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1、广域网的组成及数据交换技术广域网的组成及数据交换技术 广域网中的物理地址与分组转发广域网中的物理地址与分组转发广域网的拥塞控制广域网的拥塞控制X.25网网 帧中继帧中继 ISDNATM问题的提出：问题的提出：远距离的网络用户如何通信和交换信息？远距离的网络用户如何通信和交换信息？经通信线路传输的数据发生错误时，如何校验？经通信线路传输的数据发生错误时，如何校验？数据（信息）在远程通信过程中需要进行流量控数据（信息）在远程通信过程中需要进行流量控制吗？制吗？远距离通信链路上传输的数据会发生拥塞吗？如远距离通信链路上传输的数据会发生拥塞吗？如何进行拥塞控制何进行拥塞控制?等等等等9.1 广域网概述
2、广域网概述广域网通常实现广域网通常实现OSI/RM中低三层或者低两层协议中低三层或者低两层协议的功能，仅为用户提供数据传输服务。的功能，仅为用户提供数据传输服务。广域网往往要借助公共传输网络来实现。公共传输广域网往往要借助公共传输网络来实现。公共传输网络通常由电信部门来建设、管理和维护，并向用网络通常由电信部门来建设、管理和维护，并向用户开放。户开放。公共公共传输传输网络网络 电话交换网电话交换网 分组交换网分组交换网 公共电话网（公共电话网（PSTN）综合业务数字网综合业务数字网（ISDN）X.25帧中继帧中继 9.2 广域网的组成及数据交换技术广域网的组成及数据交换技术电路交电路交换技术换
3、技术 广域网中广域网中的数据交的数据交换技术换技术 报文交报文交换技术换技术 分组交分组交换技术换技术 以一个完整报文为单位进行传以一个完整报文为单位进行传输，采用存储转发方式，无需输，采用存储转发方式，无需建立连接，可靠性较高建立连接，可靠性较高 类似打电话，需要建立、释放类似打电话，需要建立、释放连接，数据沿固定线路传输，连接，数据沿固定线路传输，延迟时间小，而且数据是按序延迟时间小，而且数据是按序发送和接收，可靠性不高发送和接收，可靠性不高 以分组为单位进行传输，采用以分组为单位进行传输，采用存储转发方式，无需建立连接，存储转发方式，无需建立连接，灵活，可靠性高灵活，可靠性高 分组交换的
4、方式分组交换的方式虚电路方式虚电路方式 数据报方式数据报方式无连接的数据传输方无连接的数据传输方式，同一次通信的各式，同一次通信的各个分组可能经过不同个分组可能经过不同的路径传输，通信系的路径传输，通信系统的可靠性高，分组统的可靠性高，分组数据可能不按序到达数据可能不按序到达;但对短数据传输速但对短数据传输速度快。度快。类似于电路交换，需要类似于电路交换，需要建立、释放连接，连接建立、释放连接，连接是动态的，建立的连接是动态的，建立的连接称为虚电路，同一次通称为虚电路，同一次通信的各个分组按照固定信的各个分组按照固定的路径传输，传输延迟的路径传输，传输延迟小，并保证各个分组的小，并保证各个分组
5、的按序到达；分段占用通按序到达；分段占用通信链路，通信资源的利信链路，通信资源的利用率高。用率高。虚电路方式虚电路方式 永久虚电路永久虚电路(PVC：Perpetual Virtual Circuit)交换虚电路交换虚电路(SVC：Switching Virtual Circuit)已由网络经营者或者已由网络经营者或者电信部门建立好的虚电信部门建立好的虚电路，用户使用时只电路，用户使用时只需申请；申请好后在需申请；申请好后在传输数据时可直接使传输数据时可直接使用，而不需要建立连用，而不需要建立连接。接。是动态建立的虚电路，是动态建立的虚电路，传输数据前需要建立传输数据前需要建立连接，数据传输结
6、束连接，数据传输结束后需要释放连接。后需要释放连接。9.3 广域网中的物理地址与分组转发广域网中的物理地址与分组转发分组转发是指当分组传输到某个交换结点时，交换结分组转发是指当分组传输到某个交换结点时，交换结点根据分组的目的地址找到下一个节点所对应的端口，点根据分组的目的地址找到下一个节点所对应的端口，并从该端口将分组发送给下一个节点。并从该端口将分组发送给下一个节点。如何寻找下一个节点如何寻找下一个节点和目的节点和目的节点?节点地址节点地址 节点地址节点地址=所连接的交换机号所连接的交换机号+端口号端口号 采用层次的地址结构对端节点进行编址采用层次的地址结构对端节点进行编址.高速高速端口端口
