【正文】 第 7章 數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)通信網(wǎng) DDN與 ： ，它本身具有三層協(xié)議，用戶通過(guò)呼叫建立虛電路； 換、速率匹配等功能，適用于不同通信規(guī)程、不同通信速率的用戶設(shè)備之間的通信； 。 (2) 銀行聯(lián)網(wǎng)。 (6) 各種數(shù)據(jù)、圖像傳輸，特別適用于業(yè)務(wù)量大、實(shí)時(shí)性強(qiáng)的數(shù)據(jù)通信用戶使用。 第 7章 數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)通信網(wǎng) 幀 中 繼 FR 概述 幀中繼是在數(shù)字光纖傳輸線路逐漸代替原有的模擬線路，用戶終端智能化的情況下， 由 。 第 7章 數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)通信網(wǎng) 圖 一般分組交換方式與幀中繼方式的比較 (a) 一般分組交換方式； (b) 幀中繼方式 第 7章 數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)通信網(wǎng) 幀中繼技術(shù)在保持了分組交換技術(shù)的靈活及較低的費(fèi)用的同時(shí)，縮短了傳輸時(shí)延，提高了傳輸速度。 第 7章 數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)通信網(wǎng) 傳統(tǒng)的方法是采用租用專線和分組網(wǎng)來(lái)滿足用戶需求，但這兩種方法都有其不可克服的缺點(diǎn)。 幀中繼協(xié)議簡(jiǎn)單，不存在糾錯(cuò)及流量控制等三層功能，為保證用戶數(shù)據(jù)的正確傳送，必須具備以下兩個(gè)條件： (1) 傳輸線路質(zhì)量高，誤比特率要達(dá)到 10－ 8數(shù)量級(jí)； 第 7章 數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)通信網(wǎng) (2) 用戶終端智能化高，本身可進(jìn)行端到端的糾錯(cuò)和流量控制。 第 7章 數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)通信網(wǎng) 表 7 . 2 電路交換、分組交換與幀中繼的比較 項(xiàng) 目 電路交換 X . 2 5 分組交換 幀中繼 時(shí)隙復(fù)用 是 否 否 虛電路 復(fù)用 否 是 是 端口分享 否 是 是 協(xié)議透明 是 否 是 突發(fā)業(yè)務(wù)適應(yīng)性 否 是 是 高吞吐量 是 否 是 傳輸速率 低 — 高 低 — 中 低 — 高 按需分配帶寬 無(wú) 較好 較好 一點(diǎn)到多點(diǎn) 較差 較好 較好 網(wǎng)絡(luò)靈活性 較好 較低 較低 時(shí)延 很小 大 小 費(fèi)用 較低 較低 較低 第 7章 數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)通信網(wǎng) 由此可見(jiàn)，解決目前用戶需求，幀中繼是最經(jīng)濟(jì)有效的辦法。 LAPD是 OSI的第二層協(xié)議，用于 ISDN的 D信道通信。它與 HDLC幀的格式類似，其主要區(qū)別是沒(méi)有控制字段，而且它使用擴(kuò)充尋址字段，以實(shí)現(xiàn)鏈路層復(fù)用和“共路信令”。幀中繼采用虛電路方式來(lái)傳送數(shù)據(jù)幀，幀中繼的每一個(gè)幀沿著各自的虛電路在網(wǎng)絡(luò)中傳送。 EA=0，表示下一字節(jié)仍然是地址字節(jié)； EA=1，表示地址字段到此為止。 信息字段 (I)是可變長(zhǎng)度的，理論上最大長(zhǎng)度為 4096個(gè)字節(jié)(取決于 FCS的檢驗(yàn)?zāi)芰?)，具體實(shí)現(xiàn)的最大長(zhǎng)度可由各廠家決定。 第 7章 數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)通信網(wǎng) 圖 幀中繼原理示意圖 第 7章 數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)通信網(wǎng) 幀中繼交換機(jī)實(shí)現(xiàn)幀數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程為：首先使用幀尾的 2個(gè)字節(jié) FCS檢查是否有傳輸錯(cuò)誤，若有則丟棄該幀。從呼叫建立起，沿途所有幀中繼交換機(jī)的路由表皆形成如圖 。網(wǎng)絡(luò)本身不執(zhí)行任何流量控制，而且不會(huì)試圖去糾正可能發(fā)現(xiàn)的任何錯(cuò)誤。