面向连接和无连接通信的编程
面向连接和无连接通信的编程
姓名：        学号：          专业：软件工程  ：
摘要：在数据通信中, 有面向连接通信、无连接通信和无连接带确认通信3 种通信模式。本文阐述面向连接和无连接通信服务的具体原理，应用环境，编程的具体流程，, 指出面向连接和无连接两种通信模式各有优势和特点,并给与实例，数据通信的发展实践表明无连接的IP 技术更适合高速数据通信。但IP网络也有其不足的地方, 将面向连接的技术融和到IP 技术中, 将两种通信方式的优势有机结合, 从而使两者的优点都能充分发挥, 这才是数据网络的发展之道。
在数据通信中, 有面向连接通信、无连接通信和无连接带确认通信3 种通信模式。面向连接通信模式是指在进行通信前, 通信双方需要先建立通信连接( 如通过信令协议) , 代表性的通信技术是ATM。无连接通信模式是指通信双方直接进行通信, 不需要建立连接的过程, 代表性的通信技术是IP。第三种模式可归入无连接模式, 在IEEE 的LLC 标准中有该模式的定义, 主要用于实时短信息的可靠传输,如在自动化控制领域, 对发出的控制指令进行快速而可靠的传输, 没有时间来建立通信连接, 采用该通信模式的通信协议有制造自动化协议(MAP) 。在不少文章
中, 认为IP 网络没有QoS 和安全,不是电信级网络, 原因归咎于采用了无连接通信模式, 认为采用了面向连接的通信模式就可以解决IP网络的上述问题。其实, 只要了解数据通信发展的历史, 就知道在过去的20 多年中, 面向连接的通信协议基本上都被淘汰出局, 如X.25、帧中继( FR) 和ATM等, 只剩下无连接的IP 和以太网; 同时不少有QoS 保证的局域网和城域网标准, 也都被以太网这种被指责没有QoS 保证的技术所击退, 如token ring、token bus、FDDI 、DQDB 和ATM等, 以太网不但完全占据了局域网, 而且正在占据城域网并进入广域网。为什么数据通信网络的发展现状会是这样的?
1 数据网络的演进历程
中国第一个数据网络是X.25 网络, ChinaPAC,在80 年代末和90 年代初X.25 是主要的广域网技术。国外第一个电信数据网络也是X.25 网络。它在第二层采用面向连接通信模式, 好玩的游戏 单机即在相邻的两个通信设备间建立连接; 在第三层采用虚电路, 也是面向连接方式的, 建立端到端的连接。当时的通信环境是线路质量较差、通信速率慢( kbit/s 量级) , 而CPU处理能力相对较强。X.25 协议属于重型通信协议,繁复的控制功能限制了通信处理能力, 因此当下层
的通信速率提升时, 该协议就成为了通信瓶颈。FR实质是X.25 的简化版, 速度可以达到2 M
bit/s, 中国也建过FR 的全国网络。
ATM是一个集大成的面向连接的通信网络, 有QoS 保证和安全性, 可以支持各种应用, 采用53 字节的短帧结构就是为了很好地支持语音通信等传统的通信业务; 它还能支持和集成X.25 和FR 业务,有很强的网络管理和流量控制能力, 是公认的电信级网络技术。ATM当时被期望能一统数据通信的天下, 而且还有到桌面的25M带宽ATM标准, 可以提供端到端的QoS 通信保证。
在90 年代中期, ATM一度占领了全球数据网络的骨干核心位置, 但在1997 年ATM却被认为要被淘汰出市场。原因之一是千兆以太网的出现, 百兆以太网也已经非常便宜和普及, 相较于25MATM, 其性价比要高很多; 在局域网领域, ATM已被淘汰, 完全是以太网的天下。ATM在局域网环境需要采用LAN 仿真来和以太网互联, 需要进行地址的查和翻译、无连接模式和有连接方式的转换, 这是非常复杂和低效的; 而且没有用户认为有很好QoS机制的25M ATM能比100M以太网提供更好的通信QoS 保障, 并且25MATM网络比百兆以太网贵很多。当局域网被没有QoS 保障的以太网和IP 占据后, ATM 就不可能提供端到端的QoS 保证了。
