1、 第第6 6章章 廣域網(wǎng)廣域網(wǎng)曹曹 晶晶 第第6章章 廣域網(wǎng)廣域網(wǎng)n6.1 概述概述n6.2 廣域網(wǎng)傳輸控制機(jī)制廣域網(wǎng)傳輸控制機(jī)制n6.3 X.25和幀中繼和幀中繼n6.4 異步傳輸模式異步傳輸模式 6.1 概述概述nWANWAN的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：交換結(jié)點(diǎn)通過(guò)長(zhǎng)距離的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：交換結(jié)點(diǎn)通過(guò)長(zhǎng)距離的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路互連，一般呈網(wǎng)狀拓?fù)?。鏈路互連，一般呈網(wǎng)狀拓?fù)?。n典型的典型的WANWAN技術(shù)有技術(shù)有X.25X.25、幀中繼、幀中繼(FR)(FR)和異步傳輸和異步傳輸模式模式(ATM)(ATM)等。等。WAN(WAN(網(wǎng)形拓?fù)?、交換式網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)形拓?fù)?、交換式網(wǎng)絡(luò)) )的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 6.2 6.2

2、廣域網(wǎng)傳輸控制機(jī)制廣域網(wǎng)傳輸控制機(jī)制 6.2.1 數(shù)據(jù)交換技術(shù)數(shù)據(jù)交換技術(shù)n結(jié)點(diǎn)之間的兩兩直接連接，線路數(shù)結(jié)點(diǎn)之間的兩兩直接連接，線路數(shù)L= n(n-1)/2。當(dāng)當(dāng)n線性增長(zhǎng)時(shí)，線性增長(zhǎng)時(shí)，L呈呈指數(shù)增長(zhǎng)。實(shí)指數(shù)增長(zhǎng)。實(shí)用中僅僅鋪設(shè)有限的線路，利用交換技術(shù)用中僅僅鋪設(shè)有限的線路，利用交換技術(shù)解決網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸問(wèn)題。解決網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸問(wèn)題。有有3種基本的交種基本的交換技術(shù)換技術(shù)：1、電路交換、電路交換n通過(guò)物理設(shè)備實(shí)現(xiàn)傳輸線路的轉(zhuǎn)接，在通信的通過(guò)物理設(shè)備實(shí)現(xiàn)傳輸線路的轉(zhuǎn)接，在通信的雙方建立一條傳輸鏈路。電路交換進(jìn)行一次通雙方建立一條傳輸鏈路。電路交換進(jìn)行一次通信要經(jīng)過(guò)三個(gè)過(guò)程：信要經(jīng)過(guò)三個(gè)過(guò)程：

3、電路建立、數(shù)據(jù)傳輸和電電路建立、數(shù)據(jù)傳輸和電路釋放。路釋放。n優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸可靠、迅速，保持順序。優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸可靠、迅速，保持順序。n缺點(diǎn)是線路的利用率不高。缺點(diǎn)是線路的利用率不高。 6.2.1 數(shù)據(jù)交換技術(shù)數(shù)據(jù)交換技術(shù)2、報(bào)文交換、報(bào)文交換n以報(bào)文為單位的以報(bào)文為單位的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的轉(zhuǎn)接方式。與電路的轉(zhuǎn)接方式。與電路交換相比有如下特點(diǎn)：交換相比有如下特點(diǎn)：n報(bào)文傳輸?shù)木€路不是專用的，可以被多個(gè)傳輸所利用報(bào)文傳輸?shù)木€路不是專用的，可以被多個(gè)傳輸所利用。n不要求收方和發(fā)方同時(shí)處于可用狀態(tài)。不要求收方和發(fā)方同時(shí)處于可用狀態(tài)。n實(shí)現(xiàn)一對(duì)多的傳輸，可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)先級(jí)傳輸。實(shí)現(xiàn)一對(duì)多的傳輸，可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)