用戶在接入幀中繼網(wǎng)時(shí)，通常采用以下幾種形式，如圖 。 第 7章 數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)通信網(wǎng) (3) 用戶幀中繼交換機(jī)接入公用幀中繼網(wǎng)：用戶專用的幀中繼網(wǎng)接入公用幀中繼網(wǎng)時(shí)，將專用網(wǎng)絡(luò)中的一臺(tái)交換機(jī)作為公用幀中繼網(wǎng)的用戶，以標(biāo)準(zhǔn)的 UNI規(guī)程接入。 (4) 字符交互：以短幀、短時(shí)延和低流量的特點(diǎn)用于文字編輯。 下面以一個(gè)利用幀中繼進(jìn)行局域網(wǎng)互連的例子來(lái)說(shuō)明。在不使用幀中繼時(shí)，要使任何一個(gè)局域網(wǎng)通過(guò)廣域網(wǎng)與任何一個(gè)其他的局域網(wǎng)進(jìn)行有效的通信 (即足夠小的時(shí)延 )，就必須在廣域網(wǎng)中使用專用線路，共需要 15條長(zhǎng)途專用線路和 30條本地專用線路，而每個(gè)路由器需要有 5個(gè)端口。幀中繼網(wǎng)對(duì)外的表現(xiàn)就好像一個(gè)高速環(huán)形網(wǎng)，從每一個(gè)路由器的端口都可以很方便地與任何其他路由器的端口進(jìn)行通信。 傳統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)是由傳輸、交換和終端三大部分組成的。近年來(lái)， IP網(wǎng)絡(luò)發(fā)展最為迅速，其數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量正在趕上或超過(guò)傳統(tǒng)的電話業(yè)務(wù)量，并且其業(yè)務(wù)類型已由數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展到數(shù)據(jù)、語(yǔ)音通信和視頻綜合業(yè)務(wù)，其中發(fā)展最快的是 IP電話業(yè)務(wù)。 IP網(wǎng)絡(luò)電話業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展又促進(jìn)了 IP網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。通常說(shuō) TCP/IP是 Inter協(xié)議族，而不單單是 TCP和 IP。 第 7章 數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)通信網(wǎng) 1． OSI七層結(jié)構(gòu)模型 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)者在解決網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)時(shí)經(jīng)常使用 ISO/OSI(國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織 /開(kāi)放系統(tǒng)互連 )七層模型，該模型每一層代表一定層次的網(wǎng)絡(luò)功能。 OSI七層參考模型如圖 。這樣當(dāng)數(shù)據(jù)最終傳輸?shù)骄W(wǎng)卡時(shí)，它成了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的以太幀 (假設(shè)物理網(wǎng)絡(luò)是以太網(wǎng) )。 第 7章 數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)通信網(wǎng) 圖 TCP/IP協(xié)議集及分層結(jié)構(gòu) 第 7章 數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)通信網(wǎng) (2) ?FTP(File Transfer Protocol)：遠(yuǎn)程文件傳輸協(xié)議，允許用戶將遠(yuǎn)程主機(jī)上的文件拷貝到自己的計(jì)算機(jī)上。 (6) ?TCP(Transmission Control Protocol)：傳輸控制協(xié)議，提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。 第 7章 數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)通信網(wǎng) (7) ?UDP(User Datagram Protocol)：用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議，它和 TCP一樣位于傳輸層，和 IP協(xié)議配合使用，提供無(wú)連接、不可靠、無(wú)流量控制、不排序的服務(wù)，可高效率地傳輸數(shù)據(jù)，但不提供數(shù)據(jù)報(bào)的重傳，一般用于傳輸較短的文件。 