第6章广域网d.ppt
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1、第第6章章 广广 域域 网网本章基本要求:本章基本要求:l了解广域网的特点、服务类型及实现方式;了解广域网的特点、服务类型及实现方式;l了解常见的广域网设备;了解常见的广域网设备;l了解若干典型的广域网协议和技术,包括了解若干典型的广域网协议和技术,包括PPP、ISDN、ATM、帧中继和、帧中继和SDH技术等。技术等。1/31/2023计算机网络技术实用教程(第3版)第第6章章 广广 域域 网网6.1 6.1 广域网概述广域网概述6.2 6.2 电话网电话网6.3 6.3 数字数据网(数字数据网(DDNDDN)6.4 ISDN6.4 ISDN6.5 6.5 分组交换网分组交换网6.6 6.6
2、帧中继帧中继6.7 ATM6.7 ATM6.8 SDH6.8 SDH技术技术习习 题题1/31/2023计算机网络技术实用教程(第3版)6.1 广域网概述广域网(广域网(WAN)是一个运行地域超过局域网的数据通信)是一个运行地域超过局域网的数据通信网络。广域网通常使用电信运营商提供的数据链路在广域范网络。广域网通常使用电信运营商提供的数据链路在广域范围上访问网络带宽。广域网将位于各地的多个部分连接起来,围上访问网络带宽。广域网将位于各地的多个部分连接起来,并与其他组织连接、与外部服务(比如数据库)连接以及与并与其他组织连接、与外部服务(比如数据库)连接以及与远程用户连接。广域网通常可以传输各种
3、各样的通信类型,远程用户连接。广域网通常可以传输各种各样的通信类型,比如语音、数据和视频。比如语音、数据和视频。广域网的主要特性包括:广域网的主要特性包括:广域网运行在超出局域网地理范围的区域内。广域网运行在超出局域网地理范围的区域内。使用各种类型的串行连接来接入广泛地理领域内的带宽。使用各种类型的串行连接来接入广泛地理领域内的带宽。连接分布在广泛地理领域内的设备。连接分布在广泛地理领域内的设备。使用电信运营商的服务。使用电信运营商的服务。1/31/2023计算机网络技术实用教程(第3版)6.1 广域网概述6.1.1 6.1.1 广域网设备广域网设备根据定义,广域网连接相隔较远的设备,这些设备
4、包括如下根据定义,广域网连接相隔较远的设备,这些设备包括如下几部分。几部分。路由器(路由器(RouterRouter):提供诸如局域网互连、广域网接口等):提供诸如局域网互连、广域网接口等多种服务,包括多种服务,包括LANLAN和和WANWAN的设备连接端口。的设备连接端口。WANWAN交换机(交换机(SwitchSwitch):连接到广域网带宽上,进行语音、):连接到广域网带宽上,进行语音、数据资料及视频通信。数据资料及视频通信。WANWAN交换机通常在交换机通常在OSIOSI参考模型的数据链参考模型的数据链路层之下运行。路层之下运行。调制解调器(调制解调器(ModemModem):包括针对
5、各种语音级():包括针对各种语音级(Voice Voice GradeGrade)服务的不同接口,信道服务单元数字服务单元)服务的不同接口,信道服务单元数字服务单元(CSU/DSUCSU/DSU)是)是T1/E1T1/E1服务的接口,终端适配器网络终结器服务的接口,终端适配器网络终结器(TA/NT1TA/NT1)是综合业务数字网()是综合业务数字网(ISDNISDN)的接口。)的接口。通信服务器(通信服务器(Communication ServerCommunication Server):汇集拨入和拨出):汇集拨入和拨出的用户通信。的用户通信。1/31/2023计算机网络技术实用教程(第3版
6、)6.1 广域网概述6.1.2 6.1.2 广域网标准广域网标准广域网只涉及广域网只涉及ISO/OSIISO/OSI低低3 3层:物理层、数据链路层和网络层,层:物理层、数据链路层和网络层,它将地理上相隔很远的局域网互连起来。广域网能提供路由器、交它将地理上相隔很远的局域网互连起来。广域网能提供路由器、交换机以及它们所支持的局域网之间的数据分组帧交换。换机以及它们所支持的局域网之间的数据分组帧交换。1 1物理层协议物理层协议物理层协议描述了如何为广域网服务提供电气、机械、操作和物理层协议描述了如何为广域网服务提供电气、机械、操作和功能的连接到通信服务提供商。广域网物理层描述了数据终端设备功能的
7、连接到通信服务提供商。广域网物理层描述了数据终端设备(DTEDTE)和数据通信设备()和数据通信设备(TCETCE)之间的接口。连接到广域网的设备)之间的接口。连接到广域网的设备通常是一台路由器,它被认为是一台通常是一台路由器,它被认为是一台DTEDTE。而连接到另一端的设备。而连接到另一端的设备为服务提供商提供接口,这就是一台为服务提供商提供接口,这就是一台DCEDCE。WANWAN的物理层描述了连接方式,的物理层描述了连接方式,WANWAN的连接基本上属于专用或专的连接基本上属于专用或专线连接、电路交换连接、包交换连接等线连接、电路交换连接、包交换连接等3 3种类型。它们之间的连接种类型。
