广域网技术应用3章 广域网协议

3广域网 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 物理层协议术语介绍本地交换公司(LocalExchangeCarriers，LEC)也称本地公司。光通道(OpticalChannel，OC)物理媒介(PhysicalMedia)信道(Channel)物理设备(PhysicalDevice)数据终端设备(DataTerminalEquipment，DTE)数据电路终接设备(DataCircuit-TerminatingEquipment，DCE)物理连接(PhysicalConnection)物理媒介和物理连接的区别数据报〔Datagram〕物理层功能物理层位于OSI参考模型的最低层，它直接面向实际承担数据传输的物理媒介。物理层的传输单位为bit。ISO对OSI模型的物理层所做的定义为：在物理信道实体之间合理地通过中间系统，为比特传输所需的物理连接的激活、保持和去除提供机械的、电气的、功能性和规程性的手段。比特流传输可以采用异步传输，也可以采用同步传输完成。物理层数据链路介绍1〕点对点链路点对点链路提供的是一条预先建立的，从客户端经过数据传输网络到达远端目标网络的广域网通信路径。一条点对点链路就是一条租用的专线，可以在数据收发双方之间建立起永久性的固定连接。点对点链路可以提供两种数据传送方式。一种是数据报传送方式，将数据分割成一个个小的数据帧进行传送，每一个数据帧都带有自己的地址信息，都需要进行地址校验。另外一种是数据流传送方式，该方式用数据流取代一个个的数据帧作为数据发送单位，整个流数据具有一个地址信息，只需要进行一次地址校验即可。如下图显示了一个典型的广域网点对点链路。2〕拨号连接 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 线路可以用于数字信息和模拟信息的传输，通过标准线传输信息的主要方式是拨号和租用线路。图3.1点对点链路示意图拨号线路是存在于使用交换网通信的两节点之间的线路。如下图显示了一个交换线路样式。拨号线路具有以下特性：①2.4kbit/s到56kbit/s的传输率。②任意点到任意点的连接(一次一个连接)。③每端都有可兼容的调制解调器。④在传输前，必须进行呼叫初始化。⑤价格廉价。3〕租用线路图3.2拨号连接之交换线路示意图租用线路是由本地交换通信公司或长途通信公司在永久根底上建立起来的。最普遍的租用线路类型是T1。在速率增加到64kbit/s时，T1设备很容易用来承载语音和数据的通信量。当通信量需求稳定并且不能中断效劳时，租用线路是最适当的选择。4〕数字数据效劳(DDS)DDS链路是租用的、持久的连接，在2400bit/s，4800bit/s，9600bit/s，19.2kbit/s，或56kbit/s的固定速率下运行。每端的DSU／CSU设备都提供了双线DDS线路和传统的计算机接口〔如RS-232〕之间的接口。一个典型的LAN用两个DDS兼容网桥和外置DSU／CSU互连，如下图。图3.3DDS连接示意图数据链路层协议数据链路层功能数据链路层在物理层所提供的效劳的根底上向网络层提供效劳。数据链路层最主要的作用就是：通过一些数据链路层协议〔即链路控制规程〕，在不太可靠的物理链路上实现可靠的数据传输。其最根本的效劳就是将源机器网络层来的数据可靠地传输到相邻节点的目标机网络层，它要完成许多特定的功能，主要有：如何组合成帧〔frame〕—帧是数据链路层的传送单位；如何处理传输中出现的过失；如何调节发送方的发送速率，使较慢的接收方能承受，以及数据链路层连接的建立、维持和释放管理。1〕帧同步在数据链路层，数据的传送单位是帧。数据一帧一帧地传送，就可以在出现过失时，将有过失的帧再重传一次，而防止了将全部数据进行重传。帧同步是指接收方应当能从收到的比特流中准确地区分出一帧的开始和结束在什么地方。这是一个看起来简单，实现起来却并不容易的问题。