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网络工程师学习笔记(共11章)-第3部分
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永久虚电路则是固定的虚电路。
虚电路实现的过程：
5、X。25的分组格式
用户数据被分成多个块，每个块加上24位或32位的报头形成数据分组。
报头含有12位的虚电路号，其中4位号为组号，8位为通道号。
P（S）、P（R）用于流控和差错控制。M位和D位可用于流控和差错控制也可用于X。25完全分组序列。
五、帧中继网
帧中继网是由X。25分组交换技术演进而来的，由于光纤通信的误码率低，为了提高网络速率，活动了很多在X。25分组交换中的纠错功能，使帧中继的性能优于X。25分组交换的性能。
1、帧中继的主要特点：中速到高速的数据接口；标准速率为DS1，即T1速率1。544Mbps；可用于专用和公共网；仅传输数据；使用可变长度分组。
2、帧中继网与X。25网比较
载送呼叫控制信令的逻辑连接和用户数据是分开的。因此中间节点毋需为每个连接的呼叫控制保持状态表；逻辑连接的复用和交换发生在第二层，而不是在第三层，从而减少了处理的层次；结点到结点之间毋需流控和差错控制，由高层负责端到端的流控和差错控制。
3、帧中继的优点：精简了通信处理。协议对用户…网络接口以及网络内部处理的功能降低了，从而得到了低延迟和高吞吐率的性能。
4、帧中继在H信道上的应用：大信息量的交互数据应用；大的文件传送；低数据率的多路复用；字符交互通信。
5、帧中继的协议结构
协议有两个分开的操作平台：（1）控制平台（C），它涉及逻辑连接的建立和终止。（2）平台是用户平台（U），负责用户之间的数据传输。
用户与网络之间的是控制平台，而端到端之间则是用户平台协议。
控制平台：帧模式传输服务的控制平台类似于分组交换服务中用于公共通道信号的控制平台。其中，控制信号使用一个单独的逻辑通道。链路层用LAP…D（Q。921）提供可靠的数据链路控制服务，在D通道的用户（TE）和网络（NT）之间进行流控和差错控制。数据链路服务用于交换Q。933控制信号报文。
用户平台：用户之间传输信息的用户平台协议是LAP…F由Q。922（是LAP…D Q。921的增强版本）定义。
6、LAP…D的核心功能
（1）帧的定界，组合和透明性；（2）帧的多路复用/多路分解；（3）对帆进行检查以保证在零位手稿前以及零位剔除后，帧的长度是字节的整数倍；（4）对帧进行检查以保证其长度符合要求；（5）检测传输差错；（6）冲突控制功能（LAP…F新增功能）。
7、帧中继的呼叫控制
呼叫控制方案选择：
（1）交换访问（Switched Acomess）在用户连接到交换网络，而本地交换不提供帧处理功能，在这种情况下，必须提供从用户的终端设备到网络帧处理器的交换访问。
（2）集成访问（Intergraded Acomess）用户接到帧中继网络或者交换网络，其中的本地交换提供帧处理功能，因为用户能对帧处理器进行直接逻辑访问。
帧中继和X。25一样支持在一个链路上利用多个连接，称为数据链路连接，每个连接都有一个惟一的数据链路连接标识DLCI。其数据传输涉及的步骤如下：（1）在两个端点之间建立逻辑连接，并指定惟一的数据链路标识DLCI的值；（2）交换数据帧；（3）释放逻辑连接。
呼叫控制逻辑连接的DLCI=0，其帧的信息域中包含有呼叫控制报文，至少需要四种报文类型：建立 （setup）、连接（connect）、释放（release）、和释放完成（release complete）。
8、用户数据传输
LAP…F帧格式类似于LAP…D和LAP…B，但有一个明显的差别，即没有控制域。即意味着：（1）只有一种帧的类型，即用户数据帧，没有控制帧。（2）不可能用inband信号。逻辑连接只能用于传输用户数据。（3）不可能进行流控和差错控制，因为没有顺序号。
六、ATM网
