第6章局域网设计局域网间通信技术.ppt

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1、局域网设计与组网实用教程,总 目 录,第1章 局域网概述 第2章 深入理解局域网体系结构 第3章 局域网设计-万兆以太网技术 第4章 局域网设计-VLAN和WLAN 第5章 局域网设计-实现局域网互联的协议 第6章 局域网设计-局域网间通信技术 第7章 局域网设计-物理结构和逻辑结构设计,总 目 录,第8章 局域网设计-网络安全设计 第9章 局域网组网-布线与设备连接 第10章 局域网组网-Windows2000服务器安装 与管理 第11章 局域网组网-Windows XP工作站安装 与管理 第12章 局域网组网：宽带接入Internet,第6章局域网间通信技术,6.1通信技术分类6.2ADS

2、L接入网6.3帧中继传输网6.4异步传输模式和局域网仿真6.5第三层交换6.6通信网设计习题,第6章局域网间通信技术,读者从前面章节的介绍中知道，局域网解决了近距离计算机联网的问题。局域网内计算机之间的通信由Hub和LAN交换机等局域网技术设备解决。但是，当相距较远的局域网要互联时，局域网的通信技术就不适用了。因为，局域网通信技术不能进行远距离数据传输。例如，双绞线以太网的主机与Hub/LAN交换机之间的距离不能大于100m。即使采用光纤作为通信介质，最先进的万兆以太网的传输距离也只能达到40km，不能满足国家级和洲际联网的需要。因此，当相距较远的局域网联网时，需要采用支持远距离通信的技术解决

3、局域网之间的数据通信问题。这些技术构成了互联网(internet)中的通信网，它与局域网的关系如图6-1所示。,图6-1局域网+通信网构成互联网,6.1通信技术分类,当前，根据通信技术在数据通信过程中作用的不同，可以把它们分为接入网技术和传输网技术。接入网负责把局域网连接到传输网，局域网用户的数据通过接入网汇集到传输网，由传输网发送到远程目的主机所在的接入网，再由当地的接入网发送给目的主机。传输网负责长距离传送接入网汇聚来的大量数据，它一般不直接与局域网主机连接。,6.1.1接入网技术,（1）公共交换电话网(Public Switched Telephony Network，PSTN)（2）综

4、合业务数字网(Integrated Service Digital Network，ISDN)（3）数字数据网(Digital Data Network，DDN)（4）数字用户线路(Digital Subscriber Line，DSL)。,6.1.2传输网技术,（1）X.25分组交换网(Packet Switched Network)。（2）帧中继（Frame Reley）（3）交换式多兆位数据服务(Switched Multi-bit Data Service，SMDS)（4）异步传输模式(Asynchronous Transfer Mode，ATM)。接入网和传输网在在互联网中的分布如图

5、6-2所示。,图6-2互联网通信技术分布,广域网,在早期文献中，接入网和传输网技术被统称为广域网技术，因为它们用于组建广域网（Wide Area Network，WAN）。,6.2ADSL接入网,我们介绍当前比较先进的ADSL接入网技术。当前ADSL作为Internet用户宽带上网的接入技术得到了广泛应用。本节介绍ADSL技术特性、ADSL协议栈及其组网结构。,6.2.1ADSL技术特性,ADSL（Asymmetric Digital Subscriber Line）称为非对称数字用户线路，它是数字用户线路的一种技术。ADSL之所以被称为不对称，是因为它允许下行信息传输速率远远高于上行信息传输

6、速率这种特性使得ADSL技术非常适用于Internet访问、远程LAN访问和视频点播等应用环境。因为，这些应用的用户要从网上下载大量信息，而用户发送给网络的信息很少。,续,ADSL支持的上行传输速率是16898kbit/s，而下行传输速率可以达到1.58Mbit/s。在1.5Mbit/s下行传输速率下，传输距离可以达到5.5km，在68Mbit/s下行传输速率下，传输距离可以达到3.03.5km。ADSL另一个优点是，它仍然使用原来PSTN的一对铜质电话线（双绞线）就可完成双向传输。,DSL还包括以下几种：,（1）速率自适应ADSL（RADSL）（2）高比特率数字DSL(HDSL)（3）单线D