第二个原因是, 在1997 年CISCO 公司推出了吉比特路由交换机(GSR) , 标志着IP 路由器重新夺回了速度和性价比优势, 改变了几年前交换机比路由器快, 交换机占核心、路由器退到边缘的情况。在2000年前, 国外的所有大运营商都用路由器网络取代ATM网络作为IP 骨干网络。
同时, 有连接的ATM对无连接IP 协议的支持是很复杂、低效的, 将IP 映射到ATM上的难题当时由许多标准化组织来解决, 主要有ATM论坛和IETF。该问题的关键难点是如何将无连接的自动档汽车档位介绍IP 技术与面向连接的ATM技术融合起来。为此成立了一系列的工作组来设计解决方案, 主要有ATM上的IP 工作组( IPATM) 、大公用数据网上的高档火锅IP 工作组( LPDN) 、大( 网络) 云上的路由工作组(ROLC) 、LAN仿真工作组( LANE) 、ATM 论坛的多协议工作组(MPOA) 和特定链路层上的集成服务工作组( ISSLL)等。工作组的数量反映了问题的复杂程度。然而, 这些工作组设计出来的协议和方案并没有很好地解决问题。而且, 为便利语音传输而制定的53 字节的帧结构, 使绝大多数的IP 包都要进行拆分和重组, 53 字节中有5 个字节是ATM头, 加大了IP 报文的传输开销, 被称为“ATM税”。SAR 是ATM中进行拆分和重组的部件, 成为ATM提高速度的瓶颈, 并且比较复杂和昂贵。ATM在90 年代末被淘汰出Internet骨干网, ATM交换机通信速度的提升也比IP 路由器和以太网的提升速度慢很多, 其中ATM的复
杂性是一个很重要的原因。其实, 即使在ATM鼎盛时期, 其所有复杂的控制协议也只被用了不到1/3, 在中国的很多城域ATM 网中, 只用永久虚电路( PVC) , 把ATM当传输通道来用。
很有意思的是, 由于ATM不能很好地支持IP通信, 导致了MPLS 技术的前身IPswitch 的出现。该方案的特点是, 摈弃ATM控制协议, 采用该技术提供的“IP 交换”控制协议;“IP 交换”系统使ATM交换机可以执行路由器的功能, ATM交换机实际上只提供交换能力。IPswitch 很好地改善了ATM对IP 的支持, 在当年取得了轰动性的商业成功。现在, MPLS
是ATM交换机的必配项, 是legacy 的ATM融入到IP 网络的关键技术。
2 对数据网络发展历程的分析与思考
数据通信的发展历史非常清晰地表明, 无连接的通信方式具有很高的通信性能, 通信方式简单, 使得通信设备的性价比高、能够不断快速地提速升级,跟上数据通信高速增长的需求( 全球通信量一般是每年翻一倍, Internet 发展高峰时曾达到4 倍以上) ,而且它还具有非常好的网络互联扩展性。为每个用户或应用在网络层建立一个连接, 将导致骨干网节点要对数以百万、千万计的连接保持连接状态信息和进行连接处理, 这会使骨干节点的控制非常复杂、设备昂贵、速度难以提高, 这在高速数据通信的环境下是不可行的。
还有一个例证, 就是IP 网络的一个QoS 方案———集成服务( Interserv)。当用户需要进行实时通信( 如语音通信) 时, Interserv 就模仿传统语音通信的模式, 先建立连接并在网络上每个路过的节点都预留资源以保证QoS, 这就会面临上述的通信难题,因此该方案还没有真正应用就被淘汰了。现在主流的QoS 方案是基于无连接的区分服务( diffserv) 方案。