下面我们介绍4种方法。①字节计数法这种方法首先用一个特殊字符来表示一帧的开始，然后使用一个字段来标明本帧内的字节数。当目标机的数据链路层读到字节计数值时，就知道了后面跟随的字节数，从而可确定帧结束的位置。②使用字符填充的首尾定界符方法这种方法用一些特定的字符来定界一帧的开始和结束。为了不将信息位中出现的特殊字符被误判为帧的首尾定界符，可以在前面填充一个转义字符来区分。③使用比特填充的首尾标志方法这种方法用一组特定的比特模式(如01111110)来标志一帧的开始和结束。为了不使信息位中出现的该特定比特模式被误判为帧的首尾标志，可以采用比特填充的方法。④违例编码法这在物理层采用特定的比特编码方法时采用。违例编码法不需要任何填充技术，但它只适用于采用了冗余编码的特殊编码方法。目前，使用较为普遍的是比特填充方法和违例编码法。2〕过失控制在帧传输过程中，发送方只有收到接收方已正确接收的反响信息后才能认为该帧已正确传输完毕。3〕流量控制流量控制处理的是发送方发送能力大于接收方接收能力的问题。实际上，流量控制就是限制发送方的数据流量，使其发送速率不要超过接收方所能处理的程度。4〕链路管理链路管理功能主要用于面向连接的效劳。在链路两端的节点进行通信前，必须确知对方已处于准备好的状态，并交换一些必要的信息，对序号初始化,才能建立连接。数据链路层协议概述物理层主要解决的问题是通过线缆或者以无线方式传输模拟信息和数字信息。广域网技术及其对应协议，应用于需要从逻辑上和物理上互联的而地理上分散的网络和子网。广域网交换技术通常分成如下两类：①分组交换通过端节点之间建立的路径传输带有完整地址和数据的信息包。每个包到达目的设备所使用的路径可能不同。②线路交换类似于呼叫,建立线路之后就不需要进一步的连接协议了。进行会话时只有极少的寻址开销。由于在多点网络中可能有多个站点,因此还需要一定数量的寻址信息。协议1〕HDLC介绍高级数据链路控制HDLC〔High-levelDataLinkControl〕协议是最常见的数据链路协议之一，用于对两台通信设备间的链路上的数据通信进行控制。HDLC协议是一种面向比特型协议。其特点是以位的位置来定位各个字段，而不用控制字符。各字段内均由位的各种组合组成。如下图显示了HDLC配置的两种情形及其链路站点类型。2〕HDLC帧格式HDLC是以帧为信息传输的根本单位，无论是信息报文还是控制报文，均按统一帧格式进行传输。通过两台通信设备之间的给定物理链路，可以用这些HDLC帧进行通信。完整的HDLC帧由标志位(F)、地址字段(A)、控制字段(C)、信息字段(I)和帧校验序列字段(FCS)等组成，其格式如下图。协议和PPP协议串行线路Internet协议(SLIP)和点到点协议(PPP)用来通过串行链路传输IP数据信息。这两种协议可广泛用于将家庭或者公司用图3.5HDLC帧格式图3.4HDLC配置户通过ISP方式连接到Internet。1〕SLIP协议SLIP是第一个使Internet在标准拨号上得到应用的协议。通过线实现TCP／IP仅是几年前随着高速Modem的出现而成为现实的。2〕点到点协议(PPP)点到点协议〔PPP〕最初是作为在点到点链路上进行IP通信的封装协议出现的，它定义了IP地址的分配和管理、异步〔起/止〕和面向比特的同步封装、网络协议复用、链路配置、链路质量检测、错误检测等标准，以及网络层地址协议和数据压缩协议等可选协议标准。PPP通过可扩展的链路控制协议〔LCP〕和网络控制协议〔NCP〕簇来实现上述功能，到达配置可选参数和设备的目的。网络层协议对于网络层协议，就广域网而言，这里主要介绍协议。协议协议首先出现于1976年，主要针对标准而开发的，主要是作为连接远程终端和主机之间的一种协议。由于其可靠性和灵活性使得协议成为建立整个数据通信标准的理想平台。协议是数据终端设备(DTE)和数据电路终接设备(DCE)之间的接口规程。目前它是广域分组交换网范畴中最流行的终端用户和网络之间的标准接口，规程的标准化对终端用户和网络都非常有利。