7、SL(SDSL)（4）超高比特率DSL(VDSL),6.2.2ADSL协议栈,ADSL涉及的协议栈如图6-3所示。,图6-3点到点和DSL协议结构,说明,从ADSL支持的物理层协议可知，ADSL支持10BASE-T、RS-232和V.35接口，用户计算机通过以太网10BASE-T双绞线、RS-232并行信号线或V.35信号线连接到ADSL适配器（调制解调器），从而与接入网连接。,续,从ADSL支持的数据链路层协议可知，终端用户设备可以通过ADSL调制解调器与帧中继网络设备连接（即接入帧中继网络），或者与使用点到点协议（PPP）的通用设备连接，而且，ADSL还支持用户设备与使用LAPB（Link

8、 Access Procedure，Balenced：平衡式链路接入规程）的设备连接（即接入X.25分组交换网）。,续,从ADSL支持的网络层协议可知，在终端用户设备上可以运行流行的基于IP或传统X.25协议的高层应用。尤其是现在基于IP协议的应用越来越多，例如Internet、IP电话、电视会议等。因此ADSL具有广泛的适应性和应用前景。,6.2.3ADSL组网结构,组建ADSL接入网需要以下两类设备：（1）一类是用户端设备，主要包括ADSL Modem和POTS分隔器。（2）另一类是中心节点设备，主要包括POTS分隔器和DSL接入复用器(DSLAM)。ADSL网络结构如图6-4所示。,图6

9、-4 ADSL接入网（阴影部分）,说明,ADSL Modem的作用是将用户设备送来的数据信息(IP数据报或是MAC帧)封装成PPP帧格式，经ADSL调制电路调制成适合在铜质双绞线上远距离传输的模拟信号，然后经双绞线进行传输。或者进行相反操作。POTS分隔器的功能是将来自ADSL Modem的模拟信号和来自电话机的语音信号合成在一起，通过铜质双绞线进行传输。或者反过来将铜质双绞线的信号分隔为语音信号和ADSL Modem调制后的模拟信号，分别送给电话机和ADSL Modem。,续,DSLAM把ADSL接入网与公共数据网或模拟电话网（如PSTN）连接在一起，它主要功能有两个：(1)ADSL接入：D

10、SLAM一般都内嵌多个ADSL Modem，可以同时接入多个ADSL访问。(2)接入服务复用：将同时接入的多个ADSL访问复用到公共数据网络，如Internet、帧中继或是中心LAN。,6.3帧中继传输网,我们介绍当前应用广泛的帧中继技术。本节介绍帧中继技术特性、帧中继协议栈、LAPF核心功能以及帧中继数据的寻址。,6.3.1帧中继功能特性,早期传输技术由于控制功能复杂等原因，导致节点设备工作较为繁重，传输时延较大。帧中继网络在传输用户数据时，仅使用了早期技术标准的核心功能，将流量控制和差错控制功能都去掉了。因此，帧中继的性能比早期技术（例如X.25分组交换网）要高。帧中继对早期技术的简化是只

11、采用了面向帧模式的链路接入规程（Link Access Procedure for Frame-mode Bearer Services，LAPF）的核心功能。LAPF的核心功能包括实现用户数据传输所必需的数据链路层控制功能。,基本功能：,(1)帧分界、对准和标志字段的透明传输：帧中继系统必须提供在数据链路中对帧进行分界和对准服务，必须用标志字段来标明帧的开始和结束。(2)虚电路复用和分离：帧中继系统通过帧中的数据链路连接标识符(DLCI)字段对虚电路进行复用和分离。,续,(3)信息流的字节取整：帧中继系统在二进制0插入之前和二进制0位删除之后，必须对帧进行检测，保证帧长度是整数字节。(4)有

12、效长度检测：帧中继系统必须对帧的长度进行检测，保证帧长度在系统的有效长度之内。系统的有效长度在标准中没有定义，由系统在实现时确定。,续,(5)错误检测：帧中继系统必须能够检测出帧传输过程中发生的传输错误、帧格式错误和操作错误，这种功能通过帧校验序列(FCS)字段实现。帧中继支持多种接入网，而且接入速率很高。因此在各种技术中，帧中继经常被用户选作远程局域网之间互联的传输技术。,6.3.2帧中继协议栈,帧中继技术除了删除流量控制和差错控制等复杂控制功能以外，还采用了一种有别于早期技术的做法，即把控制信息和数据信息分别用不同的逻辑通道传输。因此，帧中继协议结构包括两部分，一部分是控制协议，另一部分是