1、ATM协议参考模型
用户面：提供用户信息的传输。控制面：负责呼叫控制和连接控制功能。管理面：负责网络维护和完成运行功能。面管理：执行与整个系统有关的管理功能。层管理：处理的运行和维护功能。
物理层：主要是传输信息；ATM层：主要完成交换、路由及多路复用；ATM适配层AAL：主要负责与较高层信息的匹配。
（1）、物理层：由两个子层组成，物理介质子层和传输汇聚子层。
物理介质子层支持纯粹与介质有关的位功能。传输汇聚子层把ATM信元流转换成在物理介质上传输的位，如把帧匹配成在传输系统中所用的格式（SDH、PDH、基于信元的格式）、信元定界等功能。
（2）、ATM层：基本功能是负责生成信元，它不管载体的内容，且与服务无关。主要功能有多路复用、多路复用分解、信元VPI、VCI的转换，信元头的产生和去除，流控。
（3）、ATM适配层：由两个子层组成，分段和重组子层（SAR），把高一层的信息单位分段成ATM信元，或者把ATM信元重组成高一层的信息单位；汇聚子层（CS）与服务有关，可以完成的功能有信报标识和时钟恢复等。
信元类型
（1）空信元（物理层）：为了使信元流的速率与传输系统可用 的有效负载容量相匹配而在物理层插入或除去的信元。
（2）有效信元：没有头差错的信元或已经由头差错控制进程修正过的信元。
（3）无效信元（物理层）：有头差错且尚未由头差错控制进程修正的信元。
（4）指定的信元（ATM层）：使用ATM层服务为应用提供服务的信元。
（5）非指定的信元（ATM层）：尚未指定的信元
2、ATM层
信元结构：字节是按递增顺序发送，从第一个字节开始，字节中的位是按递减顺序发送，从第8位开始。
GFC总流控；PT有效载荷类型；；CLP信元丢失优先权；HEC信元头差错控制。
ATM层原语
ATM…DATA…REQUEST：AAL请求把与此原主相关的ATM…SDU传送给它的对等实体。
ATM…DATA…INDICATION：指示AAL与原语相关的ATM…SDU可用。
3、ATM物理层
传输汇聚子层（1）信元头保护机制，所生成的多项式X8＋X2＋X＋1（2）信元定界机制，有搜索、预同步和同步三个状态。（3）混杂，这是一种附加机制，用来对付恶意用户和假冒，采用X43＋1的自同步混杂器随机处理，信元头并没有被混杂。（4）信元去耦，信元的数据率应低于可用的传输容量。（5）与传输系统的匹配。
物理介质子层：提供位传输能力，传输功能与所用的介质有关，这些功能包括线路编码、再生、均衡、电光转换。
物理层原语
PH…DATA…REQUEST：ATM层请求把与原主有关的SDU传送给它的对等实体。
PH…DATA…INDICATION：指示与原主有关的SDU可用。
4、ATM适配层
AAL服务分类：A类线路仿真AAL1类型，B类VBR视频AAL2类型，C类文件传送AAL5类型，D类无连接信报ALL3/4类型。
AAL的子层包括：汇聚子层CS和分段和重组子层SAR。
CS负责来自用户面的信息单元作分段准备，以使这些分组再重组成原始状态。主要功能是在AAL…SAP提供AAL服务。
SAR将来自汇聚子层的信元分段成48字节的载体，或把来自ATM层的信元信息域内容组装成高层信息单位。
七、数据数据网DDN
1、数字数据网DDN是一种利用数字信道提供半永久连接专用电路，传输以数据信号为主的数字传输网络。
2、我国DDN提供2。4Kbps…2。408Mbps的中高速率的点到点和点到多点的专用电路，用户到用户传输差错率优于10…6
3、DDN组成：由本地传输系统、复用及交叉连接系统、局间传输及同步系统、网络管理系统等四部分组成。
4、按组建、运营、管理维护的责任和地理区域来划分网络地域等级，可分为三级：本地网、一级干线网、二级干线网。按层次功能也可分三级：核心层、接入层、用户接入层。
八、移动通信
1、移动通信网组成：移动通信交换MTX、基地站BS、移动台MS和局间和局站的中继线组成。移动台和基地站、移动台和转动台之间采用无线传输方式。基地站与移动通信交换局，移动通信交换局与有线网PSTN之间一般采用有线方式进行信息传输。
