系统复习1.8开放系统互连参考模型OSI参考模型：各层的功能（2）网络层：将数据包（packet）通过跨越多网络链路送交目的主机逻辑寻址（全局）（网际）路由：中间节点传输层：负责整条“消息”从源到目的的传送服务点寻址：区分不同服务分片重组：分割“消息”成为分组连接控制流量控制差错控制消息网络（可能多个）?AB传输层传输层网络层网络层包（packets）26现代通信系统复习1.8开放系统互连参考模型OSI参考模型：各层的功能（3）会话层：控制网络对话对话控制同步检查表示层：语法语义转换翻译加密/解密压缩/解压缩应用层：应用程序虚拟网络终端文件传输管理邮件服务目录服务……OSI各层功能汇总网络资源访问接口翻译、加密、压缩等建立、管理和终止会话提供端到端的消息传递和差错控制提供分组端到端的传递和网际路由数据成帧和节点到节点的可靠传送将比特流在媒介上传输，提供物理和电气规范7应用层6表示层5会话层4传输层3网络层2数据链路层1物理层27现代通信系统复习1.8开放系统互连参考模型OSI参考模型：总结和评价《计算机网络》：4个糟糕糟糕的提出时机：TCP、IP协议之后糟糕的技术糟糕的实现糟糕的策略其实没有那么糟！重要概念和理念对我们理解和设计协议有很多帮助：关于协议、层次、接口、原语、对等通信等分层架构28现代通信系统复习1.9

TCP/IP协议模型TCP/IP协议模型：历史概述TCP/IP是协议簇，不是一个协议最初定义在1974年TCP/IP和Internet先出现网络、协议，再有模型Internet的基石Internet原型1969年TCP/IP在1980年稳定，1983年被ARPANET完全接受TCP/IP和OSI模型Avisualizationof

routingpaths

throughaportionoftheInternet29现代通信系统复习1.9

TCP/IP协议模型TCP/IP协议模型：分层TCP/IP模型有几层？哪几层？4层？5层？应用传输互联网主机至网络《计算机网络》第3版中译本，P.2730现代通信系统复习1.9

TCP/IP协议模型TCP/IP协议模型：描述统一《计算机网络》第3版中译本，P33层名字PDU名字（中）PDU名字（英）L5应用层消息messageL4传输层段;用户数据报Segment/userdatagramL3网络层数据报;分组/包Datagram,PacketL2数据链路层帧FrameL1物理层比特Bits五个层次各层PDU名字31现代通信系统复习1.9

TCP/IP协议模型TCP/IP协议模型：主要协议协议OSITCP/IPTCP/IP协议簇应用层应用层FTP、Telnet、NFS、SMTP、SNMP、T、etc.表示层会话层传输层传输层TDP、UDP网络层网络层IP、ICMP、GGP、EGP、IGP、ARP、RARPetc.数据链路层未定义LAN，X.25，FDDI，其它网络物理层双绞线，同轴线，光缆，其它信道MoreandMore……32现代通信系统复习1.9

TCP/IP协议模型TCP/IP协议模型：IP协议IP功能IP分组跨网络传递功能无连接尽力而为（Best-Effort）网际路由标准：RFC791，1981.9每个主机都分配一个IP地址数据封装在IP分组路由器（router）负责完成分组转发；属于多个网络的节点可以有多个IP地址网络200.1.2网络200.1.333现代通信系统复习1.9

TCP/IP协议模型TCP/IP协议模型：IPv4头格式IP包格式头部：20-60字节总长度：20-65536字节（64kB）IP地址头格式自己学习，《计算机网络》，Ch5.5RFC791自己安装一个抓包工具：Wireshark，分析下自己上网的IP包思考：IP如何知道其上层是UDP还是TCP？34现代通信系统复习1.9

TCP/IP协议模型TCP/IP协议模型：IP地址IP地址版本：IPv4分类：ClassA-ERFC1166IP地址构成网络地址：netID主机地址：hostID35现代通信系统复习1.9

TCP/IP协议模型TCP/IP协议模型：IP地址范围IP地址范围和数量ClassA：>2B(Billion)ClassB：>1BClassC:>0.5B中国IPv4资源情况2011年统计结果0.0.0.0127.255.255.255ClassAFromTo128.0.0.0191.255.255.255ClassB192.0.0.0233.255.255.255ClassC55ClassD55ClassE36现代通信系统复习1.9

TCP/IP协议模型TCP/IP协议模型：IP地址类小练习227.34.78.7192.168.3.1529.6.8.4246.7.3.84.23.145.90哪类地址？ClassDClassCClassAClassEClassA37现代通信系统复习1.9

TCP/IP协议模型TCP/IP协议模型：子网子网掩码功能：分级路由；增加主机数；高效使用C类地址“/”后面数字代表掩码比特为“1”的位数，从左向由将原本hostID中拿出少量比特用作子网地址：subnetID

192.168.3.58/24给定IP地址：掩码：92；扩展2bit38现代通信系统复习1.9

TCP/IP协议模型TCP/IP协议模型：子网（续）网络地址计算IP地址与子网掩码按位做“与”练习：计算IP地址2/26的子网掩码和网络地址？子网掩码：92网络地址：439现代通信系统复习1.9

TCP/IP协议模型TCP/IP协议模型：传输层协议两个协议用户数据报协议（UDP）UserDatagramProtocol传输控制协议（TCP）TransmissionControlProtocolUDP:无连接不可靠TCP面向连接可靠IPUDPTCP‘protocol’=6（TCP）‘protocol’=17（UDP）40现代通信系统复习1.9

TCP/IP协议模型TCP/IP协议模型：端口和套接字端口主机上不同进程靠端口（port）号加以区分IANA负责分配著名端口（Well-knownports）80【？】20/21【？】临时端口1024-65535套接字（sockets）:主机：向操作系统请求网络服务的特殊文件句柄；网络：互联网应用中定位进程的标识表示方法：<协议类型，IP地址，端口号>，如<tcp,34,8080>41现代通信系统复习1.9

TCP/IP协议模型TCP/IP协议模型：UDPUDP协议RFC768特点无连接无保证，无差错、流控只是基于端口的复用UDP数据报格式头部+净荷头部：8字节问题：你平常用的程序哪个是UDP承载的？42现代通信系统复习1.9

TCP/IP协议模型TCP/IP协议模型：TCPTCP协议RFC793特点面向连接可靠地，有差错、流控算法基于端口的复用TCP段（segment）格式头部+净荷数据头部长度：‘HLEN’字段指示，单位：4字节问题：与UDP头部的差别？为什么？TCP连接可靠通信43现代通信系统复习1.9

TCP/IP协议模型TCP/IP协议模型：TCP连接建立TCP连接建立三次握手SYNSYN，ACKACK练习：用Wireshark抓包上网过程，观察TCP连接建立的三次过程，查看标志位：SYN、ACK44现代通信系统复习1.9

TCP/IP协议模型TCP/IP协议模型：TCP的数据传送TCP的慢启动（slow-start）重要性TCP的拥塞控制、窗口调整算法RFC2581TCP实现