通信网理论基础ppt课件.ppt

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1、2,本课程讨论的主要问题（1）,通信原理课程：给定传输信道，如何进行有效的传输？信号的表示：PCM/M/信源编码；信道：恒参信道、变参信道；基带、带限射频信道；噪声+干扰；传输方式：模拟传输、数字传输；AM/FM/PM，PSK/FSK/MSK，（基带）最佳传输同步：位同步、帧同步、群同步,4,本课程讨论的主要问题（3）,假定有N个用户数，共需要 N (N-1) N2条物理传输通道。缺点：成本昂贵，且极难扩展，每条物理传输通道的利用率极低。 通信网络的基本问题：就是如何以尽可能低的成本有效地解决处于任何地理位置的任意两个用户之间即时信息传递问题。它完全类似于当今的交通运输系统解决人和物资流动的问

2、题。,5,本课程讨论的主要问题（4）,通信网络在传统的电话交换网、分组交换网、计算机通信网的基础上得到了飞速发展，出现了多种类型的网络和技术， 例如，光传输网、宽带综合业务网（B-ISDN）、Internet、千兆以太网、 3G （第3代移动通信系统）等等。 目前正在向下一代Internet、全光网络、LTE（3G长期演进）、 4G(第4代移动通信)等方向发展。 尽管这些网络在形式上千差万别，但它们许多基本的原理都是相同的。,6,本课程讨论的主要问题（5）,本课程的主要目的：就是要讨论这些网络的共性原理。（具体的网络形态将由专业课来介绍。） 希望通过本课程的学习: 使大家能够理解现在的各种新型

3、通信网络的设计原理和依据，同时为大家设计和构思其他新型的通信网络打下理论基础。,7,本课程讨论的主要问题（6）,第1章主要讨论通信网络的基本构成和协议体系；第2章详细讨论了链路层、网络层和传输层的端到端传输协议：包括组帧、差错检测、自动请求重发（ARQ）、协议的初始化、差错控制和流量控制等；第3章首先描述了单个排队系统的基本时延性能，接着描述了多个排队队列组成的网络的时延性能，给出的分析模型是常用的网络时延模型；,8,本课程讨论的主要问题（7）,第4章分析了多个用户共享一个信道的问题 ：多址技术，重点研究随机多址的基本特征（时延、通过量和稳定性）及其改进的方法；第5章研究如何为数据分组选定合适

4、的传输路径问题 ：路由算法，给出了常用的最短路由算法，并讨论了路由信息的广播；,8,第一章 概论,1.1通信网络的基本构成1.2 协议体系及分层的概念1.3 通信网络的数学基础（略）1.4 通信网络的基本理论问题,3,1.1通信网络的基本构成,1.1.1 数据传输链路1.1.2 数据传输网络1.1.3 网络的互连,4,1.1通信网络的基本构成,（电话机、,传真机、计,算机）,链路汇聚点传输链路 （路由器、程控交换机） （电话线、光纤）用户终端,基本网络由物理传输链路和链路汇聚点组成,6,通信网络举例（1）,不同类型的基本网络通过路由器互连而成,7,通信网络举例（2）,通信网包括的网络（通常称为

5、子网）有：ATM（Asynchronous Transfer Mode，异步转移模式）网络、X.25分组数据网、PSTN（Public SwitchedTelephone Network，公用电话交换网）/ISDN（Integrated Service Digital Network,综合业务数字网）、移动通信网/卫星通信网、FDDI（FiberDistributed Data Interface，光纤分布式数据接口）环网、局域网及高速骨干核心网等。整个网络通过以WDM（Wavelength Division Multiplexing，波分复用）链路作为核心路由器的高速通道，形成高速信息传输平

6、台，将上述各子网互连互通，可形成一个无缝覆盖的网络。,8,通信网络举例（3）,路由器是网络互连的核心设备，它负责分组（分组是由若干数据比特组成的可进行独立传输的数据块，其长度为几十个字节到几千个字节）的转发和为各个分组选择适当的传输路径。（铁路运输的货运站、集装箱码头）,Interfaces,Interfaces,9,通信网络举例（4）,正是由于路由器的存在，我们可以将任一,用户（用户A）的分,组，通过一个最优的路由（用户A路由器,R13路由器R1路由,器R3ATM网络路由器R14用户G）转发给任一目的用户（用户G）。 （图1.2）,Interconnect,( Crossbar+Schedu