它给终端用户带来如下好处：①终端用户设备可以与支持标准接口的任何分组交换网连接。②用作为标准接口规程在终端用户和网络之间提供了高效的通信通道，可以在同一个接口上同时建立多路呼叫，减少了支持多路呼叫的线路。③在终端用户设备中参加规程转换功能，容易实现具有不同用户规程的终端设备之间的通信。④减少了网络软件的开发测试和维护时间。图网络示意图1〕效劳国际电信联盟ITU-T推荐标准定义了一个给用户编址的系统，该系统与用在语音网络(国家编码、网络编码、地址)中的标准类似。世界各地的用户的地址都是惟一的，只要两个用户在同一网上或各自所在的网络间存在网桥，它们就可以进行通信。是面向连接的，提供以下两种类型的效劳：①永久虚电路这是一条同租用线路等同的线路，它是静态定义的，只要网络运行，它就可以使用。然而，不同于租用线路的是，两条或两条以上的虚电路可以共用一条物理链路。②虚拟呼叫网络在虚电路上建立连接，传输分组直至应用程序结束，之后释放连接。2〕协议如下图描述了的协议栈。 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 的出现早于OSI模型。OSI采用了的第三层作为面向连接的网络层协议。图协议各层3〕分组装配/拆分器〔PAD〕对于一个通过网络传输数据的应用程序〔如Telnet〕来说，应用节点必须要有一个或接口，且必须执行能提供到传输层的LAPB与效劳的进程。这就阻止了无这些组件的网络节点对公共网络的使用。为此，ITUT制定了一系列的标准，非正式地称为交互式终端接口(ITI)标准。这些标准是、和。ITI标准共同定义了一个称为分组装配／拆分器(PAD)的“黑盒子〞。PAD把来自异步DTE(如个人电脑)的字节流“装配〞成为分组，并在网络上进行传输。当然，它也能对送回到DTE的数据完成逆向操作，如下图。4〕分组协议如下图描述了两种类型的分组：数据分组和控制分组。其中各字段的含义图3.9分组装配/拆分器示意图如下：Q比特用于区分控制信息和用户数据信息D比特表示端到端分组确实认信息。组号包括逻辑信道组号。信道号标识逻辑信道号。P〔r〕包含了下一个要传输的分组的值。P〔s〕包含已发送分组的值。M比特更多〔More〕数据比特，表示更多的“相关〞分组在传输途中。图协议格式与帧中继由于分组层协议(PLP)负责分组的无过失传送，因此虚电路中的每个节点必须对接收到的每一分组产生一个确认。同时，接收节点的传输层进程也应对接收到的每一分组产生一个确认分组(这些确认分组的格式很像数据分组)。这就意味着对通过网络的每一个实际的数据分组，须增加3个额外的分组才能完成传递。结果是：有效吞吐量远远低于构成网络的物理链路的额定容量。图分组序列高层协议广域网协议的重点在于传输层协议，也就是OSI模型下3层的协议，但也必须有高层的应用协议来配合。网络层以上的广域网协议被定义为高层协议，它是直接面对用户效劳的应用协议，但必须以物理层和数据链路层协议的效劳为前提才能实现。下面介绍两种很熟悉的高层协议：ISDN协议和TCP／IP协议。3.4.1ISDN协议ISDN英文全称是IntegratedServiceDigitalNetwork，中文名称是综合业务数字网。“一线通〞是ISDN在国内的通俗叫法，因为可以在一条普通线上实现边上网边打，或边打边发，可以两部电脑同时上网或同时使用两部。如下图描述了ISDN能够提供的各种效劳。1〕ISDN效劳①基速率效劳②主速率效劳图3.12ISDN网络③分组交换2〕ISDN通道类型ISDN提供对数字通道的访问。用户可以使用的通道有3类：〔1〕D通道也称为信令通道。〔2〕B通道〔3〕H通道3〕ISDN的信令——7号信令系统公共交换网络已经开始采用SS-7信令协议提供的公共信道信令〔CCS〕。ISDN的7号信令系统是通用信道信令系统，它使呼叫控制信道与数据传输信道别离，使网络控制信息和网络数据信息不发生冲突，同时，由于网络控制信息独占一条信道，加快了网络连接的建立和断开的速度，并增加了控制信息传输的可靠性。