网络互联之广域网技术.pptx

互联网由局域网和广域网组成互联网 局域网局域网广域网路由器结点交换机相距较远的局域网通过路由器与广域网相连组成了一个覆盖范围很广的互联网 第1页/共42页应当注意即使是覆盖范围很广的互联网，也不是广域网，因为在这种网络中，不同网络的“互连”才是其最主要的特征。广域网是单个的网络，它使用结点交换机连接各主机而不是用路由器连接各网络。结点交换机在单个网络中转发分组，而路由器在多个网络构成的互联网中转发分组。连接在一个广域网（或一个局域网）上的主机在该网内进行通信时，只需要使用其网络的物理地址即可。第2页/共42页5.4.2 广域网交换技术“转发”(forwarding)和“路由选择”(routing)这两个名词的使用在过去有些混乱。现在的文献倾向于将它们区分开来。转发是当交换结点收到分组后，根据其目的地址查找转发表(forwarding table)，并找出应从结点的哪一个接口将该分组发送出去。路由选择是构造路由表(routing table)的过程。路由表是根据一定的路由选择算法得到的，而转发表又是根据路由表构造出的。第3页/共42页“转发”和“路由选择”路由选择协议负责搜索分组从某个结点到目的结点的最佳传输路由，以便构造路由表。从路由表再构造出转发分组的转发表。分组是通过转发表进行转发的。为了使讨论更简单些，可以不严格区分“转发”和“路由选择”，也不一定使用“转发表”这一名词。在转发分组时可以不是说“查找转发表”而是说“查找路由表”。第4页/共42页5.4.3 公共电话交换网公共交换电话网（简称PSTN）也就是通常所说的固定电话网络，PSTN采用分级交换方式。通过PSTN传输数据时，中间必须经双方Modem拨号连接，实现计算机数字信号与模拟信号的相互转换。第5页/共42页PSTN调制解调器调制解调器PCPCModem拨号连接第6页/共42页5.4.4 综合业务数字网1.ISDN的功能及特点 （1）ISDN的特点 ISDN是CCITT组织开发的一组标准。这些标准帮助用户设备连接到全局网络，使之能用数字形式同时处理声音、数据和图像。ISDN具有提供标准开放的用户/网络接口，支持端到端的数字连接，提供通信业务自动识别等特点。其中最大的特点是具有综合业务的功能，可以把电话的语音信息与计算机的数字信息同时传送，克服了拨号上网中电话通话与上网不能同时进行的欠缺。第7页/共42页(2）ISDN的功能 本地连接功能 电路交换功能 分组交换功能 分组交换功能是由分组交换数据网提供ISDN的分组交换功能来实现的。专线功能 专线功能是指不利用网内的交换功能，在终端间建立永久或非永久连接的功能。共路信令功能 第8页/共42页ISDN的结构第9页/共42页 2.ISDN的通道类型 （1）B通道 B通道的传输速率为64Kbps，它是基本的用户通道。只要所要求的传输速率不超过64Kbps，就可以用全双工的方式传送任何数字信息。（2）D通道 D通道根据用户的需要不同，传输速率可以是16Kbps或64Kbps。D通道的功能主要是为B通道传输信令，D通道也能用于低速率的数据传输及遥感传输等。3.ISDN的接口 ITU-T规定了ISDN的基本速率接口(BRI)和基群速率接口(PRI)两种类型的接口结构。第10页/共42页（1）基本速率接口(BRI)基本速率接口(BRI)规范了一个包含两个B通道和一个16Kbps的D通道(2BD)的数字管道。两个B通道都是64Kbps的D通道，总共是144Kbps。（2）基群速率接口(PRI)基群速率接口(PRI)规范了由23个B通道和一个64Kbps的D通道组成的数字管道。23个B通道每个都是64Kbps的B通道，加上一个64Kbpsr的D通道，总共是1.536Mbps。