标签: 计算机 网络 通信 第6章
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上传时间 2020-03-09
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ppt " " 第6章 广域网" " 第6章 广域网" "6.1 概述 6.2 广域网传输控制机制 6.3 X.25和帧中继 6.4 异步传输模式" " 6.1 概述" "WAN的拓扑结构: 交换结点通过长距离的点对点链路互连,一般呈网状拓扑。 WAN是一个多跳的网络,节点转发称为交换(路由选择);电路、报文、分组等几种交换方式。 典型的WAN技术有X.25、帧中继(Frame Relay, FR)和异步传输模式(Asynchronous Transfer Mode, ATM)等。 主要问题:路径优化;拥塞处理 WAN和INTERNET " "WAN(网形拓扑、交换式网络)的网络结构" " 6.2 广域网传输控制机制" " 6.2.1 数据交换技术" "结点之间的两两直接连接,线路数L= n(n-1)/2。当n线性增长时,L呈指数增长。实用中仅仅铺设有限的线路,利用交换技术解决网络的数据传输问题。有3种基本的交换技术: 电路交换(Circuit Switching) 通过物理设备实现传输线路的转接,在通信的双方建立一条传输链路。电路交换进行一次通信要经过三个过程:电路建立、数据传输和电路释放-面向连接。 优点是数据传输可靠、迅速,保持顺序。 缺点是线路的利用率不高。" " 6.2.1 数据交换技术" "报文交换(Message Switching) 以报文为单位的存储转发(Store and Forward)的转接方式。与电路交换相比有如下特点: 报文传输的线路不是专用的,可以被多个传输所利用 不要求收方和发方同时处于可用状态。 可以实现一对多的传输,可以实现优先级传输。 中间结点可及时进行差错控制,而不用等到目的结点在解决。 传输时延比电路交换大。 分组交换(Packet Switching) 以分组为单位的存储转发的传输方式。 优点主要有: " " 6.2.1 数据交换技术" "由于长度小,转接中分组可缓于转发结点的内存中,提高了转发速度。 各转发结点并行进行处理,降低了传输时间。 对于传输中的错误,只需要发出错的分组,提高了效率。 分组交换分为两种方式:数据报(Datagram)和虚电路(Virtual Circuit)。 虚电路:交换虚电路(Switched Virtual Circuit, SVC)和永久虚电路(Permanent Virtual Circuit, PVC)两种。 虚电路分组交换方式提供的网络服务是面向连接的服务(Connection-Oriented Service),而数据报分组交换方式提供的网络服务是无连接的服务(Connectionless Service)。" " 6.2.1 数据交换技术" "快速分组交换(Fast Packet Switching, FPS) 当一个帧还没有接收完时就开始转发此帧,称为FPS。 计算机网络都是分组交换技术:X.25,FR,ATM-帧中继;internet-数据报 " "数据交换方式示意图 " " 6.2.2 分组转发和动态路由" "分级的编址方式 LAN采用单一编址方案(Flat Addressing Scheme)。WAN采 用分级编址方案(Hierarchical Addressing Scheme)。 " "WAN地址 " "交换机、端口" " 6.2.2 分组转发和动态路由" "分组转发机制 基于路由表的下一跳分组转发机制。 路由表(Routing Table)中最重要的两项内容为分组发往的目的站以及分组路径上的下一跳(Next Hop)。 交换机以分组的目的站地址为索引,查询路由表,得到转发路径上的下一跳,将报文转发出去。 简化:确定下一跳只根据目的站地址中的交换机号。 进一步简化:默认路由(Default Route)代替所有的具有相同“下一跳”的表项。" " 6.2.2 分组转发和动态路由" "交换机2的路由表 " " 6.2.2 分组转发和动态路由" "路由算法 静态路由(Static Routing) 动态路由(Dynamic Routing) 路径度量(Metric) 距离:路径的长度。 