7、ler),ReceiveBuffering,TransmitBuffering,ReceiveBufferingTransmitBuffering,10G,Linecards 1.16,11,1.1.1 数据传输链路（1）,所谓数据传输链路是指在物理传输媒介（如双绞线、同轴电缆、光纤、微波传输系统、卫星传输电路等）上利用一定的传输标准（它通常规定了电气接口、调制解调的方式、数据编码的方式、比特同步、帧格式和复分接的方式等）形成的传输规定速率（和格式）的数据比特通道。,12,1.1.1 数据传输链路（2）,数据传输链路分为两大类：一类是用户到网络节点（路由器或交换机）之间的链路（简称为接入链路）

8、；另一类是网络节点（路由器或交换机）到网络节点（路由器或交换机）之间的链路（简称为网络链路）。,13,1.1.1 数据传输链路（3）,接入链路有多种形式，如Modem（调制解调器）链路、xDSL链路、ISDN链路、无线链路（移动通信和卫星通信链路）、局域网链路等。例如：xDSL链路是通过数字技术，对PSTN端局（本地电话交换机）到用户终端之间的线路进行改造而成的数字用户线DSL（Digital Subscriber Line）。DSL的前缀x表示不同的传输方案。例如：ADSL（Asymmetric DSL,非对称数字用户线）的上行速率为640 kb/s1 Mb/s，下行速率为68Mb/s; H

9、DSL(High Speed DSL)上下行速率相同，均为768kb/s或1.5Mb/s；VDSL（Very High Speed DSL）下行速率12.96Mb/s、25Mb/s、52Mb/s，上行速率为1.6,14,ADSL,例如：,DMT full rate downstream(up to 8Mbps),DMT full rate upstream(up to 640Kbps),G.lite ADSL downstream(up to 1.5Mbps),G.lite ADSL upstream (upto 512Kbps),RJ-11 Port for Connection to AD

10、SL,Four 10/100Mbps Ethernet Portsfor Connection to Computers,15,Cable Modem,例如：The DCM-201 has a,maximum downloadingspeed at 38Mbps (256 QAM)and a maximum uploadingspeed at 10Mbps (16 QAM).The DCM-201 uses theReed-Solomon errorcorrection method for datapacket integrity.,Downstream Modulation:64QAM,2

11、56QAM,Frequency Range: 91-857MHz,Upstream Modulation: QPSK, 16QAM,Frequency Range: 5-42MHz,16,局域网链路,局域网链路中最典型的是以太网（Ethernet）链路，在双绞线上可传输的峰值数据速率为10Mb/s、100Mb/s、1000 Mb/s。这是在办公室环境下，最常用的接入方式。,17,GPRS / CDMA链路,高速上网： 支持GPRS class 8 ; 支持最高53.6Kbps的下载速度。双频支持： GSM双频（900MHz/1.8GHz）CDMA上网卡：数据传输速率最高达256Kbps，实际接

12、入速度平均可达每秒233Kbps，网速是GPRS的3-4倍，拨号上网（56KB）的4倍，CDMA网络升级到3G,无需更换设备速度更可高达1.9MBps,18,1.1.1 数据传输链路（4）,网络链路也有多种形式，如：帧中继、SDH、,WDM等。,例 如 ： SDH （ Synchronous DigitalHierachy，同步数字系列）是在美国贝尔实验室提出的SONET（SynchronousOptical Network，光同步数字网）的基础上制定的技术标准，它具有一套标准化的结构等级STM-N（N=1，4，16，64），它们的传输速率分别为STM-1（155.520 Mb/s），STM-

13、4（622.080Mb/s），STM-16（2 488.320 Mb/s），,19,1.1.1 数据传输链路（5）,光波分复用（WDM，Wave Length Division Multiplexing）技术是在一根光纤中能同时传输多个波长光信号的一种技术。在发端将不同波长的光信号组合（复用）起来。在接收端又将组合的光信号分开（解复用）并送到不同的终端。目前在一根光纤上可提供的数据速率为42.5 Gb/s（第一个数字4为波长数，第二个数字2.5为每一波长上的速率，后同）、1610 Gb/s，1602.5Gb/s、12810Gb/s等，理论上可达5 Tb/s的传输速率。,20,1.1.2 数据传