4、先級(jí)傳輸。n中間結(jié)點(diǎn)可及時(shí)進(jìn)行差錯(cuò)控制，而不用等到目的結(jié)點(diǎn)中間結(jié)點(diǎn)可及時(shí)進(jìn)行差錯(cuò)控制，而不用等到目的結(jié)點(diǎn)在解決。在解決。n傳輸時(shí)延比電路交換大。傳輸時(shí)延比電路交換大。 6.2.1 數(shù)據(jù)交換技術(shù)數(shù)據(jù)交換技術(shù)3、分組交換、分組交換n以分組為單位的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的傳輸方式。以分組為單位的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的傳輸方式。n優(yōu)點(diǎn)主要有：優(yōu)點(diǎn)主要有：n由于長(zhǎng)度小，轉(zhuǎn)接中分組可緩于轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)點(diǎn)的內(nèi)存中，由于長(zhǎng)度小，轉(zhuǎn)接中分組可緩于轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)點(diǎn)的內(nèi)存中，提高了轉(zhuǎn)發(fā)速度。提高了轉(zhuǎn)發(fā)速度。n各轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)點(diǎn)并行進(jìn)行處理，降低了傳輸時(shí)間。各轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)點(diǎn)并行進(jìn)行處理，降低了傳輸時(shí)間。n對(duì)于傳輸中的錯(cuò)誤，只需要發(fā)出錯(cuò)的分組，提高了效對(duì)于傳輸中的錯(cuò)誤，只需

5、要發(fā)出錯(cuò)的分組，提高了效率。率。 6.2.1 數(shù)據(jù)交換技術(shù)數(shù)據(jù)交換技術(shù)分組交換分為兩種方式：數(shù)據(jù)報(bào)和虛電路。分組交換分為兩種方式：數(shù)據(jù)報(bào)和虛電路。n數(shù)據(jù)報(bào)方式：每個(gè)分組都獨(dú)立尋徑，需在目的站數(shù)據(jù)報(bào)方式：每個(gè)分組都獨(dú)立尋徑，需在目的站按序號(hào)重組。按序號(hào)重組。n虛電路方式：交換虛電路虛電路方式：交換虛電路SVC和永久虛電路和永久虛電路PVC兩種。兩種。 虛電路分組交換方式提供的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)是面向連虛電路分組交換方式提供的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)是面向連接的服務(wù)，而數(shù)據(jù)報(bào)分組交換方式提供的網(wǎng)絡(luò)服接的服務(wù)，而數(shù)據(jù)報(bào)分組交換方式提供的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)是無(wú)連接的服務(wù)。務(wù)是無(wú)連接的服務(wù)。 6.2.1 數(shù)據(jù)交換技術(shù)數(shù)據(jù)交換技術(shù)數(shù)據(jù)交換方

6、式示意圖數(shù)據(jù)交換方式示意圖 6.2.1 數(shù)據(jù)交換技術(shù)數(shù)據(jù)交換技術(shù)n快速分組交換快速分組交換(FPS)(FPS) 當(dāng)一個(gè)幀還沒(méi)有接收完時(shí)就開(kāi)始轉(zhuǎn)發(fā)此幀，稱當(dāng)一個(gè)幀還沒(méi)有接收完時(shí)就開(kāi)始轉(zhuǎn)發(fā)此幀，稱為為FPSFPS。 幀中繼幀中繼FRFR和和異步傳輸模式異步傳輸模式ATMATM都是都是FPSFPS技術(shù)。技術(shù)。 6.2.2 分組轉(zhuǎn)發(fā)和動(dòng)態(tài)路由分組轉(zhuǎn)發(fā)和動(dòng)態(tài)路由1 1、分級(jí)的編址方式、分級(jí)的編址方式 LAN LAN采用單一編址方案，采用單一編址方案，WANWAN和因特網(wǎng)采用分級(jí)編址和因特網(wǎng)采用分級(jí)編址方案：如二級(jí)分組，方案：如二級(jí)分組，（交換機(jī)，計(jì)算機(jī)接入的交換機(jī)端（交換機(jī)，計(jì)算機(jī)接入的交換機(jī)端口號(hào)）口

7、號(hào)） 6.2.2 分組轉(zhuǎn)發(fā)和動(dòng)態(tài)路由分組轉(zhuǎn)發(fā)和動(dòng)態(tài)路由2、分組轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制、分組轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制n基于路由表的下一跳分組轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制?；诼酚杀淼南乱惶纸M轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制。n路由表中最重要的兩項(xiàng)內(nèi)容為分組發(fā)往的目的站路由表中最重要的兩項(xiàng)內(nèi)容為分組發(fā)往的目的站以及分組路徑上的下一跳。以及分組路徑上的下一跳。n交換機(jī)以分組的目的站地址為索引，查詢路由表交換機(jī)以分組的目的站地址為索引，查詢路由表，得到轉(zhuǎn)發(fā)路徑上的下一跳，將報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)出去。，得到轉(zhuǎn)發(fā)路徑上的下一跳，將報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)出去。 6.2.2 分組轉(zhuǎn)發(fā)和動(dòng)態(tài)路由分組轉(zhuǎn)發(fā)和動(dòng)態(tài)路由交換機(jī)交換機(jī)2 2的路由表的路由表 6.2.2 分組轉(zhuǎn)發(fā)和動(dòng)態(tài)路由分組轉(zhuǎn)發(fā)和動(dòng)態(tài)路由3、動(dòng)態(tài)路由