13、用户接入协议。这一特点可以从帧中继网络协议结构(图6-5)中看出。,图6-5帧中继网络协议栈,续,控制协议的主要功能是在帧中继网络中建立用于传输用户数据逻辑通道，即交换虚电路(Switched Virtual Circuit，SVC)。用户接入协议的功能是通过交换虚电路完成数据传输。,问题,SVC用于传输用户数据，而SVC是控制协议建立的，那么用于建立SVC的控制信息在什么逻辑通道上传输呢？回答是：控制信息在专用的逻辑通道上传输，这种逻辑通道属于永久虚电路（Permanent Virtual Circuit，PVC）。它们通过人工建立，在帧中继网络系统初始化时就存在了。PVC不但可以传送控制信

14、息，也可以传送数据信息。,说明,从帧中继网络协议栈中可以看到，由于帧中继的物理层支持I.430/I.431和V.35，所以ISDN（I.430/I.431）和支持V.35标准接口的线路，例如DDN点对点专用线路和Xdsl，都可以作为帧中继网络的物理接入线路。帧中继的用户接入协议部分只包含数据链路层和物理层，因此，帧中继网络不涉及网络层工作，它只处理LAPF(核心部分)帧。帧中继网络和早期的分组交换网络都使用虚电路进行数据传输，但帧中继网络的虚电路是数据链路层连接，而分组交换网络的虚电路是网络层连接，报文在经过交换节点进行转发时处理工作量大不一样，帧中继网络的转发速率要快得多。,请注意：,图6-

15、5中的数据链路层和网络层协议是指帧中继用户的设备与帧中继交换设备之间的协议，而物理层协议是指帧中继用户设备与通道服务单元/数据服务单元(Channel Service Unit/Data Service Unit，CSU/DSU)之间的接口标准。用户接入协议部分不是不需要网络层协议，只是帧中继用户设备和帧中继交换设备之间不需要网络层协议，通过帧中继网络连接的两端用户设备之间仍然需要网络层协议，一般是IP协议。在帧中继网络中协议分布如图6-6所示。,图6-6帧中继网络协议分布,6.3.3帧中继帧结构,帧中继传输用户数据的帧的结构由LAPF核心功能定义，所以也称为LAPF核心功能帧，如图6-7所示

16、。,图6-7LAPF核心功能帧结构,LAPF核心功能帧基本字段的含义是：,（1）标志：该字段值是01111110，用于标识每个帧的开始和结束，而且还可以用于填充帧间的空隙。（2）地址字段：其标准长度为2个字节，可以扩充到3个或4个字节。（3）信息字段：封装上层协议的数据。（4）FCS：2字节。称为帧校验序列，由循环冗余校验算法计算而得。,地址字段,(1)DLCI(DataLink Control Identifier)：数据链路连接标识符，它用于标识虚电路。在2字节地址字段中DLCI为10比特，在3字节地址字段中，DLCI为16比特，在4字节地址字段中，DLCI为23比特。每一条数据链路都有一

17、个DLCI与其对应。DLCI可以由帧中继交换机自动分配，也可以通过本地管理接口(Local Management Interface，LMI)人工分配。,续,(2)C/R比特：命令或响应比特，该比特在LAPF核心功能中不起作用。(3)EA：地址扩展比特。EA=0表明本字节后的字节是地址字节，EA=1表明本字节是最后一个地址字节。(4)FECN（Forward Explicit Congestion Notification）：前向显式拥塞通知比特，用于通知前方用户端到端通道上的某个帧中继节点发生了拥塞。,续,(5)BECN(Backward Explicit Congestion Notifi

18、cation)：后向显式拥塞通知比特，用于通知后方用户端到端通道上的某个帧中继节点发生了拥塞。(6)DE：允许丢弃比特，用于给帧作标记，有此标记的帧在发生拥塞时，将被优先丢弃。(7)D/C：用来指出是DLCI还是数据链路层控制信息。在LAPF核心功能中，该位0时，表明是DLCI。,6.3.4帧中继寻址,帧中继网络在发送LAPF帧时，根据DLCI值把帧放到对应的虚电路上发送。,举例,下面，我们通过图6-8的例子，解释帧中继交换机用DLCI来寻址目的主机的过程。,图6-8用DLCI寻找目的端,说明,路由器1发送的帧到达帧中继交换机A。在帧中继交换机A的路由表中存放着DLCI项和该DLCI对应的输出

19、端口，帧中继交换机对每一个进来的帧，根据其地址字段中的DLCI查找路由表中相应的表项以确定帧的输出端口。找到后，从该表项指定的输出端口把帧转发出去。因此，DLCI=413的帧被交换机A把DLCI重新赋值为716，然后由端口2经第716号虚电路发送给交换机B。交换机B再把DLCI=716的帧的DLCI值改为814，然后由端口3经第814号虚电路发送给路由器2。最终，源主机发送的数据由路由器2发送给目的主机192.2.3.4。,注意：,在这个例子中，把计算机接入帧中继传输网的是具有路由功能的设备，它能够把目的主机的IP地址与虚电路号建立关联，然后存储在自己的路由表中。因此，读者不难理解，具有路由功

