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網絡工程師學習筆記 (3)

第4章 廣域網技術

  主要內容:1、公共交換電話網 PSTN

  2、綜合業務數字網 ISDN

  3、分組交換網 X.25

  4、幀中繼網 FR

  5、異步轉移模式網 ATM

  6、數字數據網 DDN

  7、移動通信及衛星通信網GSM

  8、線纜調制解調器Cable Modem

  9、數字用戶線XDSL

  一、電話網

  公用交換電話網PSTN是向公眾提供電話通信服務的一種通信網。電話通信網主要提供電話通信服務,同時還可提供非話音的數據通信服務。

  1、計算機交換分機CBX

  采用數字電話:可以建立綜合聲音/數據工作站

  分布式結構:具有分布智能的多級或網關結構的多路形狀的可靠性提高。

  非阻塞結構:所有電話和設備都有專門的指定端口。

  CBX的結構:核心是某種數字開關網絡。開關負責對數字信號流進行操作和交換,數字開關網絡由某些空分和時分交換級組成。接到形狀的是一級接口單元,通過接口單元訪問外界或外界可訪問接口單元。通常接口單元完成同步時分多路復用功能,以適應多個輸入線。另一方面,為了達到全雙工操作,單元要用兩條線與開關相連。

  二、點到點通信

  1、點到點的通信主要適用于兩種情況:(1)是成千上萬組織有各種局域網,每個局域網含有多眾多主機和一些聯網設備以及連接至外部的路由器,通過點到點的租線和遠地路由器相連;(2)是成千上萬用戶在家里使用調制解調器和撥號電話線連接到internet,這是點到點連接的最主要應用。

  2、串行IP協議(SLIP)

  SLIP是1984年制定的,協議文本描述為RFC1055。

  工作過程:當工作站發送IP分組時,在幀的末尾帶一個專門的標志字節(OXCO),如果在IP分組中含有同樣的標志字節,則加兩個填充字節(OXDB、OXDC)于后,如果IP分組中含有OXDB,則加同樣的填充字節。

  存在的問題:(1)這種協議無任何檢錯和糾錯功能;(2)只支持IP分組;(3)每一方需要知道另一方面的IP地址,且在設置是不能動態賦給IP地址;(4)不提供任何的身份驗證;(5)未被接受為internet標準。

  3、點對點協議(PPP)

  PPP由internet IETF成立了一個組來制定的數據鏈路,描述于RFC1661。

  主要功能:成幀的方法可清楚地區分幀的結束和下一幀起始,幀格式還處理差錯檢測;鏈路控制協議LCP用于啟動線路、測試、任選功能的協商以及關閉連接;網絡層任選功能的協商方法獨立于使用的網絡層協議,因此可適用于不同的網絡控制協議NCP。

  工作過程:(1)PC通過調制解調器呼叫ISP路由器,然后路由器一邊的調制解調器響應電話呼叫,建立一個物理連接。(2)接著PC對路由器發送一系列的LCP分組,用這些分組以及其響應來選擇所用的PPP參數。(3)當雙方協商一致后,PC發送一系列的NCP分組以配置網絡層(NCP的功能就是動態分配IP地址)PC就成為一個internet主機,可以發送和接收IP分組。(4)當PC用戶完成發送、接收功能后不需要再聯網時NCP用來斷開網絡層連接,并且釋放IP地址,然后LCP斷開鏈路層連接。(5)最后PC通知調制解調器斷開電話,釋放物理層連接。


  4、虛電路服務

  X.25的分組層提供虛電路服務,數據以分組形式通過外部虛電路傳輸。虛電路有兩類型:呼叫虛電路,是通過呼叫建立和呼叫清除等過程動態地建立起來的虛電路;永久虛電路則是固定的虛電路。

  虛電路實現的過程:

