第6章 广域网技术PPT讲稿.ppt

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1、第6章 广域网技术第1页，共86页，编辑于2022年，星期二内容目录内容目录广域网概述广域网概述 1广域网协议广域网协议 2电路交换广域网电路交换广域网 3分组交换广域网分组交换广域网 4同步光纤网络同步光纤网络 5广域网案例广域网案例6第2页，共86页，编辑于2022年，星期二6.1 广域网概述广域网概述 6.1.1 广域网的层次结构广域网的层次结构 v物理层v数据链路层v网络层 第3页，共86页，编辑于2022年，星期二1.DTE和DCE的连接v客户端设备CPE 又称为数据终端设备DTE v数据电路端接设备DCE图6-1 DTE和DCE实例第4页，共86页，编辑于2022年，星期二2.广域

2、网的层次结构 根据网络设计和网络功能，将广域网分为的四层结构：v 出口层(Gateway Layer)v 核心层(Core Layer)v 汇聚层(Distribution Layer)v 接入层(Access Layer)第5页，共86页，编辑于2022年，星期二图6-2 广域网结构 第6页，共86页，编辑于2022年，星期二6.1.2 广域网与局域网的比较 1.地理覆盖范围2.拓扑结构3.协议层次4.传输速率和传播时延第7页，共86页，编辑于2022年，星期二6.1.3 广域网类型v根据传输网络归属公共WAN专用WANv根据采用传输技术电话交换网分组交换广域网同步光纤网络 第8页，共86页

3、，编辑于2022年，星期二6.2 广域网协议vHDLCvPPPvSMDS第9页，共86页，编辑于2022年，星期二6.2.1 高级数据链路控制(HDLC)协议v数据链路层协议v面向比特的同步协议 第10页，共86页，编辑于2022年，星期二1.HDLC的链路结构和操作方式v链路结构：非平衡点-点式链路平衡点-点式链路非平衡多点式链路 v操作方式 正常响应方式NRM异步响应方式ARM异步平衡方式ABM 第11页，共86页，编辑于2022年，星期二2.HDLC的帧格式图6-3 HDLC帧结构第12页，共86页，编辑于2022年，星期二3.HDLC帧的类型及功能v根据控制字段C的前2个比特的取值vH

4、DLC帧划分为：信息帧(I)监督帧(S)无编码帧(U)第13页，共86页，编辑于2022年，星期二4.HDLC的通信过程 vHDLC通信过程一般分为3个阶段：数据链路建立、信息帧传输、数据链路释放。图6-4 链路示意图第14页，共86页，编辑于2022年，星期二图6-5 多点链路的建立和释放第15页，共86页，编辑于2022年，星期二图6-6 P/F比特的使用方法第16页，共86页，编辑于2022年，星期二6.2.2 PPP协议v点到点类型链路的数据链路层协议 v使用最广泛的广域网协议 第17页，共86页，编辑于2022年，星期二1.PPP协议的层次结构图6-7 PPP的层次结构第18页，共8

5、6页，编辑于2022年，星期二2.PPP帧格式图6-8 PPP帧格式第19页，共86页，编辑于2022年，星期二3.PPP的通信过程v4个阶段：链路建立确定链路质量网络层控制协议链路终止第20页，共86页，编辑于2022年，星期二第21页，共86页，编辑于2022年，星期二4.PPP协议的协商选项(1)身份认证(2)链路压缩(3)回叫(4)多链路捆绑第22页，共86页，编辑于2022年，星期二6.2.3 SMDSv交换式多兆比特数据业务 vSwitched Multimegabit Data Servicev公共电话网络v在欧洲有着较广泛的应用。v定位为ATM服务的无连接部分。第23页，共86

6、页，编辑于2022年，星期二1.SMDS的基本概念v基于信元 v光纤或者铜线介质 v不存在预先定义路径和差错检查 v可以承载多种上层协议 v两个安全功能：源地址验证和地址屏蔽 第24页，共86页，编辑于2022年，星期二2.SMDS的接口v分布队列双总线(DQDB)v两个共享的单向光纤 v时分复用 v最大覆盖距离为160公里v连接512个设备 第25页，共86页，编辑于2022年，星期二3.SMDS的层次结构和信元格式图6-10 SMDS协议的层次结构第26页，共86页，编辑于2022年，星期二v第三层协议数据单元结构 图6-11 SMDS的第三层信息帧结构第27页，共86页，编辑于2022年

