《通信網(wǎng)理論與技術(shù)》課件第6章

第6章數(shù)據(jù)與計算機通信網(wǎng)6.1概述6.2X.25分組網(wǎng)6.3數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)DDN6.4幀中繼FR網(wǎng)6.5IP網(wǎng)絡(luò)6.6高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)6.1概

述

數(shù)據(jù)通信網(wǎng)與計算機通信網(wǎng)都是在通信網(wǎng)基礎(chǔ)上建立起來的。數(shù)據(jù)通信網(wǎng)由硬件和軟件兩部分組成。硬件部分包括數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備、數(shù)據(jù)交換設(shè)備和通信線路,軟件部分是指支持上述硬件的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等。數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的任務(wù)是在網(wǎng)絡(luò)用戶之間,透明地、無差錯地、迅速地交換數(shù)據(jù)信息。計算機通信網(wǎng)由通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)構(gòu)成,通信子網(wǎng)就是數(shù)據(jù)通信網(wǎng),而資源子網(wǎng)的基本功能是提供所需的共享硬件、軟件及數(shù)據(jù)等資源,并進行數(shù)據(jù)的處理。因此計算機通信網(wǎng)的任務(wù)是實現(xiàn)計算機與計算機及計算機與終端之間的通信和資源共享,另外還可以實現(xiàn)電子信箱、可視圖文、電子數(shù)據(jù)交換等通信與信息處理相結(jié)合的業(yè)務(wù)。

圖

6.1數(shù)據(jù)通信網(wǎng)和計算機通信網(wǎng)的結(jié)構(gòu)示意圖

6.2X.25分組網(wǎng)

X.25是在20世紀(jì)70年代由國際電報電話咨詢委員會CCITT制定的“在公用數(shù)據(jù)網(wǎng)上以分組方式工作的數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE和數(shù)據(jù)電路設(shè)備DCE之間的接口”。X.25于1976年3月正式成為國際標(biāo)準(zhǔn),1980年和1984年又經(jīng)過補充修訂。從ISO/OSI體系結(jié)構(gòu)的觀點來看,X.25對應(yīng)于OSI參考模型底下三層,分別為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層。

X.25的物理層協(xié)議是X.21,用于定義主機與物理網(wǎng)絡(luò)之間物理、電氣、功能以及過程特性。實際上目前支持該物理層標(biāo)準(zhǔn)的公用網(wǎng)非常少,原因是該標(biāo)準(zhǔn)要求用戶在電話線路上使用數(shù)字信號,而不能使用模擬信號。作為一個臨時性措施,CCITT定義了一個類似于大家熟悉的RS-232標(biāo)準(zhǔn)的模擬接口。

X.25的數(shù)據(jù)鏈路層描述用戶主機與分組交換機之間數(shù)據(jù)的可靠傳輸,包括幀格式定義、差錯控制等。X.25數(shù)據(jù)鏈路層一般采用高級數(shù)據(jù)鏈路控制HDLC(HighlevelDataLinkControl)協(xié)議。

X.25的網(wǎng)絡(luò)層描述主機與網(wǎng)絡(luò)之間的相互作用,網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議處理諸如分組定義、尋址、流量控制以及擁塞控制等問題。網(wǎng)絡(luò)層的主要功能是允許用戶建立虛電路,然后在已建立的虛電路上發(fā)送最大長度為128個字節(jié)的數(shù)據(jù)報文。報文可靠且按順序到達目的端。X.25網(wǎng)絡(luò)層采用分組級協(xié)議(PacketlevelProtocol,PLP)。

X.25是面向連接的,它支持交換虛電路(SwitchedVirtualCircuit,SVC)和永久虛電路,(PermanentVirtualCircuit,PVC)。交換虛電路(SVC)是在發(fā)送方向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送請求建立連接報文,要求與遠程機器通信的時候建立的。一旦虛電路建立起來,就可以在建立的連接上發(fā)送數(shù)據(jù),而且可以保證數(shù)據(jù)正確到達接收方。X.25同時提供流量控制機制,以防止快速的發(fā)送方淹沒慢速的接收方。永久虛電路(PVC)的用法與SVC相同,但它是由用戶和長途電信公司經(jīng)過商討而預(yù)先建立的,因而它時刻存在,用戶不需要建立鏈路而可直接使用它。PVC類似于租用的專用線路。

由于許多的用戶終端并不支持X.25協(xié)議,為了讓用戶啞終端(非智能終端)能接入X.25網(wǎng)絡(luò),CCITT制定了另外一組標(biāo)準(zhǔn)。用戶終端通過一個稱為分組裝拆器(PacketAssemblerDisassembler,PAD)的“黑盒子”接入X.25網(wǎng)絡(luò)。用于描述PAD功能的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議稱為X.3;而在用戶終端和PAD之間使用X.28協(xié)議;另一個協(xié)議是用于PAD和X.25網(wǎng)絡(luò)之間的,稱為X.29。

X.25網(wǎng)絡(luò)是在物理鏈路傳輸質(zhì)量很差的情況下開發(fā)出來的。為了保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?它在每一段鏈路上都要執(zhí)行差錯校驗和出錯重傳;這種復(fù)雜的差錯校驗機制雖然使它的傳輸效率受到了限制,但確實為用戶數(shù)據(jù)的安全傳輸提供了很好的保障。

X.25網(wǎng)絡(luò)的突出優(yōu)點是可以在一條物理電路上同時開放多條虛電路供多個用戶同時使用;網(wǎng)絡(luò)具有動態(tài)路由功能和復(fù)雜完備的誤碼糾錯功能。X.25分組交換網(wǎng)可以滿足不同速率和不同型號的終端與計算機、計算機與計算機間以及局域網(wǎng)LAN之間的數(shù)據(jù)通信。X.25網(wǎng)絡(luò)提供的數(shù)據(jù)傳輸率一般為64kb/s。

6.3數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)DDN6.3.1概述數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)(DigitalDataNetwork,DDN)是利用數(shù)字信道傳輸數(shù)據(jù)信號的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng),它的傳輸媒介有光纜、數(shù)字微波、衛(wèi)星信道以及用戶端可用的普通電纜和雙絞線。利用數(shù)字信道傳輸數(shù)據(jù)信號與傳統(tǒng)的模擬信道相比,具有傳輸質(zhì)量高、速度快、帶寬利用率高等一系列優(yōu)點。DDN向用戶提供的是半永久性的數(shù)字連接,沿途不進行復(fù)雜的軟件處理,因此延時較短,避免了X.25分組網(wǎng)中傳輸延時大且不固定的缺點;DDN采用交叉連接裝置,可根據(jù)用戶需要,在約定的時間內(nèi)接通所需帶寬的線路,信道容量的分配和接續(xù)在計算機控制下進行,具有極大的靈活性,使用戶可以開通種類繁多的信息業(yè)務(wù),傳輸任何合適的信息。

