第三讲数据通信和广域网通信

1、第三讲数据通信和广域网通信数据通信中的传输介质 网络中常用的传输介质有：网络中常用的传输介质有： 同轴电缆同轴电缆 光纤电缆光纤电缆 无线与卫星通信信道无线与卫星通信信道同轴电缆的主要特性光缆的主要特性 光纤电缆简称为光缆，是网络传输介质中光纤电缆简称为光缆，是网络传输介质中性能最好、应用前途最广泛的一种。性能最好、应用前途最广泛的一种。光纤传输系统的结构无线通信无线电波段划分无线电波段划分（续）卫星通信广域网概念 地理覆盖范围大，至少在上百公里以上地理覆盖范围大，至少在上百公里以上 ； 主要用于互连广泛地理范围内的局域网主要用于互连广泛地理范围内的局域网 ； 为了实现远距离通信，通常采用载波

2、形式的频带为了实现远距离通信，通常采用载波形式的频带传输或光传输。传输或光传输。 通常由公共通信部门来建设和管理的。公共通信通常由公共通信部门来建设和管理的。公共通信部门利用各自的广域网资源向用户提供收费的广部门利用各自的广域网资源向用户提供收费的广域网数据传输服务，所以其又被称为网络服务提域网数据传输服务，所以其又被称为网络服务提供商。供商。 在网络拓扑结构上，通常采用网状拓扑，以提高在网络拓扑结构上，通常采用网状拓扑，以提高广域网链路的容错性。广域网链路的容错性。 网络中两个节点在进行通信时，一般要经过较长网络中两个节点在进行通信时，一般要经过较长的通信线路和较多的中间节点。中间节点设备的

3、的通信线路和较多的中间节点。中间节点设备的处理速度、线路的质量以及传输环境的噪声都会处理速度、线路的质量以及传输环境的噪声都会影响广域网的可靠性。影响广域网的可靠性。 广域网服务的实现模型 S SS SS SS SS S S 点到点或电路交换连接 本地环路 用户端设备 中心交换机 分界 广域网服务提供商 的长途网络Toll network：广域网服务提：广域网服务提供商用来实现长途传输的通信供商用来实现长途传输的通信网络，通常由成组的交换机和网络，通常由成组的交换机和中继设备组成中继设备组成Central office switch：由广域网服务提供：由广域网服务提供商提供的，离用户最商提供的

4、，离用户最近的局端交换机近的局端交换机物理上放置在用户物理上放置在用户一侧的设备，包括一侧的设备，包括属于用户的设备或属于用户的设备或服务提供商放置在服务提供商放置在用户侧的设备用户侧的设备在在CPE的前端，本地的前端，本地环路开始的地方，通环路开始的地方，通常常CPE也就是用户接也就是用户接入所在地入所在地从分界到服务提供从分界到服务提供商中心局的线路商中心局的线路常见广域网设备 路由器属于网络层的互连设备，用于实现不同网络之间的路由器属于网络层的互连设备，用于实现不同网络之间的互连和路由功能。互连和路由功能。 广域网交换机属于数据链路层的多端口存储转发设备，在广域网交换机属于数据链路层的多

5、端口存储转发设备，在广域网中实现数据链路层协议帧的转发。如帧中继交换机、广域网中实现数据链路层协议帧的转发。如帧中继交换机、交换机、光交换机等。交换机、光交换机等。 调制解调器用于实现数字和模拟信号转换，如调制解调器用于实现数字和模拟信号转换，如ISDNISDN网络中网络中用到的用到的TA/NT1TA/NT1设备等。设备等。 通信服务器主要用来对广域网用户进行身份合法性的验证通信服务器主要用来对广域网用户进行身份合法性的验证并提供服务策略。并提供服务策略。 调制解调器 路由器 广域网宽带交换机 通信服务器广域网技术 广域网主要工作于广域网主要工作于OSIOSI模型的下三层，即物理层、数据链路模

6、型的下三层，即物理层、数据链路层和网络层层和网络层 由于目前网络层普遍采用了由于目前网络层普遍采用了IPIP协议，所以广域网技术或标准协议，所以广域网技术或标准主要关注物理层和数据链路层的功能及其实现主要关注物理层和数据链路层的功能及其实现 不同广域网技术的差异就在于它们在物理层和数据链路层实不同广域网技术的差异就在于它们在物理层和数据链路层实现方式的不同。现方式的不同。 广域网的物理层协议主要描述如何面向广域网服务提供电气、机广域网的物理层协议主要描述如何面向广域网服务提供电气、机械、规程和功能特性，包括定义械、规程和功能特性，包括定义DTEDTE和和DCEDCE设备的接口；设备的接口； 广

7、域网的数据链路层定义数据帧的封装以及如何通过广域网链路广域网的数据链路层定义数据帧的封装以及如何通过广域网链路传输到远程节点。传输到远程节点。 广域网第三层第二层第二层第一层第一层第三层第二层第二层第一层第一层路由器路由器DTE设备DTE设备DCE设备DCE设备 MMO OD DE EMMMMO OD DE EMM广域网中数据交换技术 线路交换方式线路交换方式 存储转发交换方式存储转发交换方式 数据报方式数据报方式 虚电路方式虚电路方式 ATMATM技术技术线路交换方式 线路交换（线路交换（circuit exchangingcircuit exchanging）方式与）方式与 交换方式的工作