7、，星期二v第二层的SMDS信元为固定的53字节 图6-12 第二层的SMDS信元结构 第28页，共86页，编辑于2022年，星期二6.3 电路交换广域网v在每一次会话过程中都需要建立、维持和终止一条专用的物理电路。公用电话交换网综合业务数字网(ISDN)第29页，共86页，编辑于2022年，星期二6.3.1 公共电话交换网vPSTN由三部分组成：本地环路、干线和交换机。图6-13 使用PSTN进行数据传输第30页，共86页，编辑于2022年，星期二6.3.2 综合业务数字网vISDNvIntegrated Services Digital Networkv“一线通”第31页，共86页，编辑于2

8、022年，星期二1.ISDN的基本概念图6-15 ISDN通信层和OSI参考模型的对应关系第32页，共86页，编辑于2022年，星期二v优点：(1)在一个网络上同时提供语音、数据和视频服务；(2)具有和OSI参考模型相容的分层协议结构；(3)以64Kbps、384Kbps、1536Kbps倍数的方式提供通信信道；(4)具有交换和非交换连接服务；(5)传输速率可以达到155Mpbs或更高。第33页，共86页，编辑于2022年，星期二2.ISDN类型(1)窄带ISDN(N-ISDN)(2)宽带ISDN(B-ISDN)第34页，共86页，编辑于2022年，星期二3.ISDN设备的接口速率vB信道：承

9、载信道(Bearer Channel)vD信道：数据信道(Data Channel)v基本速率接口(BRI)：2B（64Kbps2）D（16Kbps）v基群速率接口(PRI)：美日：23BD（64Kbps）；欧洲：30BD（64Kbps）。第35页，共86页，编辑于2022年，星期二4.ISDN的连接设备图6-16 ISDN PRI的连接第36页，共86页，编辑于2022年，星期二6.4 分组交换广域网v大部分广域网是基于分组交换技术的 第37页，共86页，编辑于2022年，星期二6.4.1 X.25网络v最古老的广域网协议之一 vX.25协议不是高速广域网协议 v基本功能：(1)全球性的认可

10、；(2)可靠性；(3)连接老式局域网和广域网的能力；(4)将老式主机和微型机连接到广域网。第38页，共86页，编辑于2022年，星期二1.X.25的网络层次结构图6-17 X.25的网络层次结构第39页，共86页，编辑于2022年，星期二2.X.25的传输模式v三种传输模式：(1)交换型虚拟电路SVC(2)永久型虚拟电路PVC(3)数据报第40页，共86页，编辑于2022年，星期二3.X.25网络的连接特性设备：(1)DTE(2)DCE(3)包拆装器PAD(Packet Assenbler/Disassembler)(4)包交换机PSE(Packet-Switching Exchange)第4

11、1页，共86页，编辑于2022年，星期二图6-18 X.25网络第42页，共86页，编辑于2022年，星期二6.4.2 帧中继v由 X.25分组交换技术演变而来 v舍弃掉了网络层 v第二代X.25 v数据传输速率高、误码率低的光纤通信 第43页，共86页，编辑于2022年，星期二1.帧中继的网络层次结构v物理层和数据链路层 图6-19 帧中继的帧格式第44页，共86页，编辑于2022年，星期二2.帧中继的传输模式 v虚电路复用技术 v在第二层进行处理 v交换型(SVC)和永久型(PVC)两种虚连接 v带外信令方式 第45页，共86页，编辑于2022年，星期二3.帧中继的连接特性图6-20 帧中

12、继广域网面向无连接的 第46页，共86页，编辑于2022年，星期二6.4.3 ATMv异步传输模式，Asynchronous Transfer Modev信元交换v多路复用v面向连接 第47页，共86页，编辑于2022年，星期二1.ATM的基本概念v基本思想：以一种长度较小且大小固定的数据传输单元53字节信元(Cell)。图6-21 ATM技术原理第48页，共86页，编辑于2022年，星期二v优点：(1)各类信息均采用长度短小而固定的信元为单位进行传输，能够更好地支持多媒体通信。(2)在数据传输速率极高的情况下，信元交换比传统的多路复用技术更易于实现。(3)信元交换提供广播机制。(4)以统计时