14、输网络（1）,数据传输网络的基本功能是通过网络中的交换机（或路由设备）为运载用户业务的分组，选择合适的传输链路，从而使这些分组迅速可靠地传送到目的用户。（一个分组经过的所有传输链路的集合称为一条路径(或路由)）。在数据传输网络中，要传送的基本内容称为消息（Message）。根据不同的应用场合，消息可有不同的含义。比如，消息可以是一份电子邮件（E-mail），一份文件，一幅图像，。,21,1.1.2 数据传输网络（2）,会话过程（Session）：,B,A,在要进行交互操作的场合，如：A可以发一个消息给B，B可以发一个应答给A，双方需要交互多次才可完成信息交换的过程，或者说，双方需要按一定的顺序

15、交换大量的消息。我们称这样一个消息的序列为一个会话过程（session）,22,1.1.2 数据传输网络（2）,数据传输网络必须保证每一个会话过程可靠、及时、高效地完成。典型的数据传输网络：分组交换网，电路交换网， ATM网。,23,1分组交换网（1）,在分组交换网中，将消息分成许多比较短的、格式化的数据块称为分组（Packet）进行传输和交换。每一个分组由若干比特的数据组成。每一个分组通常包括一个附加的分组头。分组头指明该分组的目的节点及其他网络控制信息。在每一个网络节点中采用存储转发的工作方式来将输入的分组送到选定的输出链路上。（这种按照一定的规则（路由算法）将输入分组送到选定的输出链路上

16、的过程称为交换。）分组交换网如,24,1分组交换网（2）,消息A分段,重装,节点的,交换过程,25,1分组交换网（2）,分组交换网中，选择一条合适的传输路径，有哪些方式？基本方式：虚电路方式数据报方式,26,1分组交换网（3）,在虚电路方式中，在一个会话过程开始时，确定SD的一条逻辑,通路（即实际分组传输时才占用物理链路，无分组传输时不占用,物理链路。此时物理链路可用于其他用户分组的传输）。会话过,程中所有的分组都沿此逻辑通道进行。,例如图1-3（a）的SD之间为消息A建立了一条逻辑通路。每一条逻辑通路可用一个虚电路号来表示,27,1分组交换网（4）,BAC在数据报方式中，为会话过程中的每一个

17、分组独立地选择路由，也就是SD之间一次会话过程中的分组可以独立地选择路径A，路径B或路径C或其他路径。因而，到达目的节点D的分组所经过的链路可能各不相同。,28,电路交换（或称线路交换）是指根据用户的呼,叫请求，将输入物理电路直接与输出物理电路相连接的一种交换技术。电路交换机在功能上等效为一个开关矩阵，当某一输入电路要与某一输出电路相连时，则将对应的开关闭合，形成直接的通路。在电路交换网中，在双方通信之前，需要在双方建立一条直接的物理通路，在通信结束后，要拆除该物理通路。在通信过程中，收发双方独占该道物理通路。在电路交换方式中，信息的传输具有很短的时延，且可以保持收发双方严格的同步关系。但与分

18、组交换相比，链路使用效率相对较低。,2.电路交换交换网络控制系统,29,3ATM网络（1）,ATM（Asynchronous Transfer Mode）是在传统电话网使用的电路交换以及分组交换网基础上发展起来的一种交换技术，可以较好地支持不同速率、不同种类的宽带信息交换。 ATM = 电路交换 + 分组交换（1）atm使用信元，信元是一种固定长度分组（53B）（2）atm使用虚电路，有虚电路号等概念（3）atm可以满足实时性业务要求（类似电路交换）,30,3ATM网络（2）,它与分组交换的差别是采用一个全网统一的固定长度的,分组（称之为信元）进行传输和交换。ATM网络中，信,元的长度为53个

19、字节，其中5个字节为信元头，48个字节,用来运载信息。,好处：由于信元长度和格式固定，可用硬件电路对信元进,行处理，因而缩短了每一个信元的处理时间。,它采用面向连接（即虚电路）方式，以提高信息传送的实,时性。,ATM设计是以光纤传输为基础，因此在传输链路上采用,了非常简单的差错控制和流量控制等措施，提高了信元,31,3ATM网络（3）,UNI,NNI,NNI,UNI,ATM网络,交换机X,交换机H,交换机K,交换机Y,A,B,ATM用户（终端）到ATM交换机（网络）之间的接口称为UNI（User-Network Interface，用户网络接口）。交换机（网络节点）之间的接口称为NNI（Net

