現(xiàn)代交換原理

1、132 123 456 7，89101112131415123421341234314224131632141234142314321718192021 2223242526272829 30313233 為進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則為進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則稱為稱為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議明確了所交換的數(shù)據(jù)格式以及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議明確了所交換的數(shù)據(jù)格式以及相關(guān)的時(shí)序問題相關(guān)的時(shí)序問題, ,稱為稱為語法、語義和同步語法、語義和同步。 34 對于復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，最好采用分層結(jié)構(gòu)對于復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，最好采用分層結(jié)構(gòu) 35 網(wǎng)絡(luò)的各層及其協(xié)議的集合，稱網(wǎng)絡(luò)的各層及其協(xié)議的集合，稱為為網(wǎng)絡(luò)體

2、系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。 OSI/RM、TCP/IP、802.X、ATM。 36第第N層層第第N-1層層SAP（N)服務(wù)實(shí)體服務(wù)實(shí)體(N-1）服務(wù)實(shí)體）服務(wù)實(shí)體服務(wù)數(shù)據(jù)服務(wù)數(shù)據(jù)單元單元SDU協(xié)議數(shù)據(jù)協(xié)議數(shù)據(jù)單元單元PDU37（N)服務(wù)實(shí)體服務(wù)實(shí)體(N-1）服務(wù)實(shí)體）服務(wù)實(shí)體（N)服務(wù)實(shí)體服務(wù)實(shí)體(N-1）服務(wù)實(shí)體）服務(wù)實(shí)體（N）對等層協(xié)議）對等層協(xié)議（N1）對等層協(xié)議）對等層協(xié)議38 面向連接的通信：建立連接、保持連接和拆除連接面向連接的通信：建立連接、保持連接和拆除連接無連接的通信：自尋路方法無連接的通信：自尋路方法39 開放系統(tǒng)互連參考模型是由國際標(biāo)準(zhǔn)化開放系統(tǒng)互連參考模型是由國際標(biāo)準(zhǔn)化組織組

3、織ISO制定的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，稱為制定的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，稱為OSI標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)。 只要遵守只要遵守OSI ，一個(gè)系統(tǒng)就可以和位于，一個(gè)系統(tǒng)就可以和位于世界上任何地方的、也遵守世界上任何地方的、也遵守OSI的其他任何的其他任何系統(tǒng)進(jìn)行通信。系統(tǒng)進(jìn)行通信。 40物理層物理層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層傳輸層會(huì)話層會(huì)話層表示層表示層應(yīng)用層應(yīng)用層 41 物理層的任務(wù)就是為它的上一層提供一個(gè)物理物理層的任務(wù)就是為它的上一層提供一個(gè)物理連接，以便透明的傳送比特流。連接，以便透明的傳送比特流。 在物理層上傳送的數(shù)據(jù)單位是比特。在物理層上傳送的數(shù)據(jù)單位是比特。 物理層規(guī)定了的四個(gè)特性是機(jī)械特性、電氣特物理層規(guī)定了

4、的四個(gè)特性是機(jī)械特性、電氣特性、功能特性和規(guī)程特性。性、功能特性和規(guī)程特性。 42 數(shù)據(jù)鏈路層負(fù)責(zé)在兩個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)間的線路上，數(shù)據(jù)鏈路層負(fù)責(zé)在兩個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)間的線路上，無差錯(cuò)地傳送以幀為單位的數(shù)據(jù)。無差錯(cuò)地傳送以幀為單位的數(shù)據(jù)。 每一幀包括一定數(shù)量的數(shù)據(jù)和一些必要的控制每一幀包括一定數(shù)量的數(shù)據(jù)和一些必要的控制信息?？刂菩畔⒅?，有同步信息、地址信息、差錯(cuò)信息?？刂菩畔⒅?，有同步信息、地址信息、差錯(cuò)控制、流量控制等信息?？刂?、流量控制等信息。 集線器、交換機(jī)、網(wǎng)橋集線器、交換機(jī)、網(wǎng)橋43 尋址功能尋址功能 選擇合適的路由和交換節(jié)點(diǎn)，使發(fā)送站的傳輸選擇合適的路由和交換節(jié)點(diǎn)，使發(fā)送站的傳輸層所傳下來的數(shù)據(jù)