13、分多路复用方式动态的分配网络带宽，网络传输延迟小，适应实时通信的要求。第49页，共86页，编辑于2022年，星期二v缺点：(1)信元首部的开销太大，53字节的信元中有5字节的信元首部。(2)ATM技术复杂，价格昂贵。(3)ATM能够直接支持的应用不多。第50页，共86页，编辑于2022年，星期二2.ATM的信元结构图6-22 ATM信元头第51页，共86页，编辑于2022年，星期二3.ATM的网络层次结构图6-23 ATM协议参考模型第52页，共86页，编辑于2022年，星期二4.ATM的传输模式图6-24 ATM虚拟电路连接第53页，共86页，编辑于2022年，星期二5.ATM的连接特性图6

14、-25 ATM网络的连接第54页，共86页，编辑于2022年，星期二6.4.4 MPLSv多协议标签交换 vMulti-Protocol Label Switchingv新一代IP高速骨干网络的交换标准 vIP Over ATM技术 第55页，共86页，编辑于2022年，星期二1.MPLS的发展背景v1996年，Ipsilon公司推出IP Switching协议 vCisco公司推出Tag Switching技术 vIBM公司推出ARIS(Aggregate Route-based IP Switch)技术 v1997年，IETF成立MPLS工作组 第56页，共86页，编辑于2022年，星期二

15、2.MPLS工作原理图6-26 MPLS路由方式的比方第57页，共86页，编辑于2022年，星期二具体的MPLS网络结构 图6-27 MPLS的工作原理第58页，共86页，编辑于2022年，星期二3.MPLS应用 图6-28 中国网络MPLS VPN网络结构第59页，共86页，编辑于2022年，星期二6.5 同步光纤网络 v同步光纤网络(Synchronous Optical Network,SONET)v同步数据体系(Synchronous Digital Hierarchy，SDH)第60页，共86页，编辑于2022年，星期二6.5.1 SONET网络v数据传输速度可以高达2.488Gbp

16、s，v在将来可以达到13.271Gbps。第61页，共86页，编辑于2022年，星期二1.SONET网络层次结构图6-29 SONET网络层次结构第62页，共86页，编辑于2022年，星期二2.SONET的连接特性图6-30 SONET网络体系结构第63页，共86页，编辑于2022年，星期二SONET常见的网络结构 图6-31 二纤单向环 第64页，共86页，编辑于2022年，星期二6.5.2 SDH网络vITU-T于1988年接受SONET概念v将其重新命名为SDH 第65页，共86页，编辑于2022年，星期二1.SDH网络的基本概念v数字同步网 v工作方式：主从同步和伪同步v 第66页，共

17、86页，编辑于2022年，星期二图6-32 SDH/SONET的帧结构第67页，共86页，编辑于2022年，星期二2.SDH网络的连接特性图6-33 SDH网络的连接结构第68页，共86页，编辑于2022年，星期二6.6 广域网案例 v行业或安全要求 v单独建设一个广域网 第69页，共86页，编辑于2022年，星期二6.6.1 网络建设背景v一个省市县三级政务网包含十一个市。v目标：开放的、基于标准的电子政务统一应用平台。v实现省委、省人大、省政府、省政协和省直各部门与市、县党政机关的网络互连、信息共享、业务协同和安全管理。v支持数据、语音和视频业务v完善的信息安全体系和相应的备份系统。第70

18、页，共86页，编辑于2022年，星期二网络建设背景(续)v如果每个省直部门各建设一个专用网络，建设总投资预计将高达20亿元以上。v集中力量建设电子政务统一平台，总投资只需1.8亿元。v每个省直部门的专用网络每年需要通信费和运行费200万元以上，全省通信费和运行维护费每年将高达1亿元以上。v全省建设统一的网络平台，每年的通信费和运行维护费不足400万元。第71页，共86页，编辑于2022年，星期二6.6.2 网络总体设计原则1.网络建设方式 v运营商垫资：初期节省资金，后期的规划、扩容以及新业务的开展失控。v所以，采用自筹资建网的方案。第72页，共86页，编辑于2022年，星期二2.内外网两套网