20、能的接入设备能够使传输网的交换设备不必与IP地址等网络层信息打交道，使这些设备可以“专心致志”地完成数据传输任务，从而保证大量接入到传输网的局域网之间通信的效率。目前，Internet接入服务提供商（Internet Access Provider，IAP）在提供宽带上网接入服务时，多采用带有路由功能的接入设备，最具典型的设备是带路由功能的ADSL Modem。这个例子可以进一步启发我们，在组建互联网时，如有可能，要尽量把一些功能让用户主机或接入网设备实现，避免传输网的负担过重，尤其不能让传输网设备实现与终端用户需求有关的功能，例如网络信息安全控制功能。,6.4异步传输模式和局域网仿真,本节首

21、先介绍ATM传输技术。然后介绍局域网通过桥接ATM传输网实现互联时使用的技术ATM局域网仿真LANE。,6.4.1异步传输模式ATM,1.ATM提供的传输服务按照ITU-T的规定，ATM网络提供四种类别(class)的传输服务，即A类、B类C类和D类。表6-1是这四个类别服务的比较。,表6-1 ATM网络向用户提供的服务,从表6-1可以看出,ATM能够适应具有各种特点的通信业务，满足多种通信业务的需要。,ATM论坛定义的ATM的服务种类,ATM论坛依据通信量特性和QoS等定量参数，提出了将ATM的服务按照比特率的特点划分为五个种类(category)，恒定比特率(Constant Bit Ra

22、te，CBR)实时可变比特率(real-time Variable Bit Rate，rt-VBR)非实时可变比特率(non-real-time Variable Bit Rate，nrt-VBR)不指明比特率(Unspecified Bit Rate，UBR)可用比特率(Available Bit Rate，ABR),2.ATM业务适配,为了能够传输多种具有不同特点的业务数据，ATM采用业务适配的做法。所谓业务适配是指针对不同类别业务的特点而采用相应的数据封装格式和控制功能。ATM业务适配由ATM适配层(ATM Adaptation Layer，AAL)负责。AAL的标准是I.362,AAL

23、的基本功能：,(1)对高层用户数据单元的封装和拆装(2)差错控制(3)信元延时抖动控制(4)流量控制(5)定时控制。,AAL层层,汇聚子层(Convergence Sublayer，CS)拆装子层(Segmentation And Reassembly，SAR)如图6-9所示。,图6-9 AAL层的子层,说明,汇聚子层（CS）使ATM系统可以对不同的应用提供不同的服务。每一个AAL用户通过服务访问点(Service Access Point，SAP)接入到AAL层。在CS子层形成的协议数据单元叫做CS-PDU。,CS子层的两个子层,（1）特定服务汇聚子层(Service Specific CS

24、，SSCS)：该层实现与服务相关的一些特定功能，例如，某些应用需要有更高的可靠性和定时信息。如果对某些服务不需要这样的特定功能，则SSCS子层就可以不要(为空)。例如，对于类型1的AAL，就不需要SSCS子层。,续,（2）共同部分汇聚子层(Common Part CS，CPCS)：在发送时，共同部分汇聚子层CPCS负责将应用层交下来的服务数据单元（SDU）封装成CS-PDU(有时也称为CPCS-PDU)。在接收时，CPCS的功能则相反。,拆装子层（SAR）子层,它的细节因AAL的不同而不同。在发送时，SAR将CS子层传下来的协议数据单元（CS-PDU）划分成为长度为48字节的段(segment

25、)，交给ATM层作为信元的净负荷。在接收时，SAR子层进行相反的操作，从ATM层交上来的信元中提取48字节的净负荷(段)，并将各段重装成CS-PDU。综上所述，AAL适配操作的过程如图6-10所示。,图6-10 AAL适配过程,3.AAL协议,ITU-T的I.363建议定义了四种AAL协议，它们分别是AAL1、AAL2、AAL3/4和AAL5。为什么要定义四种协议呢？原因是为了对不同类别的业务进行不同的处理，即AAL1支持A类服务，AAL2支持B类服务，AAL3/4支持C和D类服务，AAL5主要支持C类服务。另外，AAL5还能支持其他类别的服务。,4.ATM信元,ATM传输技术与早期的传输网技