DDN在發(fā)展過程中,把數(shù)據(jù)通信與數(shù)字通信、計算機、光纖通信、數(shù)字交叉連接等技術(shù)有機地結(jié)合起來,形成了一個新的技術(shù)整體,使其應(yīng)用范圍從最初單純提供數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù),逐漸拓寬為提供多種業(yè)務(wù)和增值業(yè)務(wù),已成為具有很大的吸引力和發(fā)展?jié)摿Φ木W(wǎng)絡(luò)資源。DDN是利用數(shù)字信道來連續(xù)傳輸數(shù)據(jù)信號的,它不具備數(shù)據(jù)交換的功能,不同于通常的報文交換網(wǎng)和分級交換網(wǎng)。

歸納起來DDN有以下幾個特點:

(1)DDN是透明傳輸網(wǎng)。由于DDN將數(shù)字通信的規(guī)程和協(xié)議寄托在智能化用戶終端來完成,本身不受任何規(guī)程的約束,所以是全透明網(wǎng),是一種面向各類數(shù)據(jù)用戶的公用通信網(wǎng)。它可以看成是一個大型的中繼開放系統(tǒng)。

(2)DDN是同步數(shù)據(jù)網(wǎng),傳輸質(zhì)量高,誤碼率低(可達10-10)。DDN采用數(shù)字方式來傳輸數(shù)據(jù),必須要求全網(wǎng)的系統(tǒng)保持同步,否則網(wǎng)內(nèi)各節(jié)點在實現(xiàn)互連和電路的轉(zhuǎn)接、分支時,就很難協(xié)調(diào)工作甚至?xí)霈F(xiàn)失步狀態(tài),造成數(shù)據(jù)的定期掛失或重復(fù)現(xiàn)象。

(3)DDN傳輸速率高,網(wǎng)絡(luò)時延小。由于DDN采用了同步轉(zhuǎn)移模式,用戶數(shù)據(jù)信息根據(jù)事先約定的協(xié)議,在固定的時隙以預(yù)先設(shè)定的通道帶寬和速率順序傳輸,這樣只需按時隙識別通道就可以準(zhǔn)確地將數(shù)據(jù)信息送到目的地,從而免去了目的終端對信息的重組,因此減少了時延。另外,DDN數(shù)據(jù)傳輸信道采用了時分復(fù)用技術(shù),可以直接傳輸高速數(shù)據(jù)信號。

(4)DDN可提供靈活的連接方式。DDN可以支持數(shù)據(jù)、語音、圖像傳輸?shù)榷喾N業(yè)務(wù),它不僅可以和客戶終端設(shè)備進行連接,而且還可以和用戶網(wǎng)絡(luò)進行連接,為用戶網(wǎng)絡(luò)互連提供靈活的組網(wǎng)環(huán)境。DDN的通信速率可根據(jù)用戶需要在N×64kb/s(N=1～32)之間進行選擇,當(dāng)然速度越快租用費用也就越高。

(5)保密性高。由于DDN專線提供點到點的通信,信道固定分配,保證通信的可靠性,不會受其他客戶使用情況的影響,因此通信保密性強,特別適合金融、保險客戶的需要?？傊?DDN提供了高速度、高質(zhì)量的通信環(huán)境,為用戶規(guī)劃、建立自己安全、高效的專用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)提供了條件。

6.3.2DDN的結(jié)構(gòu)

DDN由本地傳輸系統(tǒng)、復(fù)用/交叉連接系統(tǒng)、局間傳輸系統(tǒng)、網(wǎng)同步系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)等五大部分組成,如圖6.2所示。

圖

6.2DDN組成的結(jié)構(gòu)示意圖

1.本地傳輸系統(tǒng)本地傳輸系統(tǒng)包括用戶設(shè)備、用戶線和用戶接入單元。用戶線和用戶接入單元又稱為用戶環(huán)路。常用的用戶設(shè)備有數(shù)據(jù)終端設(shè)備、個人計算機、工作站、電話機和傳真機、用戶交換機、可視電話機、窄帶話音和數(shù)據(jù)多路復(fù)用器、局域網(wǎng)的橋接器和路由器等。用戶線一般采用市話用戶電纜或光纜。用戶的接入方式主要有下列八種,如圖6.3所示。

(1)二線模擬傳輸方式。這種傳輸方式支持模擬用戶入網(wǎng)連接,在交換方式下,同時需要直流環(huán)路、PBX中繼線、

E&M信令傳輸。

(2)二線(或四線)話帶Modem傳輸方式。支持的用戶速率由線路長度、調(diào)制解調(diào)器(Modem)的類型而定。

(3)二線(或四線)基帶傳輸方式。這種傳輸方式采用回波抵消技術(shù)和差分二相編碼技術(shù)。其二線基帶設(shè)備可進行19.2kb/s全雙工傳輸，該基帶傳輸設(shè)備還可具有TDM復(fù)用功能,為多個用戶入網(wǎng)提供連接。復(fù)用時需留出部分容量給網(wǎng)絡(luò)管理用。另外,還可用二線或四線,速率達到16kb/s、

32kb/s或64kb/s的基帶傳輸設(shè)備。

(4)基帶傳輸＋TDM復(fù)用傳輸方式。這種傳輸方式實際上是在二線(或四線)基帶傳輸?shù)幕A(chǔ)上,再加上TDM復(fù)用設(shè)備,為多個用戶入網(wǎng)提供連接。

(5)話音/數(shù)據(jù)復(fù)用傳輸方式。在現(xiàn)有的市話用戶線上,采用頻分或時分的方法實現(xiàn)電話/數(shù)據(jù)獨立的數(shù)據(jù)復(fù)用傳輸,還可加上TDM復(fù)用,為多個用戶提供入網(wǎng)連接。

(6)2B＋D速率的DTU傳輸方式。DTU(數(shù)據(jù)終端單元)采用2B＋D速率,二線全雙工傳輸方式,為多個用戶提供入網(wǎng)。

(7)PCM數(shù)字線路傳輸方式。這種方式是當(dāng)用戶直接用光纜或數(shù)字微波高次群設(shè)備時,可與其他業(yè)務(wù)合用一套PCM設(shè)備,其中一路2048kb/s進入DDN。

(8)DDN節(jié)點通過PCM設(shè)備的傳輸方式。

圖

6.3DDN中用戶的接入方式

2.復(fù)用/交叉連接系統(tǒng)

