3.中间节点上的通信NEW

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,安徽建筑工业学院电子与信息学院,第,3,章 中间节点上的通信技术,计算机网络,3.1,交换技术的演变,3.2,虚电路与数据报,3.3,交换机,3.4,路由节点上的通信,安徽建筑工业学院电子与信息学院,3.1,交换技术的演变,计算机网络,3.1.1,电路交换,通信网中的电路交换就是使用交换开关，将通信,双方的多条链路连接成一条专用的通道。,电路交换特征：,。通信双方在通信前需建立实际物理电路连接；,。连接的电路被通信的一对用户独占，只有通,信结束电路释放后，才能被别人使用。,建立连接,(,呼叫,),数据传送线路拆除,(,释放,),电路交换的特点：,。建立连接需要时间，适合大数据量传输；,。连接后以固定数率传输，传输延迟固定,(,连接时间,),。连接的信道私有，不被他人享用。,电路交换示意,安徽建筑工业学院电子与信息学院,主机,4,主机,3,主机,5,结点,A,结点,B,结点,E,结点,F,结点,G,结点,C,结点,D,通信子网,主机,1,计算机网络,电路交换示意图,电路交换延迟图,安徽建筑工业学院电子与信息学院,计算机网络,安徽建筑工业学院电子与信息学院,3.1.2,存储,-,转发交换,该技术是利用把目的地址加到报文中，然后报文从发送节点起，逐个节点的报文转送到目的地的过程。,存储,-,转发交换特点,。不需要建立专用传输信道，线路利用率高；,。中间节点先存储报文，线路不忙时将其转发；,。可根据网中流量分布动态地选择报文传输路径；,早期的存储,-,转发交换以报文方式进行，因报文相对,较大，故转发延迟较长，不能满足实时通信，如报文传输出错，报文也很难到达目的节点。,分组交换,(,包交换,),就是把报文分割成规定长度的信息组，并在每个分组上添加报头，然后进行存储转发，,分组达到目的地后在重新装配成完整的报文。,安徽建筑工业学院电子与信息学院,安徽建筑工业学院电子与信息学院,计算机网络,1),电路交换：,数据传送前须先设置一条通路，在线路释放之,前，该通路将由一对用户独占，对于猝发式的通信,电路交换效率不高。,2),报文交换：,报文从,源,传到,目的地,采用存储转发方式，在中,间交换节点中需缓冲存储，报文需要排队。报文交,换不能满足实时通信的要求。,3),分组交换：,将待发信息划分成更小单元的分组方式进行转,发，同样从源到目的地采用存储转发方式，每个分,组均带有目的地地址，目的地需要重新组装报文。,三种交换技术的主要特点,安徽建筑工业学院电子与信息学院,分组,1/2,分组,1,分组,2,分组,1,分组,2,分组,1/2,报文,/,分组交换示意图,安徽建筑工业学院电子与信息学院,3.2,虚电路与数据报*,分组交换分,虚电路,和,数据报,两种服务方式，虚电路是为,通信双方而建立的逻辑链路，其服务是建立在虚电路号上，,而数据报服务是利用目的地址和原地址,进行数据传输。,3.2.1,虚电路与数据报服务的区别：,。数据报服务要求每个数据分组均带有目的地址和源,地址，而虚电路利用分组的虚电路号进行传输；,。数据报服务的每个分组走过的路径可能不同，虚电,路的分组走的路径相同；,。数据报分组因走的路径不同，故传输延迟较大，且,端节点需对数据报重新排序，并装配成报文；,。虚电路在传输前需建立虚电路，而数据报服务不需,进行连接，属无连接服务。,安徽建筑工业学院电子与信息学院,3.1.2,电路交换、虚电路与数据报比较,计算机网络,1)3,个过程,(,连接过程,;,传输过程,;,释放过程,),。电路交换和虚电路都有连接过程，电路交换连接的,是物理信道，虚电路是逻辑信道，数据报没有；,。虚电路所有分组沿一条路径传输,(,一次路由选择,),，,数据报的各分组传输路径各不相同，每做一次转发,都要进行一次路由选择；,。虚电路的分组利用虚电路号传输，数据报利用目标,地址完成传输；,2)2,个参数,(,时延,:,呼叫,/,传输,/,节点,;,顺序）,。电路交换只有传输时延，没有节点时延；,。虚电路和数据报都有传输时延和节点时延,(,存储,/,转发,),；,。数据报需对分组进行重排。,安徽建筑工业学院电子与信息学院,主机,A,主机,C,通信子网,主机,D,主机,B,计算机网络,虚电路与数据报服务方式,安徽建筑工业学院电子与信息学院,3.2,交换机,现代通信网络按有无交换功能可分两大类：交换网,与传输网。在交换网中，数据交换由交换机实现。故交,换机是交换网的核心设备，也是其交通枢纽。,3.2.1,交换机的功能,交换机的作用是接收数据，然后有选择地将数据转,发和实现数据流的控制。同时它还有下列一些功能：,物理编址：定义数据帧的物理地址；,差错验证：错误发生时发出警告；,数据帧整序；,流量控制：控制数据的传输能力；,网络拓扑结构设定：定义设备物理连接所形成的网,络拓扑结构。,安徽建筑工业学院电子与信息学院,3.2.2,交换机交换单元的分类,计算机网络,构成交换机的基本单元是,交换单元,，交换单元实现,技术有,:,空间交换,和,时隙交换,两种。