5、能夠正確無誤的按照地址找到目層所傳下來的數(shù)據(jù)能夠正確無誤的按照地址找到目的站，并交給目的站的傳輸層。的站，并交給目的站的傳輸層。 在網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)傳送的單位是分組。在網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)傳送的單位是分組。 路由器路由器 44 傳輸層為會(huì)話層提供了可靠的端到端的服務(wù)。傳輸層為會(huì)話層提供了可靠的端到端的服務(wù)。 傳輸層屏蔽了網(wǎng)絡(luò)層，使會(huì)話層看不見傳輸層傳輸層屏蔽了網(wǎng)絡(luò)層，使會(huì)話層看不見傳輸層以下的數(shù)據(jù)通信的細(xì)節(jié)。傳輸層只能存在于端系以下的數(shù)據(jù)通信的細(xì)節(jié)。傳輸層只能存在于端系統(tǒng)中。統(tǒng)中。 在傳輸層，信息的傳送單位是報(bào)文。在傳輸層，信息的傳送單位是報(bào)文。 服務(wù)器服務(wù)器45 對數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行管理。會(huì)話層在兩個(gè)互相對數(shù)據(jù)傳

6、輸進(jìn)行管理。會(huì)話層在兩個(gè)互相通信的應(yīng)用進(jìn)程之間，建立、組織和協(xié)調(diào)其交互。通信的應(yīng)用進(jìn)程之間，建立、組織和協(xié)調(diào)其交互。46 表示層將要交換的數(shù)據(jù)從適合某一用戶的抽表示層將要交換的數(shù)據(jù)從適合某一用戶的抽象語法，轉(zhuǎn)換為適合象語法，轉(zhuǎn)換為適合OSI內(nèi)部使用的傳送語法。內(nèi)部使用的傳送語法。 對傳送的數(shù)據(jù)加密和解密。對傳送的數(shù)據(jù)加密和解密。 47 應(yīng)用層確定應(yīng)用進(jìn)程之間通信的性質(zhì)以滿應(yīng)用層確定應(yīng)用進(jìn)程之間通信的性質(zhì)以滿足用戶的需要。足用戶的需要。 48物理層物理層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層傳輸層會(huì)話層會(huì)話層表示層表示層應(yīng)用層應(yīng)用層控制信息控制信息用戶數(shù)據(jù)用戶數(shù)據(jù)49物理層物理層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈

7、路層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層傳輸層會(huì)話層會(huì)話層表示層表示層應(yīng)用層應(yīng)用層控制信息控制信息用戶用戶數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)50物理層物理層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層傳輸媒體傳輸媒體物理層物理層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層傳輸層會(huì)話層會(huì)話層表示層表示層應(yīng)用層應(yīng)用層物理層物理層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層傳輸層會(huì)話層會(huì)話層表示層表示層應(yīng)用層應(yīng)用層51 差錯(cuò)控制通常分為兩步：首先是差錯(cuò)檢測，差錯(cuò)控制通常分為兩步：首先是差錯(cuò)檢測，通過差錯(cuò)檢測可以發(fā)現(xiàn)接收的數(shù)據(jù)是否正確，通過差錯(cuò)檢測可以發(fā)現(xiàn)接收的數(shù)據(jù)是否正確，如果不正確則進(jìn)行第二步，差錯(cuò)糾正。如果不正確則進(jìn)行第二步，差錯(cuò)糾正。 常用的差錯(cuò)糾正方法有兩種