復(fù)用是指將多路信號集合在一起共同占用一個物理傳輸介質(zhì)。典型的復(fù)用方式有頻分復(fù)用(FDM)和時分復(fù)用(TDM)等。DDN常采用時分復(fù)用,如2048kb/s數(shù)字幀電路復(fù)用。數(shù)字交叉連接系統(tǒng)(DigitalCroSSConnectSystem,DCS)用于通信線路的交接、調(diào)度和管理。它負責(zé)完成時隙的交叉連接(含復(fù)用)。如在DDN節(jié)點中的2048kb/sPCM信號復(fù)用幀,流入/出的數(shù)字流以64kb/s為單位進行復(fù)用/交叉連接,如圖6.4所示。

圖

6.4數(shù)字交叉連接示意圖

3.局間傳輸系統(tǒng)

局間傳輸系統(tǒng)是指節(jié)點間的數(shù)字信道以及各節(jié)點與數(shù)字信道的各種連接方式組成的網(wǎng)絡(luò)拓撲。局間傳輸?shù)臄?shù)字信道通常采用數(shù)字傳輸系統(tǒng)中的基群(2048kb/s)信道。網(wǎng)絡(luò)拓撲則是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點的信息流量和流向,以及網(wǎng)絡(luò)的安全等因素而建立的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

4.網(wǎng)同步系統(tǒng)

網(wǎng)同步系統(tǒng)的任務(wù)是提供DDN全網(wǎng)設(shè)備工作的同步時鐘,保證全網(wǎng)設(shè)備的同步工作。DDN通常采用主從同步方式。

5.網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)

DDN的網(wǎng)絡(luò)管理包括用戶接入管理、網(wǎng)絡(luò)資源的調(diào)度、路由選擇、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的臨控、網(wǎng)絡(luò)故障的診斷、告警與處理、

網(wǎng)絡(luò)運行數(shù)據(jù)的收集與統(tǒng)計、計費信息的收集與統(tǒng)計等。

6.3.3DDN的業(yè)務(wù)功能

1.專用電路業(yè)務(wù)

1)基本專用電路

DDN提供的基本專用電路是規(guī)定速率的點到點專用電路。

2)特定要求的專用電路

(1)高可用度的TDM電路。對于重要用戶,DDN網(wǎng)絡(luò)應(yīng)通過例如通路備用、高優(yōu)先級等措施,提高TDM電路的可用度。

(2)低傳輸時延的專用電路。對于要求傳輸時延小的專用電路,DDN網(wǎng)絡(luò)通過選擇地面路徑連接,避免引入衛(wèi)星電路的附加傳輸時延。

(3)定時的專用電路。用戶與網(wǎng)絡(luò)約定專用電路的接通時間和終止時間,定時使用專用電路。

(4)多點專用電路。在N個用戶之間的專用電路業(yè)務(wù),當(dāng)N大于2時稱為多點專用電路業(yè)務(wù)。多點專用電路又可分為廣播多點、雙向多點和N向多點專用電路。①廣播多點專用電路:它是指只有廣播源用戶(1個)到所有廣播接收用戶方向的傳輸通路。例如證券行情發(fā)布可以使用此業(yè)務(wù)。②雙向多點專用電路:有一個控制站用戶,其他為輔助站用戶?？刂普景l(fā)出的信息為輔助站接收,任何一個輔助站發(fā)出的信息都為控制站接收,在輔助站之間沒有信息通路。用戶利用雙向多點電路業(yè)務(wù),可以構(gòu)成輪詢/選擇方式的計算機網(wǎng)絡(luò)。

③N

向多點專用電路:在N個用戶中,任何一個用戶發(fā)出的信息都為所有其他用戶接收。N向多點專用電路用于會議業(yè)務(wù)。DDN網(wǎng)上要求必須能提供廣播多點和雙向多點專用電路業(yè)務(wù),對于N向多點專用電路,在DDN節(jié)點不能提供時,可外加多點控制單元設(shè)備來實現(xiàn)。

2.幀中繼業(yè)務(wù)

1)DDN內(nèi)的等效幀中繼網(wǎng)絡(luò)

DDN上的幀中繼業(yè)務(wù)是通過在DDN節(jié)點上設(shè)置幀中繼模塊來實現(xiàn)的,幀中繼模塊(FRM)之間,以及FRM和幀裝／拆(FAD)模塊之間通過基本專用電路互連。FRM、FAD和它們之間的專用電路專門為幀中繼業(yè)務(wù)使用,它們的設(shè)置可獨立于所依附的DDN網(wǎng)絡(luò),即可以根據(jù)幀中繼用戶的分布和幀中繼業(yè)務(wù)量的需要,在選擇的DDN節(jié)點處設(shè)置FRM、FAD和它們的容量。

FRM、FAD之間的專用電路及其容量也是根據(jù)幀中繼業(yè)務(wù)的需要設(shè)置,而不是每個DDN節(jié)點都必須設(shè)置FRM、FAD,不是每條數(shù)字通道上都必須有供幀中繼業(yè)務(wù)使用的專用電路。這樣,單從幀中繼業(yè)務(wù)來看,可認為在DDN內(nèi)邏輯上獨立地存在一個幀中繼網(wǎng)絡(luò)。

2)幀中繼用戶入網(wǎng)幀中繼業(yè)務(wù)用戶分為兩類:一類是具有ITU-T建議Q.922“幀方式承載業(yè)務(wù)ISDN數(shù)據(jù)鏈路層規(guī)范”接口的用戶,稱為幀中繼用戶；另一類是不具有Q.922接口的用戶,稱為非幀中繼用戶。幀中繼用戶可直接與FRM連接,非幀中繼用戶經(jīng)FAD與FRM連接。FAD執(zhí)行幀的裝拆、協(xié)議轉(zhuǎn)換功能;FRM執(zhí)行幀中繼功能,即按照幀中繼路由表和每個幀的幀頭中數(shù)據(jù)鏈路連接標(biāo)識符(DLCI)存儲轉(zhuǎn)發(fā)幀。

3)幀中繼PVC路由表幀中繼PVC路由表是FRM上各物理通路及其傳輸?shù)母鲙蠨LCI之間的對照表。幀中繼PVC路由表由網(wǎng)管控制中心統(tǒng)一制定,并分別裝到各FRM中。

FRM之間所使用的DLCI數(shù)值由網(wǎng)管控制中心在PVC路由表中規(guī)定。各FRM按路由表進行DLCI的轉(zhuǎn)換,構(gòu)成用戶之間的虛通道連接。

3.壓縮話音/G3傳真業(yè)務(wù)