20、work-Node Interface，网络节点接口）。,32,3ATM网络（4）,ATM信元,5首部,48净负荷,GFC4,VPI8,VCI16,PT3 1,HEC8,VPI12,VCI16,PT3 1,HEC8,CLP,UNI接口比特,NNI接口比特,字节,ATM的信元格式：UNI接口和NNI接口的信元格式除前12个比特格式不同外，其余格,式完全相同。GFC（Generic Flow Control）是流量控制比特。VPI/VCI用来表示信元,传递的路径。其中，VPI（Virtual Path Identifier）是虚通道标识；VCI（Virtual,Channel Identifier

21、）是虚信道标识。PT（Payload Type,负荷类型）用来区分该信元是,用户信息还是控制信息。CLP（Cell Loss Priority，信元丢失优先级）指示信元的丢,失优先级。HEC（Header Error Control，信元头差错控制）提供信元头四个字节的差,错控制，可进行多个比特的检错和单个比特的纠错。,33,3ATM网络（5）,ATM网络,A,B,(8,17),(6,35),(9,26),(2,55),4,3,2,41,32,4,3,2,X 1,Y,1 Z,入端口 入（VPI,VCI）出端口 出（VPI,VCI）4 (8,17) 2 (6,35),入端口 入（VPI,VCI）

22、出端口 出（VPI,VCI）4 (9,26) 2 (2,55),入端口 入（VPI,VCI）出端口 出（VPI,VCI）,4 (6,35),3 (9,26),传输和交,换的过程,34,3ATM网络（6）,ATM信元通常是在SDH链路上进行传输的。,为了支持不同类型的业务，ATM网络向用户提供四种,类别的服务，即A类、B类、C类和D类。,服务类别是根据业务的比特率是固定的还是可变的、源,节点到目的节点是否需要同步、以及是面向连接还是无,连接来划分的。,对于不同类别的业务，ATM网络采用不同的适配方法（即如何将业务比特流分段，形成数据协议单元（CS-PDU），再如何将CS-PDU分成信元，最后如何

23、有效地,传输这些信元）。这些适配的方法称为AAL1AAL5。,35,3ATM网络（7）,AAL1支持A类：恒定比特流、收发需要定时关系、面向连接的业务。AAL2支持B类：可变比特流、收发需要定时关系且面向连接的业务（如话音和图像等业务）。AAL3/4支持C类/D类业务，服务既可以是面向连接的也可以是无连接的，支持的业务可以是报文模式也可以是流模式。AAL5为面向连接的应用提供更为有效的运载措施。,36,1.1.3 网络的互连（1）,前面两个小节，我们主要讨论的是一个子网内的问题，这时所有的链路具有相同特性，采用某种数据传输链路协议和寻址方式，通过交换设备来实现子网内的路由选择和信息交换。当多个

24、（不同传输和交换方式的）子网要互联互通构成一个大的网络时，需要采用路由器（设备）。如图1-5所示。,37,1.1.3 网络的互连（2）,ATM,租用线,子网B,ATM网络,子网C,WLAN,子网A局域网核心网IP/MPLS,38,1.1.3 网络的互连（3）,1,3,输入端口 输入子网 输出子网 输出端口1 子网C 子网A 2,23,子网A子网B,子网B子网C,31,路由器的基本功能有两个：一是根据路由表，将报文（datagram）发送到正确的目的地；二是维持和更新决定报文传输路径的路由表。路由表中指明到达目的地应将报文送入与路由器相连的哪一个子网。2,39,1.1.3 网络的互连（4）,路由

25、器工作方式是：从接收报文中提取目的地址，并确定该地址中的网络号，查找路由表以获得与该目标网络相匹配的表项。该表项包括报文应到达的下一网络及到达下一网络的必要信息（如对应的路由器输出端口）。报文被封装在选定的输出端口的数据帧中(采用输出子网的数据格式)，并由输出端口输出。,40,1.1.3 网络的互连（5）,为了实现全网互连需要两个基本条件：一是全网统一编址，二是路由算法。编址解决如何区分网络中的节点、用户终端等，例如，在Internet中是采用IP地址来区分路由器、服务器、用户计算机等。路由算法解决从源到目的地之间应经过的子网、路由器、网络节点等。例如，可以采用从源到目的地经过的路由器最少的原