26、术相比有诸多不同，其中显著一点就是ATM的数据单元的长度短且固定，由5字节的头部和48字节的信息字段组成（图6-11）。ATM层PDU称为ATM信元（cell）。,图6-11ATM信元的结构,ATM信元头部,它包含在ATM网络中传递信息所需的控制信息。ATM信元有两种不同的头部，分别对应于用户网络接口（User-Network Interface，UNI）和网络结点接口（Network-Node Interface，NNI）。,ATM信元头部中字段的含义/作用,(1)普通流量控制(Generic Flow Control，GFC)：占4bit，通常置为0。NNI没有此字段。根据ITU-T标准，

27、GFC用来在共享介质上进行接入流量控制，现在的点到点配置不需要这一字段的接入控制功能。GFC字段完成的是类似局域网MAC子层的功能，与ATM层的处理无关。(2)VPI/VCI：虚通路标识符(Virtual Channel Identifier，VCI)占16bit，而虚通道标识符(Virtual Path Identifier，VPI)则有2种长度：在UNI使用的VPI为8bit，在NNI使用的VPI为12bit。VPI/VCI是ATM网络寻址字段，信元沿着VPI/VCI指示的VP/VC传输。,续,(3)负荷类型(Payload Type，PT)：占3bit，用来区分该信元是用户信息或非用户信

28、息。(4)信元丢失优先级(Cell Loss Priority，CLP)：占1bit，指示信元的丢失优先级，若CLP=0就表示该信元是一个高优先级信元，而CLP=1则表示该信元是一个低优先级信元。当网络负荷很重时，ATM交换机据此可选择丢弃CLP=1的信元以缓解网络出现的阻塞。,续,(5)头部差错控制(Header Error Control，HEC)：占8bit，提供覆盖信元头部所有字段(不包括净负荷部分)的差错控制。HEC可进行多个比特的检错和单个比特的纠错。,提示：,HEC虽属ATM信元头部，却是由物理层产生和进行校验的。在ATM信元的各字段中，GFC字段涉及到MAC子层(选项)；VPI

29、和VCI字段、PT字段以及CLP字段涉及到ATM层；HEC字段涉及到物理层；净负荷字段涉及到AAL层。,5.ATM信元交换,ATM信元交换使用的信道包括两个，即虚通路VC和虚通道VP。信元在ATM网络中传输时是在某条VC上按顺序传送的。一个VC(或VP)是由多个VC(或VP)段组成的链。在一个段上，VCI/VPI保持不变。在信元交换之前，VC通过呼叫控制协议事先在ATM网络中建立。不同的VC在同一物理链路具有不同的VCI，信元在某段VC传送时，其头部的VCI要与该VC的VCI相同。,VP,它由多条具有相同属性的VC组成，这些VC的VPI相同。例如，具有相同的下一跳或目的地的VC会放到同一个VP

30、中。VC与VP的关系如图6-12所示。VP的引入在保证信元沿VC传送的前提下，大大地减小了ATM交换机中信元转发表的规模。,VC,永久VC(PVC)和交换VC(SVC)。PVC由用户在配置网络时由网络管理员分配。PVC对用户永久有效，用户可以随时通过PVC发送数据。系统加电时，PVC就自动被激活。仅当网络或用户设备的配置文件丢失或损坏时，才需要重新配置PVC。SVC是当用户需要时由网络动态分配，通过呼叫控制协议建立和释放。,图6-12 VC和VP的关系,VP交换,信元在ATM网络中的寻址根据VCI/VPI。当信元经过ATM交换机时，交换机根据信元转发表将信元的VPI值修改为可导向接收端的新的V

31、PI值，然后由相应接口将信元输出。这个过程称作VP交换，此时VCI值不变。如图6-13所示。,图6-13 VP交换过程,VC交换,当信元要在不同的VC上发送时，需要进行VC交换，VC交换原理如图6-14所示。,图6-14 VC交换过程,VC交换转发表,一般情况下，在VC交换中，信元中的VCI/VPI都要被赋予新值。除非VC交换在同一VP中进行，此时VPI保持不变。图6-15给出了信元交换过程中依据VCI进行寻址的过程。,图6-15VC交换及转发表,6.ATM层,上述的信元交换以及VP/VC复用等功能是由ATM层来实现的。ATM层还具有以下功能：(1)接入流量控制：由信元头部的GFC字段实现。(