DDN上通過在用戶入網(wǎng)處設(shè)置的話音服務(wù)模塊(VSM)來提供這種業(yè)務(wù)。在VSM之間,DDN網(wǎng)絡(luò)提供端到端的全數(shù)字連接,即中間不再引入話音編碼和信令處理方面的數(shù)/模轉(zhuǎn)換部件。VSM可以設(shè)置在DDN內(nèi)的節(jié)點上,也可以由用戶自行設(shè)置。

4.虛擬專用網(wǎng)業(yè)務(wù)

數(shù)據(jù)用戶可以租用公用DDN的部分網(wǎng)絡(luò)資源構(gòu)建自己的專用網(wǎng),即虛擬專用網(wǎng)(VirtualPrivateNetwork,VPN)。虛擬專用網(wǎng)用戶能夠使用自己的網(wǎng)管設(shè)備對租用的網(wǎng)絡(luò)資源進行調(diào)度和管理。該業(yè)務(wù)主要適用于部門、行業(yè)或集團客戶。它們可以利用VPN組建自己的專用計算機網(wǎng)絡(luò),不僅通信的安全性和可靠性問題得到了保證,而且避免了重復(fù)投資,節(jié)省了遠距離連網(wǎng)的費用。

6.3.4用戶入網(wǎng)速率

對上述各類業(yè)務(wù),DDN提供的用戶入網(wǎng)速率及用戶之間的連接如表6.1所示。對于專用電路、開放話音和G3傳真業(yè)務(wù)的電路,互通用戶入網(wǎng)速率必須是相同的;而對于幀中繼用戶,由于DDN內(nèi)FRM具有存儲/轉(zhuǎn)發(fā)幀的功能,允許不同入網(wǎng)速率的用戶互通。

表6.1用戶入網(wǎng)速率及連接

6.3.5DDN的應(yīng)用

DDN為用戶提供的基本業(yè)務(wù)是專用電路業(yè)務(wù),其中最典型的是點對點的DDN專線。DDN專線與公用電話交換網(wǎng)中的電話專線的區(qū)別在于:電話專線的連接是固定的物理連接,而且是一個模擬信道,其帶寬小,質(zhì)量較差,沒有完善的網(wǎng)管系統(tǒng)。DDN專線的連接是半固定連接,是一個數(shù)字信道,其質(zhì)量高,帶寬大,具有較完善的網(wǎng)管系統(tǒng)。DDN連接信道的數(shù)據(jù)傳輸速率、路由以及所用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等隨時可根據(jù)需要申請改變,以充分滿足用戶的通信要求和通信質(zhì)量。

DDN與X.25網(wǎng)的區(qū)別在于:X.25是一個分組交換網(wǎng),它本身具有三層協(xié)議,用戶通過呼叫建立虛電路;X.25具有協(xié)議轉(zhuǎn)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;X.25只在高層協(xié)議上對用戶透明。而DDN不具備交換功能,主要方式是定期或不定期的租用專線,用戶申請專線后,連接就已完成;DDN是一個全透明的網(wǎng)絡(luò),在用戶速率小于64kb/s時采用子速率復(fù)用技術(shù),大于64kb/s時采用時分復(fù)用技術(shù);信息按用戶事先約定的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議在固定的時隙以預(yù)先設(shè)定的帶寬和速率順序傳輸,終端不必重新組合信息。X.25按通信字段(流量)收費,而DDN按固定月租收費。所以DDN更適合于需頻繁通信的LAN與LAN或主機與主機的互連。

歸納起來,DDN的應(yīng)用范圍有:

(1)民航、火車站售票網(wǎng)。

(2)銀行網(wǎng)。

(3)股市行情廣播及交易。

(4)信息數(shù)據(jù)庫查詢系統(tǒng)。

(5)任何電腦網(wǎng)絡(luò)的通信。

(6)各種數(shù)據(jù)、

圖像傳輸,特別適合于業(yè)務(wù)量大、

實時性強的數(shù)據(jù)通信用戶使用。

6.4幀中繼FR網(wǎng)

6.4.1概述幀中繼技術(shù)是在分組技術(shù)充分發(fā)展,數(shù)字與光纖傳輸線路逐漸替代已有的模擬線路,用戶終端日益智能化的條件下誕生并發(fā)展起來的。幀中繼僅完成OSI物理層和鏈路層核心層的功能,將流量控制、糾錯等留給智能終端去完成,大大簡化了節(jié)點機之間的協(xié)議;同時,幀中繼采用虛電路技術(shù),能充分利用網(wǎng)絡(luò)資源,因而幀中繼具有吞吐量高、時延低、適合突發(fā)性業(yè)務(wù)等特點。作為一種新的承載業(yè)務(wù),幀中繼具有很大的潛力,主要應(yīng)用在廣域網(wǎng)(WAN)中,支持多種數(shù)據(jù)型業(yè)務(wù),如局域網(wǎng)(LAN)互連、計算機輔助設(shè)計(CAD)和計算機輔助制造(CAM)、文件傳輸、圖像查詢業(yè)務(wù)、

圖像監(jiān)視等。

幀中繼技術(shù)適用于以下三種情況:

(1)當(dāng)用戶需要數(shù)據(jù)通信時,其帶寬要求為64kb/s～2Mb/s,而參與通信的各方多于兩個的時候使用幀中繼是一種較好的解決方案。

(2)通信距離較長時,應(yīng)優(yōu)選幀中繼。因為幀中繼的高效性使用戶可以享有較好的經(jīng)濟性。

(3)當(dāng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量為突發(fā)性時,由于幀中繼具有動態(tài)分配帶寬的功能,選用幀中繼可以有效地處理突發(fā)性數(shù)據(jù)。

圖

6.5幀中繼通信示意圖

幀方式是一種快速分組技術(shù)。它采用動態(tài)分配傳輸帶寬和可變長幀的技術(shù),適用于處理突發(fā)性信息和可變長度幀的信息,是局域網(wǎng)互連的最佳選擇,是解決目前用戶需求最經(jīng)濟有效的辦法。幀中繼給用戶帶來的主要益處有:

(1)降低網(wǎng)絡(luò)互連費用。

(2)在減少網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性的基礎(chǔ)上提高網(wǎng)絡(luò)功能。