7、低速低速端口端口交换交换机号机号端口端口号号分组转发过程分组转发过程 与路由器的与路由器的IP报文转发过程类似，每个节点交换机上报文转发过程类似，每个节点交换机上都有一个路由表，根据目的端节点的地址先找到目的都有一个路由表，根据目的端节点的地址先找到目的交换机，在根据端口号找到目的主机。交换机，在根据端口号找到目的主机。(a)(b)(c)目的地目的地下一站下一站目的地址目的地址下一站下一站目的地址目的地址下一站下一站1,1本地本地1本地本地1本地本地1,2本地本地1本地本地2交交换换机机22,1交交换换机机22交交换换机机23交交换换机机32,4交交换换机机22交交换换机机23,1交交换换机机
8、33交交换换机机33,3交交换换机机33交交换换机机3交换机交换机1的路由表的路由表 拥塞的原因：网络资源的有限性，如带宽、交换结点拥塞的原因：网络资源的有限性，如带宽、交换结点的处理能力以及缓存等。的处理能力以及缓存等。流量控制流量控制 9.4 广域网的拥塞控制广域网的拥塞控制有效控制有效控制网络拥塞网络拥塞的方法的方法减少网络的减少网络的数据注入量数据注入量 反馈机制反馈机制中间节点或中间节点或者接收节点者接收节点 发送发送节点节点拥塞情况拥塞情况数据数据带有特带有特殊标志的殊标志的数据分组数据分组实现拥塞控制的反馈机制实现拥塞控制的反馈机制本身对本身对网络拥塞网络拥塞进行预测进行预测 1
9、）由于缺少缓冲区而引起丢失的分组的百分数）由于缺少缓冲区而引起丢失的分组的百分数 网络拥塞情况的预测方法网络拥塞情况的预测方法 2）接收和发送队列的平均长度）接收和发送队列的平均长度 3）平均分组延时）平均分组延时 4）超时重传的分组数）超时重传的分组数 9.5 X.25网网9.5.1 X.25网概述网概述X.25网是指基于网是指基于X.25协议所建立的网络，而协议所建立的网络，而X.25协议协议是于是于1976年由国际电话电报咨询委员会年由国际电话电报咨询委员会(CCITT)制定制定的一个对公共分组交换网的接口标准。的一个对公共分组交换网的接口标准。X.25协议定义了分组工作方式下数据终端设
10、备协议定义了分组工作方式下数据终端设备(DTE:Data Terminal Equipment)与数据电路终端设备与数据电路终端设备(DCE:Data Circuit-Terminal Equipment)间的接口间的接口标准。标准。数据终数据终端设备端设备 数据电路数据电路终端设备终端设备 9.5.2 X.25网络协议网络协议X.25的协议层次以及与的协议层次以及与OSI/RM的对应关系的对应关系 物理层物理层帧层帧层分组层分组层比特比特帧帧分组分组数据传输数据传输单元名称单元名称X.25的协的协议层次议层次物理层物理层数据链路层数据链路层网络层网络层OSI/RM分组层的功能分组层的功能1、
11、接收上层协议进程的协议数据单元，形成分组、接收上层协议进程的协议数据单元，形成分组 2、管理、管理DTE之间的连接之间的连接 3、完成、完成DTE之间的流量控制和差错控制之间的流量控制和差错控制 4、采用统计时分复用，实现信道复用（虚电路）、采用统计时分复用，实现信道复用（虚电路）5、提供永久虚电路（、提供永久虚电路（PVC）服务）服务 X.25的分组层的分组层X.25的分组格式的分组格式 分组长度分组长度 128个字个字节节通用格式通用格式标识符标识符 逻辑信逻辑信道号道号 分组类分组类型标识型标识符符 X.25的分组格式的分组格式 第第1比特为比特为Q位（限位（限定符定符），通常为），通常
12、为0；可用来区分具有不同可用来区分具有不同优先级的分组（优先级的分组（0/1表示不同的优先级）表示不同的优先级）X.25的分组格式的分组格式 第第2位为位为D位（传输证实）位（传输证实），表示由哪个设备确认，表示由哪个设备确认分组；分组；D=0：由本地：由本地DCE确认，确认，D=1：由远：由远端端DTE确认确认X.25的分组格式的分组格式 最后两位表示序号字最后两位表示序号字段的位数；段的位数；GFI=01表示序号字段有表示序号字段有3位，位，而而GFI=10表示序号表示序号字段有字段有7位。位。X.25的分组格式的分组格式 逻辑信道号（逻辑信道号（LCN）：）：占占12个比特，包括个比特，