第11页/共42页5.4.5 X.25 网X.25 网就是 X.25 分组交换网，它是在二十多年前根据 CCITT（即现在的 ITU-T）的 X.25 建议书实现的计算机网络。X.25 只是一个对公用分组交换网接口的规约。X.25 所讨论的都是以面向连接的虚电路服务为基础。第12页/共42页X.25 规定了 DTE-DCE 的接口 X.25 接口X.25 接口X.25 公用分组交换网VC2VC1DTEDTEDCEDCEDCEDTEX.25 接口第13页/共42页X.25 的层次关系 用户数据在 X.25 的分组层（相当于网络层）加上 X.25 的首部控制信息后，就组装成为 X.25 分组。在数据链路层使用的是 HDLC 的一个子集平衡型链路接入规程 LAPB。在分组层 DTE 与 DCE 之间可建立多条逻辑信道(04095 号)，使一个 DTE 同时和网上其他多个 DTE 建立虚电路并进行通信。X.25 还规定了在经常需要进行通信的两个 DTE 之间可以建立永久虚电路。这些虚电路号以及分组序号等控制信息都写在 X.25 分组的首部中。第14页/共42页X.25 的层次关系 LAPB 帧X.25 分组分组层（网络层）数据链路层用户数据用户数据X.25首部LAPB首部LAPB尾部第15页/共42页X.25 网与 IP 网 基于 IP 协议的因特网是无连接的，只提供尽最大努力交付的数据报服务，无服务质量可言。X.25 网是面向连接的，能够提供可靠交付的虚电路服务，能保证服务质量。正因为 X.25 网能保证服务质量，在二十多年前它曾经是颇受欢迎的一种计算机网络。第16页/共42页X.25 网退出了历史舞台 到了 20 世纪 90 年代，情况就发生了很大的变化。通信主干线路已大量使用光纤技术，数据传输质量大大提高使得误码率降低好几个数量级，而 X.25 十分复杂的数据链路层协议和分组层协议已成为多余的。PC 机的价格急剧下降使得无硬盘的哑终端退出了通信市场。这正好符合因特网当初的设计思想：网络应尽量简单而智能应尽可能放在网络以外的用户端。第17页/共42页5.4.6 数字数据网（DDN）DDNDDN概述数字数据网（DDNDDN，Digital Data NetworkDigital Data Network）是利用数字信道提供半永久性连接电路，以传输数据信号为主的数据传输网络。通过该网络可为最终用户提供全程端到端数字数据业务（是指为公用电信网内部用户提供点到点或点到多点数字专用电路）。DDNDDN为用户提供专用电路、帧中继和压缩话音G3G3传真和虚拟专用网等业务。具有传输质量高、距离远、传输速率高、网络延迟小、无拥塞、透明性好、用户接入方便、传输安全可靠、网络管理方便、适合高流量用户接入等优点。第18页/共42页DDNDDN的组成DDNDDN主要以硬件为主，对应OSIOSI模型的低3 3层。主要由四大部分组成：1 1本地传输系统:本地传输系统由用户设备和用户环路（包括用户线和网络接入单元）组成。用户设备通常是数据终端设备（DTEDTE）、电话机、传真机、计算机等。用户线是一般市话用户电缆。网络接入单元可为基带型或频带型、单路或多路复用传输设备等。2 2DDNDDN结点:DDN:DDN结点的功能主要由两大部分组成：复用和交叉连接。DDNDDN利用电信网的数字通道工作，通常采用时分复用技术。第19页/共42页3 3局间传输及网同步系统:局间传输及网同步系统由两部分组成：局间传输和同步时钟供给。局间传输是指结点间的数字通道以及各结点通过与数字通道的各种连接方式组成的各种网络拓扑。在我国，目前主要采用T1T1（2048 kbps2048 kbps）数字通道，少部分采用E1E1数字通道。