(3)有統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn),易于互通和兼容。

(4)網(wǎng)絡(luò)與協(xié)議無關(guān)。

6.4.2幀中繼技術(shù)原理

1.幀中繼與X.25的比較由于幀中繼是在HDLC(HighDataLinkControl)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,因此易于實現(xiàn)X.25網(wǎng)與幀中繼網(wǎng)的互連,也便于實現(xiàn)局域網(wǎng)LAN和廣域網(wǎng)WAN之間的互連,并為互連提供小時延、大容量的傳輸。正是由于提供了良好特性的光纖傳輸環(huán)境,才得以實施幀中繼。依靠幾乎無差錯的光纖數(shù)字傳輸,并允許將網(wǎng)內(nèi)的差錯控制、排序、尋址等功能開銷放到終端用戶設(shè)備中去實施,而無需網(wǎng)絡(luò)來完成,因而能夠?qū)嵭袔欣^的快速連接。也就實現(xiàn)了低時延的數(shù)據(jù)傳輸。但是,幀中繼總不是權(quán)宜之計,在與B-ISDN并存相當(dāng)時間后,最終會由SMDS或ATM等實施的寬帶業(yè)務(wù)交換技術(shù)所取代。在這個過渡過程中,幀中繼填充了X.25分組交換業(yè)務(wù)和ATM寬帶業(yè)務(wù)間的發(fā)展斷層,并已形成為國際標(biāo)準(zhǔn)。

幀中繼的技術(shù)特點如下:

(1)采用帶外信令技術(shù),將其控制信號在專用信道內(nèi)傳輸,而與傳輸用戶數(shù)據(jù)的信道隔開。這樣,可提高數(shù)據(jù)信道的利用率,又避免了用戶數(shù)據(jù)信號與控制信號間的相互干擾。這與傳統(tǒng)分組交換網(wǎng)是不一樣的。

(2)對錯幀采取丟棄方式,并將錯后重傳功能,歸于用戶域中的端系統(tǒng)。這對誤碼率較低的數(shù)字通信線路來說,進一步提高了傳輸效率。

但對誤碼率較高的線路是不適宜的。

(3)對物理媒質(zhì)采用統(tǒng)計時分多路復(fù)用,根據(jù)不同信息流動態(tài)分配帶寬,而不固定占用帶寬。因此,能很好地適應(yīng)突發(fā)性數(shù)據(jù)傳輸要求。同時,減少了傳輸時延,提高了信道利用率。幀中繼是共享網(wǎng)絡(luò)資源(線路和交換機)的統(tǒng)計時分多路復(fù)用技術(shù),按照HDLC幀格式實施數(shù)據(jù)交換和傳輸。在由HDLC支持的X.25數(shù)據(jù)鏈路層HDLC幀的基礎(chǔ)上,增加了路由功能,去掉了差錯控制、排序和尋址等功能開銷,由智能終端設(shè)備(例如LAN)把數(shù)據(jù)發(fā)送到鏈路層,與數(shù)據(jù)鏈路連接識別符(DLCI)一起封裝在ISDN網(wǎng)的D信道鏈路規(guī)程LAPD幀結(jié)構(gòu)中,經(jīng)物理層進行傳輸。幀中繼是X.25在新的傳輸條件下的發(fā)展,它保存了X.25鏈路層的HDLC幀格式,但不采用LAPB規(guī)程,而按照ISDN標(biāo)準(zhǔn),使用獨立于用戶數(shù)據(jù)信道的呼叫控制信令,即LAPD規(guī)程。

這就是說幀中繼只使用物理層和鏈路層的核心功能部分LAPD執(zhí)行其交換功能,并不像X.25網(wǎng)那樣,要使用OSI模型的下三層協(xié)議。圖6.6給出了幀中繼和X.25協(xié)議層及其比較。鏈路層以上所有層的端-端協(xié)議操作,對幀中繼網(wǎng)來說,都是透明的。每條線路和每個網(wǎng)絡(luò)端口,皆可由多個終點按信息流量共享。圖6.6幀中繼與X.25通過DLCI尋址,多個用戶邏輯數(shù)據(jù)流在同一物理數(shù)據(jù)通路上進行復(fù)用和分路。每個物理通路可包含多達210－1＝1023個均由DLCI值識別的邏輯通道。第1024個邏輯通道為增強鏈路層管理(DLLM)專用,例如,將無幀發(fā)送(空幀)時的阻塞情況通知用戶等。1024個DLCI值分配如表6.2所示,表中列出2字節(jié)DICI值安排,DLCI可擴展至3或4字節(jié)。主要用于辨別永久虛電路(PVC)、呼叫控制或管理信息。表6.2幀中繼DLCI分配

2.幀中繼的幀結(jié)構(gòu)圖6.7給出了ITU-TQ.921建議的標(biāo)準(zhǔn)幀中繼的幀結(jié)構(gòu)。每個幀由一個字節(jié)的幀標(biāo)志F隔開,與X.25幀相似。幀中繼的幀由幀頭(含地址段A)、信息I、幀尾(含校驗序列FCS)組成。圖6.7幀中繼的幀結(jié)構(gòu)幀中繼的幀頭內(nèi)容較X.25的幀頭內(nèi)容簡化了許多。因此,減少了用于幀處理的時間。其中，各字段含義如下：

(1)DLCI為數(shù)據(jù)鏈路連接標(biāo)識符,兩端一起形成10bit的DLCI地址,從0～1023。該DLCI識別物理通路內(nèi)或預(yù)先確定的目的口的邏輯通路連接。

(2)C/R為命令響應(yīng)指示,2bit。當(dāng)前無用處,可置任一值。

(3)EAB表示擴充地址比特,可置0或1,EAB(0)表示其后的幀中還有一些8位組可用于擴充;EAB(1)表示幀頭結(jié)束。

(4)FECN為前項阻塞通知比特,用于通知遠端用戶已遇網(wǎng)絡(luò)阻塞,要設(shè)法防止數(shù)據(jù)丟失。

(5)BECN為后項阻塞通知比特,用于通知源用戶,告知數(shù)據(jù)在傳輸?shù)姆祷刂飞嫌龅搅俗枞?/p>

(6)DE為舍棄比特。當(dāng)DE=1時,表示阻塞,該幀可以丟棄;對具有較高優(yōu)先級別的幀,不可丟棄,此時DE應(yīng)置0。幀中繼的幀尾用于幀的正確性檢驗。用戶數(shù)據(jù)有誤,可重發(fā),但幀中繼規(guī)程本身檢驗有誤,不重發(fā)。幀中繼信息(I)的長度從1～4096字節(jié)。幀中繼網(wǎng)既可傳輸用戶數(shù)據(jù),也可傳輸各種規(guī)程信息,如X.25、HDIC／SDLC、LAN邏輯鏈路和介質(zhì)訪問規(guī)程(IEEE802)等。這給網(wǎng)絡(luò)互連提供了方便。幀中繼對其他網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)一種透明的特性。由于幀中繼在低誤碼率傳輸信道上運行,差錯控制功能由端到端計算機完成,幀中繼網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點將會丟棄錯幀,而由終端計算機負責(zé)恢復(fù)。這就意味著,幀中繼交換機不需像X.25網(wǎng)絡(luò)交換機那樣,在接收到“確認”之前要保存數(shù)據(jù)。