13、包括4位位组号和组号和8位信道号，用位信道号，用于标识该分组传输所于标识该分组传输所使用的虚电路号。使用的虚电路号。X.25的分组格式的分组格式 分组类型标识符分组类型标识符（PTI）：占）：占8个或者个或者16个比特，用于定义个比特，用于定义分组的类型，这个字分组的类型，这个字段对于每类分组是不段对于每类分组是不同的。同的。X.25的分组格式的分组格式 发送分组发送分组的序号的序号 希望接收分希望接收分组的序号组的序号 是否接收到最后是否接收到最后一个分组，一个分组，M=0 表示是。表示是。X.25的分组格式的分组格式 两类：两类：u一类是一类是RR分组、分组、RNR分组和分组和REJ分组，
14、用于进行流量控制和分组，用于进行流量控制和差错控制。差错控制。u另一类是其它控制分组，用于另一类是其它控制分组，用于实现链路的建立、释放等操作。实现链路的建立、释放等操作。帧层帧层 功能：实现分组在功能：实现分组在DTE和和DCE之间的无差错传输，并对之间的无差错传输，并对其间的流量进行控制，它采用其间的流量进行控制，它采用HDLC的子集的子集LAPB协议协议封装数据帧。封装数据帧。X.25帧格式帧格式 标志字段：值为标志字段：值为01111110，用来，用来区分帧的开始和区分帧的开始和结束。结束。X.25帧格式帧格式 地址字段：用于区地址字段：用于区分不同的站，值为分不同的站，值为00000
15、001表示为表示为DTE，为，为00000011时表示时表示为为DCE。X.25帧格式帧格式 用于区分帧的类用于区分帧的类型和进行流量控型和进行流量控制。共分为三种制。共分为三种类型的帧：信类型的帧：信息帧（息帧（I帧）、监帧）、监督帧（督帧（S帧）和帧）和无编号帧（无编号帧（U帧）帧）具体含义见具体含义见HDLC的子的子集集LAPB协协议议 X.25协议帧层和分组层流量控制的协议帧层和分组层流量控制的作用范围作用范围 物理层物理层功能：建立、保持和拆除功能：建立、保持和拆除DTE和和DCE之间的物理连接，之间的物理连接，提供同步的、全双工的、点到点的串行比特流传输。提供同步的、全双工的、点到
16、点的串行比特流传输。采用两种接口标准：采用两种接口标准：CCITT的的x.21或者或者x.21bis（即（即V系列建议）系列建议）x.21：用于数字传输信道；：用于数字传输信道；x.21bis：主要采用：主要采用V.24或者或者RS-232接口，用于模拟接口，用于模拟传输信道。传输信道。9.5.3 X.25网的接入网的接入x.25分组交换网：由分组交换机、用户接入设备以及分组交换网：由分组交换机、用户接入设备以及传输线路组成。传输线路组成。分组交换分组交换机分类机分类本地交换机本地交换机中转交换机中转交换机用于分组交换网内用于分组交换网内部，负责转发分组部，负责转发分组 用来连接用户和分用来连
17、接用户和分组交换网组交换网 分组型分组型用户终用户终端设备端设备非分组型非分组型 9.5.3 X.25网的接入网的接入具有符合具有符合X.25规范的分规范的分组交换网络接口，可直组交换网络接口，可直接接入分组交换网接接入分组交换网 经分组拆装器经分组拆装器(PAD)接入接入分组交换网分组交换网 分组拆装器分组拆装器(PAD)：在非：在非X.25标准的数据流和标准的数据流和X.25标标准分组间进行格式转换。准分组间进行格式转换。中继传中继传输线路输线路9.5.3 X.25网的接入网的接入模拟信道模拟信道数字信道数字信道利用调制解调器转换成利用调制解调器转换成数字信道，速率有数字信道，速率有960
18、0b/s、48Kb/s和和64Kb/s 速率为速率为64Kb/s、128Kb/s和和2Mb/s 用户用户线路线路 模拟信道模拟信道数字信道数字信道电话线电话线+调制解调器调制解调器 速率为速率为1200b/s和和64Kb/s 3、因、因X.25是面向连接的，每个中间节点都必须为是面向连接的，每个中间节点都必须为它所建立的每条虚电路维持一个状态表，以完成连它所建立的每条虚电路维持一个状态表，以完成连接管理、流量控制、差错控制等任务；这些功能给接管理、流量控制、差错控制等任务；这些功能给分组交换机带来了繁重的处理负担。分组交换机带来了繁重的处理负担。9.5.4 X.25网的特点及应用网的特点及应用