8、过程很类似。两台计算机交换方式的工作过程很类似。两台计算机通过通信子网进行数据交换之前，首先要通过通信子网进行数据交换之前，首先要在通信子网中建立一个实际的物理线路连在通信子网中建立一个实际的物理线路连接。典型的线路交换过程如图所示。接。典型的线路交换过程如图所示。NoImage线路交换方式的特点 线路交换方式的特点是：通信子网中的结线路交换方式的特点是：通信子网中的结点是用电子或机电结合的交换设备来完成点是用电子或机电结合的交换设备来完成输入与输出线路的物理连接。交换设备与输入与输出线路的物理连接。交换设备与线路分为模拟通信与数字通信两类。线路线路分为模拟通信与数字通信两类。线路连接过程完成

9、后，在两台主机之间已建立连接过程完成后，在两台主机之间已建立的物理线路连接为此次通信专用。通信子的物理线路连接为此次通信专用。通信子网中的结点交换设备不能存储数据，不能网中的结点交换设备不能存储数据，不能改变数据内容，并且不具备差错控制能力。改变数据内容，并且不具备差错控制能力。线路交换方式的优点与缺点 线路交换方式的优点是：通信实时性强，线路交换方式的优点是：通信实时性强，适用于交互式会话类通信。线路交换方式适用于交互式会话类通信。线路交换方式的缺点是：对突发性通信不适应，系统效的缺点是：对突发性通信不适应，系统效率低；系统不具有存储数据的能力，不能率低；系统不具有存储数据的能力，不能平滑交

10、通量；系统不具备差错控制能力，平滑交通量；系统不具备差错控制能力，无法发现与纠正传输过程中发生的数据差无法发现与纠正传输过程中发生的数据差错。在进行线路交换方式研究的基础上，错。在进行线路交换方式研究的基础上，人们提出了存储转发交换方式。人们提出了存储转发交换方式。存储转发交换方式 存储转发交换（存储转发交换（storestoreandandforward forward exchangingexchanging）方式与线路交换方式的主要）方式与线路交换方式的主要区别表现在以下两个方面：发送的数据与区别表现在以下两个方面：发送的数据与目的地址、源地址、控制信息按照一定格目的地址、源地址、控制信

11、息按照一定格式组成一个数据单元（报文或报文分组）式组成一个数据单元（报文或报文分组）进入通信子网；通信子网中的结点是通信进入通信子网；通信子网中的结点是通信控制处理机，它负责完成数据单元的接收、控制处理机，它负责完成数据单元的接收、差错校验、存储、路选和转发功能。差错校验、存储、路选和转发功能。存储转发方式的优点 (1) (1) 由于通信子网中的通信控制处理机可以存储报文由于通信子网中的通信控制处理机可以存储报文（或报文分组），因此多个报文（或报文分组）可以（或报文分组），因此多个报文（或报文分组）可以共享通信信道，线路利用率高。共享通信信道，线路利用率高。 (2) (2) 通信子网中通信控制

12、处理机具有路选功能，可以通信子网中通信控制处理机具有路选功能，可以动态选择报文（或报文分组）通过通信子网的最佳路动态选择报文（或报文分组）通过通信子网的最佳路径，同时可以平滑通信量，提高系统效率。径，同时可以平滑通信量，提高系统效率。 (3) (3) 报文（或报文分组）在通过通信子网中的每个报文（或报文分组）在通过通信子网中的每个通信控制处理机时，均要进行差错检查与纠错处理，通信控制处理机时，均要进行差错检查与纠错处理，因此可以减少传输错误，提高系统可靠性。因此可以减少传输错误，提高系统可靠性。 (4) (4) 通过通信控制处理机，可以对不同通信速率的线通过通信控制处理机，可以对不同通信速率的

13、线路进行速率转换，也可以对不同的数据代码格式进行路进行速率转换，也可以对不同的数据代码格式进行变换。变换。存储转发的分类 存储转发交换方式可以分为两类：报文交换存储转发交换方式可以分为两类：报文交换（message exchangingmessage exchanging）与报文分组交换（）与报文分组交换（packet packet exchangingexchanging）。因此，在利用存储转发交换原理传送）。因此，在利用存储转发交换原理传送数据时，被传送的数据单元相应可以分为两类：报文数据时，被传送的数据单元相应可以分为两类：报文（messagemessage）与报文分组（）与报文分组（p

14、acketpacket）。）。 如果在发送数据时，不管发送数据的长度是多少，都如果在发送数据时，不管发送数据的长度是多少，都把它当做一个逻辑单元，那么就可以在发送的数据上把它当做一个逻辑单元，那么就可以在发送的数据上加上目的地址、源地址与控制信息，按一定的格式打加上目的地址、源地址与控制信息，按一定的格式打包后组成一个报文。另一种方法是限制数据的最大长包后组成一个报文。另一种方法是限制数据的最大长度，典型的最大长度是度，典型的最大长度是10001000或几千比特。发送站将一或几千比特。发送站将一个长报文分成多个报文分组，接收站再将多个报文分个长报文分成多个报文分组，接收站再将多个报文分组按顺序

15、重新组织成一个长报文。报文分组通常也被组按顺序重新组织成一个长报文。报文分组通常也被称为分组。称为分组。报文与报文分组结构的区别分组交换网 由于分组长度较短，在传输出错时，检错由于分组长度较短，在传输出错时，检错容易并且重发花费的时间较少，这就有利容易并且重发花费的时间较少，这就有利于提高存储转发结点的存储空间利用率与于提高存储转发结点的存储空间利用率与传输效率，因此成为当今公用数据交换网传输效率，因此成为当今公用数据交换网中主要的交换技术。目前，美国的中主要的交换技术。目前，美国的TELENETTELENET、TYMNETTYMNET以及中国的以及中国的CHINAPACCHINAPAC都采用