3.幀中繼原理幀中繼原理如圖6.8所示。圖中給出了本地終端送入網(wǎng)絡(luò)的一系列幀中的一個幀。為了便于敘述問題,將圖6.7中的幀格式簡化,且互換一下幀校驗(FCS)和地址段A(DLCI)的位置。圖6.8幀中繼原理假定有一個幀中繼終端連接到端口x,并已建立了一條虛連接,在呼叫建立(SVC)或電路預(yù)訂(PVC)時,已就一個特定的10bitDLCI問題與網(wǎng)絡(luò)達成了協(xié)定。幀中繼交換前的DLCI值用a表示,幀中繼交換后的DLCI值用b表示。當(dāng)幀中繼交換機開始接收幀時,首先,使用幀尾的2字節(jié)FCS檢查有否傳輸錯誤？然后,再查幀長是否合適(是太長或太短)？DLCI＝a分配了沒有？有錯,則丟棄。其次,查看路由選擇檢查表,以確定輸出鏈路號。根據(jù)路由表,由端口x輸入的DLCI＝a的幀,應(yīng)在端口y上送出,其幀的新標(biāo)號DLCI=b。顯然,DLCI改變了,故在發(fā)送該幀之前,需要重新計算FCS。從呼叫建立時起,沿途所有幀中繼交換機的路由表皆形成了如圖6.8所示的登錄項。因此,幀通過網(wǎng)絡(luò)向前傳遞,直到最后目的終端,沿途的每條鏈路上皆取一個各不相同的DLCI值。6.4.3幀中繼網(wǎng)幀中繼網(wǎng)由幀中繼網(wǎng)接入設(shè)備和幀中繼網(wǎng)交換設(shè)備組成。前者為用戶域設(shè)備,包括支持幀中繼的主機、橋接器、訪問路由器等;后者為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供者領(lǐng)地的設(shè)備,包括T1／E1一次群復(fù)用設(shè)備和幀交換節(jié)點機。圖6.9給出了一個典型的4節(jié)點幀中繼網(wǎng),它支持各種各樣用戶的接入。其中包括T1／E1復(fù)用器(MUX)、網(wǎng)橋、路由器、前端處理器、X.25分組交換、幀中繼交換(FRS)以及幀中繼接入裝置(FRAD)或裝拆器(PAD)。圖6.10為幀中繼ISDN接入,ISDN通過ISDN幀中繼接口與幀中繼網(wǎng)相連,ISDN用戶通過數(shù)字接入配置系統(tǒng)(DACS)或數(shù)字交叉連接(DXC)與其他用戶通信。圖6.9典型的幀中繼網(wǎng)圖6.10幀中繼ISDN接入

1.幀中繼作為接口協(xié)議從網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的觀點來看,幀中繼被定義為按需提供帶寬的分組接入技術(shù),和它與OSI模型數(shù)據(jù)鏈路層的接口;另一方面,幀中繼亦是快速選擇業(yè)務(wù)的用戶接口,通過它使用戶經(jīng)由物理層和數(shù)據(jù)鏈路層接入幀中繼網(wǎng),并將幀傳輸?shù)焦镁W(wǎng)或?qū)Ｓ镁W(wǎng),然后,把幀送到目的地。它是ISDN承載業(yè)務(wù)的一個派生分支。由ISDN接口標(biāo)準(zhǔn)演變而來。幀中繼可作為ANSI(美國國家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會)接口,亦可作為ITU-T接口。為傳輸突發(fā)性數(shù)據(jù)(如LAN業(yè)務(wù)),并將每條專用線信號匯集復(fù)用成T1(1.544Mb/s速率的信號,幀中繼是最理想的選擇。幀中繼接口標(biāo)準(zhǔn)已廣泛應(yīng)用于DTE和DCE的用戶端設(shè)備和中心局接口設(shè)備中。一般網(wǎng)橋和路由器中,亦設(shè)有幀中繼軟件,以保證其接入幀中繼網(wǎng)。

2.幀中繼作為信令協(xié)議幀中繼亦可認為是一種信令協(xié)議。按照幀中繼標(biāo)準(zhǔn),OSI模型的數(shù)據(jù)鏈路層可分成為兩部分:核心業(yè)務(wù)和由用戶定義的選擇業(yè)務(wù)。這兩種業(yè)務(wù)都有ITU-T標(biāo)準(zhǔn)和ANSI標(biāo)準(zhǔn)。幀中繼傳輸對高層協(xié)議是透明的。

3.幀中繼作為網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)

通過幀中繼網(wǎng)連接局域網(wǎng)或廣域網(wǎng),為專用網(wǎng)或公用網(wǎng)的寬帶業(yè)務(wù)傳輸提供一個過渡性的手段,實現(xiàn)了LAN和WAN互連,同時滿足了用戶對高速高性能數(shù)據(jù)交換業(yè)務(wù)的要求。幀中繼業(yè)務(wù)在其通過量和時延方面的重大改善,提供的按需分配帶寬和統(tǒng)計復(fù)用功能,可通過永久虛電路(PVC)和交換虛電路(SVC),在網(wǎng)上建立起一點對一點,或多點對一點的動態(tài)虛擬連接路由。幀中繼成為WAN交換網(wǎng)的增值業(yè)務(wù)后,將為大量的LAN用戶提供低價位的虛擬專用網(wǎng)。圖6.11給出了一個公共幀中繼網(wǎng)通過幀中繼接口對用戶端裝置CPE提供服務(wù)的情況。CPEA通過幀中繼網(wǎng)的兩個節(jié)點(幀中繼交換機FRS),經(jīng)由幀中繼邏輯鏈路DLCI12、14、16到達CPEB。圖6.11公共幀中繼業(yè)務(wù)幀中繼網(wǎng)提供的核心功能包括:

(1)通過使用HDLC的標(biāo)志和“0”比特插入技術(shù),提供幀界和透明性。監(jiān)視幀應(yīng)由8bit整數(shù)字節(jié)組成,而且保證其適當(dāng)?shù)拈L度。

(2)使用DLCI實現(xiàn)幀的多路復(fù)用。

(3)檢測傳輸差錯情況,錯幀舍棄,且不重發(fā)。

(4)實行網(wǎng)絡(luò)擁塞管理。6.5IP網(wǎng)絡(luò)6.5.1概述目前,基于TCP/IP協(xié)議的Internet已發(fā)展成為當(dāng)今世界上規(guī)模最大、擁有用戶和資源最多的一個超大型計算機網(wǎng)絡(luò),TCP/IP協(xié)議也因此成為事實上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。IP網(wǎng)絡(luò)已成為當(dāng)代乃至未來計算機網(wǎng)絡(luò)的主流。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。與此相比,Internet由多個計算機網(wǎng)絡(luò)、傳輸、交換(這里主要是指路由器、集線器)和終端等幾部分組成,是遍及全球的互連網(wǎng)。