第 7章 數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)通信網(wǎng) 表 7 . 3 T C P 協(xié)議與 UDP 協(xié)議的比較 項(xiàng) 目 T C P UDP 是否連接 面向連接 面向非連接 傳輸可靠性 可靠 不可靠 應(yīng)用場(chǎng)合 傳輸大量數(shù)據(jù) 傳輸少量數(shù)據(jù) 速度 較慢 快 第 7章 數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)通信網(wǎng) 3． IP地址 IP地址是 IP網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊罁?jù)，它標(biāo)識(shí)了 IP網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)與網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)連接。一臺(tái)主機(jī)可以有多個(gè) IP地址。 第 7章 數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)通信網(wǎng) 類型 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí) 主機(jī)標(biāo)識(shí) W 值可為 該類中網(wǎng)絡(luò)數(shù) 該類中主機(jī)數(shù) A W X . Y . Z 1 ～ 126 1 2 6 1 6 7 7 7 2 1 4 B W . X Y . Z 1 2 8 ～ 1 9 1 1 6 3 8 4 6 5 5 3 4 C W . X . Y Z 1 9 2 ～ 2 2 3 2 0 9 7 1 5 1 25 4 表 幾種類型的 IP地址 第 7章 數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)通信網(wǎng) 4． IP協(xié)議 Inter協(xié)議族中最重要的協(xié)議就是 IP協(xié)議。它一方面可以支持各類數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，另一方面還能利用現(xiàn)有的各種傳輸方式和基礎(chǔ)設(shè)施。如果數(shù)據(jù)包的長(zhǎng)度大于物理幀的長(zhǎng)度，數(shù)據(jù)還要經(jīng)過(guò)分片再封裝，在信宿端對(duì)收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行重組。路由選擇表的基本結(jié)構(gòu)如下： 目的地址 路由器地址 忙閑度 第 7章 數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)通信網(wǎng) 其中，目的地址和路由器地址都是用 IP地址表示的，路由器地址指向 IP數(shù)據(jù)報(bào)應(yīng)送往的下一個(gè)路由器；忙閑度是用這個(gè)路由器所發(fā)送的數(shù)據(jù)報(bào)數(shù)量來(lái)衡量的，當(dāng)一個(gè)目的地址有多個(gè)路由時(shí)， IP協(xié)議總是選擇忙閑度最小的路由。兩點(diǎn)之間的路徑是動(dòng)態(tài)變化的，與網(wǎng)絡(luò)配置的改變和網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的數(shù)據(jù)流量情況有關(guān)。如果生存時(shí)間計(jì)數(shù)值為 0，則丟棄該數(shù)據(jù)報(bào)；如果其計(jì)數(shù)值為正，則為該數(shù)據(jù)報(bào)選擇路由。 第 7章 數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)通信網(wǎng) 當(dāng)然，目前的 IP網(wǎng)絡(luò)及 IP技術(shù)還存在著一定的缺陷，要成為新一代電信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)尚需解決大量的課題，在所有要解決的課題中，網(wǎng)絡(luò)性能是基礎(chǔ)條件之一。全球 Inter技術(shù)的迅猛發(fā)展，正在深刻地改變著人們的日常生活方式。 第 7章 數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)通信網(wǎng) 1． IP電話的基本概念 最初的 IP電話是個(gè)人計(jì)算機(jī)與個(gè)人計(jì)算機(jī)之間的通話。