19、1、在端节点能力有限的情况下，由网络承担了确、在端节点能力有限的情况下，由网络承担了确保可靠通信的大部分功能。保可靠通信的大部分功能。2、各中间节点逐段、各中间节点逐段(hop-by-hop)地对分组的传送地对分组的传送进行确认，这样造成较大的传输时延和较低的传输进行确认，这样造成较大的传输时延和较低的传输速率。速率。4、X.25非常适合应用于以数据传输为主，传输可非常适合应用于以数据传输为主，传输可靠性要求高，平均负荷不高的场合。靠性要求高，平均负荷不高的场合。9.6 帧中继帧中继背景：背景：光纤等取代了传统的铜质传输线，传输系统具有光纤等取代了传统的铜质传输线，传输系统具有更宽的带宽和更高
20、的传输质量，不需要中间节点做更宽的带宽和更高的传输质量，不需要中间节点做过多的工作，网络的功能可以简化过多的工作，网络的功能可以简化.端节点具有更强的处理能力端节点具有更强的处理能力,可以承担确保可靠通可以承担确保可靠通信的任务信的任务;进而诞生了快速分组交换网进而诞生了快速分组交换网。快速分组快速分组交换网交换网 帧中继帧中继frame relay信元中继信元中继 ATM分组长度可变分组长度可变 分组长度固定分组长度固定 9.6.1 帧中继的概念及特点帧中继的概念及特点定义：帧中继在定义：帧中继在OSI/RM的第的第2层仅完成物理层和数层仅完成物理层和数据链路层的核心功能，以数据链路层的帧为
21、基本单据链路层的核心功能，以数据链路层的帧为基本单位进行处理和转发，所以称之为帧中继。位进行处理和转发，所以称之为帧中继。帧中继的特点帧中继的特点(1)仍采用虚电路技术，提供仍采用虚电路技术，提供 SVC业务和业务和PVC业务。业务。(2)简化了简化了X.25网的协议功能，使网络交换节点的处网的协议功能，使网络交换节点的处理功能大大简化，提高了网络对信息处理的效率。理功能大大简化，提高了网络对信息处理的效率。(3)交换单元所转发的帧的长度远长于分组，帧长度至交换单元所转发的帧的长度远长于分组，帧长度至少为少为1600字节，适合于封装局域网的数据单元。字节，适合于封装局域网的数据单元。帧中继的特
22、点帧中继的特点(4)在数据链路层完成信道的统计复用、帧透明传输在数据链路层完成信道的统计复用、帧透明传输和差错检测，但不提供发现错误后的重传操作。省去和差错检测，但不提供发现错误后的重传操作。省去了帧编号、流量控制、应答等机制，大大节省了中间了帧编号、流量控制、应答等机制，大大节省了中间交换节点的开销，提高了网络吞吐量。交换节点的开销，提高了网络吞吐量。(5)提供一套合理的带宽管理和防止阻塞的机制，用提供一套合理的带宽管理和防止阻塞的机制，用户能有效地利用预先约定的带宽，即约定的信息速率户能有效地利用预先约定的带宽，即约定的信息速率(CIR：Committed Information Rate
23、)，并且还允许，并且还允许用户的突发数据占用未预定的带宽，以提高整个网络用户的突发数据占用未预定的带宽，以提高整个网络资源的利用率。资源的利用率。(6)使用了国际标准，增加了互操作性，可以对使用了国际标准，增加了互操作性，可以对IP、IPX、SNA等多种高层协议数据进行封装和传输。等多种高层协议数据进行封装和传输。帧中继的特点帧中继的特点(7)帧中继无网络层，它仅在目的端和源端之间进行确帧中继无网络层，它仅在目的端和源端之间进行确认；其数据链路层没有流量控制功能，流量控制和差认；其数据链路层没有流量控制功能，流量控制和差错控制由高层协议来实现。错控制由高层协议来实现。9.6.2 帧中继的协议层
24、次及帧格式帧中继的协议层次及帧格式仅定义了物理层和数据链路层。数据链路层使用了仅定义了物理层和数据链路层。数据链路层使用了HDLC的一个简化版本，称为的一个简化版本，称为DL-core，其帧格式与，其帧格式与HDLC类似，主要区别是没有控制字段。类似，主要区别是没有控制字段。帧中继的帧格式帧中继的帧格式帧中继的帧格式帧中继的帧格式 表示每个帧的表示每个帧的开始，值为开始，值为01111110 表示每个帧的表示每个帧的结束，值为结束，值为01111110 帧中继的帧格式帧中继的帧格式 数据链路标识数据链路标识符，长度为符，长度为10位，为虚电路位，为虚电路号，标识永久号，标识永久虚电路。虚电路。
25、帧中继的帧格式帧中继的帧格式 命令命令/响应，响应，使高层能够识使高层能够识别是命令还是别是命令还是响应，帧中继响应，帧中继本身不用。本身不用。帧中继的帧格式帧中继的帧格式 地址扩展标识，表示当前字地址扩展标识，表示当前字节是否为地址的最后一个字节是否为地址的最后一个字节；为节；为0表示下一个字节仍表示下一个字节仍为地址，为为地址，为1表示该字节为表示该字节为地址的最后一个字节。地址的最后一个字节。帧中继的帧格式帧中继的帧格式 前向拥塞通知指示，用来表示帧传前向拥塞通知指示，用来表示帧传输方向上出现拥塞，可由帧所经过输方向上出现拥塞，可由帧所经过的任何一个节点来设置；目的节点的任何一个节点来设