同步时钟供给则是由于DDNDDN是一个同步数字传输网，为了保证全网所有设备同步工作，必须有一个全国统一的同步方法来确保全网设备的同步。4 4网络管理系统:对于一个公用的DDNDDN来讲，网络管理至少包括：用户接入管理，网络资源的调度和路由管理，网络状态的监控，网络故障的诊断、报警与处理，网络运行数据的收集与统计，计费信息的收集与报告等。第20页/共42页DDNDDN的网络结构DDNDDN的网络结构按网络的组建、运营、管理和维护的责任地理区域，可分为一级干线网、二级干线网和本地网三级。各级网络应根据其网络规模、网络和业务组织的需要，参照前面介绍的DDNDDN结点类型，选用适当类型的结点，组建多功能层次的网络。可由2 Mbps2 Mbps结点组成核心层，主要完成转接功能；由接入结点组成接入层，主要完成各类业务接入；由用户结点组成用户层，完成用户入网接口。第21页/共42页网络业务DDNDDN网络业务分为专用电路、帧中继和压缩话音G3G3传真、虚拟专用网等业务。DDNDDN的主要业务是向用户提供中、高速率，高质量的点到点和点到多点数字专用电路（简称专用电路）；在专用电路的基础上，通过引入帧中继服务模块（FRMFRM），提供永久性虚电路（PVCPVC）连接方式的帧中继业务；通过在用户入网处引入话音服务模块（VSMVSM）提供压缩话音G3G3传真业务。在DDNDDN上，帧中继业务和压缩话音G3G3传真业务均可看做在专用电路业务基础上的增值业务。压缩话音G3G3传真业务可由网络增值，也可由用户增值。第22页/共42页5.4.7 帧中继在 20 世纪 80 年代后期，许多应用都迫切要求增加分组交换服务的速率。帧中继 FR(Frame Relay)就是一种支持高速交换的网络体系结构。帧中继在许多方面非常类似于 X.25，被称为第二代的 X.25。今天的数字光纤网比早期的电话网具有低得多的误码率，如果减少结点对每个分组的处理时间，则各分组通过网络的时延亦可减少，同时结点对分组的处理能力也就增大了。第23页/共42页帧中继减少结点处理时间帧中继不使用差错恢复和流量控制机制。当帧中继交换机收到一个帧的首部时，只要一查出帧的目的地址就立即进行转发。因此在帧中继网络中，一个帧的处理时间比 X.25 网约减少一个数量级。这样，帧中继网络的吞吐量要比 X.25 网络的提高一个数量级以上。第24页/共42页帧中继对差错的处理 当检测到有误码时，结点要立即中止这次传输。当中止传输的指示到达下个结点后，下个结点也立即中止该帧的传输，并丢弃该帧。如果需要重传出错的帧，则由源站使用高层协议（而不是帧中继协议）请求重传该帧。因此，仅当帧中继网络本身的误码率非常低时，帧中继技术才是可行的。第25页/共42页帧中继使用虚电路帧中继的逻辑连接的复用和交换都在第二层处理，而不是像 X.25 在第三层处理。帧中继网络向上提供面向连接的虚电路服务。虚电路一般分为交换虚电路 SVC 和永久虚电路 PVC 两种。帧中继网络通常为相隔较远的一些局域网提供链路层的永久虚电路服务，它的好处是在通信时可省去建立连接的过程。如果有 N 个路由器需要用帧中继网络进行连接，那么就一共需要有 N(N 1)/2 条永久虚电路。第26页/共42页帧中继网帧中继交换机路由器局域网局域网虚电路路由器帧中继提供虚电路服务帧中继网路由器局域网局域网虚电路路由器虚电路像一条专用电路用户看不见帧中继网络内的帧中继交换机第27页/共42页帧中继网路由器局域网局域网虚电路路由器帧中继网络的工作过程用户在局域网上传送的 MAC 帧传到与帧中继网络相连接的路由器。第28页/共42页帧中继网路由器局域网局域网虚电路路由器帧中继网络的工作过程路由器就剥去 MAC 帧的首部，将 IP 数据报交给路由器的网络层。网络层再将 IP 数据报传给帧中继接口卡。