電話機(jī)用戶方應(yīng)當(dāng)具備撥號(hào)上本地網(wǎng) IP電話的網(wǎng)關(guān) (Gateway)的功能。目前，國(guó)內(nèi)有些計(jì)算機(jī)客戶與國(guó)外進(jìn)行 IP電話的通話已可以采用這種方式。 作為網(wǎng)絡(luò)電話的網(wǎng)關(guān)，即是 Inter網(wǎng)絡(luò)上的一臺(tái)主機(jī)，它一定要有專線與 Inter 網(wǎng)絡(luò)相連，目前雙方的網(wǎng)關(guān)必須用相同一家公司的產(chǎn)品?，F(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)和語(yǔ)音壓縮編碼技術(shù)的進(jìn)步，在技術(shù)上保證了 IP電話在 Inter網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)目尚行浴６乙话闱闆r下，通話雙方僅有一方在講話，那么線路利用率至少浪費(fèi) 50%。其原因是由于 IP電話通常都采用話音 /數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，并采用信道復(fù)用和基于分組交換的傳輸技術(shù)，它比傳統(tǒng)的電話交換系統(tǒng)可以將線路傳輸利用率提高許多倍。也正是這一巨大的市場(chǎng)，許多大公司 (如 Microsoft、 Intel、 Lucent)都紛紛加入了這一市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)。用戶寧愿忍受差一點(diǎn)的話音質(zhì)量和通信時(shí)延，而少付長(zhǎng)途通信費(fèi)用。一般人們能忍受小于 250 ms的時(shí)延，太長(zhǎng)的時(shí)延會(huì)使通信雙方都不舒服。數(shù)據(jù)包傳送時(shí)延由 Inter的路由情況決定，如果在低速信道或信道太擁擠時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致長(zhǎng)時(shí)延或丟失數(shù)據(jù)包的情況。它們分別反映了說(shuō)話人的語(yǔ)義、個(gè)人信息和被噪聲干擾的程度。然而如果連續(xù)丟失幾幀的話，合成話音質(zhì)量將會(huì)明顯下降。現(xiàn)在許多科研人員正在致力于 Inter QoS的研究，歸納起來(lái)有如下幾個(gè)方面： (1) 資源預(yù)約。 (2) 可變速率話音編碼。 Inter話音基本上是基于UDP(用戶數(shù)據(jù)包協(xié)議 )來(lái)傳送的。如果要提供 IP電話長(zhǎng)途業(yè)務(wù)，目前比較好的方案是租用長(zhǎng)途干線來(lái)構(gòu)成 IP電話專用網(wǎng)。在目前Inter的帶寬下，有以下三個(gè)基本策略可以改善 IP電話的服務(wù)質(zhì)量。據(jù)測(cè)試表明，在 Inter國(guó)際線路上的端到端的時(shí)延可達(dá) 1 s之多，因此時(shí)延是影響 IP電話的關(guān)鍵因素。這種算法的基本原理是：一個(gè)模擬語(yǔ)音在發(fā)送端采用 8位的二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行模 /數(shù)轉(zhuǎn)換，在接收端再將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為模擬波形。因此，要實(shí)現(xiàn) IP電話的語(yǔ)音實(shí)時(shí)傳輸，就必須滿足一定的帶寬要求，對(duì)于不同的語(yǔ)音壓縮標(biāo)準(zhǔn)，所要求的帶寬也不一樣，例如：對(duì)于，需 8 kb/s的帶寬，而如果采用 縮，只需 kb/s的帶寬。在連接 Inter網(wǎng)絡(luò)的路由中，通過(guò)對(duì)不同的數(shù)據(jù)類型設(shè)置不同的優(yōu)先級(jí)來(lái)控制帶寬的分配，可以將語(yǔ)音數(shù)據(jù)的優(yōu)先級(jí)設(shè)為最高，使 Inter網(wǎng)絡(luò)的有限帶寬最先滿足語(yǔ)音傳輸?shù)囊?，再滿足 IP電話的實(shí)時(shí)性要求。 IP電話的另一重要標(biāo)準(zhǔn)是資源預(yù)約 (RSVP)協(xié)議，該協(xié)議定義了連接服務(wù)器的帶寬的保持機(jī)制，這種能從網(wǎng)絡(luò)上保持一定專用帶寬的能力可使得 IP電話和普通電話使用起來(lái)一樣方便。 6. ?IP數(shù)據(jù)報(bào)的格式是什么樣的？如何進(jìn)行路由尋址？ 7. 什么是 IP電話？它有何特點(diǎn)？ 8. 如何提高 IP電話的通信質(zhì)量？