8、和路由算法、動(dòng)態(tài)路由和路由算法n靜態(tài)路由：人工配置和維護(hù)，需由人工更新。靜態(tài)路由：人工配置和維護(hù)，需由人工更新。n動(dòng)態(tài)路由：交換機(jī)不斷交換路由信息，能適應(yīng)網(wǎng)動(dòng)態(tài)路由：交換機(jī)不斷交換路由信息，能適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)狀況。絡(luò)狀況。n路徑度量路徑度量n距離：路徑的長(zhǎng)度。距離：路徑的長(zhǎng)度。n跳數(shù)跳數(shù)：路徑所經(jīng)過(guò)的交換機(jī)數(shù)目。：路徑所經(jīng)過(guò)的交換機(jī)數(shù)目。n時(shí)延：分組由源站到達(dá)目的站所花費(fèi)的時(shí)間。時(shí)延：分組由源站到達(dá)目的站所花費(fèi)的時(shí)間。n費(fèi)用：借助電信等部門的通信線路需交納費(fèi)用。費(fèi)用：借助電信等部門的通信線路需交納費(fèi)用。n可靠性：鏈路的誤碼率。可靠性：鏈路的誤碼率。 6.2.2 分組轉(zhuǎn)發(fā)和動(dòng)態(tài)路由分組轉(zhuǎn)發(fā)和動(dòng)態(tài)路由 研

9、究研究WAN的路由問(wèn)題時(shí)，的路由問(wèn)題時(shí)，WAN用一個(gè)圖用一個(gè)圖來(lái)表示。來(lái)表示。n路由算法：由圖求出優(yōu)化路由的算法。路由算法：由圖求出優(yōu)化路由的算法。n路由協(xié)議：執(zhí)行路由算法的協(xié)議。路由協(xié)議：執(zhí)行路由算法的協(xié)議。用圖表示一個(gè)廣域網(wǎng)用圖表示一個(gè)廣域網(wǎng) 6.3 X.25和幀中繼和幀中繼n1976年國(guó)際電報(bào)電話咨詢委員會(huì)年國(guó)際電報(bào)電話咨詢委員會(huì)CCITT提提出的出的X.25建議，成為分組交換公共數(shù)據(jù)網(wǎng)建議，成為分組交換公共數(shù)據(jù)網(wǎng)(PSPDN)的基礎(chǔ)。采用的基礎(chǔ)。采用X.25建議標(biāo)準(zhǔn)接入建議標(biāo)準(zhǔn)接入的的PSPDN稱為稱為X.25網(wǎng)。網(wǎng)。nX.25借助于電話網(wǎng)，容易受到各種干擾，因借助于電話網(wǎng)，容易受到各

10、種干擾，因此進(jìn)行兩級(jí)的差錯(cuò)控制，此進(jìn)行兩級(jí)的差錯(cuò)控制，采用回退采用回退-N ARQ協(xié)議協(xié)議： 鏈路級(jí)：點(diǎn)到點(diǎn)鏈路級(jí)：點(diǎn)到點(diǎn) 分組級(jí)：端到端。分組級(jí)：端到端。 6.3 X.25和幀中繼和幀中繼n幀中繼幀中繼(FR)由美國(guó)電話電報(bào)公司由美國(guó)電話電報(bào)公司AT&T于于1986年提出。與年提出。與X.25網(wǎng)分為物理層、數(shù)據(jù)網(wǎng)分為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和分組層相比，鏈路層和分組層相比，F(xiàn)R只有物理層和數(shù)據(jù)只有物理層和數(shù)據(jù)鏈路層；鏈路層；n幀中繼幀中繼FR使用使用快速分組交換快速分組交換(FPS)；采用面；采用面向連接的虛電路交換方式。向連接的虛電路交換方式。 6.4 6.4 異步傳輸模式異步傳輸模式

11、6.4.1 信元交換信元交換n綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)ISDN使用同步傳輸模式使用同步傳輸模式(STM)，STM采用時(shí)分復(fù)用采用時(shí)分復(fù)用TDM技術(shù)，而技術(shù)，而異步傳輸模式異步傳輸模式ATM采用統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用采用統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用STDM技術(shù)。技術(shù)。nATM傳輸?shù)膯挝皇莻鬏數(shù)膯挝皇切旁旁?，長(zhǎng)度為，長(zhǎng)度為53B，其，其中中5B為信頭，為信頭，48B為凈荷。為凈荷。n當(dāng)交換結(jié)點(diǎn)收到信頭，當(dāng)交換結(jié)點(diǎn)收到信頭，ATM就開(kāi)始轉(zhuǎn)發(fā)信就開(kāi)始轉(zhuǎn)發(fā)信元，屬于快速分組交換元，屬于快速分組交換FPS。nATM采用面向連接的技術(shù)，虛電路分組交采用面向連接的技術(shù)，虛電路分組交換技術(shù)換技術(shù)FPS，它交換的分組是信元。也稱為，