IP 网络是以IP 为核心的一系列协议组成的, 采用分层结构, 在网络层采用无连接的IP 协议完成端到端的数据传输, 但在第四层则以面向连接的TCP和RTP 为主。很多主流计算机应用( 如FTP、E- mail和WWW) , 都是面向连接的应用, 采用TCP 连接,通过流控机制和差错扩展机制以保证无差错的有序传输; 语音应用则采用RTP, 也是面向连接的。因此, 对于应用来讲, IP 网络既是无连接的, 也是有连接的。IP 端午节文案网络采用第三层无连接、第四层有连接的方式, 既保证了通信的高效, 又具有面向连接通信方式的一些优点, 并为上层应用提供有连接的通信服务。
3 IP 网络的发展之道
IP 网络也一直在不断发展。虽然无连接在网络层具有非常高效的优势, 但面向连接的通信方式也是有其优点和特的。因此, 面向连接的MPLS 的出现, 就是近期对IP 网络的一个非
常重要的改进和增强。MPLS 是对IP 的一个补充和改良, 而不像ATM是对IP win7鼠标设置在哪的一次革命。它继续采用IP 的地址、路由方式和有关的协议, 将面向连接的方式融入到IP网络中。按照分层原理, 它不是一个独立的层, 而是在IP 层和二层之间, 相当于二层半的一个垫层。
它将面向连接通信的优点带入IP 网络, 主要在以下方面对IP 作了改进:
a) 使IP 网络开始具有流量工程的能力, 提高了网络对数据流量的管理和控制能力, 从宏观上改善了IP 网络的QoS。
b) VPN 都是通过面向连接的隧道技术来实现的, 面向连接的MPLS 提供了新的IP VPN 的实现方式, 具有更好的安全性( 和ATM一样的安全) 。
c) 对IP QoS 方案进行了增强, 丰富了QoS 提供的方式, MPLS 的DS- TE 将有连接的Interserv 和无连接的Diffserv 进行了融合。另一方面, MPLS 的扩展协议GMPLS 将IP 的
优点带入了面向连接的光网络, 产生了自动交换光网络(ASON) , 下一代主流光纤网络技术。
当前有关IP 网络以及有连接通信和无连接通信方面, 有两种比较偏激的观点。
a) 传统的电信网络主要是提供语音服务温馨小说, 采用面向连接的通信方式, 具有很好的服务质量和安全、管理性能。因此, 一些专家( 主要来自传统电信领域) 认为, 所有的通信方式都应该是面向连接的, 当前IP 网络的问题都是因为其采用无连接通信方式造成的, 认为采用传统电信的原理和面向连接的通信方式来取代IP 的无连接通信方式, 才是IP 网络的发展方向。但由数据通信的历史和对上述技术的分析清楚地表明, 完全采用面向连接的网络技术是
不适合高速数据通信的, 也已经在实践中被完全淘汰, 相反, 传统的电信语音网络正在被VoIP 网络取代, IP 化是当前不可阻挡的潮流。
b) 由于IP 网络取得了统治性的成功, 面向连接的ATM等协议都失败了, 一些IP 专家( 笔者了解到的主要在美国硅谷和著名通信实验室) 主张保持IP 网络无连接的纯洁性, 加入任何有连接的技术都是对完美IP 的破坏。他们反对MPLS, 认为ATM是“sin”( 有原罪的) , 因为ATM 是面向连接的, 而MPLS 是面向连接的, 所以MPLS 也是“sin”。但他们没有看到MPLS 和ATM 的根本区别: ATM 想用面向连接的通信方式来完全取代无连接的通信方式从而取代IP 网络, 而MPLS 是将面向连接通信方式的优点集成到无连接的IP 网络中从而增强IP 网络的能力。

版权声明：本站内容均来自互联网，仅供演示用，请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系QQ:729038198，我们将在24小时内删除。