2、全球移动通信系统GSM是一个完整的数字移动通信标准体系。它是1982年欧洲邮电管理委员会CEPT开发的第二代数字蜂窝移动系统。
3、GSM组成：网络子系统NSS、基站子系统BSS和移动台MS三部分组成。移动台主要功能除了通过无线接入进入通信网络，完成各种控制和处理以提供主叫或被叫通信，还提供与使用者之间的人机接口或与其他终端设备向连接适配装置等。通过用户身份模块SIM卡向通信网络提供了用户注册和管理所需要的信息。
基站子系统包含了GSM无线通信部分的所有地面基础设施。分为三个部分：基站控制器BSC、基站收发信机BTS以及操作维护中心OMC…R
网络子系统由移动交换机MSC、归属位置寄存器HLR、访问搁置寄存器VLR、鉴权中心AUC、设备识别寄存器EIR、操作维护中心OMC…S和德厚流光息业务中心SC组成。
MSC是对位于它覆盖区域中的MSC进行控制和交换话务的功能实体，也是GSM网络与其他通信网之间的接口实体，负责整个MSC区内的呼叫控制、移动性管理和无线资源管理。
4、无线软件应用协议WAP
WAP是以国际互联网上所采用的HTTP/HTML协议为基础，针对无线移动通讯的特性建立的通信协议，是对小型显示界面、低功率、小内存、CPU运算能力低的通讯工具，以及低带宽、延迟大、和较不可靠的无线移动通讯网络进行修改而成的协议。
WAP采用客户机服务器结构，提供了一个灵活而强大的编程模型。WAP网关起着协议翻译的作用，是联系移动网与internet的桥梁。
WAP的分层：无线应用环境WAE应用层协议、无线会话协议WSP会话层协议、无线事务处理协议WTP事务处理层协议、无线传输安全协议WTLS安全层协议、无线数据报WDP传输层协议、无线载体、其他应用和服务
5、个人通信业务/个人通信网
个人通信特征：
九、卫星通信系统
1、按空间轨道位置可分为：静止轨道GEO系统、非对地静止轨道MEO；按照业务提供的范围可分为：全球卫星移动通信和区域卫星移动通信系统。LEO高度一般为500Km…1500Km左右，MEO高度通常指5000Km…15000Km左右，GEO为35768Km高度赤道上空的轨道。
2、卫星通信系统组成：空间分系统、通信地球站、跟踪遥测及指令分系统、监控管理分系统。
3、卫星通信网络的结构主要有两种：星形和网格形。
4、国际电信联盟ITU有关空间通信的世界无线电行政会议WARC规定了空间使用的频率分配原则。甚高频波段UHF400/200MHz；L波段1。6/1。5GHz主要用于移动卫星通信、海事卫星业务；C波段6。0/4。0GHz，主要用于固定卫星业务和专用卫星业务、VSAT网络等；X波段8。0/7。0GHz，主要用于固定卫星业务；Ku波段14。0/11。0GHz，主要用于VSAT网络、卫星电视广播、移动卫星通信等；Ka波段30。0/20。0GHz，主要用于VSAT网络、卫星电视广播。
十、Cable Modem线缆调制解调器
Cable Modem通过使用与传送有线电视一样的同轴电缆实现了双向和高速的数据传输。
1、工作方式：
与电话调制解调器类似，Cable Modem对于数据信号进行调制和解调。但是，Cable Modem包括了许多当今高速互联网业务而设计的功能。数据从网络到用户的传输称为〃下流〃，数据从用户到网络的传输称为〃上流〃。从用户的角度看，Cable Modem是一个64/256正交调幅QAM射频RF接收器，它能够在一个6MHz电缆信道中以30到40Mbit/s的速率传送数据。在一个局域网内一个Cable Modem可以被16个用户共享。
2、Cable Modem和OSI模型
（1）物理层：分为下传流和上传流
下传数据流的信道是基于北美数字视频规范的包括以下特性：
64和256正交调幅QAM；在电缆路线中与其他信号共同占用6MHz的频宽；可变长度的交叉支持，同时包括延时敏感和延时非敏感的数据业务；连续的串行比特流，没有默认的帧，提供物理层和介质访问控制层MAC的完全分离