26、置；目的节点接收到带有接收到带有FECN标识的数据包后标识的数据包后得知网络上发生了拥塞。得知网络上发生了拥塞。帧中继的帧格式帧中继的帧格式 后向拥塞通知指示，表示后向拥塞通知指示，表示在帧传输相反的方向上出在帧传输相反的方向上出现拥塞；它通知源节点，现拥塞；它通知源节点，指示源节点降低数据发送指示源节点降低数据发送速率。速率。帧中继的帧格式帧中继的帧格式 丢弃指示位，指明帧丢弃指示位，指明帧的优先级。当网络发的优先级。当网络发生拥塞时，优先丢弃生拥塞时，优先丢弃DE=1的数据包。的数据包。帧中继的帧格式帧中继的帧格式 长度可变，一般长为长度可变，一般长为16002048个字节，个字节，为上层
27、协议让其传输为上层协议让其传输的数据。的数据。帧中继的帧格式帧中继的帧格式 帧校验序列，帧校验序列，采用采用CRC校验。校验。9.6.3 帧中继的工作过程帧中继的工作过程帧中继设备：帧中继交换机帧中继设备：帧中继交换机 路由表：建立连接时生成。路由表：建立连接时生成。帧中继的工作过程帧中继的工作过程 假设用户的假设用户的LAN通过路由器上的帧中继接口卡接入帧通过路由器上的帧中继接口卡接入帧中继网，通过帧中继网的中继网，通过帧中继网的PVC进行传输。进行传输。路由器剥去所接收路由器剥去所接收LAN MAC帧的首部和尾部并交网络层帧的首部和尾部并交网络层 网络层再将网络层再将IP数据报交给帧中继接
28、口卡数据报交给帧中继接口卡 帧中继接口卡使用申请到帧中继接口卡使用申请到PVC的的DLCI将数据封装成帧中将数据封装成帧中继的数据帧，并发送给所连接的帧中继交换机继的数据帧，并发送给所连接的帧中继交换机 经帧中继网络最终传输该分组到目的路由器经帧中继网络最终传输该分组到目的路由器 路由器剥去帧中继数据帧的首部和尾部，交给网络层，路由器剥去帧中继数据帧的首部和尾部，交给网络层，路由器再加上路由器再加上LAN的首部和尾部，交付给目的主机的首部和尾部，交付给目的主机 9.6.4 帧中继的拥塞控制帧中继的拥塞控制控制方法：帧中继的地址字段中定义了三个用于拥塞控制方法：帧中继的地址字段中定义了三个用于拥
29、塞控制的信号位。控制的信号位。BECN：后向拥塞通知指示。由发现要发生拥塞的节：后向拥塞通知指示。由发现要发生拥塞的节点置位并发送给发送者，以通知其在发送数据的方向点置位并发送给发送者，以通知其在发送数据的方向上要发生拥塞，这个节点将继续向前转发所收到的帧。上要发生拥塞，这个节点将继续向前转发所收到的帧。FECN：前向拥塞通知指示。发生轻度拥塞的节点将：前向拥塞通知指示。发生轻度拥塞的节点将到达帧中的位到达帧中的位FECN置位后继续发往目的节点，以通知置位后继续发往目的节点，以通知接收端此帧在途中遇到了拥塞。接收端此帧在途中遇到了拥塞。DE：丢弃指示位。发生拥塞的节点可以优先丢弃：丢弃指示位。
30、发生拥塞的节点可以优先丢弃DE位置位的帧位置位的帧 监视虚连接上承诺的信息速率监视虚连接上承诺的信息速率CIR帧中继帧中继网络网络9.6.5 帧中继网的接入帧中继网的接入帧中继接帧中继接入设备入设备 帧中继网帧中继网络设备络设备 用户用户设备设备用户接入用户接入端口端口网络接入网络接入端口端口帧中继接帧中继接入设备入设备 标准的帧标准的帧中继终端中继终端帧中继装帧中继装/拆设备拆设备路由器路由器具有帧中继规范具有帧中继规范接口的设备接口的设备 不具有帧中继规不具有帧中继规范接口的设备范接口的设备 网桥网桥 LAN9.6.6 帧中继的应用帧中继的应用 实现实现LAN的互连的互连 进行图象传输进行
31、图象传输 组成虚拟专用网组成虚拟专用网 9.7 ISDNISDN(Integrated Services Digital Network)综合业务综合业务数字网数字网一线通一线通综合数字网综合数字网（IDN:Integrated Digital Network）窄带窄带ISDN（N-ISDN：Narrow-width-ISDN）9.7.1 ISDN的定义与特点的定义与特点定义：定义：ISDN是由综合数字电话网发展而来的一个网络，是由综合数字电话网发展而来的一个网络，它支持端到端的数字连接以支持广泛的服务，这些服务包它支持端到端的数字连接以支持广泛的服务，这些服务包括语音和非语音的，并为用户提供