16、了分组都采用了分组交换技术。这类通信子网称为分组交换网。交换技术。这类通信子网称为分组交换网。 分组交换技术在实际应用中，又可以分为分组交换技术在实际应用中，又可以分为以下两类：以下两类： 数据报方式（数据报方式（DGDG，datagramdatagram）、）、虚电路方式（虚电路方式（VCVC， virtual circuitvirtual circuit）。）。数据报方式 数据报是报文分组存储转发的一种形式。数据报是报文分组存储转发的一种形式。与线路交换方式相比，在数据报方式中，与线路交换方式相比，在数据报方式中，分组传送之间不需要预先在源主机与目的分组传送之间不需要预先在源主机与目的主机

17、之间建立主机之间建立 线路连接线路连接 。源主机所发送。源主机所发送的每一个分组都可以独立地选择一条传输的每一个分组都可以独立地选择一条传输路径。每个分组在通信子网中可能是通过路径。每个分组在通信子网中可能是通过不同的传输路径，从源主机到达目的主机。不同的传输路径，从源主机到达目的主机。从源主机到达目的主机。典型的数据报方从源主机到达目的主机。典型的数据报方式的工作过程如图所示。式的工作过程如图所示。数据报方式的工作过程 (1) (1) 源主机源主机A A将报文将报文M M分成多个分组分成多个分组P P1 1，P P2 2，P Pn n，依次发送到与其直接连接的通信子网的通信控制处理依次发送到

18、与其直接连接的通信子网的通信控制处理机机A A（即结点（即结点A A）。）。 (2) (2) 结点结点A A每接收一个分组均要进行差错检测，以保每接收一个分组均要进行差错检测，以保证主机证主机A A与结点与结点A A的数据传输的正确性；结点的数据传输的正确性；结点A A接收到接收到分组分组P P1 1，P P2 2，P Pn n后，要为每个分组进入通信子网后，要为每个分组进入通信子网的下一结点启动路选算法。由于网络通信状态是不断的下一结点启动路选算法。由于网络通信状态是不断变化的，分组变化的，分组P1P1的下一个结点可能选择为结点的下一个结点可能选择为结点C C，而，而分组分组P2P2的下一个

19、结点可能选择为结点的下一个结点可能选择为结点D D，因此同一报，因此同一报文的不同分组通过子网的路径可能是不同的。文的不同分组通过子网的路径可能是不同的。数据报方式的工作过程（续） (3) (3) 结点结点A A向结点向结点C C发送分组发送分组P P1 1时，结点时，结点C C要要对对P P1 1传输的正确性进行检测。如果传输正确，传输的正确性进行检测。如果传输正确，结点结点C C向结点向结点A A发送正确传输的确认信息发送正确传输的确认信息ACKACK；结点结点A A接收到结点接收到结点C C的的ACKACK信息后，确认信息后，确认P P1 1已已正确传输，则废弃正确传输，则废弃P P1

20、1的副本。其他结点的工的副本。其他结点的工作过程与结点作过程与结点C C的工作过程相同。这样，报的工作过程相同。这样，报文分组文分组P P1 1通过通信子网中多个结点存储转发，通过通信子网中多个结点存储转发，最终正确地到达目的主机最终正确地到达目的主机B B。数据报方式的特点 同一报文的不同分组可以由不同的传输路同一报文的不同分组可以由不同的传输路径通过通信子网。径通过通信子网。 同一报文的不同分组到达目的结点时可能同一报文的不同分组到达目的结点时可能出现出现乱序、重复与丢失现象。乱序、重复与丢失现象。 每一个分组在传输过程中都必须带有目的每一个分组在传输过程中都必须带有目的地址地址与源地址。

21、与源地址。 数据报方式报文传输延迟较大，适用于突数据报方式报文传输延迟较大，适用于突发性发性通信，不适用于长报文、会话式通通信，不适用于长报文、会话式通信。信。虚电路方式 虚电路方式试图将数据报方式与线路交换虚电路方式试图将数据报方式与线路交换方式结合起来，发挥两种方法的优点，达方式结合起来，发挥两种方法的优点，达到最佳的数据交换效果。虚电路方式在分到最佳的数据交换效果。虚电路方式在分组发送之前，需要在发送方和接收方建立组发送之前，需要在发送方和接收方建立一条逻辑连接的虚电路。一条逻辑连接的虚电路。 典型的虚电路方式的工作过程如图所示。典型的虚电路方式的工作过程如图所示。NoImage虚电路方

22、式的工作过程 (1) (1) 虚电路建立阶段虚电路建立阶段 在虚电路建立阶段，结点在虚电路建立阶段，结点A A启动路由选择算启动路由选择算法选择下一个结点（例如结点法选择下一个结点（例如结点B B），向点），向点B B发送呼叫请求分组；同样，结点发送呼叫请求分组；同样，结点B B也要启动也要启动路选算法选择下一个结点。依此类推，呼路选算法选择下一个结点。依此类推，呼叫请求分组经过结点叫请求分组经过结点A-A-结点结点B-B-结点结点C-C-结点结点D D，送到目的结点送到目的结点D D。目的结点。目的结点D D向源结点向源结点A A发送发送呼叫接收分组，至此虚电路建立。呼叫接收分组，至此虚电路