IP網(wǎng)絡(luò)是面向無連接的分組傳輸網(wǎng)。它初期的目的只是為計算機間傳輸數(shù)據(jù)提供連接,因而業(yè)務(wù)單一,只有數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。近年來,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)。實際上IP網(wǎng)絡(luò)能夠高速發(fā)展的原因之一應(yīng)歸功于傳統(tǒng)電話業(yè)務(wù)的普及。IP網(wǎng)絡(luò)已能夠提供接近傳統(tǒng)電話質(zhì)量的電話業(yè)務(wù),而IP網(wǎng)絡(luò)電話的成本卻只有傳統(tǒng)PSTN電話的10％,又有著最大的用戶群體,因此各傳統(tǒng)電話公司和新IP網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)提供商無不大力發(fā)展IP網(wǎng)絡(luò)電話。IP網(wǎng)絡(luò)電話業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展又促進了IP網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。6.5.2TCP/IP協(xié)議

TCP/IP協(xié)議(TransferControlProtocol/InternetProtocol)叫做傳輸控制/網(wǎng)際協(xié)議,又叫網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議,這個協(xié)議是Internet國際互連網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)。

TCP/IP是網(wǎng)絡(luò)中使用基本的通信協(xié)議。雖然從名字上看TCP/IP包括兩個協(xié)議,傳輸控制協(xié)議(TCP)和網(wǎng)際協(xié)議(IP),但TCP/IP實際上是一組協(xié)議,它包括上百個各種功能的協(xié)議,如遠程登錄、文件傳輸和電子郵件等,而TCP協(xié)議和IP協(xié)議是保證數(shù)據(jù)完整傳輸?shù)膬蓚€基本的重要協(xié)議。通常說TCP/IP是Internet協(xié)議族,而不單指TCP和IP。

1.OSI七層參考模型網(wǎng)絡(luò)設(shè)計者在解決網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)時經(jīng)常使用ISO/OSI(國際標(biāo)準(zhǔn)化組織/開放系統(tǒng)互連)七層參考模型,該模型每一層代表一定層次的網(wǎng)絡(luò)功能。最下面是物理層,它代表著進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈锢斫橘|(zhì)(即網(wǎng)絡(luò)電纜)。其上是數(shù)據(jù)鏈路層,它通過網(wǎng)絡(luò)接口卡提供服務(wù)。最上層是應(yīng)用層,這里運行著使用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的應(yīng)用程序。OSI七層參考模型如圖6.12所示。圖6.12OSI開放系統(tǒng)互連七層參考模型

2.TCP/IP協(xié)議的分層結(jié)構(gòu)

TCP/IP協(xié)議數(shù)據(jù)的傳輸基于TCP/IP協(xié)議的四層結(jié)構(gòu):應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層和接口層,如圖6.13所示。數(shù)據(jù)在傳輸時每通過一層就要在數(shù)據(jù)上加個包頭,其中的數(shù)據(jù)供接收端同一層協(xié)議使用,而在接收端,每經(jīng)過一層要把用過的包頭去掉,這樣來保證傳輸數(shù)據(jù)的格式完全一致。圖6.13TCP/IP協(xié)議集及分層結(jié)構(gòu)

TCP/IP協(xié)議族中包括上百個互為關(guān)聯(lián)的協(xié)議,不同功能的協(xié)議分布在不同的協(xié)議層,下面介紹幾個常用協(xié)議:

(1)Telnet:虛擬終端協(xié)議,提供遠程登錄功能,一臺計算機用戶可以登錄到遠程的另一臺計算機上,如同在遠程主機上直接操作一樣。

(2)FTP(FileTransferProtocol):遠程文件傳輸協(xié)議,允許用戶將遠程主機上的文件拷貝到自己的計算機上。

(3)SMTP(SimpleMailTransferProtocol):簡單郵政傳輸協(xié)議,用于傳輸電子郵件。

(4)DNS(DomainNameSystem):域名系統(tǒng),用于將主機名映射轉(zhuǎn)換成它們的網(wǎng)絡(luò)IP地址。

(5)TCP(TransmissionControlProtocol):傳輸控制協(xié)議,提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。

(6)UDP(UserDatagramProtocol):用戶數(shù)據(jù)包協(xié)議,它和TCP一樣位于傳輸層,和IP協(xié)議配合使用,在傳輸數(shù)據(jù)時省去包頭,但它不能提供數(shù)據(jù)包的重傳,所以適合傳輸較短的文件。

(7)HTTP(HyperTextTransportProtocol):超文本傳輸協(xié)議,用于在互連網(wǎng)上傳輸超文本文件的協(xié)議。它對一個HTTP客戶程序和一個HTTP服務(wù)程序進行端對端的連接。HTTP是在萬維網(wǎng)(www)上所應(yīng)用的最重要的協(xié)議。

3.IP地址

IP地址和國際化域名是在Internet上所使用的網(wǎng)絡(luò)地址,符合TCP/IP通信協(xié)議規(guī)定的地址方案,這種地址方案與日常生活中涉及的通信地址和電話號碼相似,涉及到Internet服務(wù)的每一個環(huán)節(jié)。IP協(xié)議要求所有參加Internet的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點要有一個統(tǒng)一規(guī)定格式的地址,簡稱IP地址。

IP地址有兩種表示形式:二進制表示和點分十進制表示。每個IP地址的長度為4字節(jié),由四個8位域組成,我們通常稱之為八位體。八位體由句點分開,表示為一個0～255之間的十進制數(shù)。二進制的IP地址為32位,分為四個8位二進制數(shù)。例如:

10000111,01101111,00000101,00011011十進制表示是為了使用戶和網(wǎng)管人員便于使用和掌握。每8位二進制數(shù)用一個十進制數(shù)表示,并以小數(shù)點分隔。例如,上例用十進制表示為:7。

IP地址分為A、B、C等幾個等級,見表6.3。其中，A類IP地址一般用于主機數(shù)多達160余萬臺的大型網(wǎng)絡(luò);B類IP地址一般用于中等規(guī)模的各地區(qū)網(wǎng)管中心;C類地址一般用于規(guī)模較小的本地網(wǎng)絡(luò),如校園網(wǎng)等。表6.3幾種類型的IP地址

4.IP協(xié)議

IP網(wǎng)際協(xié)議是Internet上最重要的協(xié)議。它定義了Internet網(wǎng)上計算機通信的細節(jié),如數(shù)據(jù)包的格式、路由器的工作方式等。IP協(xié)議的主要功能有:無連接數(shù)據(jù)報傳輸、數(shù)據(jù)報路由選擇和差錯控制。IP將報文傳輸?shù)侥康闹鳈C后,不管傳輸正確與否,不進行校驗,不回送確認,也不保證分組的正確順序,這些功能都由TCP來完成。