,1),空间交换,指交换单元按链路的空间分布进行交换，将分组,从一条链路转发到另一条链路上。典型的空间交换机,构是交叉点矩阵结构。,工作原理,适当控制空间,内的触点开关，即,可在任一路输入线,和输出线之间构成,通路。,安徽建筑工业学院电子与信息学院,计算机网络,2),交换机的时隙交换,时隙交换实现原理是将输入链路上某个时隙上的分,组安排到输出链路上的另一个时隙上进行转发的过程。,安徽建筑工业学院电子与信息学院,3.4,路由节点上的通信,计算机网络,3.4.1,路由器与路由表,路由节点是网络的边界节点，设备是路由器。其,目的是为数据分组的转发寻找最佳传输路径，如送来,的数据分组目标地址与送来的节点相同,(,本地,),，则进,行本地提交，不是则进行网间的转发。,路由器转发分组是根据其内部路由表转发，路由,表中记录着数据分组从源节点到目的节点可能经过路,径的详细信息,（,目的地址、下一站地址、下一站网络,接口号和距离等）,。,所以路由表是路由器的中枢，建,立和维护路由表就是路由器的关键技术。,安徽建筑工业学院电子与信息学院,3.4.2,路由表与路由算法,路由表按其生成的方式分静态和动态两种，对应的,算法有,静态路由算法,和,动态路由算法,。,1),静态路由表,静态路由表由网管人员根据网络拓扑预先设定，,一般不会修改。如拓扑结构发生变化，网管人员根据,变化的情况加以修改。静态路由信息一般为私有，不,会传递给其他的路由器，但可设置为共享。,2),动态路由表,动态路由表是路由器根据网络系统的运行情况自,动调整的路由表。通常是通过路由器与相邻路由器交,换网络信息来动态地进行路由表维护。,计算机网络,安徽建筑工业学院电子与信息学院,3),常用静态路由算法种类,具体有扩散式算法、最短队列算法和固定式算法。,扩散式,(,洪泛,),算法,每个节点在收到分组后，即将其发往除分组来的,节点之外的其它各相邻节点。,最短队列,(,热土豆,),算法,节点在收到分组后将其放在最短队列，而不管其,目标地址在那。,固定式算法,每个路由节点都存放一预先计算好的路由表，表,中给出节点到所有目标节点的最短路径，结构变化,由管理人员重新填写。,扩散式,(,洪泛,),算法,安徽建筑工业学院电子与信息学院,静态路由算法,计算机网络,最短队列,(,热土豆,),算法,安徽建筑工业学院电子与信息学院,静态路由算法,计算机网络,固定式算法,安徽建筑工业学院电子与信息学院,计算机网络,安徽建筑工业学院电子与信息学院,4),常用动态路由算法种类,计算机网络,算法有距离向量算法、链路状态算法两大类。,距离向量算法,相邻路由器之间周期性地相互交换各自路由表,信息，告知网中每个节点的最远和最近距离，构,成路由表。,(,目的地址、下一跳地址、路由开销,-,距离,),，,链路状态算法（最短路径算法）,算法使用链路状态数据包计算从该路由器到其,它目标网络的最短路径，以构成路由表。,安徽建筑工业学院电子与信息学院,安徽建筑工业学院电子与信息学院,3.4.3,路由器的基本结构,计算机网络,1),路由器的组成,。硬件：,CPU,、内存、接口、控制等电路组成,;,。软件：路由协议、,SNMP,管理、内存和接口管理,;,2),路由器的网络接口,。通用串行接口,(,通过电缆转换成,RS-232DTE/DCE,接口,;,。,V.35 DTE/DCE,接口,。,X.21 DTE/DCE,接口；,。,10M,、,100M,、,10/100,自适应、千兆以太接口；,。,ATM,接口,(2M,、,25M,、,155M,、,633M,等,);,。,POS,接口,(155M,、,622M,等,);,。令牌环接口、,FDDI,接口、,ISDN,接口,。,E1/T1,接口、,E3/T3,接口。,安徽建筑工业学院电子与信息学院,计算机网络,3),路由器的功能,网络互连：,路由器支持各种局域网和广域网接口，主要用,于各种网络的互联，实现不同网络互相通信；,数据处理：,提供包括分组过滤、分组转发、优先级、复用、,加密、压缩和防火墙等功能；,网络管理：,路由器提供包括路由器配置管理、性能管理、,容错管理和流量控制等功能。,协议转换：,对网络层及其以下各层协议进行转换。,安徽建筑工业学院电子与信息学院,3.2.3,路由器技术的演进,第,1,代：集中转发，总线交换,第,2,代：接口模块化，总线交换,第,3,代：分布转发，总线交换,第,4,代：,ASIC(,专用集成电路,),分布转发，交换网络结构,第,5,代：网络处理器分布转发，交换网络结构,伴着网络的发展，路由器发展目前已经经过了五代,第,1,代：低端，目前广泛服务于远程分支、网点、家庭,第,2,代：中端，仍是企业网的主流联网设备,第,3,代：高端，主要应用于电信网络边缘和行业网络骨干,第,4,代：核心路由器，主要应用于,IP,网络骨干汇聚和城域网环境,第,5,代：新一代核心路由器，正逐渐取代第四代,五代路由器的应用,计算机网络,