跳数:路径所经过的交换机数目。 时延:分组由源站到达目的站所花费的时间。 费用:借助电信等部门的通信线路需交纳费用。 可靠性:链路的误码率。 研究WAN的路由问题时,WAN可以用一个图来表示。 路由算法或称路由选择算法是由图求出优化路由的算法。 路由协议或称路由选择协议,执行路由算法的协议。" " 6.2.3 拥塞控制" " 网络拥塞(Congestion)现象 拥塞是分组交换网共同的问题,主要是因分组交换结点的负载相对它的处理能力过重而引起。电话网 增大交换结点的处理能力和缓存空间对解决拥塞是有益的。处理能力是越大越好,但缓存空间并非如此。 拥塞时描述网络的性能:吞吐量(Throughput)和端到端的时延(Delay)。 " "用图表示一个广域网 " " 6.2.3 拥塞控制" " 拥塞控制的基本策略 开环控制 面向连接的WAN常使用开环控制,基于资源预约(Resource Reservation)和接纳控制(Admission Control)。" " 6.2.3 拥塞控制" "漏桶算法(Leaky Bucket Algorithm)是一种著名的开环控自算法。 令牌桶算法(Token Bucket Algorithm)。" "漏桶算法示意图 " " 6.2.3 拥塞控制" "闭环控制 交换结点负责监视和报告拥塞。源结点在收到拥塞信息后降低输出分组流,即源抑制(Source Quench)。直接或间接地报告 流量控制(2)与闭环拥塞控制的区别 分组丢弃 葡萄酒策略(文件),牛奶策略(视频)ATM-同一分组。 随机早期检测(Random Early Detection, RED)。Internet改进分组丢弃策略 RED丢弃策略是: 当 ,不丢弃分组。 当 ,丢弃到达的分组。 当 ,按概率p丢弃分组。 " " 6.3 X.25和帧中继" "1976年CCITT提出的X.25建议,成为分组交换公共数据网(Packet Switched Public Data Network, PSPDN)的基础。采用X.25建议标准接入的PSPDN称为X.25网。欧洲的早期分组交换广域网是X.25网。 X.25借助于电话网,容易受到各种干扰,因此进行两级的差错控制。(10-4—10-5)链路+网络 帧中继(Frame Relay, FR)由AT&T于1986年提出。与X.25网分为物理层、数据链路层和分组层相比,FR只有物理层和数据链路层(无流量、差错控制);使用快速分组交换(FPS);采用面向连接的虚电路交换方式,主要是为长距离用户提供PVC链路。(交换机和接入设备,长距离的用户互联,局域网互联)" " 6.4 异步传输模式" " 6.4.1 信元交换" " (N-ISDN,B-ISDN,ATM适用于长距离通信主干网,QOS) 同步传输模式(Synchronous Transfer Mode, STM)。STM采用时分复用TDM技术,而ATM采用统计时分复用STDM技术。 ATM传输的单位是信元(Cell),长度为53B(5/48)。 当交换结点收到信头,ATM就开始转发信元,属于FPS。 ATM采用面向连接的技术,ATM是建立在面向连接的虚电路分组交换技术基础之上的一种FPS,它交换的分组是信元。 ATM建立在大容量光纤传输媒体的基础上,不进行流量控制,也几乎没有差错控制。" "6.4.2 ATM体系结构" "ATM的层次结构 物理层 PMD子层:提供与媒体相关的接口,发送和接收比特流,进行编码和解码、比特定时和光电转换等。PMD子层的规范主要是155.52Mbit/s和622.08Mbit/s的SDH/SONET接口。ATM-ATM, ATM-SDH---SDH-ATM " " 6.4.2 ATM体系结构" "TC子层:进行ATM信元流和比特流的转换。TC子层需要进行以下操作:(atm与物理层独立) 信元差错校验。(信源头部CRC,错误就丢弃) 传输帧的生成与恢复。 速度适配。 信元定界。" "ATM信元装载于STM-1帧的例子 " " 6.4.2 ATM体系结构" "ATM层 (与上层业务无关,功能:信元传输、复用/解复用、通信量控制) 信元格式 " "UNI (a)和NNI(b)的信元头部 " "流量" "" "路由" "净负荷类型、拥塞" "丢弃优先级" " 6.4.2 ATM体系结构" "信元传输 ATM连接用VP和VC表示。