26、则来选择一条路由。,41,1.1.3 网络的互连（6）,路由器区别于交换机的关键特征是它可连接使用不同物理传输媒介、具有不同传输协议的数据链路。在一个典型的网络中，通常会有一种以上的局域网（LAN）和广域网（WAN）技术，而每个子网都有独立的数据链路传输协议和寻址方式。,接入网,传输网,接入网,1.1.3 网络的互连（7）接入网 传输网(核心网）,3,1.2 协议体系及分层的概念,1.2.0 通信协议的重要性1.2.1 分层的概念1.2.2 OSI协议的体系结构1.2.3 TCP/IP协议的体系结构1.2.4 混合的分层协议体系,4,通信协议（1）,给定传输链路，可否进行有效的通信？步骤一：线

27、路要接通（拨号、专线/热线）,通信协议,步骤二：双方有交换信息的设备，并且愿意通信步骤三：互相要确认对方的身份步骤四：双方要有互懂的语言步骤五：双方要有交流的规则步骤六：双方要有合适的结束通信的方式,7,通信协议（4）,不难看出，如此往复下去将引起无穷多次信息的交换，也不可能使双方同时进入进攻的状态。这个问题出现的关键是：每一方很难相信自己是正确的，它要求双方的信息都必须严格正确。 如果我们把前面严格确认的条件放松，即要求同时进攻的概率很高，这样上面的问题就可以解决。解决的方法是：如果红军一方要在某个时间发起进攻，它就同时派出多个信使，并确信对方会以很大的概率获得该信息，而对方确信请求进攻方会

28、发起进攻。这样双方取胜的可能性很大。,8,通信协议（5）,上述例子说明了通信协议（规则）的重要性， 完善的通信协议应当保证通信的终端能有效、高效地向用户提供所需的服务。不同的通信功能需要不同的通信协议，如IEEE 802.3， IP，TCP， HTTP, 。一个完整的通信系统需要一组通信协议。通信协议通常可通过完善的协议体系来描述。,9,1.2.1 分层的概念（1）,通信网络的协议可按照分层的概念来设计。分层概念的基础是“模块”的概念。例如：在计算机系统中，一个模块就是一个过程或一台设备，它完成一个给定的功能；若干个模块组成一个完整的系统功能。模块提供的功能通常称之为“服务”。,10,1.2.

29、1 分层的概念（2）,采用模块概念的好处是：设计简单、可懂性好、标准化、互换性好，有大量现存的模块可以利用。对于模块设计人员，要关心该模块内部的细节和模块的操作。而对于模块使用人员，把模块当作一个黑盒子，只关心该模块的输入、输出以及输入输出的功能关系，而不关心模块内部的工作细节。模块可以嵌套组成更大的模块。,低层,黑盒子,黑盒子,高层模块,11,1.2.1 分层的概念（3）,例如：一个高层的模块由低层模块加上一些简单模块组成。,简单模块黑盒子,黑盒子,简单模块,低层黑盒子,12,1.2.1 分层的概念（4）,低层对等过程,模块H,模块H,模块L,模块L,低层黑盒子通信系统,高层通信系统对等过程

30、,通信网络的分层可以看成由一套模块组成的体系结构，除了最低层由物理通,信链路组成以外，每一个,高层模块是由低层黑盒子通信系统加一组简单的模块组成 。,13,1.2.1 分层的概念（5）,对等模块：由于信息的交换必,须在双方进行，通信的双方必须有相同（或相应）的功能块才能完成给定的功能，因此在每一层双方两个功能相对应的模块就称为对等（peer）模块或对等过程。如图1-8中的模,块H和H，模块L和L都是对等模块。在该图中，低层模块（通信系统黑盒子）本身由更低层的对等模块和更低层的通信系统黑盒子组成。,高层黑盒子通信系统对等过程低层黑盒子通信系统低层对等过程,模块H模块L,模块H模块L,14,n,n

31、,1.2.1 分层的概念（5）,n-1假设我们讨论的是第n层，那么一个节点中第n层对等模块与对方节点中第n层对等模块通过第n-1层进行通信时，有两个非常重要的方面。第一方面是：需要有一个分布式算法（或称为协议）来供两个对等层相互交换消息，以便为高层提供所需的功能和业务。第二方面是第n层和第n-1层之间的接口（API），该接口对于实际系统的设计和标准化非常重要。,15,1.2.2 OSI协议的体系结构（1）,国际标准化组织（ISO）将协议体系结构模型分为七个层次：应用层、表示层、会话层、运输层、网络层、数据链路层和物理层，并将它作为开发协议标准的框架。该模型被称为开放系统互连（OSI）参考模型，