IP協(xié)議充分體現(xiàn)了TCP/IP技術(shù)的包容性,使Internet互連異種網(wǎng)絡(luò)成為可能。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。在IP協(xié)議中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單元為數(shù)據(jù)包,即IP數(shù)據(jù)包,它由報頭和數(shù)據(jù)兩部分組成。而在物理網(wǎng)絡(luò)中,信息的傳輸以幀為單位。因此,IP數(shù)據(jù)包要經(jīng)過封裝才能在物理網(wǎng)上傳輸,如圖6.14所示。如果數(shù)據(jù)包的長度大于物理幀的長度,數(shù)據(jù)還要經(jīng)過分片再封裝,在信宿端對收到的數(shù)據(jù)進行重組。圖6.14數(shù)據(jù)報封裝

5.IP數(shù)據(jù)包的路由選擇路由選擇是IP協(xié)議最主要的功能之一。在互連網(wǎng)絡(luò)中,每個主機和路由器(在TCP/IP中稱路由器為網(wǎng)關(guān))都有一個路由選擇表。路由選擇表給出每個可能的目的網(wǎng)絡(luò)所對應(yīng)的路由器地址以及該路由器的忙閑程度。路由器之間通過網(wǎng)關(guān)協(xié)議不斷交換各自的路由信息,以保證整個網(wǎng)絡(luò)路徑的一致性。路由選擇表的基本結(jié)構(gòu)如圖6.15所示。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)報應(yīng)送往的下一個路由器;忙閑度是用這個路由器所發(fā)送的數(shù)據(jù)報數(shù)量來衡量的,當(dāng)一個目的地址有多個路由時,IP協(xié)議總是選擇忙閑度最小的路由。圖6.15路由選擇表結(jié)構(gòu)6.5.3IP電話

1.IP電話與PSTN電話技術(shù)的區(qū)別

IP電話與PSTN電話技術(shù)的主要區(qū)別在于它們的交換技術(shù)。PSTN電話采用的是靜態(tài)交換技術(shù)。通話時,呼叫雙方拿起收/發(fā)話器,撥打被呼叫方的電話號碼,通過中央局建立連接,為通話雙方提供一條特定的通話路徑,這樣雙方就可以進行通話了。而通話前建立的通路則一直保持到通話結(jié)束。正是由于通話雙方擁有一條“專有的”、不會被其他通話打擾的通信通道,因此能夠保障較高的通話質(zhì)量。用戶撥打IP電話時則不同,用戶輸入的電話號碼轉(zhuǎn)發(fā)到位于專用小型交換機(PrivateBranchExchange,PBX)和TCP/IP網(wǎng)絡(luò)之間最近的IP電話網(wǎng)關(guān)。IP電話網(wǎng)關(guān)查找通過Internet到達被呼叫號碼的路徑,然后建立呼叫。IP電話網(wǎng)關(guān)將聲音數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為IP信息包,并按照TCP/IP網(wǎng)絡(luò)上查到的路徑把IP信息包發(fā)送出去。對方的IP電話網(wǎng)關(guān)收到IP信息包之后,把信息包還原成原來的聲音數(shù)據(jù),并通過PBX轉(zhuǎn)發(fā)給被呼叫方。

2.IP電話的通話方式

IP電話目前的通話方式主要有以下三種:在IP終端(計算機PC)之間的通話(PCtoPC),IP終端與普通電話之間通過IP網(wǎng)絡(luò)和PSTN網(wǎng)絡(luò)的通話(PCtoPhone),以及普通電話之間通過IP網(wǎng)絡(luò)和PSTN網(wǎng)絡(luò)的通話(PhonetoPhone)。

IP終端之間的通話方式見圖6.16,通話雙方都要使用配置有相同類型的或者兼容的IP電話軟件,配置有聲卡、麥克風(fēng)、喇叭等硬件,而聲音的壓縮和解壓縮由PC機承擔(dān)。圖6.16IP終端與IP終端之間的通話

IP終端與電話終端之間的通話方式如圖6.17所示。此時,通話的一方使用配置有IP電話軟件和相關(guān)的硬件設(shè)備,而另一方則使用PSTN/ISDN/GSM網(wǎng)絡(luò)上的電話。在IP網(wǎng)絡(luò)的邊緣需要有一臺配有IP電話交換功能的網(wǎng)關(guān)用來控制信息的傳輸,并且把IP信息包轉(zhuǎn)換成線路交換網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)穆曇?或者相反。圖6.17IP終端與電話之間的通話方式電話之間的通話方式見圖6.18。此時,通話雙方多使用普通的電話或者一方使用可視電話或者雙方都使用可視電話。從性價比考慮,這種方式主要用在長途通信中,通話雙方的IP網(wǎng)絡(luò)邊緣都需要配置有電話功能的網(wǎng)關(guān),進行IP信息包和聲音之間的轉(zhuǎn)換及控制信息的傳輸。圖6.18電話與電話之間的通話方式

3.IP電話系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖6.19所示,IP電話系統(tǒng)有四個基本組件:終端設(shè)備(Terminal)、網(wǎng)關(guān)(Gateway)、多點接入控制單元(MCU)和網(wǎng)絡(luò)管理者(Gatekeeper)。

(1)終端設(shè)備是一個IP電話客戶終端,可以是軟件(如Netmeeting)或是硬件(如專用的InternetPhone),可以直接連接在IP網(wǎng)上進行實時語音或多媒體通信。圖6.19IP電話的組成

(2)網(wǎng)關(guān)是通過IP網(wǎng)絡(luò)提供“PhonetoPhone”、“PhonetoPC”話音通信的關(guān)鍵設(shè)備,是IP網(wǎng)絡(luò)和PSTN/PBX/ISDN網(wǎng)絡(luò)之間的接口設(shè)備。它應(yīng)具有下列功能:①具有IP網(wǎng)絡(luò)接口和PSTN/PBX/ISDN交換機互連的接口。②完成實時語音壓縮,將64kb/s的語音信號壓縮成低碼率語音信號。③完成尋址和呼叫控制。

(3)網(wǎng)絡(luò)管理者負責(zé)用戶注冊和管理,應(yīng)完成以下功能:①地址映射:將電話網(wǎng)的E.164地址映射成相應(yīng)網(wǎng)關(guān)的IP地址。②呼叫認證和管理:對接入用戶的身份進行認證,防止非法用戶的接入。③呼叫記錄:使得運營商有詳細的數(shù)據(jù)進行收費。④區(qū)域