32、一组统一的、多用途的括语音和非语音的，并为用户提供一组统一的、多用途的标准接口。标准接口。ISDN的特点的特点 提供端到端的全数字连接提供端到端的全数字连接 提供多用途的标准入网接口提供多用途的标准入网接口 提供综合的业务服务提供综合的业务服务 数据信息和控制信息使用不同的信道分开传输数据信息和控制信息使用不同的信道分开传输 主要信道主要信道 B信道：速率为信道：速率为64Kb/s D信道：速率为信道：速率为16或或64Kb/s H信道：速率为信道：速率为384、1536或或1920Kb/s 同步信道：负责载荷的同步和生成同步信道：负责载荷的同步和生成ISDN帧。帧。标准入网接口标准入网接口
33、基本速率接口（基本速率接口（BRI：Basic Rate Interface）：）：速率为速率为192Kb/s，它由，它由2条条B信道、信道、1条条16Kb/s的的D信信道和一条道和一条48Kb/s的同步信道组成，简称为的同步信道组成，简称为2B+D 主速率接口（主速率接口（PRI：Primary Rate Interface）：）：一次群速率接口或者基群速率接口。一次群速率接口或者基群速率接口。标准入网接口标准入网接口-主速率接口（主速率接口（PRI）包括包括23条条B信道、信道、1条条64Kb/s的的D信道和一条信道和一条8Kb/s的的同步信道，简称为同步信道，简称为23B+D，其传输速率
34、达，其传输速率达1.544Mb/s 包括包括30条条B信道、信道、1条条64Kb/s的的D信道和一条信道和一条64Kb/s的的同步信道，简称为同步信道，简称为30B+D，其传输速率为，其传输速率为2.048Mb/s 北美和日本北美和日本欧洲、澳大利亚和其它地方欧洲、澳大利亚和其它地方9.7.2 ISDN的协议和基本结构的协议和基本结构对应对应OSI/RM的低三层协议的低三层协议ISDN协议协议用户用户-网络接口协议网络接口协议网络网络-网络接口协网络接口协议议ISDN的交换设备：的交换设备：ISDN交换机交换机数据链路层采用数据链路层采用PPP、HDLC等协议封装数据帧，其中等协议封装数据帧，
35、其中HDLC是是ISDN的默认封装协议的默认封装协议 ISDN的协议和基本结构的协议和基本结构NT1称为一类称为一类网络终端，实网络终端，实现了现了OSI/RM中物理层的全中物理层的全部功能部功能 NT2：智能网络：智能网络终端设备，它实终端设备，它实现了第一层到第现了第一层到第三层协议的全部三层协议的全部功能功能 ISDN的协议和基本结构的协议和基本结构非标准的非标准的ISDN终端终端设备设备 标准的标准的ISDN终端终端设备设备 ISDN的协议和基本结构的协议和基本结构ISDN采用采用R、S、T、U四个参考点来描述各设备间的四个参考点来描述各设备间的连接接口连接接口 用户设备用户设备和和I
36、SDN网网络设备之络设备之间的接口间的接口 单个单个ISDN终端的入终端的入网接口网接口 网络网络接口接口 非非ISDN标准终端标准终端的入网接的入网接口口 9.7.3 ISDN的接入的接入非非ISDN标准标准的终端设备的终端设备接入接入ISDN ISDN适配器适配器TAISDNNT1 PLUS 用户终用户终端设备端设备 ISDNISDN网卡网卡 ISDN路由器路由器 9.7.4 ISDN的应用的应用 基本网络连接基本网络连接 远程网络连接远程网络连接 网络冗余与负载平衡网络冗余与负载平衡 9.8 异步传输模式异步传输模式ATM背景背景:克服电路交换和分组交换的缺点，利用其优点克服电路交换和分
37、组交换的缺点，利用其优点 分组分组交换交换优点优点灵活，适合于突灵活，适合于突发性数据的传输发性数据的传输 电路电路交换交换具有实时性好、具有实时性好、服务质量高服务质量高延迟较长，实时性延迟较长，实时性差，服务质量得不差，服务质量得不到保证到保证 带宽不能充分利用，带宽不能充分利用，只能提供固定传输速只能提供固定传输速率的通信业务率的通信业务 缺点缺点ATM9.8.1 ATM的基本概念及特点的基本概念及特点ATM是一种面向连接的快速分组交换技术，它传输是一种面向连接的快速分组交换技术，它传输和交换的基本单位称为信元和交换的基本单位称为信元(Cell)；在；在ATM传输过传输过程中信元被随机（