第29页/共42页帧中继帧发送在前标 志标 志地 址信 息帧检验序列字节12241可 变首部尾部帧中继接口卡把 IP 数据报封装到帧中继帧的信息字段。加上帧中继帧的首部（包括帧中继的标志字段和地址字段，帧中继帧的标志字段和 PPP 帧的一样），进行 CRC 检验后，加上帧中继帧的尾部（包含帧检验序列字段和标志字段），就构成了帧中继帧。IP 数据报第30页/共42页帧中继网路由器局域网局域网虚电路路由器帧中继网络的工作过程为了区分开不同的永久虚电路 PVC，每一条 PVC 的两个端点都各有一个数据链路连接标识符 DLCI。DCLI 是 Data Link Connection Identifier。第31页/共42页帧中继网路由器局域网局域网虚电路路由器帧中继网络的工作过程帧中继接口卡将封装好的帧通过向电信公司租来的专线发送给帧中继网络中的帧中继交换机。帧中继交换机收到帧中继帧就按地址字段中的虚电路号转发帧（若检查出有差错则丢弃）。第32页/共42页帧中继网路由器局域网局域网虚电路路由器帧中继网络的工作过程当帧中继帧被转发到虚电路的终点路由器时，终点路由器就剥去帧中继帧的首部和尾部，加上局域网的首部和尾部，交付给连接在此局域网上的目的主机。第33页/共42页帧中继网络的工作过程目的主机若发现有差错，则报告上层的 TCP 协议处理。即使 TCP 协议对有错误的数据进行了重传，帧中继网也仍然当作是新的帧中继帧来传送，而并不知道这是重传的数据。第34页/共42页人们曾经设想过“未来最理想的”一种网络应当是宽带综合业务数字网 B-ISDN。B-ISDN 采用新的 ATM 交换技术。这种技术结合了电路交换和分组交换的优点。虽然在 B-ISDN 并没有成功，但 ATM 技术还是获得了相当广泛的应用，并在因特网的发展中起到了重要的作用。5.4.8 异步传递方式 ATM第35页/共42页ATM 是建立在电路交换和分组交换的基础上的一种面向连接的快速分组交换技术。ATM 采用定长分组作为传输和交换的单位。这种定长分组叫做信元(cell)。异步传递方式 ATM(Asynchronous Transfer Mode)第36页/共42页当用户的 ATM 信元需要传送时，就可插入到 SDH 的一个帧中。SDH 传送的同步比特流被划分为一个个固定时间长度的帧（请注意，这是时分复用的时间帧，而不是数据链路层的帧）。每一个用户发送的 ATM 信元在每一时分复用帧中的相对位置并不是固定不变的。“异步”的含义 第37页/共42页如果用户有很多信元要发送，就可以接连不断地发送出去。只要 SDH 的帧有空位置就可以将这些信元插入进来。ATM 名词中的“异步”是指将 ATM 信元“异步插入”到同步的 SDH 比特流中。“异步”的含义 第38页/共42页选择固定长度的短信元作为信息传输的单位，有利于宽带高速交换。信元长度为 53 字节，其首部（可简称为信头）为 5 字节。能支持不同速率的各种业务。所有信息在最低层是以面向连接的方式传送，保持了电路交换在保证实时性和服务质量方面的优点。ATM 的主要优点如下：第39页/共42页ATM 使用光纤信道传输。由于光纤信道的误码率极低，且容量很大，因此在ATM 网内不必在数据链路层进行差错控制和流量控制(放在高层处理)，因而明显地提高了信元在网络中的传送速率。ATM 的主要优点如下：第40页/共42页ATM 的一个明显缺点就是信元首部的开销太大，即 5 字节的信元首部在整个 53 字节的信元中所占的比例相当大。ATM 的技术复杂且价格较高。ATM 能够直接支持的应用不多。10 千兆以太网的问世，进一步削弱了 ATM 在因特网高速主干网领域的竞争能力。ATM 的缺点第41页/共42页感谢您的观看！第42页/共42页