23、建立。虚电路方式的工作过程（续） (2) (2) 数据传输阶段数据传输阶段 在数据传输阶段，虚电路方式利用已建立在数据传输阶段，虚电路方式利用已建立的虚电路，逐站以存储转发方式顺序传送的虚电路，逐站以存储转发方式顺序传送分组。分组。 (3) (3) 虚电路拆除阶段虚电路拆除阶段 在虚电路拆除阶段，将按照结点在虚电路拆除阶段，将按照结点D-D-结点结点C-C-结点结点B-B-结点结点A A的顺序依次拆除虚电路。的顺序依次拆除虚电路。虚电路方式的特点 (1) (1) 在每次报文分组发送之前，必须在发在每次报文分组发送之前，必须在发送方与接收方之间建立一条逻辑连接。之送方与接收方之间建立一条逻辑连接

24、。之所以说是一条逻辑连接，是因为不需要真所以说是一条逻辑连接，是因为不需要真正去建立一条物理链路，因为连接发送方正去建立一条物理链路，因为连接发送方与接收方的物理链路已经存在。与接收方的物理链路已经存在。 (2) (2) 一次通信的所有报文分组都通过这条一次通信的所有报文分组都通过这条虚电路顺序传送，因此报文分组不必带目虚电路顺序传送，因此报文分组不必带目的地址、源地址等辅助信息。报文分组到的地址、源地址等辅助信息。报文分组到达目的结点时不会出现丢失、重复与乱序达目的结点时不会出现丢失、重复与乱序的现象。的现象。虚电路方式的特点（续） (3) (3) 报文分组通过虚电路上的每个结点时，报文分组

25、通过虚电路上的每个结点时，结点只需要做差错检测，而不需要做路径结点只需要做差错检测，而不需要做路径选择。选择。 (4) (4) 通信子网中每个结点可以和任何结点通信子网中每个结点可以和任何结点建立多条虚电路连接。建立多条虚电路连接。ATM技术 ATMATM是一种高速分组交换技术。分组交换的是一种高速分组交换技术。分组交换的基本数据传输单元是分组，而基本数据传输单元是分组，而ATMATM的基本数的基本数据传输单元是信元。在据传输单元是信元。在ATMATM交换方式中，文交换方式中，文本、语音、视频等所有数据将被分解为长本、语音、视频等所有数据将被分解为长度固定的信元（度固定的信元（cellcell

26、）。信元有一个）。信元有一个5 5字节字节的信元头（的信元头（headerheader）与一个）与一个4848字节的用户字节的用户数据（数据（user datauser data），信元长度为），信元长度为5353字节。字节。ATMATM信元结构如图所示。信元结构如图所示。ATM信元ATM的工作原理 ATMATM交换对虚电路方式做进一步的发展，推交换对虚电路方式做进一步的发展，推出了信元交换方法。出了信元交换方法。ATMATM网中的网中的ATMATM主机在主机在传输数据之前，首先将数据组织成若干个传输数据之前，首先将数据组织成若干个信元，每个信元的长度为信元，每个信元的长度为5353字节。通信

27、子字节。通信子网中的网中的ATMATM交换机的数据交换单元是信元。交换机的数据交换单元是信元。由于信元长度与格式固定，因此可以减少由于信元长度与格式固定，因此可以减少交换机的处理负荷，这就为交换机的高速交换机的处理负荷，这就为交换机的高速交换创造了有利条件。交换创造了有利条件。ATM工作原理 在在ATMATM网中，网中，ATMATM主机也称为主机也称为ATMATM端用户。端用户。ATMATM端用户与端用户与ATMATM交换机统称为交换机统称为ATMATM设备。源设备。源ATMATM端主机在数据传输端主机在数据传输之前将根据对网络带宽的需求，发出连接建立请求。之前将根据对网络带宽的需求，发出连接

28、建立请求。ATMATM交换机在接收到请求后，将根据网络状况选择从交换机在接收到请求后，将根据网络状况选择从源源ATMATM端主机，经过端主机，经过ATMATM网到达目的网到达目的ATMATM端主机的路径，端主机的路径，构造相应的路由表，从而建立源与目的构造相应的路由表，从而建立源与目的ATMATM主机的虚主机的虚拟连接。这种虚拟连接也是一种逻辑连接，因为网络拟连接。这种虚拟连接也是一种逻辑连接，因为网络只需要为这条虚电路分配一定的网络资源（如带宽），只需要为这条虚电路分配一定的网络资源（如带宽），而不需要建立真正的物理链路。每个信元的信元头部而不需要建立真正的物理链路。每个信元的信元头部分不需

29、要带有目的地址与源地址，只需要带有虚连接分不需要带有目的地址与源地址，只需要带有虚连接标识符。标识符。ATMATM交换机根据虚连接标识符和路由表中的交换机根据虚连接标识符和路由表中的记录，就可以将信元送到合适的交换机输出端口。记录，就可以将信元送到合适的交换机输出端口。几个关键的术语 物理链路是连接物理链路是连接ATMATM交换机交换机-ATM-ATM交换机、交换机、ATMATM交换机交换机-ATM-ATM主机的物理线路。每条物理主机的物理线路。每条物理链路可以包含一条或多条虚通路链路可以包含一条或多条虚通路VPVP，每条，每条虚通路虚通路VPVP又可以包含一条或多条虚通道又可以包含一条或多条