32、2)拥塞控制：由CLP位实现。,7.ATM网络接口,一个ATM网络包括两种网络元素，即ATM端点和ATM交换机。在ATM的网络元素之间存在两种主要的接口，即前面提到过的：(1)用户网络接口（UNI）：它是ATM端点与它们所连接的ATM交换机之间的接口。(2)网络结点接口(NNI)：它是在ATM网络中两个ATM交换机之间或在两个ATM网络之间的接口。,8.ATM物理层,物理层包括两个子层，即物理媒体相关(Physical Medium Dependent，PMD)子层和传输汇聚(Transmission Convergence，TC)子层。如图6-16所示。,图6-16 UNI物理层协议栈,TC

33、子层,TC子层实现信元流和比特流的转换，包括速率适配(空闲信元的插入)、信元定界与同步、传输帧的产生与恢复等。在发送时，TC子层将上面的ATM层交下来的信元流转换成比特流，然后交给下面的PMD子层。在接收时，TC子层将PMD子层交上来的比特流转换成信元流，标记出每一个信元的开始和结束，并交给ATM层。TC子层的存在使得ATM层实现了与下面的传输媒体完全无关。ATM物理层中的TC子层的许多功能类似于OSI模型的数据链路层。典型的TC子层就是SONET/SDH。,PMD子层,PMD子层负责在物理媒体上正确传输和接收比特流。它完成只和媒体相关的功能，如线路编码和解码、比特定时以及光电转换等。对于不同

34、的传输媒体，PMD子层是不同的。可供使用的传输媒体有：双绞线(UTP或STP)、同轴线缆、光纤(单模或多模)或无线信道等。,9.ATM地址,从上文对VCI/VPI的描述中，读者可能已经感觉到VCI/VPI与帧中继的DLCI寻址功能非常相似，帧中继交换机对LAPF帧的寻址与ATM交换机对信元的寻址的作法是基本一样的。因此，ATM信元交换有时被称为信元中继。帧中继在分配DLCI时使用了本地管理接口LMI，ATM UNI4.0也具有这样一个接口：ILMI，称为集成本地管理接口(Integrated LMI)。在UNI3.1中ILMI是Interim Local Management Interfac

35、e，称为临时本地管理接口。但与帧中继LMI不同的是，ILMI管理的不是VCI/VPI，而是ATM地址。,ATM地址,它用于标识ATM网络中的ATM终端和交换机，它类似于MAC地址在局域网中的作用。ATM地址是硬件地址，具有唯一性。与MAC地址不同的是，ATM地址在ATM信元中不出现，而MAC地址在MAC帧中出现。ATM信元寻址使用的是VCI/VPI，而不是ATM地址。那么，什么地方使用ATM地址呢?当建立SVC时，Q.2931呼叫控制报文中需要使用ATM地址(有的情形也可以不使用)。,ATM地址分类,分为私有ATM网地址和公共ATM网络地址两种私有地址20字节，每字节由2个BCD码表示，符合A

36、TM论坛的NSAP（Network Service Access Point）格式，其结构由ISO 8348和CCITT X.23规定，如图6-17所示。,图6-17 ATM私有地址格式,说明,13字节长的网络前缀由网络提供。连接至同一UNI的所有用户的网络前缀相同，不同接口的网络前缀不同。网络前缀的作用包括两个，即指明地址的格式和类型以及指明路由。7个字节长的用户部分用于区分同一UNI上的不同ATM用户(它们的网络前缀相同)。它唯一地标识一个用户设备。,用户部分包含的字段的含义是：,(1)ESI：端系统标识符，内容是48比特的MAC地址。(2)SEL：选择符，占1字节。SEL唯一标识一个端系

37、统上的一个用户。,9.ATM连接管理,ATM网络用户要进行通信，必须首先建立虚通路连接(Virtual Channel Connection，VCC)。这个虚通路就是前面我们多次讲到的VC。建立了VCC之后，通信双方才能在这个用户到用户的连接上进行全双工的通信。数据传输完毕后释放连接。,ATM VC包括两种类型：,(1)永久虚通路PVC：PVC由网络管理员人工配置。PVC永远对用户有效，用户可以随时使用PVC传输数据。数据传输结束之后也不释放。(2)交换虚通路SVC：SVC在用户需要传输数据时才建立，数据传输结束之后要释放。我们简要介绍ITU Q.2931标准中SVC的建立和释放的基本过程。A