38、异步）地插入到长度固定的时间程中信元被随机（异步）地插入到长度固定的时间帧中进行传输。帧中进行传输。ATM的基本情况的基本情况信元信元53个字节个字节5字节字节首部首部数据净荷数据净荷481）采用异步统计时分复用技术，信道的利用率高；）采用异步统计时分复用技术，信道的利用率高；ATM的优点的优点 2）支持从局域网到广域网；）支持从局域网到广域网；3）传输速率高，高达）传输速率高，高达252488Mb/s；4）支持多媒体等多种不同速率的各种业务；）支持多媒体等多种不同速率的各种业务；5）具有网络负载平衡和网络拥塞控制功能；）具有网络负载平衡和网络拥塞控制功能；6）信元短，长度固定，转发处理容易，
39、延迟小，转发）信元短，长度固定，转发处理容易，延迟小，转发速度快，能够满足多媒体数据传输的要求；速度快，能够满足多媒体数据传输的要求；7）使用）使用ATM交换机，采用面向连接的工作方式，保留交换机，采用面向连接的工作方式，保留了电路交换在实时性和服务质量等方面的优势。了电路交换在实时性和服务质量等方面的优势。ATM的优点的优点 8）使用光纤传输，误码率极低，容量大，没有逐段链）使用光纤传输，误码率极低，容量大，没有逐段链路的差错控制和流量控制，明显提高了传输速率。路的差错控制和流量控制，明显提高了传输速率。10）唯一明显的缺点是仅）唯一明显的缺点是仅53个字节的信元中竟有个字节的信元中竟有5个
40、字个字节的首部，开销太大。节的首部，开销太大。9）ATM提供的是一种端到端的、面向连接的服务；提供的是一种端到端的、面向连接的服务；9.8.2 ATM的工作原理的工作原理ATM组成组成ATM端节点端节点中间交换节点中间交换节点物理线路物理线路产生或接收信元产生或接收信元的源站或目的站的源站或目的站 ATM交换机交换机ATM各段物理线路的复用各段物理线路的复用ATM信元的交换信元的交换 路由表在路由表在建立连接建立连接时生成时生成信元转信元转发过程发过程一条一条ATM连接上连接上VPI/VCI的分配及信元转发情况的分配及信元转发情况9.8.3 ATM的协议参考模型和信元结构的协议参考模型和信元结
41、构ATM的协议参考模型的协议参考模型9.8.3 ATM的协议参考模型和信元结构的协议参考模型和信元结构ATM的协议参考模型的协议参考模型仅运行于仅运行于ATM的端节点，将的端节点，将来自其上层的非来自其上层的非ATM信元数信元数据（如据（如IP数据报）转换成数据报）转换成ATM的信元格式，或者完成的信元格式，或者完成相反的操作。相反的操作。9.8.3 ATM的协议参考模型和信元结构的协议参考模型和信元结构ATM的协议参考模型的协议参考模型汇聚子层汇聚子层(CS):差错检验、差错检验、识别消息、定时和时钟恢识别消息、定时和时钟恢复，采用服务访问点复，采用服务访问点SAP识别上层协议进程识别上层协
42、议进程 分段和重组子层分段和重组子层(SAR):发送端将高层协议送来发送端将高层协议送来的数据分解成的数据分解成48个字节个字节的的ATM净荷，而在接收净荷，而在接收端将多个端将多个48字节的字节的ATM净荷进行重组，恢复高净荷进行重组，恢复高层协议数据层协议数据 9.8.3 ATM的协议参考模型和信元结构的协议参考模型和信元结构ATM的协议参考模型的协议参考模型定义四种适配层协议定义四种适配层协议AAL1、AAL2、AAL3和和AAL4来满足不来满足不同服务的要求；把同服务的要求；把AAL3和和AAL4合并为一个层：合并为一个层：AAL3/4，并简化，并简化引入另一个引入另一个AAL5。AA
43、L1：支持实时的、面向连接：支持实时的、面向连接的恒定比特率通信业务的恒定比特率通信业务 AAL2：支持可变比特率的数据：支持可变比特率的数据传输传输 AAL5：AAL5支持面向连接的业支持面向连接的业务务 9.8.3 ATM的协议参考模型和信元结构的协议参考模型和信元结构ATM的协议参考模型的协议参考模型u负责拆负责拆/装信元，并向相装信元，并向相邻两层传输邻两层传输u连接的建立和维护连接的建立和维护u交换功能和路由选择交换功能和路由选择u多路复用多路复用u通信量整形与控制通信量整形与控制 9.8.3 ATM的协议参考模型和信元结构的协议参考模型和信元结构ATM的协议参考模型的协议参考模型u