30、虚通道VCVC。有人形象地把它们比喻成：物理链路好比有人形象地把它们比喻成：物理链路好比是连接两个城市之间的高速公路，虚通路是连接两个城市之间的高速公路，虚通路好比是高速公路上的两个方向的道路，而好比是高速公路上的两个方向的道路，而虚通道好比是每条道路中的一条条的车道，虚通道好比是每条道路中的一条条的车道，那么信元就好比是高速公路上行驶的车辆。那么信元就好比是高速公路上行驶的车辆。ATMATM中的物理链路、虚通路与虚通道间的关中的物理链路、虚通路与虚通道间的关系如图所示。系如图所示。几个关键的术语（续） (1) (1) 虚通路虚通路 在虚通路一级，两个在虚通路一级，两个ATMATM端用户间建立

31、的连接被称为端用户间建立的连接被称为虚通路连接，而两个虚通路连接，而两个ATMATM设备间的链路被称为虚通路设备间的链路被称为虚通路链路（链路（VPLVPL， virtual path linkvirtual path link）。那么，一条虚）。那么，一条虚通路连接是由多段虚通路链路组成的。图（通路连接是由多段虚通路链路组成的。图（a a）给出）给出了虚通路连接的工作原理。了虚通路连接的工作原理。 每一段虚通路链路每一段虚通路链路VPLVPL都是由虚通路标识符（都是由虚通路标识符（VPIVPI，virtual path identifiervirtual path identifier）标识

32、的。每条物理链路）标识的。每条物理链路中的中的VPIVPI值是惟一的。虚通路可以是永久的，也可以值是惟一的。虚通路可以是永久的，也可以是交换式的。每条虚通路中可以有单向或双向的数据是交换式的。每条虚通路中可以有单向或双向的数据流，流，ATMATM支持不对称的数据速率，即允许两个方向的支持不对称的数据速率，即允许两个方向的数据速率可以是不同的。数据速率可以是不同的。几个关键的术语（续） (2) (2) 虚通道虚通道 在虚通道一级，两个在虚通道一级，两个ATMATM端用户间建立的连接被称为端用户间建立的连接被称为虚通道连接，而两个虚通道连接，而两个ATMATM设备间的链路称为虚通道链设备间的链路称

33、为虚通道链路（路（VCLVCL，virtual channel linkvirtual channel link）。虚通道连接）。虚通道连接VCCVCC是由多条虚通道链路是由多条虚通道链路VCLVCL组成的。每一条虚通道链路组成的。每一条虚通道链路VCLVCL都是用虚通道标识符（都是用虚通道标识符（VCIVCI，virtual channel virtual channel identifieridentifier）来标识的。根据虚通道建立方式的不同，）来标识的。根据虚通道建立方式的不同，虚通道又可分为以下两类：虚通道又可分为以下两类： 永久虚通道（永久虚通道（PVCPVC，permanent

34、 virtual channelpermanent virtual channel）、交换虚通道（）、交换虚通道（SVCSVC，switched virtual channelswitched virtual channel）。虚通道中的数据流可）。虚通道中的数据流可以是单向的，也可以是双向的。当虚通道双向传输信以是单向的，也可以是双向的。当虚通道双向传输信元时，两个方向的通信参数可以是不相同的。元时，两个方向的通信参数可以是不相同的。ATM应用的例子 这个例子说明的是一位教授与一位学生通过这个例子说明的是一位教授与一位学生通过ATMATM网络网络授课的过程。这位教授的工作站装有授课的过程。这

35、位教授的工作站装有ATMATM接口卡、声接口卡、声卡、摄像机，并连接到本地的卡、摄像机，并连接到本地的ATMATM交换机，成为一台交换机，成为一台能产生多媒体信息的能产生多媒体信息的ATMATM端主机。学生的计算机也连端主机。学生的计算机也连接到接到ATMATM网中，形成一种基于网中，形成一种基于ATMATM网络的远程教学系统。网络的远程教学系统。教学过程中，教授与学生之间要传送文本、语音、视教学过程中，教授与学生之间要传送文本、语音、视频信息。对于这种应用要求，传统的数据通信网是无频信息。对于这种应用要求，传统的数据通信网是无法满足的。但是，可以通过法满足的。但是，可以通过ATMATM网络为

36、教授与学生的网络为教授与学生的ATMATM端主机之间建立一条虚通路（端主机之间建立一条虚通路（VPI=1VPI=1）。在）。在VPI=1VPI=1的虚通路上，可以分别为文本、语音与视频数据的传的虚通路上，可以分别为文本、语音与视频数据的传输定义三条虚通道输定义三条虚通道VCVC。 选读：广域网技术规范与OSI参考模型的关系OSIOSI层层WANWAN规范规范Network Layer(Network Layer(网络层网络层) )HDLCHDLCX.25 PLPX.25 PLPDateLink DateLink LayerLayer( (数据链路数据链路层层) )LLCLLCLAPBLAPBF

37、rame RelayFrame RelayHDLCHDLCMACMACSMDSSMDS（交换型多兆位数据（交换型多兆位数据服务）服务）PPPPPPSDLDSDLDPhysical LayerPhysical Layer( (物理层物理层) )X.21BisX.21BisEIA/TIA-232EIA/TIA-232EIA/TIA-449EIA/TIA-449V.24 V.35V.24 V.35HSSI G.73HSSI G.73EIA-530EIA-530PPP概述 点对点协议点对点协议(Point-to-Point Protocol)(Point-to-Point Protocol)的简称，由