7号信令系统的拓扑结构如下图。图3.137号信令系统的拓扑结构4〕ISDN协议ISDN由ITUT制定的一组标准所定义(如下图)。这些标准称为I系列推荐标准，分为6局部，有75个标准：ISDN一般结构、效劳性能、总网络概貌及功能、ISDN用户网络接口、网际接口及网络维护原那么。在这里，只介绍ISDN用户网络接口的关键特性和经常用到的一些重要的通信协议。下面分别对协议内容予以介绍：①到ISDN的物理连接，定义了类似过去连接听筒的连接器。连接DTE与ISDN的缆线有8根。图3.15ISDN协议②物理层-帧格式，，I.431这些标准定义了用于物理层〔OSI第一层〕的用来与ISDN相连的协议。它们分别定义了根本效劳接口和主效劳接口的多路复用帧格式。③数据链路层-呼叫建立，LAPD链路访问协议-通道D定义了用于D通道上、用于与公司的SS-7网络接口的协议，实现建立呼叫及其他信令功能。如下图描述了LAPD帧格式，它是ISDN数据链路层帧格式。需注意的是，LAPD是LAPB〔使用的链路层协议〕的派生。图3.16LAPD帧格式④网络层-呼叫控制，定义了一个用来控制交换和其他SS-7信令的高层协议。⑤网络层-分组交换，X.25ISDN定义为网络层分组交换的协议。⑥ISDN用户前端设备ISDN定义了一系列术语来描述在用户前端使用的各种不同的设备。这些术语通过定义更进一步定义了到ISDN的接口〔如下图〕。5〕ISDN访问点基速率接口〔BRI〕与主速率接口〔PRI〕图3.17ISDN连接示意图是众多ISDN标准接口中的两种。ISDN标准定义了其他几个接口访问点，它们是概念上也是物理上的网络实体之间的连接。这些访问点提供了一个便捷方式来讨论ISDN网络上的各点或确定位置，同时也提供了用户访问ISDN的方法。这些访问点〔如下图〕是：6〕ISDN的用户-网络接口(1)功能和配置(2)接入配置图3.18ISDN访问点(3)通道类型和接口结构(4)ISDN用户-网络接口的分层功能7〕ISDN的国际标准由于ISDN是从系统开展起来的，因此其国际标准不是由ISO而是由CCITT来制定。CCITT于1984年通过并于1988年修订被称为I系列建议书的ISDN国际标准。I系列建议书主要内容概括如下：系列ISDN的根本概念。系列ISDN的业务特性。系列ISDN的网络结构和运行。I.310ISDN网络功能的原那么。I.320ISDN协议参考模型。系列ISDN用户-网络接口特性。I.411ISDN用户-网络接口〔参考配置〕。I.412ISDN用户-网络接口〔接口结构和接入能力〕。I.420根本的网络-用户接口。I.421一次群速率网络-用户接口。I.430根本的用户-网络接口(第一层标准)。I.431一次群速率用户-网络接口〔第一层标准〕。I.440ISDN用户-网络接口数据链路层协议。I.441ISDN用户-网络接口数据链路层标准。〔〕ISDN用户-网络接口第三层协议。〔〕ISDN用户-网络接口第三层对于根本呼叫控制的标准。系列ISDN网间接口。系列ISDN的维护原那么。协议TCP/IP(TransportControlProtocol/InternetProtocol，传输控制协议/互联网络协议)协议是目前最为流行的商业化网络协议，尽管它不是某一标准化组织提出的正式标准，但它已经被公认为目前的工业标准或“事实标准〞。1〕TCP/IP协议栈计算机网络的层次结构使网络中各层的协议形成了一种从上至下的依赖关系。在计算机网络中，从上至下相互依赖的各协议形成了网络中的协议栈。TCP/IP体系结构与TCP/IP协议栈之间的对应关系如下图。2〕IP协议如果说IP数据报是IP互联网中行驶的车辆，那么IP协议就是IP互联网中的交通规那么，连入互联网的每台计算机及处于十字路口的路由器都必须熟知和遵守该交通规那么。发送数据的主机需要按IP协议装载数据，路由器需要按IP协议指挥交通，接收数据的主机需要按IP协议拆卸数据。