8、：一是自動(dòng)請常用的差錯(cuò)糾正方法有兩種：一是自動(dòng)請求重發(fā)（求重發(fā)（Automatic Repeat request，ARQ），），二是前向糾錯(cuò)（二是前向糾錯(cuò)（Forword Error Correction，F(xiàn)EC）。）。 52 在在k比特信息位附加一位效驗(yàn)位構(gòu)成碼字，使比特信息位附加一位效驗(yàn)位構(gòu)成碼字，使碼字中碼字中1的總數(shù)為奇數(shù)（奇校驗(yàn)碼）或偶數(shù)（偶校的總數(shù)為奇數(shù)（奇校驗(yàn)碼）或偶數(shù)（偶校驗(yàn)碼），即滿足下列條件：驗(yàn)碼），即滿足下列條件： an-1+an-2+a0=1（奇校驗(yàn)碼）（奇校驗(yàn)碼） an-1+an-2+a0=0（偶校驗(yàn)碼）（偶校驗(yàn)碼） 式中式中a0為校驗(yàn)位，其它為信息位。為校驗(yàn)位，其它

9、為信息位。53對對0011110 信息進(jìn)行奇偶校驗(yàn)信息進(jìn)行奇偶校驗(yàn)奇校驗(yàn)奇校驗(yàn) 0011110偶校驗(yàn)偶校驗(yàn) 001111010發(fā)現(xiàn)奇數(shù)個(gè)錯(cuò)誤，但無糾錯(cuò)能力發(fā)現(xiàn)奇數(shù)個(gè)錯(cuò)誤，但無糾錯(cuò)能力54生成多項(xiàng)式：生成多項(xiàng)式：G(X)= Xk+ Gk-1Xk-1+ G1X + G0碼多項(xiàng)式：碼多項(xiàng)式：S(X)= Sn-1Xn-1+ Sn-2Xn-2 + S1X + S0Xk S(X) =G(X)Q(x) +D(X)G(X)55最終發(fā)送序列最終發(fā)送序列T（Sn-1，S0 ，Dk-1，D0）監(jiān)督元監(jiān)督元K位（位（Dk-1，Dk-2，D1，D0）56 通過通過R(X) / G(X)，通過能否整除，判斷，通過能否整除

10、，判斷接收數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。接收數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。57停止等待停止等待ARQ58后退后退N幀幀ARQ5960 流量控制流量控制 對網(wǎng)絡(luò)中兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)流量加以控制。采用的方法對網(wǎng)絡(luò)中兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)流量加以控制。采用的方法是由接收端來控制發(fā)送端的發(fā)送速度，使其滿足自身的處是由接收端來控制發(fā)送端的發(fā)送速度，使其滿足自身的處理能力，避免出現(xiàn)過載，也就是擁塞。理能力，避免出現(xiàn)過載，也就是擁塞。 擁塞控制擁塞控制 使網(wǎng)絡(luò)中的分組數(shù)量保持在某一個(gè)量值之下，避免使網(wǎng)絡(luò)中的分組數(shù)量保持在某一個(gè)量值之下，避免由于分組數(shù)量過多而造成的排隊(duì)時(shí)延增大，分組丟失等現(xiàn)由于分組數(shù)量過多而造成的排隊(duì)時(shí)延增大，分組丟失等現(xiàn)象。象。 死

11、鎖防止死鎖防止 死鎖防止技術(shù)就是合理的設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)而避免出現(xiàn)死鎖，死鎖防止技術(shù)就是合理的設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)而避免出現(xiàn)死鎖，并在死鎖情況下及時(shí)恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)通信。并在死鎖情況下及時(shí)恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)通信。61滑動(dòng)窗口協(xié)議滑動(dòng)窗口協(xié)議 滑動(dòng)窗口協(xié)議進(jìn)行流量控制的方法與后退滑動(dòng)窗口協(xié)議進(jìn)行流量控制的方法與后退N幀幀ARQ協(xié)議中使用的滑動(dòng)窗口是完全一致的。通過控協(xié)議中使用的滑動(dòng)窗口是完全一致的。通過控制窗口寬度決定發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)的速率，因此窗口制窗口寬度決定發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)的速率，因此窗口寬度的選擇是十分關(guān)鍵的。寬度的選擇是十分關(guān)鍵的。漏斗式速率控制算法漏斗式速率控制算法 在數(shù)據(jù)通信中發(fā)生擁塞的原因是由于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在數(shù)據(jù)通信中發(fā)生擁塞