32、如图1-9所示。,16,1.2.2 OSI协议的体系结构（2）,第一层：物理层（physicallayer）。在由物理通信信道连接的任一对节点之间，提供一个传送比特流（比特序列）的虚拟比特管道。在发端它将从高层接收的比特流变成适合于物理信道传输的信号，在收端再将该信号恢复成所传输的比特流。物理信道包括：双绞线、同轴电缆、光缆、无线电信道等。,17,1.2.2 OSI协议的体系结构（3）,第二层：数据链路层（datalink layer）。物理层提供的仅仅是原始的数字比特流传送服务，它并不进行差错保护。而数据链路层负责数据块（帧）的传送，并进行必要的同步控制、差错控制和流量控制。由于有了第二层的

33、服务，它的上层可以认为链路上的传输是无差错的。,1.2.2 OSI协议的体系结构（4）,第三层：网络层（network layer）网络层的基本功能是把网络中的节点和数据链路有效地组织起来，为终端系统提供透明的传输通路（路径）。网络层通常分为两个子层：网内子层和网际子层。网内子层解决子网内分组的路由、寻址和传输问题；网际子层解决分组跨越不同子网的路由选择、寻址和传输问题。它还包括不同子网之间速率匹配、流量控制、不同长度分组的适配、连接的建立、保持和终止等问题。18,19,1.2.2 OSI协议的体系结构（5）,第四层：运输层（transportlayer）。运输层可以看成是用户和网络之间的“联

34、络员”。它利用低三层所提供的网络服务向高层提供可靠的端到端的透明数据传送。它根据发端和终端的地址定义一个跨过多个网络的逻辑连接（而不是第三层所处理的物理连接），并完成端到端（而不是第二层所处理的一段数据链路）的差错纠正和流量控制功能。它使得两个终端系统之间传送的数据单元无差错，无丢失或重复，无,20,1.2.2 OSI协议的体系结构（6）,第五层：会话层（sessionlayer）。会话层负责控制两个系统的表示层（第六层）实体之间的对话。它的基本功能是向两个表示层实体提供建立和使用连接的方法，而这种表示层之间的连接就叫做“会话”（session）。,21,1.2.2 OSI协议的体系结构（7）

35、,第六层：表示层（presentationlayer）。表示层负责定义信息的表示方法，并向应用程序和终端处理程序提供一系列的数据转换服务，以使两个系统用共同的语言来进行通信。表示层的典型服务有：数据翻译（信息编码、加密和字符集的翻译），格式化（数据格式的修改及文本压缩）和语法选择（语法的定义及不同语言之间的翻译）等。,22,1.2.2 OSI协议的体系结构（8）,第七层：应用层（application layer）。应用层是最高的一层，直接向用户（即应用进程AP）提供服务，它为用户进入OSI环境提供了一个窗口。应用层包含了管理功能，同时也提供一些公共的应用程序，如文件传送，作业传送和控制，事务

36、处理，网络管理。,23,1.2.2 OSI协议的体系结构（9）,高层功能低层功能,24,1.2.3 TCP/IP协议的体系结构（1）,TCP/IP （ Transmission Control Protocol/InternetProtocol ） 协 议 族 是 美 国 国 防部 远 景 研 究 规 划 局（ DARPA ） 所 资 助 的 实 验 性 分 组 交 换 网 络ARPARNET上研究开发成功的。,TCP/IP协议族的通信任务组织成五个相对独立的层,次：应用层、运输层、互连网层、网络接入层、物理,层。（它没有OSI七层模型中的表示层和会话层，一般这两层的功能并入应用层）。,TCP

37、/IP协议族重点强调应用层、运输层和互连网层，而,对网络接入层只要求能够使用某种协议来传送互连网层,的分组。,25,1.2.3 TCP/IP协议的体系结构（2）,FTP,SMTP,TELNET,HTTP,网络接入层的主要功能是解决与硬件相关的功能，向互连网层提供标准接口。从网络,的角度来讲，它是解决在一个网络中两个端系统之间传送数据的问题，以及一个端系统（计算机）和它连接的网络之间的信息交换。,26,1.2.3 TCP/IP协议的体系结构（3）,FTP,SMTP,TELNET,HTTP,如果两台设备连在两个不同的网络上，要使数据穿过多个互连的网络正确地传输，,这是互连网层（网际层）要完成的功能