上传数据流信道是一个共享的信道，包括以下特性：
QPSK和16QAM格式；数据速率从320Kbit/s到10Mbit/s；在CMTS控制下的灵活且可编程的Cable Modem；时分多种复用访问；支持固定长度的帧和可变长度的协议数据单元PDU。
数据链路层：MCNS MAC（MPEG帧）、IEEE802。2
十一、数字用户线
数字用户线DSL是一项调制解调器技术，它利用现有的双绞电话线传输高带宽数据来为用户提供服务。
术语XDSL涵盖了许多类似但相互竞争的DSL形式，包括非对称的DSL（ADSL），单线DSL（SDSL）和高数据速率DSL（HDSL）、自适应速率DSL（RADSL）以及甚高速DSL（VDSL）。
1、 非对称数字用户线ADSL
它提供了下行带宽（从NSP的交换局到客户地点）比上行带宽（从客户地点到交换局）更宽。ADSL能以高于6Mbps/s的速率向用户传输数据，并且能够以高于640Kbit/s的速率在两个方面上同时传输数据。
2、ADSL业务结构
组成：由用户终端设备CPE和位于ADSL接入点POP的支持设备组成。网络接入提供商NAP负责管理第二层的网络核心部分，而网络服务提供商NSP负责管理第三层的网络核心部分。
对向subtending：可以把若干DSL接入复用器DSLAMs连接到一起以提高ATM管道的利用率。DSL接入复用器DSLAMs在本地相互连接或通过交换局CO连接到本地接入集中点LAC，LAC能提供ATM业务疏导、PPP隧道以及访问本地内容或缓存内容的第三层终结。
3、ADSL技术
ADSL依靠先进的数字信号处理技术和创造性的算法，把大量的信息压缩到双绞电话线进行传输。
第5章 网络互连技术
主要内容：1、局域网互连
2、网络互连原理
3、无连接网络互连、各种路由选择算法和协议
4、核心路由器体系结构体系
一、局域网互连
1、网络互连的目的：是将多个网络互相连接，以实现在更大范围内的信息交换资源共享和协同工作。
2、局域网互连方式：从距离上分有本地局域网互连和远程局域网互连即LAN…LAN和LAN…WAN…LAN；从互连所采用的介质区分，有同轴细缆或粗缆（coaxial cable）、各类非屏蔽双绞线UTP（Unshielded Twisted pair）和屏蔽双绞线STP（shielded Twisted pair）、单模或多模光纤等（optical fiber）连接方式。
3、局域网互连划分：
物理层（中继器repeater）：使用中继器在不同电缆段之间复制位信号，工作在OSI物理层，互连同类型网段，只起到放大信号的作用，驱动长距离通信。又称集线器（hub），可分为普通型，可叠加组合型和高档智能型。
网桥（bridge）：使用网桥在局域网之间存储、转发帧，工作在OSI数据链路层，更准确地说应该位于MAC层，它互连兼容地址的局域网，利用同MAC和MAC地址，以及存储、转发功能进行局域网间的信息交换。从应用上分本地网桥和远程网桥、主干网桥；从帧转发功能分配分透明网桥和源地址路径选择网桥。透明网桥TB的基本功能有学习及过滤、帧转发和分枝树算法功能。
（1）网桥作信息帧转发时要利用地址转发表，按表中学习到的MAC地址和网桥对应关系，将包准确转发到该网桥。但如网桥未学习到MAC地址时，便将帧发向除接收口之外的所有接口，这在网桥刚启动工作时会造成 大量的广播帧，称为广播风暴（broadcast storm）。
（2）扩展树协议是为了克服由于网桥不具网络层功能，在常任冗余路径的网桥中出现信息回路造成网桥瘫痪的问题。IEE802。1定义了分枝树协议STP，将整个网络路由定义为无回路的树形结构。
（3）源地址路径选择网桥SRB主要用于标记环IEEE802。5标记环局域网。互连不同型局域网时使用封装网桥（encapsulation bridging）和转换桥接方式（translation bridging）和源地址路径选择透明网桥SRT。