38、TM SVC建立和释放的基本过程如图6-18所示。,图6-18 ATM建立和释放SVC,ATM SVC建立和释放过程中使用的报文,含义和作用如表6-2所示。,表6-2 ATM的主要信令报文,6.4.2ATM局域网仿真LANE,由于ATM具有众多优点，适用于高带宽、实时、突发性指标要求高的新型应用，因此得到广泛的应用，成为了传统传输网的更新换代技术。,1.LANE的作用,ATM作为传输网实现局域网互联时，可以采用桥接方式。当局域网通过桥接ATM互联时，要遵循称为ATM局域网仿真(LAN Emulation，LANE)的技术标准，该标准定义了怎样使用ATM网络作为骨干网互联传统的LAN，以及传统L

39、AN主机怎样在对等的环境下与具有ATM接口的主机及符合ATM UNI标准的服务器、路由器、桥接器等高性能ATM终端设备进行高速通信。LANE可以看作是ATM网络提供的业务，它的作用是在ATM网络上模拟现存LAN业务，使端系统(例如工作站、服务器和网桥)能够连接到ATM网络上，LAN应用软件的运行就象工作在传统的LAN一样。另外，LANE也支持通过桥接使ATM网络与传统LAN互联。,2.什么是ELAN,实施了仿真业务的LAN被称为仿真LAN(Emulated LAN，ELAN)。了解LANE必须明确一点：LANE规范的数据传输并非在物理实体(如主机、LAN或交换机)之间进行，而是在LANE规范定

40、义的分布在物理实体上的逻辑实体之间进行的。特定格式的数据在逻辑实体之间传输时自然地实现了在物理实体之间的传送。这些逻辑实体被看作是物理部件的仿真。我们可以这样做如下简单的比较：ELAN是由LEC、LECS、LES和BUS等逻辑实体组成的，而LAN是由主机、网桥和路由器等物理设备组成的。源LAN中的设备通过ELAN实体与目的LAN中的设备通信，也可以说，LAN通过ELAN桥接。,3.ELAN的逻辑实体,LANE客户机(LAN Emulation Client，LEC)代理原有LAN的所有终端与ATM网络传送数据。LEC位于ATM网络的端系统中，典型的端系统包括ATM主机和ATM网桥。端系统执行数

41、据转发，地址解析和其他控制功能。,LEC的功能包括两个：,（1）提供仿真Ethernet/IEEE802.3或IEEE802.5的MAC层到高层的业务接口软件。（2）实现ELAN内的其他实体间进行通信的LUNI接口，即LEC与LECS、LES和BUS之间的接口。,LES的功能,LANE服务器(LAN Emulation Server，LES)实现ELAN的控制协调功能。LES的功能包括：（1）LEC注册：LEC在LES中注册它们所代表的LAN。（2）地址解析：把MAC地址、路由描述符解析为ATM地址。LANE的地址解析协议是LE_ARP。它的基本原理与传统ARP一致但报文结构要复杂。当LEC要

42、知道ATM地址时，它就向LES发出地址解析请求（LE_ARP_REQUEST）将MAC地址或路由描述符告知LES，LES将LEC想知道的与MAC地址和或/路由描述符对应的ATM地址应答(LE_ARP_RESPONSE)给LEC。当LES不知道该ATM地址时，它将LEC的请求转发给其他的可以作答的LES。,BUS的功能,广播/未知服务器(LAN Emulation Broadcast and Unknown Server，BUS)的主要功能是在ELAN中支持广播、组播或目的ATM地址未知的数据发送。源LEC将数据单元发送到BUS，BUS将数据单元排序并转发到一组LEC。排序的目的是防止来自不同地

43、点(ELAN中可能存在多个广播源)的AAL5 PDU相互交织。BUS具有一个分布组，所有的LEC是组成员。,LECS)的功能,LANE配置服务器(LAN Emulation Configuration Server，LECS)的主要功能是配置LEC。LECS维护着ELAN的信息数据库，它把LEC必需的信息告知LEC，例如LEC需要知道LES地址以发送地址解析请求；需要知道BUS地址以发送广播、组播和未知数据。LECS也允许LEC自动配置。,4.ELAN实体间的逻辑连接,LEC与其他实体之间进行信息交换，例如发送LE_ARP请求和传输封装了IEEE802.3或802.5的LANE帧时，必须在专用

44、的连接VCC(Virtual Circuit Connection)上进行。,ELAN中的VCC,（1）数据VCC：数据VCC位于LEC与LEC、LEC与BUS之间，用于传输Ethernet/IEEE802.3或IEEE802.5帧或FLUSH报文(用于通信双方新旧路径切换，它在LEC之间交换)。（2）控制VCC：控制VCC位于LEC与LECS、LEC与LES之间，用于传输LE_ARP报文和LANE控制帧。控制VCC一般在LEC初始化阶段建立。ELAN中的VCC如图6-19所示。,图6-19 ELAN实体之间的VCC,图6-19 ELAN实体之间的VCC,5.LANE帧格式,仿真局域网中的用户