12、它交換的分組是信元。也稱為信元交換信元交換。nATM建立在大容量光纖傳輸媒體的基礎(chǔ)上建立在大容量光纖傳輸媒體的基礎(chǔ)上，不進(jìn)行流量控制，也幾乎沒(méi)有差錯(cuò)控制，不進(jìn)行流量控制，也幾乎沒(méi)有差錯(cuò)控制。 ATM參考模型包括參考模型包括3個(gè)平面：用戶平面、控個(gè)平面：用戶平面、控制平面和管理平面。在每個(gè)面中又是分層的制平面和管理平面。在每個(gè)面中又是分層的，分為物理層、，分為物理層、ATM層層、AAL層層和應(yīng)用層。和應(yīng)用層。 用戶平面用戶平面：提供用戶信息流的傳送；：提供用戶信息流的傳送； 控制平面控制平面：利用信令進(jìn)行呼叫和連接的建：利用信令進(jìn)行呼叫和連接的建立、監(jiān)視和釋放；立、監(jiān)視和釋放； 管理平面管理平面

13、：包括層管理和面管理。其中層：包括層管理和面管理。其中層管理執(zhí)行各層之間的管理功能；面管理不分管理執(zhí)行各層之間的管理功能；面管理不分層，它完成與整個(gè)系統(tǒng)相關(guān)的管理功能，并層，它完成與整個(gè)系統(tǒng)相關(guān)的管理功能，并對(duì)所有平面起協(xié)調(diào)作用。對(duì)所有平面起協(xié)調(diào)作用。6.4.2 ATM體系結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu) 6.4.2 ATM體系結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)nATM層：信元傳輸、信元復(fù)用層：信元傳輸、信元復(fù)用/解復(fù)用及通解復(fù)用及通信量控制等。信量控制等。1、信元格式、信元格式用戶用戶- -網(wǎng)絡(luò)接口網(wǎng)絡(luò)接口UNIUNI和網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)- -網(wǎng)絡(luò)接口網(wǎng)絡(luò)接口NNINNI的信元頭部（的信元頭部（5 5字節(jié)）字節(jié)） CRC-8 6.4.2 A

14、TM體系結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)2 2、信元傳輸、信元傳輸nATMATM連接用虛通路連接用虛通路VPVP和虛通道和虛通道VCVC表示。一個(gè)表示。一個(gè)VCVC表表示傳送示傳送ATMATM信元的一條通道，用信元的一條通道，用VCIVCI標(biāo)識(shí)。一個(gè)標(biāo)識(shí)。一個(gè)VPVP包含一組包含一組VCVC，VPVP用用VPIVPI標(biāo)識(shí)。標(biāo)識(shí)。nATMATM層根據(jù)信元首部的層根據(jù)信元首部的VPI/VCIVPI/VCI和和ATMATM交換機(jī)的交換機(jī)的VPI/VCIVPI/VCI轉(zhuǎn)換表轉(zhuǎn)換表( (路由表路由表) )轉(zhuǎn)發(fā)信元。轉(zhuǎn)換表是在轉(zhuǎn)發(fā)信元。轉(zhuǎn)換表是在建立連接時(shí)由信令協(xié)議在交換結(jié)點(diǎn)上建立的。建立連接時(shí)由信令協(xié)議在交換結(jié)點(diǎn)上建立的。n轉(zhuǎn)換表的基本信息是：轉(zhuǎn)換表的基本信息是：( (入口端口號(hào)，入口入口端口號(hào)，入口VPI/VCIVPI/VCI；出口端口號(hào)，出口；出口端口號(hào)，出口VPI/VCI)VPI/VCI)。 6.4.2 ATM體系結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)n用出口的用出口的VPI/VCIVPI/VCI更新信元首部的更新信元首部的VPI/VCIVPI/VCI，并將信，并將信元由查到的端口輸出。最終到達(dá)目的端。元由查到的端口輸出。最終到達(dá)目的端。6.4.2 ATM體系結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu) ATMATM信元傳輸示例信元傳輸示例 6.4.2 ATM體系結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)nAAL層層n對(duì)用