44、传送汇聚子层传送汇聚子层TC：为：为ATM层提供统一接口，使层提供统一接口，使ATM层不层不依赖具体的传输介质。实现信依赖具体的传输介质。实现信息流息流/比特流间的转换、信元比特流间的转换、信元的定界与同步、传输帧的产生的定界与同步、传输帧的产生/恢复、信元速率调整以及信恢复、信元速率调整以及信元首部的差错控制等。元首部的差错控制等。u物理介质相关子层物理介质相关子层PMD：在：在某种物理介质上正确地发送和某种物理介质上正确地发送和接收比特流，并完成线路编码接收比特流，并完成线路编码/解码、比特定时、光电转换解码、比特定时、光电转换等。等。信元结构信元结构 信元信元53个字节个字节5字节字节首
45、部首部数据净荷数据净荷48主要用来主要用来提供路由提供路由功能功能 ATM支持两种接口：支持两种接口：u用户用户-网络接口网络接口(UNI:User to Network Interface)u网络网络-网络接口网络接口(NNI:Network to Network Interface)注意：这两种接口分别对应两种不同的信元首部格式注意：这两种接口分别对应两种不同的信元首部格式 信元首部各字段的功能信元首部各字段的功能 通用流量控制，通用流量控制，此处不用，设此处不用，设置为置为0 信元首部各字段的功能信元首部各字段的功能 虚通路标识，虚通路标识，用于表示虚通用于表示虚通路号路号 虚通道标识，
46、虚通道标识，用于表示虚通用于表示虚通道号道号 信元首部各字段的功能信元首部各字段的功能 负荷类型，表示信负荷类型，表示信息字段息字段I是用户信息是用户信息还是网络信息还是网络信息 信元首部各字段的功能信元首部各字段的功能 信息丢失优先级，为信息丢失优先级，为1表表示低优先级信元，发生示低优先级信元，发生拥塞时可优先丢掉拥塞时可优先丢掉 信元首部各字段的功能信元首部各字段的功能 u首部差错控制，对首部差错控制，对首部的前首部的前4个字节进行个字节进行CRC校验；校验；u信元定界信元定界 信元首部各字段的功能信元首部各字段的功能 信息字段，表信息字段，表示要传输的信示要传输的信息息 9.8.4 A
47、TM的流量控制与拥塞控制的流量控制与拥塞控制在在ATM网络中通常采用速率控制的方法来进行流量网络中通常采用速率控制的方法来进行流量控制。这是一种闭环控制，是以端到端的反馈方式来控制。这是一种闭环控制，是以端到端的反馈方式来进行的。进行的。源端源端系统系统 目标端目标端系统系统传输网络传输网络 资源管资源管理信元理信元资源管资源管理信元理信元资源管理信元：资源管理信元：Resource Management cell,RM9.8.4 ATM的流量控制与拥塞控制的流量控制与拥塞控制交换机指示拥塞的三种模式交换机指示拥塞的三种模式 显式前向拥塞标记方式显式前向拥塞标记方式(EFCI:Explicit
48、 Forward Congestion Indication)：交换机在前向传输的：交换机在前向传输的RM信元信元中设置一个标志以指示拥塞，该信元到达目标端后再返回中设置一个标志以指示拥塞，该信元到达目标端后再返回到源端。到源端。显式速率标记方式显式速率标记方式(ER:Explicit Rate)：交换机等节点：交换机等节点在前向或后向或二者的在前向或后向或二者的RM信元中标记出它们能够接受的信元中标记出它们能够接受的速率。源端系统通过该速率。源端系统通过该RM信元获得各条连接上的拥塞信信元获得各条连接上的拥塞信息后使用特定的方法来控制当前连接发送信元的速率。息后使用特定的方法来控制当前连接发
49、送信元的速率。相对速率标记方式：交换机等节点在后向传输的相对速率标记方式：交换机等节点在后向传输的RM信信元中指示拥塞。元中指示拥塞。9.8.5 ATM设备及接入设备及接入ATM设备设备路由器路由器数据服务单元数据服务单元DSU工作站网络接口卡工作站网络接口卡ATM交换机交换机具有信元交换、具有信元交换、数据缓冲、信元数据缓冲、信元拆拆/装等功能装等功能 LAN通过路由器与通过路由器与ATM网络相连网络相连 LAN通过通过DSU与与ATM网络相连网络相连 DSU负责负责LAN帧和帧和ATM信元间的转换信元间的转换通过工作站网络接口卡接入通过工作站网络接口卡接入ATM 9.8.6 ATM的应用的应用 构建快速局域网或实现局域网互连构建快速局域网或实现局域网互连 为帧中继业务提供高速通道为帧中继业务提供高速通道 作为因特网的高速骨干网作为因特网的高速骨干网 形成了光纤同轴电缆网（形成了光纤同轴电缆网（HFC）的基础）的基础