38、的简称，由IETF IETF (Internet Engineering Task Force)(Internet Engineering Task Force)开发，目前已被广泛使开发，目前已被广泛使用并成为国际标准；用并成为国际标准； 一个工作于数据链路层的广域网协议。为路由器到路由器、主一个工作于数据链路层的广域网协议。为路由器到路由器、主机到网络之间使用串行接口进行点到点的连接提供了机到网络之间使用串行接口进行点到点的连接提供了OSIOSI第二第二层的服务；层的服务； 在物理上可使用各种不同的传输介质，包括双绞线、光纤及无在物理上可使用各种不同的传输介质，包括双绞线、光纤及无线传输介质

39、；线传输介质； 在数据链路层提供了一套解决链路建立、维护、拆除和上层协在数据链路层提供了一套解决链路建立、维护、拆除和上层协议协商、认证等问题的方案；议协商、认证等问题的方案； 在帧的封装格式上，在帧的封装格式上，PPPPPP采用的是一种采用的是一种HDLCHDLC的变化形式；的变化形式； 对网络层协议的支持则包括了多种不同的主流协议，如对网络层协议的支持则包括了多种不同的主流协议，如IP IP 和和IPXIPX等。等。 ）PPP的体系结构数据链路层 PPPI PI P X第三层协议IPCPIPXCP其 它网络控制协议认证、其他功能链路控制协议同步/异步传输介质 物理层网络层PPP的连接 PP

40、PPPP的连接一般要经历链路建立、链路质量协商、网络层的连接一般要经历链路建立、链路质量协商、网络层协议选择和链路拆除四个阶段。协议选择和链路拆除四个阶段。 链路建立阶段链路建立阶段-通过发送通过发送LCPLCP的帧来对链路进行相关的配的帧来对链路进行相关的配置，包括数据最大传输单元、是否采用置，包括数据最大传输单元、是否采用PPPPPP的压缩、的压缩、PPPPPP的的认证方式等；认证方式等； 链路质量协商阶段链路质量协商阶段( (可选可选)-)-用于对链路质量进行测试，以用于对链路质量进行测试，以确定其能否为上层所选定的网络协议提供足够的支持，另确定其能否为上层所选定的网络协议提供足够的支持

41、，另外若连接的双方已经要求采用安全认证，在该阶段还要按外若连接的双方已经要求采用安全认证，在该阶段还要按所选定的认证方式进行相应的身份认证；所选定的认证方式进行相应的身份认证； 网络层协议选择阶段网络层协议选择阶段-通过发送通过发送NCPNCP包来选择网络层协议包来选择网络层协议并进行相应的配置，不同的网络层协议要分别进行配置；并进行相应的配置，不同的网络层协议要分别进行配置；该阶段完成后，一条完整的该阶段完成后，一条完整的PPPPPP链路就建立起来了并可在链路就建立起来了并可在上面进行数据传输。上面进行数据传输。 任何时候只要用户请求断开连接或者由于链路故障，任何时候只要用户请求断开连接或者

42、由于链路故障，PPPPPP的连接都会被终止即进入链路拆除阶段。的连接都会被终止即进入链路拆除阶段。物理层接口标准(1) EIA/TIA-232(1) EIA/TIA-232（RS-232RS-232）：速率最高达）：速率最高达64Kbps64Kbps，常用的接口有常用的接口有9 9针和针和2525针两种。针两种。（2 2）EIA/TIA-449EIA/TIA-449（RS-449RS-449）：速率可达）：速率可达2Mbps2Mbps，支持的电缆长度也较长。常用的接口有支持的电缆长度也较长。常用的接口有9 9针和针和3737针针两种。两种。（3 3）：常用的接口为）：常用的接口为1515针，接

43、口的速率为针，接口的速率为4Mbps4Mbps。（4 4）：速率可达）：速率可达4Mbps4Mbps，最常见为，最常见为3030针。针。（5 5）：速率可达）：速率可达4Mbps4Mbps，接口为双头的，接口为双头的BNCBNC和普通和普通的针型接口。的针型接口。（6 6）HSSIHSSI：高速串口标准，支持在广域链路上的：高速串口标准，支持在广域链路上的高速串行通信，速率可达高速串行通信，速率可达54Mbps54Mbps。中继系统的网络传输协议 （1 1）PPPPPP：可用于：可用于PSTN,DDN,SDHPSTN,DDN,SDH网中，其协议交互方法与网中，其协议交互方法与HDLCHDLC相

44、似，属点到点协议。相似，属点到点协议。 （2 2）HDLCHDLC（高级数据链路层控制）：由（高级数据链路层控制）：由IBMIBM提出，对应于提出，对应于OSIOSI参考模型的下两层，可用于参考模型的下两层，可用于DDN,SDHDDN,SDH网中。属点到点协网中。属点到点协议。议。 （3 3）：对应于）：对应于OSIOSI参考模型的第三层。包含网络层服务。参考模型的第三层。包含网络层服务。协议主要用于分组网中。协议主要用于分组网中。 （4 4）帧中继：主要实现）帧中继：主要实现OSIOSI参考模型的下两层协议，也提参考模型的下两层协议，也提供某些网络服务。帧中继忽略了分组层的差错检测和流量供某

45、些网络服务。帧中继忽略了分组层的差错检测和流量控制，因此效率高于。控制，因此效率高于。 （5 5）ATMATM：主要实现：主要实现OSIOSI参考模型的下两层协议。与帧中参考模型的下两层协议。与帧中继相似，但其信息包很小，且为固定长度（继相似，但其信息包很小，且为固定长度（5353个字节），个字节），因此实时性更佳。因此实时性更佳。中继系统的路由协议 （1 1）RIPRIP（路由信息协议）（路由信息协议） （2 2）OSPFOSPF（开放最短路径优先）（开放最短路径优先） （3 3）E-IGRPE-IGRP（增强内部网关路由协议）（增强内部网关路由协议） （4 4）IS-ISIS-IS（中间系