38、。该层采用的协议称为互连网协议（IP），,它提供跨越多个网络的选路功能和中继功能。IP解决了网络互连问题，但它是一个,不可靠的传输协议。在传输过程中可能会出现IP报文的错误、丢失和乱序等问题。,27,1.2.3 TCP/IP协议的体系结构（4）,FTP,SMTP,TELNET,HTTP,UDP（User Datagram Protocol）为应用层提供无连接的尽力（Besteffort）服务，它并不保证一定传到，也不保证按顺序传输以及不重复,TCP为应用程序之间的数据传输提供可靠连接，它是面向连接的传输控制协议。,28,1.2.4 混合的分层协议体系,由于现代通信网络的低层基本都是参照OSI的

39、模型设计的，而TCP/IP协议随着Internet的飞速发展而被广泛采用，因而通常采用混合的分层协议体系来描述一个信息网络，如图1-11所示。它包括应用层、运输层、网络层、数据链路层和物理层。,2,内容,1.11.21.3 通信网络中的数学基础 (穿插到以后章节)1.4,3,1.4 通信网络的基本理论问题(1),在一个由多种类型的物理网络构成的通信网络中，对每个用户而言，所关心的问题主要是如何将其消息快速而准确地传到对方。用户的信息通常要跨越多个网络，例如，图1-2。,4,通信网络举例,例如，图1-2中用户D到用户G之间要跨越移动通信链路、SDH链路、WDM链路、ATM链路、以太网等。,5,通

40、信网络举例,N,D,CF,I,K,GE,JH,Y,我们不仅要关心两个相邻节点之间,链路的传输可靠性和有效性，而且还要关心同一种物理媒介网络中任,意两个节点之间的链路的传输可靠,性和有效性。此外，还要关心穿越不同物理媒介网络的任意两个节点之间链路的传输。,6,1.4 通信网络的基本理论问题(2),A,N,APAP,Node,移动基站,用户Y,我们若从网络设计的观点来看,待网络中的基本问题，所碰到的第一个问题是如何设置网络的接入点和网络节点，使得众多的用户能够方便地接入到网,络之中，经济地共享高速大容量的骨干链路和网络。这是网络拓扑设计和网络覆盖问题。,（建立新网，网络扩展）,7,1.4 通信网络

41、的基本理论问题(3),第二个基本问题是：采用什么样的,传输和交换机制。基本传输的单元,是分组、消息、信息流（线路）；电路交换、分组交换、在第几层使用交换技术，。控制系统,交换网络,8,1.4 通信网络的基本理论问题(4),第三个最基本的问题是众多的用户如何共享一个物理媒介，即多址问题。,9,1.4 通信网络的基本理论问题(5),第四个问题是如何为用户的,消息或分组选择最佳的传输,路径，从而使得用户的消息或分组在一个子网内或跨越多个网络时能快速、可靠地传送到对方。这是路由问,题。,N,D,CF,B,I,K,GE,JH,10,1.4 通信网络的基本理论问题(6),E,F,A(t)A,C(t)C,D

42、(t)D,B(t)B,第五个问题是如何保证网络稳定运行，即如何避免,网络中某条链路、某个子网或整个信息网络发生拥挤和阻塞，它包括用户接入网络的业务流量和网络,内部的流量管理和控制。,这是流量控制问题。,11,本书的主要内容安排如下(1),第2章：端到端的传输协议。主要讨论错误检测，自动请求重传协议，组帧的主要问题以及网络层和运输层的端到端的协议。第3章：网络的时延模型。主要介绍排队论的基本知识，它是后面章节讨论的基础。第4章：多址协议。本章以共享传输媒介的网络（如局域网和无线通信网）为基础，讨论随机多址的基本问题、冲突分解方法及其性能改进的方法。,12,本书的主要内容安排如下(2),第5章：路由算法。主要讨论最短路由算法、路由信息的广播等。第6章：流量控制。主要讨论接入允许控制、窗口流量控制和闭环流量控制等。第7章：网络的拓扑设计。主要讨论根据用户的需求，如何最优设置用户接入点和网络节点。还有网络管理（安全、计费、配置、故障、性能等）等。,