45、数据与控制信息采用不同的帧格式传送。传送以太网/IEEE802.3标准帧的LANE帧如图6-20所示。,图6-20 以太网/IEEE80.3数据的LANE帧格式,LANE帧头,占2字节，其内容是LEC的标识符（LECID）或为常数X0000。以太网/IEEE802.3帧头等字段没有封装进LANE帧。,6.5第三层交换,第三层交换的实质含义是基于第三层协议地址来建立第二层的数据通路，交换看起来是在第三层进行的。而且第三层协议数据流被映射为第二层数据流。第三层交换技术产生的是因为传统传输技术和路由技术不再适应当前网络应用的特点，致使网络服务质量下降。人们通过整合第三层路由和第二层交换技术得到了所谓

46、的第三层交换。,以多协议标记交换（Multi Protocol Label Switching，MPLS）,MPLS的提出和发展源于Ipsilon公司提出的IP Switching和Cisco公司提出的Tag Switching技术思想。IP Switching将传统的IP路由器与ATM交换机捆绑在一起(置于同一机箱内)而作为一个整体运行，称这个捆绑物为IP交换机（图6-21）。IP交换机执行通常的IP路由协议，可以进行传统的逐跳的IP分组转发，也可以把逐跳路由转发的IP分组流转换成ATM业务流进行交换。,IP Switching的两种数据处理方式,如图6-21所示。,图6-21 IP Swi

47、tching：IP交换机之间数据流,6.5.1标记,标记是封装第三层分组的第二层帧头部内部或位于第二、三层头部之间的寻址字段，该字段用于标识第二层帧使用的第二层数据链路。标记的种类和位置如图6-22所示。,图6-22标记的种类和位置,MPLS标记的结构,如图6-23所示。,图6-23MPLS的标记,说明,标记的长度是固定的32比特，其中标记值占20比特，用于编码数据链路标识。Exp称为实验字段。目前经常用于表示服务类别CoS。Exp字段占3比特，因此可以提供8个级别的服务质量。栈底(Base of Stack)标志S占1比特，用于指明该标记是否在标记堆栈的底部。TTL占8比特，用于指明被标记分

48、组的生存期。,标记的基本作用,寻址，就象DLCI和VPI/VCI的寻址功能一样。,6.5.2标记交换设备,MPLS设备包括标记交换路由器（Label Switching Router，LSR）和标记边缘路由器（Label Edge Router，LER）。LSR/LER结构主要由两个模块组成，即控制模块和转发模块，如图6-24所示。,图6-24LSR/LER的结构：控制模块和转发模块,控制模块的作用,除了能执行必要的路由更新等第三层操作外，主要的功能是创建标记、维护标记与目的地址的关联、在标记交换设备之间分发标记关联。与标记发生关联的目的地址可以是主机地址、网络号以及组播地址或其他网络层信息。

49、,转发模块的作用,类似于第二层交换机，它根据给分组打上的标记和设备中的标记信息库(Label Information Base，LIB)在输入端口与输出端口间转发数据。传统的第三层转发依据路由表，而MPLS的转发依据LIB。LIB集成了第二层和第三层的寻址信息。当网络的拓扑发生变化时，第三层寻址信息会重新计算，第二层信息就会随之分配，LIB随之更新。MPLS转发例子如图6-25所示。,图6-25标记交换机的转发,LSR,它是MPLS的核心设备，它可以是具有标记交换功能路由器，具有第三层路由功能的交换机或是路由器和交换机的混合体。LER是MPLS的边缘设备，是MPLS的入口和出口。入口LER负责

50、给分组打上标记，出口LER负责从分组摘掉标记。,6.5.3标记分配、关联与分发,确定到哪个目的地址使用哪个标记的操作叫分配，分配操作的结果叫关联，将关联通知其他设备叫分发。实现标记管理的协议有专用的协议，如LDP(Label Distribution Protocol)和通用的协议，如RSVP(Resource reSerVation Protocol)。LDP是专门用于标记管理的，而RSVP主要用于资源预留，管理标记是它的扩展功能。,分配标记的方法,主要有三种，即下游分配下游按需分配上游分配。,MPLS中标记管理,由LDP负责，它用于在LSR之间分发标记关联以创建标记交换通道（Label S