VC是ATM层的基本元素,一个VC表示传送ATM信元的一条通道,用VCI标识。一个VP包含一组VC,VP用VPI标识。 ATM层根据信元首部的VPI/VCI和ATM交换机的VPI/VCI转换表(路由表)转发信元。转换表示建立连接时由信令协议在交换结点上建立的。 转换表的基本信息是: (入口端口号,入口VPI/VCI;出口端口号,出口VPI/VCI)。 信元的复用/解复用" "6.4.2 ATM体系结构" " " "ATM信元传输示例 " "目的地址—VPI/VCI" " 6.4.2 ATM体系结构" "AAL层 对用户屏蔽ATM层的具体特性,实现端到端的通信。 AAL仅在ATM网络的端点(主机、IP路由器等)实现。不同业务封装 四种类型AAL协议,即AAL1、AAL2、AAL3/4和AAL5。AAL5称为简单有效的适配层(Simple and Efficient Adaptive Layer, SEAL),是应用最广泛的AAL层协议。 AAL5分为汇聚子层(Convergence Sublayer, CS)和分断重组子层(Segmentation And Reassembly, SAR),SAR在CS之下。CS又分为特定业务子层(Service Specific CS, SSCS)和公共部分汇聚子层(Common Part CS, CPCS),CPCS在SSCS之下。" " 6.4.2 ATM体系结构" "ATM网络的协议结构 " " 6.4.2 ATM体系结构" "AAL5 数据处理 " "48的整数倍" " 6.4.3 ATM服务质量和服务类型" "网络QoS (Quality of Service )参数和用户通信量参数 下面3个参数用来描述网络提供的QoS: 信元丢失率(Cell Loss Ratio, CLR) 信元传送时延(Cell Transfer Delay, CTD) 信元时延偏差(Cell Delay Variation, CDV) 以下5个参数用来描述用户的通信量: 峰值信元速率(Peak Cell Rate, PCR) 最小信元速率(Minimum Cell Rate, MCR) 持续信元速率(Sustained Cell Rate, SCR) 最大突发量(Maximum Burst Size, MBS) 信元时延偏差容差(Cell Delay Variation Tolerance, CDVT)" "6.4.3 ATM服务质量和服务类型" "ATM服务类型 ATM论坛制定了5种服务类型: 恒定比特率(Constant Bit Rate, CBR) 语音和视频 实时可变比特率(real-time Variable Bit Rate, rt-VBR) 会议电视 非实时可变比特率(non-real-time Variable Bit Rate, nrt-VBR)。 多媒体电子邮件 不指明比特率(Unspecified Bit Rate, UBR) 尽最大努力,文件传输 可用比特率(Available Bit Rate, ABR) 调整源端发送速率,浏览网页" " 6.4.3 ATM服务质量和服务类型" " 6.4.4 ATM通信量控制" "资源预约和接纳控制 资源预约:根据合约说明QOS类型,保证通信资源。 接纳控制:若网络资源不够,金的连接请求将被拒绝。 通信量整形与管制 通用信元速率算法:漏桶算法-通信量整形(超出PCR,CDVT) 实际是一种根据合约的开环拥塞控制算法。" " 6.4.4 ATM通信量控制" "ABR拥塞控制 可用比特率,虚电路不保证,相当于无连接—闭环的拥塞控制 资源管理(RM)信元携带反映连接上拥塞状况的信息。 ABR得到拥塞状态反馈信息的两种机制: 简单的拥塞指示:数据信元的PT字段,显式前向拥塞指示EFCI比特,RM信元的拥塞指示(Congestion Indicator, CI)比特。 显式的速率反馈:RM信元的显示速率(Explicit Rate, ER)字段。 当RM信元返回后,发送端会根据CI和ER值调整信元发送速率。
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