满载着数据的IP数图3.19TCP/IP体系结构与TCP/IP协议栈之间的对应关系据包从源主机出发，在沿途各个路由器的指挥下，就可以顺利地到达目的主机。IP协议精确定义了IP数据报格式，并且对数据报寻址和路由、数据报分片和重组、过失控制和处理等做出了具体规定。(1)IP协议功能(2)IP数据报的格式IP数据报的格式可以分为报头区和数据区两大局部，其中数据区包括高层需要传输的数据，而报头区是为了正确传输高层数据而增加的控制信息。如下图给出了IP数据报的具体格式。图3.20IP数据报格式(3)IP地址IP协议提供了一种互联网通用的地址格式，该地址由32位的二进制数表示，用于屏蔽各种物理网络的地址差异。IP协议规定的地址叫做IP地址，IP地址由IP地址管理机构进行统一管理和分配，以保证互联网上运行的设备〔如主机、路由器等〕不会产生地址冲突。IP地址由网络号和主机号两个层次组成。网络号用来标志互联网中的一个特定网络，而主机号那么用来表示该网络中主机的一个特定选择。如果给出一个具体的IP地址，马上就能知道它位于哪个网络，这给IP互联网的路由选择带来很大好处。需要我们注意的是，由于IP地址不仅包含了主机本身的地址信息，而且还包含了主机所在网络的地址信息，因此，在将主机从一个网络移到另一个网络时，主机IP地址必须进行修改以正确地反映这个变化。IP地址由32位二进制数值组成〔4B〕，但为了方便用户的理解和记忆，它采用了点分十进制标记法，即将4byte的二进制数值转换成4个十进制数值，每个数值小于等于255，数值中间用“.〞隔开，表示成的形式。例如二进制IP地址：11001010010111010111100000101100，用点分十进制表示法表示成：。〔一个C类IP地址〕，前3个字节为网络号，而后一个字节为主机号。IP地址可确认任何一个网络和其中的一台计算机，而要识别其他网络或其中的计算机，那么需根据这些IP地址的分类来确定。一般将IP地址按节点计算机所在网络规模的大小分为A、B、C、D、E5类〔如下图〕，默认的网络掩码是根据IP地址中的第一个字段确定的。A类地址B类地址C类地址网络地址播送地址回送地址图3.215类IP地址〔5〕IP层效劳互联网应该屏蔽低层网络的差异，为用户提供通用的效劳。具体讲，运行IP协议的互联层可以为其高层用户提供以下的效劳。3〕TCP协议〔1〕TCP提供的效劳〔2〕TCP的可靠性实现〔3〕TCP的流量控制〔4〕TCP连接端口4〕UDP协议UDP是英文UserDatagramProtocol的缩写，即用户数据报协议，主要用来支持那些需要在计算机之间传输数据的网络应用。与TCP协议相同，UDP协议的端口也使用16位二进制数表示。需要注意的是，TCP与UDP各自拥有自己的端口号，即使TCP与UDP的端口号相同，主机也不会混淆它们。同样，UDP也存在着一些著名端口号，在编写其他应用程序时也应注意尽量防止使用。如表所示给出了一些UDP著名端口号。小结3物理层的数据链路介绍了点对点链路、拨号和租用线路以及数字数据效劳。点对点链路提供的，是一条预先建立的从客户端经过数据传输网络到达远端目标网络的广域网通信路径；拨号和租用线路提供了通过标准线传输信息的方式；数字数据效劳免去了数字数据到音频信号、音频信号到数字数据的转换，能够提供更大的带宽以及更高的可靠性。HDLC协议、SLIP协议、PPP和协议构成了链路层的主要协议。HDLC用于对两台通信设备间的链路上的数据通信进行控制；而SLIP和PPP协议用来通过串行链路传输IP数据信息，SLIP通常用于运行TCP／IP协议点对点连接之中，PPP出现在SLIP后，但比SLIP更可靠，而且有时会更快一些。那么是广域分组交换网范畴中最流行的终端用户和网络之间的标准接口。高层协议中主要介绍了ISDN和TCP／IP两种协议。ISDN是一组协议，提供了对数字信道的访问，定义了到网络的标准接口；TCP／IP协议那么为各种网络的互联提供了方便。