  5、X.25的分組格式

  用戶數據被分成多個塊,每個塊加上24位或32位的報頭形成數據分組。

  報頭含有12位的虛電路號,其中4位號為組號,8位為通道號。

  P(S)、P(R)用于流控和差錯控制。M位和D位可用于流控和差錯控制也可用于X.25完全分組序列。

  五、幀中繼網

  幀中繼網是由X.25分組交換技術演進而來的,由于光纖通信的誤碼率低,為了提高網絡速率,活動了很多在X.25分組交換中的糾錯功能,使幀中繼的性能優于X.25分組交換的性能。

  1、幀中繼的主要特點:中速到高速的數據接口;標準速率為DS1,即T1速率1.544Mbps;可用于專用和公共網;僅傳輸數據;使用可變長度分組。

  2、幀中繼網與X.25網比較

  載送呼叫控制信令的邏輯連接和用戶數據是分開的。因此中間節點毋需為每個連接的呼叫控制保持狀態表;邏輯連接的復用和交換發生在第二層,而不是在第三層,從而減少了處理的層次;結點到結點之間毋需流控和差錯控制,由高層負責端到端的流控和差錯控制。

  3、幀中繼的優點:精簡了通信處理。協議對用戶-網絡接口以及網絡內部處理的功能降低了,從而得到了低延遲和高吞吐率的性能。

  4、幀中繼在H信道上的應用:大信息量的交互數據應用;大的文件傳送;低數據率的多路復用;字符交互通信。

  5、幀中繼的協議結構

  協議有兩個分開的操作平臺:(1)控制平臺(C),它涉及邏輯連接的建立和終止。(2)平臺是用戶平臺(U),負責用戶之間的數據傳輸。

  用戶與網絡之間的是控制平臺,而端到端之間則是用戶平臺協議。

  控制平臺:幀模式傳輸服務的控制平臺類似于分組交換服務中用于公共通道信號的控制平臺。其中,控制信號使用一個單獨的邏輯通道。鏈路層用LAP-D(Q.921)提供可靠的數據鏈路控制服務,在D通道的用戶(TE)和網絡(NT)之間進行流控和差錯控制。數據鏈路服務用于交換Q.933控制信號報文。

  用戶平臺:用戶之間傳輸信息的用戶平臺協議是LAP-F由Q.922(是LAP-D Q.921的增強版本)定義。

  6、LAP-D的核心功能

  (1)幀的定界,組合和透明性;(2)幀的多路復用/多路分解;(3)對帆進行檢查以保證在零位手稿前以及零位剔除后,幀的長度是字節的整數倍;(4)對幀進行檢查以保證其長度符合要求;(5)檢測傳輸差錯;(6)沖突控制功能(LAP-F新增功能)。

  7、幀中繼的呼叫控制

  呼叫控制方案選擇:

  (1)交換訪問(Switched Access)在用戶連接到交換網絡,而本地交換不提供幀處理功能,在這種情況下,必須提供從用戶的終端設備到網絡幀處理器的交換訪問。

  (2)集成訪問(Intergraded Access)用戶接到幀中繼網絡或者交換網絡,其中的本地交換提供幀處理功能,因為用戶能對幀處理器進行直接邏輯訪問。

  幀中繼和X.25一樣支持在一個鏈路上利用多個連接,稱為數據鏈路連接,每個連接都有一個惟一的數據鏈路連接標識DLCI。其數據傳輸涉及的步驟如下:(1)在兩個端點之間建立邏輯連接,并指定惟一的數據鏈路標識DLCI的值;(2)交換數據幀;(3)釋放邏輯連接。

  呼叫控制邏輯連接的DLCI=0,其幀的信息域中包含有呼叫控制報文,至少需要四種報文類型:建立 (setup)、連接(connect)、釋放(release)、和釋放完成(release complete)。

  8、用戶數據傳輸

  LAP-F幀格式類似于LAP-D和LAP-B,但有一個明顯的差別,即沒有控制域。即意味著:(1)只有一種幀的類型,即用戶數據幀,沒有控制幀。(2)不可能用inband信號。邏輯連接只能用于傳輸用戶數據。(3)不可能進行流控和差錯控制,因為沒有順序號。

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