46、统（中间系统- -中间系统间域内路中间系统间域内路由选择协议）由选择协议） （5 5）BGPBGP（边界网关协议）（边界网关协议） BGPBGP是为是为InternetInternet设计的自治系统间的路由设计的自治系统间的路由选择协议，也可用于自治系统内部，是选择协议，也可用于自治系统内部，是InternetInternet中主要的路由协议。中主要的路由协议。广域网通信线路1. PSTN 面向连接，就是说通信之前必须通过指令面向连接，就是说通信之前必须通过指令在通信双方之间寻找一条路由，建立一条在通信双方之间寻找一条路由，建立一条连接。连接。 采用时隙复用的电路交换方式采用时隙复用的电路交换

47、方式 。 一个时隙对应一个时隙对应64kbit/s64kbit/s的速率，只能实现的速率，只能实现64kbit/s64kbit/s数据通信，更高速率的业务只有数据通信，更高速率的业务只有通过多条通过多条64kbit/s64kbit/s连接进行数据通信。连接进行数据通信。 分组交换网分组交换网 能完全处理协议（一种中继系统网络传输协能完全处理协议（一种中继系统网络传输协议，对应议，对应OSIOSI的第的第3 3层层 ）的终端（称为标准终）的终端（称为标准终端，如同步端，如同步ModemModem） 可以直接接入到分组交可以直接接入到分组交换网中；换网中； 不能处理协议的那些终端，可以采用协议通不

48、能处理协议的那些终端，可以采用协议通过过PADPAD（Packet Assembly/DisassemblyPacket Assembly/Disassembly）接）接入网入网 。3. 数字数据网（DDN） 利用数字信道提供的永久性或半永久性电路，以传输数据利用数字信道提供的永久性或半永久性电路，以传输数据信号为主，为用户提供专用的数字数据传输通道信号为主，为用户提供专用的数字数据传输通道 。特点：特点： （1 1）是传输网络，不具备交换能力，只为用户提供数据）是传输网络，不具备交换能力，只为用户提供数据传输通路，支持任何通信规程，不受任何约束完全透明的传输通路，支持任何通信规程，不受任何约

49、束完全透明的传输网络。传输网络。 （2 2）采用同步传输方式进行数据信道传输，网络内部采）采用同步传输方式进行数据信道传输，网络内部采用了时分复用（用了时分复用（TDMTDM）技术。）技术。 （3 3）传输质量高，数据信息传输全程采用数字方式。）传输质量高，数据信息传输全程采用数字方式。 （4 4）向用户提供多种速率的数字数据专线服务，）向用户提供多种速率的数字数据专线服务，从、从、N N* *6464（N=132N=132）到）到2048Kbit/s2048Kbit/s速率的全透明的速率的全透明的专用电路。专用电路。 （5 5）提供灵活的连接方式，它支持数据、语音、图象等）提供灵活的连接方式

50、，它支持数据、语音、图象等各种服务。各种服务。 DDN用户接入 （1 1）通过）通过2 2线或线或4 4线线MODEMMODEM接入接入 。 （2 2）通过）通过2B+D2B+D速率（）的数据终端单元速率（）的数据终端单元（DTUDTU）接入。）接入。（3）通过用户集中设备接入。与与DTU相似，相似，DDN的小型复用设备属于的小型复用设备属于DDN网络的一部分。网络的一部分。 4. ISDN 综合业务数字网，综合业务数字网，Integrated Service Digital NetworkIntegrated Service Digital Network CCITTCCITT（现更名为国际

51、电信联合会（现更名为国际电信联合会ITU)ITU)的定义：的定义： 由由 综合数字网综合数字网IDNIDN演变而来的，它向用户提供端演变而来的，它向用户提供端到端的连接，并支持一切话音、数字、图像、图形、到端的连接，并支持一切话音、数字、图像、图形、 等广泛业务。用户可以通过一组有限的、标准的、多用途等广泛业务。用户可以通过一组有限的、标准的、多用途用户网络接口来访问这个网络获得相应的业务。用户网络接口来访问这个网络获得相应的业务。 以综合数字以综合数字 网（网（IDNIDN）为基础发展而成的通信网；）为基础发展而成的通信网； 支持端到端的数字连接，是一个全数字化的网络；支持端到端的数字连接，

52、是一个全数字化的网络； 支持各种通信业务；支持各种通信业务； 提供标准的用户提供标准的用户- -网络接口，用户对网络接口，用户对ISDNISDN的访问通过该接的访问通过该接口完成。口完成。ISDN的组成4 wiresS/T 接口U 接口ISDNR 接口2 wires To CO ISDN的组成（续）ISDNISDN终端终端标准标准ISDNISDN终端（终端（TE1TE1）: TE1: TE1是符合是符合ISDNISDN接口标准的用接口标准的用户设备，如数字户设备，如数字 机和四类机和四类 机等机等 ；非标准非标准ISDNISDN终端（终端（TE2TE2）:TE2:TE2是不符合是不符合ISDN