路由器（router）：使用路由器在不同网络间存储、转发分组，工作在OSI网络层，它需要处理网络层的数据分组或网络地址，决定数据分组的转发，它要决定网桥中信息通信的完整路由。
网关（gateway）：使用协议转换器提供高层接口，工作在应用层。
二、网络互连原理
1、网络互连的要求：在网络之间提供一条链路，至少需要一条物理和链路控制的链路；在不同网络的进程间提供路径选择和传递数据；提供各用户使用网络的记录和保持状态信息；在提供上述服务时不需要修改原有各网络的网络结构。
2、网络互连的功能分类：基本功能，指的是网络互连必须的功能，即使对那些类型相同的网络互连也应该具备的功能，它包括不同网络之间传送寻址和路径选择等。扩展功能，指的是当各种互连的网络提供不同的服务级别时所需要的功能，包括协议转换、分组的分段组合和重定序及差错检测。3、面向连接运行模式：连到同一子网上的两个DTE之间可建立一条逻辑的网络连接。4、无连接运行模式：对应于分组交换网的数据报机制，而面向连接运行对应于虚电路机制。
三、无连接网络互连
1、IP提供无连接或数据报服务优点：无连接互连网络设备灵活性较好，对子网要求低；无连接网络能提供强健的服务；无连接网络服务对于无连接传输层协议最为适用。
2、无连接网络互连设计主要问题：路由、数据报生命周期，分段和重组，纠错和流控。
重组：一种重组的方法是在目的站进行重组，其缺点是分成小段的数据通过网络胆识的效率。另一种重组方法是由中间的路由器进行重组，则也会下列问题：路由器需要大容量缓冲器，还可能发生缓冲器不够用的情况；一个数据报的所有分段必须使用同一路由，限制了动态路由的使用。
IP数据报报头中，包含下列内容：数据单元标识（ID），数据长度，偏移（offset），还有标识（more flag）。路由器中IP分段的功能：offset=0是整个数据的开始，more…flag=0是整个数据报的结束。
（1）建立两个新的数据报，它们的头部就是原先数据报的头报
（2）以64位为边界，把原先的数据报分成长度差不多的两部分，把它们分别放入新的数据报中。第一部分必须是64位的倍数。
（3）把第一个新数据报的长度设置为所插入的数据，把more…flag设置成1，offset不变。
（4）把第二个新数据报的长度设置为所插入的数据，把more…flag设置成0，offset设置成第一部分数据长度除以8。
生命周期：一种是对来到的第一段设置一个生命周期，如果在生命周期内没有完成重级工作，那么就撤销已经到达的分段；第二种是利用数据报的生命周期，它包含在每一段的头部中，若重组工作没有在数据报生命周期内完成，则撤销接收到的分段。
四、IP数据报的路由选择
1、直接传送和间接传送
直接传送将一个数据报从一台机器经过单个物理网络直接传送至目的站点，这是所有internet通信的基础。只有当两台机器连在同一底层物理传输系统时，才能采用直接传送方式。否则只能用间接传送方式，发送方将数据发送给一个路由器再传送。
2、IP路由选择表
路由表存储各个目的站点以及如何到达目的站点的信息。为了尽可能使用最少的信息进行路由选择，采用信息隐蔽原则。
路由表的选择表的大小仅取决于互联网中网络的数量，与连到网上的主机的数量无关。IP路由选择软件仅需要维护有关目的网络地址的信息，而与主机地址的信息无关。
保持路由表尽可能小的技术是把多个表项统一到一个默认的情况。
3、ICMP差错与控制报文协议
（1）为了使互联网中的路由器报告差错或提供有关意外的情况信息，在TCP/IP中设计了一个特殊用的报文机制，称internet控制报文协议ICMP，它是IP的一部分。
（2）ICMP机制：ICMP报文放在一个IP数据报的数据部分中通过互联网。允许路由器向其他路由器或主机发送差错或控制报文。ICMP是一个差错报告机制，它为发生差错的路由器提供了向初始源站点报告差错的方法。
（3）ICMP报文格式：�
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