第12章 IP网络控制技术.ppt

第12章 IP网络控制技术 本章提纲 12.1差错控制 12.1.1检错编码 12.1.2IP的差错控制 12.2通信量控制 12.2.1流量控制 12.2.2拥塞控制 12.3IP安全体系结构和安全算法 12.3.1网络信息安全概念 12.3.2IPSec 12.3.2 IPSec使用的安全算法 续 12.4QOS技术和体系结构 12.4.1什么是QoS技术 12.4.2集成服务 12.4.3区分服务 12.4.4子网带宽管理SBM 12.4.5MPLS的QoS 12.4.6QoS体系结构 本章提要 本书讨论的控制技术包括差错控制、通信量控制、安全技术和服务质量技术。 严格来讲，前面章节介绍的域名解析、路由选择、地址解析、逻辑连接管理等内容也可以看作是有关控制的技术，但是由于它们与数据传输关系紧密，不便于独立介绍，因此在前面结合着数据传输先行介绍了。 IP网络的控制技术内容非常丰富。由于本书篇幅和目的所限，我们不展开讨论，而只是介绍问题的由来、解决问题的方法以及技术的发展趋势等基本内容，使读者对上述技术有个基本的认识。 12.1差错控制 编码信号在传输过程中受到干扰时，就有可能使某个或某几个“1”变成“0”，或使“0”变成“1”，这时就发生了差错。显然，接收方在接受数据之前，必须判断数据是否有差错。判断是否存在差错叫检错。 检纠错方法 当接收方检测出差错以后，为了得到正确的数据，它可以采取2种作法以得到正确的数据，即： (1)通知发送方重发数据：把错误数据的特征信息(例如数据帧编号)反馈给发送方，要求发送方重新发送该数据，直至接收到无差错的数据为止。这种方式的典型方法是自动请求重发ARQ(Automatic Repeat reQuest)。 (2)自己纠正数据中的差错(纠错)：通过一定的算法确定差错的具体位置(检错不能做到这点)，并自动加以纠正。这种方式的典型方法是FEC(Forward Error Correction)。当差错超出纠错范围时，FEC就无能为力了。 12.1.1检错编码 为了能对数据检纠错，需要对数据进行编码。编码的作法是把k比特的原始数据转换为n比特的编码数据(nk)。 新增加的n-k比特称为监督位。编码的关键是如何产生监督位。 监督位必须满足的条件 (1)n比特数据与k比特数据要一一对应。 (2)编码数据之间的差异要尽可能的大。 汉明距离 n-k比特的监督位与k比特的数据在n比特的编码数据中一起发送给接收方。 汉明距离是指一种编码的全部码字两两之间距离的最小值，2个码字之间的距离是指对应位置上二进制值不同数字的个数。 例如，码字10010110001和11001010101的第2，4，5，6和9位(从左至右)的值不同，因此，它们之间的距离是5。如图12-1所示。 图12-1 汉明距离 常用的检错码 (1)恒比码：在n比特的恒比码中，恒定有k比特的值为“1”，另外有n-k比特值为“0”。当接收方收到不符合此规则的编码时，就判断有差错。我国采用的恒比码中n =5，组成代表0~9十个数字的编码，如表12-1所示。 表12-1 恒比码 (2)垂直水平奇偶校验码 垂直水平奇偶校验码也称纵横奇偶校验或方阵码。在这种校验码中，每一字符占据一列，低位比特在上，高位比特在下。每个字符的第8位比特(b8)作为垂直奇偶校验位。若干字符纵向排列形成一个方阵,各字符的同一行比特形成水平奇偶校验位，放在在每一行的最右边一位。一个字符中1的个数是奇数时垂直校验位＝1，否则为0；一行中1的个数是奇数时水平校验位＝1，否则为0。 表12-2所示为垂直水平奇偶校验码结构 (3)循环冗余校验码 在n比特的循环冗余校验码(Cyclic Redundancy Check，CRC)中，有k比特的信息比特和n-k比特的监督比特。 监督比特由信息比特按照一定的算法产生。这种编码的码字循环移位后得到码字也是CRC编码的一个码字，换句话说，如果用Ci表示码字的第i比特，则Cn-1Cn-2…C1C0、Cn-2Cn-3…C0Cn-1、…、C0Cn-1…C2C1都是CRC码字，这就是循环的含义。 监督比特由以下算法计算 把k比特信息比特表示成 M(x)=Mk-1xk-1+Mk-2xk-2+…+M1x+M0 其中Mi(i=0,…,k-1)就是k比特的值(0或1)。例如，如果信息比特是10011，则对应的M(x)=x4+x+1。 称M(x)为报文多项式。 常用的G(x)有以下3个 G(x)=x12+x11+x3+x2+x+1 (CRC-12) G(x)=x16+x15+x2+1 (CRC-16) G(x)=x16+x12+x5+1 (CRC-CCITT) 还有一种检错能力更强的G(x),即： G(x)=x32+x26+x23+x22+x16+x