19、络(1)政府内网：是特定级别以上政务部门的办公网络，承载政府内部业务，与其它网络物理隔离。(2)政务外网：跨越省、市、县，由广域网、城域网、局域网组成的大型办公业务网络，与Internet逻辑隔离。第73页，共86页，编辑于2022年，星期二3.设备国产化 v政务信息涉及国家机密 v尽量选用国产设备 第74页，共86页，编辑于2022年，星期二4.确保网络安全 v网络设备保证247小时不间断运行v网络平台要采用可靠和先进的设计v冗余电源v冗余主控能力v保证网络的可靠稳定运行。第75页，共86页，编辑于2022年，星期二5.设备性能要求 v千兆光缆连接v设备具备千兆端口的线速转发能力。v采用网络

20、处理器(NP)技术或者ASIC技术的路由器。第76页，共86页，编辑于2022年，星期二6.提供三网合一解决方案 v选用的网络设备要具备：1.高性能的转发能力2.支持网络视频、语音、数据的传输3.QOS保证4.流量管理5.拥塞控制 第77页，共86页，编辑于2022年，星期二7.简单方便的网络管理 v网管平台应满足以下需求：(1)中文图形界面，易管理操作；(2)网管系统可分层、分地域、集中或分散设置，可以分级处理问题；(3)应具有配置管理、性能管理、故障管理、计费管理和安全管理等功能；(4)通过图形化操作方式监控网络拓扑和结点运行状况、网络信息流量、资源访问以及运行资料的统计与分析，一目了然，

21、方便快捷；(5)应具有二次开发的工具和软件，并能够协助用户进行二次开发，满足用户功能扩展的需要；(6)应支持主流网管协议，保证网管软件的升级及兼容性。第78页，共86页，编辑于2022年，星期二6.6.3 网络具体实施v一期工程建设省级党政机关横向网络平台，投资3000万元；v二期工程建设省市党政机关纵向联网工程，投资8000万元；v三期工程建设市县党政机关纵向联网工程，投资7000万元。第79页，共86页，编辑于2022年，星期二图6-34 政务信息网统一平台第80页，共86页，编辑于2022年，星期二图6-35 该省政务网的网络结构 第81页，共86页，编辑于2022年，星期二选用设备的原

22、因(1)MPLS的良好支持和设备的互通性。(2)双主控、双电源高可靠性设计。(3)高密度E1接入能力。(4)复杂业务环境下处理性能稳定。(5)千兆线速转发能力。(6)图形化中文开放式统一网管平台。第82页，共86页，编辑于2022年，星期二习习 题题一、选择题1.下列选项中不属于数据链路层的广域网通信协议的是()。A.HDLCB.MPLSC.帧中继D.SMDS2.下列选项不属于分组交换技术的广域网通信协议有()。A.X.25B.帧中继C.ATMD.PSTN3.下列广域网协议面向无连接的是()。A.ATMB.帧中继C.X.25D.PPP4.PPP协议不支持的协商选项是()。A.IPsecB.身份

23、认证C.回叫D.链路压缩5.下列选项是SMDS系统不具有的特性的是()。A.源地址验证B.基于信元C.面向无连接D.差错检查6.下列选项不属于X.25的传输模式的是()。A.交换型虚拟电路B.永久性虚拟电路C.数据报D.标签交换7.ATM信元长度为()字节。A.72B.54C.53D.32第83页，共86页，编辑于2022年，星期二习习 题题8.ATM的虚拟电路包含两个组件()和()。A.虚拟通道 B.虚拟路径 C.逻辑链路D.时分复用9.MPLS通过在每一个网络结点处进行()交换来实现包的转发。A.IP报头 B.标签C.电路D.MAC地址10.监控帧(帧)的控制字段的第3和4位为10，其代表

24、()。A.接收就绪(RR)B.拒绝(REJ)C.接收未就绪(RNR)D.选择拒绝(SREJ)二、填空题1.按网络设计和网络功能，将广域网分为、和四层结构。2.HDLC提供、和 3种操作方式。3.HDLC是面向的，而PPP是面向的。4.ATM采用了长度较小且大小固定的交换技术。5.SONET和SDH是常见的网络通信协议。6.在HDLC协议中，监督帧共有_比特。第84页，共86页，编辑于2022年，星期二习习 题题v三、简答题v1.请简述广域网与局域网的区别。v2.简述PPP协议的通信过程。v3.简述MPLS的工作原理第85页，共86页，编辑于2022年，星期二第86页，共86页，编辑于2022年，星期二