53、ISDN接口标准接口标准的用户设备，的用户设备，TE2TE2需要经过终端适配器需要经过终端适配器TATA的转换，才的转换，才能接入能接入ISDNISDN标准接口。标准接口。 网络终端设备网络终端设备PPPPPP网络终端网络终端1 1（NT1NT1）：）：NT1NT1是放置在用户处的物理和电是放置在用户处的物理和电器终端装置，它属于网络服务提供商的设备，是网络器终端装置，它属于网络服务提供商的设备，是网络的边界的边界 网络终端网络终端2 2（NT2NT2）：）：NT2NT2又称为智能网络终端，如数又称为智能网络终端，如数字字PBXPBX、集中器等，它可以完成交换和集中的功能。、集中器等，它可以完

54、成交换和集中的功能。终端适配器终端适配器TATA：完成适配功能，包括速率适配和协议：完成适配功能，包括速率适配和协议转换等，使转换等，使TE2TE2能够接入能够接入ISDNISDN。ISDN 的速率服务 两种服务：基本速率接口两种服务：基本速率接口BRIBRI和基群速率接口和基群速率接口PRIPRI BRI( basic rate interface)BRI( basic rate interface)：包括两条全双工的包括两条全双工的B B信道和一条全双工的信道和一条全双工的D D信道，简称信道，简称为为2B+D2B+D。B B信道的速率为信道的速率为64KB/S64KB/S，用来传送用户信

55、息；，用来传送用户信息；D D信道的信道的速率为速率为16KB/S16KB/S，用来传送用户网络信令或低速的分组数据。，用来传送用户网络信令或低速的分组数据。3 3个分离的信道提供的总带宽为个分离的信道提供的总带宽为144KB/S144KB/S。 PRI PRI （primary rate interface ) primary rate interface ) 又叫做一次群接口，又叫做一次群接口，根据各国数字传输系统的体系不同，又分为两种速率。根据各国数字传输系统的体系不同，又分为两种速率。 欧洲和中国采用欧洲和中国采用30B+D30B+D的信道结构，其中的信道结构，其中B B信道的速率为信

56、道的速率为64KB/S64KB/S，用来传送用户信息，用来传送用户信息，D D信道的速率也为信道的速率也为64KB/S64KB/S，但用来传送用户网络指令，总速率为但用来传送用户网络指令，总速率为 在美国和日本采用在美国和日本采用23B+D23B+D的信道结构，提供的传输速率。的信道结构，提供的传输速率。ISDN 的速率服务图示56/64 kbps56/64 kbps16 kbps144 kbps2BDBRIT1 1.544 Mbps orE1 2.048 Mbps (includes sync)23B (T1) or30B (E1) D64 kbpseach64 kbpsPRI2.048 M

57、bps(includes sync)31 64 kbpschannelsE11.544 Mbps(includes sync)24DS0sT1ISDN的应用为用户提供的系列综合业务分为承载业务、用户终端为用户提供的系列综合业务分为承载业务、用户终端业务和补充业务三大类。业务和补充业务三大类。承载业务是指由承载业务是指由ISDNISDN网络提供的单纯的信息传输业务，网络提供的单纯的信息传输业务，其任务是将信息从一个地方传送到另一个地方，在传其任务是将信息从一个地方传送到另一个地方，在传送过程中对数据不做任何处理。送过程中对数据不做任何处理。用户终端业务指那些由网络和用户终端设备共同完成用户终端业

58、务指那些由网络和用户终端设备共同完成的业务，除了的业务，除了 、可视图文、用户电报、可视、可视图文、用户电报、可视 等等业务外，业务外，ISDNISDN主要用于接入因特网。主要用于接入因特网。个人用户使用因特网接入这项业务主要是利用个人用户使用因特网接入这项业务主要是利用ISDNISDN的远程接入功能，接入时采用拨号方式；企业用的远程接入功能，接入时采用拨号方式；企业用户则通常使用户则通常使用ISDNISDN作为备份线路。作为备份线路。用户补充业务是对承载业务和用户终端业务的补充和用户补充业务是对承载业务和用户终端业务的补充和扩展，它为用户提供更加完善和灵活的服务，如主叫扩展，它为用户提供更加

59、完善和灵活的服务，如主叫用户线识别、被叫用户线识别、呼叫等待等。用户线识别、被叫用户线识别、呼叫等待等。5. 帧中继网（Frame Relay） 在分组交换技术基础上发展起来的广域网技术，在分组交换技术基础上发展起来的广域网技术，简化了传统分组交换技术的传输协议，降低传统简化了传统分组交换技术的传输协议，降低传统分组交换网络传输延时，也被称为快速分组交换。分组交换网络传输延时，也被称为快速分组交换。 特点特点 (1)(1) 只完成只完成OSIOSI模型中物理层和数据链路层的功模型中物理层和数据链路层的功能，将流量控制和纠错等功能交给智能终端去完能，将流量控制和纠错等功能交给智能终端去完成。从而

60、大大简化了节点间的协议，提高了传输成。从而大大简化了节点间的协议，提高了传输速率，减少了网络延时。速率，减少了网络延时。 (2)(2) 采用了虚电路技术，能充分利用网络资源，采用了虚电路技术，能充分利用网络资源，因而因而FRFR具有吞吐量大，适合突发性业务等特点。具有吞吐量大，适合突发性业务等特点。 (3) (3) 有统一的国际标准，易于互通和兼容，且有统一的国际标准，易于互通和兼容，且FRFR网络与协议无关网络与协议无关 用户接入方式(1) (1) 用户设备与公用用户设备与公用FRFR的物理层接口：的物理层接口：X X系列、系列、V V系列、系列、G G系列、系列、I I 系列接口。系列接口