12、的原因是由于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)往往具有突發(fā)性，如果發(fā)送端能夠按一個(gè)恒定的速往往具有突發(fā)性，如果發(fā)送端能夠按一個(gè)恒定的速率發(fā)送數(shù)據(jù)，則擁塞現(xiàn)象將大大降低。根據(jù)這種特率發(fā)送數(shù)據(jù)，則擁塞現(xiàn)象將大大降低。根據(jù)這種特點(diǎn)，可以采用一種稱為業(yè)務(wù)整形的流量控制方法，點(diǎn)，可以采用一種稱為業(yè)務(wù)整形的流量控制方法，這種方法使分組以某種固定的速率傳送。這種方法使分組以某種固定的速率傳送。6263 總線形拓?fù)涫褂靡桓Q為總線的電纜連接網(wǎng)總線形拓?fù)涫褂靡桓Q為總線的電纜連接網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)。所有節(jié)點(diǎn)共享全部帶寬。絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)。所有節(jié)點(diǎn)共享全部帶寬。 64 數(shù)據(jù)沿著環(huán)向一個(gè)方向傳送，數(shù)據(jù)的目的地?cái)?shù)據(jù)沿著環(huán)向一個(gè)方向傳送，數(shù)據(jù)的目的

13、地址節(jié)點(diǎn)接收并處理該數(shù)據(jù)。址節(jié)點(diǎn)接收并處理該數(shù)據(jù)。65 每個(gè)節(jié)點(diǎn)都將數(shù)據(jù)發(fā)送到中心節(jié)點(diǎn)，再由中每個(gè)節(jié)點(diǎn)都將數(shù)據(jù)發(fā)送到中心節(jié)點(diǎn)，再由中心節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)到目的節(jié)點(diǎn)。心節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)到目的節(jié)點(diǎn)。66 樹形拓?fù)洳捎梅謱咏Y(jié)構(gòu)，任何節(jié)點(diǎn)發(fā)出樹形拓?fù)洳捎梅謱咏Y(jié)構(gòu)，任何節(jié)點(diǎn)發(fā)出的數(shù)據(jù)都可傳送到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。的數(shù)據(jù)都可傳送到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。67 在網(wǎng)形網(wǎng)絡(luò)中，任何兩個(gè)節(jié)點(diǎn)都直接相在網(wǎng)形網(wǎng)絡(luò)中，任何兩個(gè)節(jié)點(diǎn)都直接相連，網(wǎng)形網(wǎng)絡(luò)又稱為全互連網(wǎng)絡(luò)。連，網(wǎng)形網(wǎng)絡(luò)又稱為全互連網(wǎng)絡(luò)。 68 現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)包括有終端、傳輸和交換三要素，其中現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)包括有終端、傳輸和交換三要素，其中交換技術(shù)決定了網(wǎng)絡(luò)的性能。交換技術(shù)決定了網(wǎng)絡(luò)的性能。 常用的交換技術(shù)有電路交換、報(bào)文交換、分組交換、常用的交換技術(shù)有電路交換、報(bào)文交換、分組交換、ATM交換、多協(xié)議標(biāo)簽交換、軟交換等。交換、多協(xié)議標(biāo)簽交換、軟交換等。 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，不同的網(wǎng)絡(luò)具有不同網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，不同的網(wǎng)絡(luò)