8、它们之间的连接无论是包交换或专线还是电路交换,都使用同步或异步串行连接。无论是包交换或专线还是电路交换,都使用同步或异步串行连接。1/31/2023计算机网络技术实用教程(第3版)6.1 广域网概述表6.1 广域网物理层标准标 准描 述EIA/TIA-232在近距离范围内,允许25针D连接器上的信号速度最高可达64 kbps,以前称RS-232。EIA/TIA-449EIA-530是EIATIA-232的高速版本(最高可达2 Mbps),它使用36针D连接器,传输距离更远,也被称为RS-422或RS-423EIA/TIA-612/613高速串行接口(HSSI),使用50针D连接器,可以提供T3
9、(45 Mbps)、E3(34 Mbps)和同步光纤网(SONET)STS-1(51.84 Mbps)速率的接入服务V.35用来在网络接入设备和分组网络之间进行通信的一个同步、物理层协议的ITU-T标准。V.35普遍用在美国和欧洲,其建议速率为48 kbpsX.21用于同步数字线路上的串行通信ITU-T标准,它使用15针D连接器,主要用在欧洲和日本1/31/2023计算机网络技术实用教程(第3版)6.1 广域网概述2 2数据链路层协议数据链路层协议在每个在每个WANWAN连接上,数据在通过连接上,数据在通过WANWAN链路前都被封装到帧链路前都被封装到帧中。为了确保验证协议被使用,必须配置恰当
10、的第中。为了确保验证协议被使用,必须配置恰当的第2 2层封装层封装类型。协议的选择主要取决于类型。协议的选择主要取决于WANWAN的拓扑和通信设备。的拓扑和通信设备。WANWAN数据链路层定义了传输到远程站点的数据的封装形式,详数据链路层定义了传输到远程站点的数据的封装形式,详见见6.1.36.1.3小节。广域网数据链路层协议描述了在单一数据路小节。广域网数据链路层协议描述了在单一数据路径上各系统间的帧传输方式。径上各系统间的帧传输方式。3 3网络层协议网络层协议著名的广域网网络层协议,有著名的广域网网络层协议,有CCITTCCITT的的X.25X.25和和TCP/IPTCP/IP协协议中的议
11、中的IPIP等。等。1/31/2023计算机网络技术实用教程(第3版)6.1 广域网概述6.1.3 6.1.3 广域网帧封装格式广域网帧封装格式为了确保使用恰当的协议,必须在路由器配置适当的第为了确保使用恰当的协议,必须在路由器配置适当的第2 2层封层封装。协议的选择需要根据所采用的广域网技术和通信设备确定。装。协议的选择需要根据所采用的广域网技术和通信设备确定。路由器把数据报以二层帧格式进行封装,然后传输到广域网路由器把数据报以二层帧格式进行封装,然后传输到广域网链路。链路。默认情况下,默认情况下,CiscoCisco路由器的串口封装使用路由器的串口封装使用HDLCHDLC协议。协议。要使用
12、其他封装,必须要手动配置。封装协议的选择依赖于所要使用其他封装,必须要手动配置。封装协议的选择依赖于所使用的广域网技术和通信设备。通常的广域网协议有以下几种:使用的广域网技术和通信设备。通常的广域网协议有以下几种:点对点协议(点对点协议(PPPPPP)串行线路互连协议(串行线路互连协议(SLIPSLIP,Serial Serial Line Internet ProtocolLine Internet Protocol)HDLC:HDLCHDLC:HDLC同时支持点对点与点同时支持点对点与点对多点连接。对多点连接。X.25X.25平衡式链路访问程序(平衡式链路访问程序(LAPBLAPB)帧中帧
13、中继继 ATMATM:ATMATM适于利用高速传输介质(如适于利用高速传输介质(如SONETSONET)。)。Cisco/IETFCisco/IETF:用来封装帧中继流量。:用来封装帧中继流量。综合业务数字网综合业务数字网(ISDNISDN)。)。1/31/2023计算机网络技术实用教程(第3版)6.1 广域网概述最常用的两个广域网协议是最常用的两个广域网协议是HDLCHDLC和和PPPPPP,所有串行线路,所有串行线路的封装共享一个公共的帧格式,帧格式在第的封装共享一个公共的帧格式,帧格式在第4 4章已经介绍过。章已经介绍过。每种广域网连接类型使用一个第每种广域网连接类型使用一个第2 2层的
14、协议来封装广域层的协议来封装广域网链路的数据。为确保使用正确的封装协议,必须为路由网链路的数据。为确保使用正确的封装协议,必须为路由器的每个串行接口配置使用第器的每个串行接口配置使用第2 2层封装类型。层封装类型。1/31/2023计算机网络技术实用教程(第3版)6.1 广域网概述6.1.4 6.1.4 广域广域网连接的选择网连接的选择一般如图一般如图6.16.1所示,有两种所示,有两种类型的广域网类型的广域网连接可供选择:连接可供选择:专线和交换连专线和交换连接。交换连接接。交换连接可以是电路交可以是电路交换或者是分组换或者是分组交换。交换。广域网专线型交换型电路交换分组信元交换基本电话服务
15、ISDNX.25帧中继ATM交换式多兆位数据服务租用线路:T1/E1线路T3/E3线路1/31/2023计算机网络技术实用教程(第3版)6.1 广域网概述1专线连接与DDN接入专线连接是一种租用线路的方式,提供全天候服务。专线通常用于专线连接是一种租用线路的方式,提供全天候服务。专线通常用于传输数据资料、语音,同时也可以传输视频图像。在数据网络设计中,传输数据资料、语音,同时也可以传输视频图像。在数据网络设计中,专线通常提供主要网站或园区间的核心连接或主干网络连接,以及专线通常提供主要网站或园区间的核心连接或主干网络连接,以及LAN对对LAN的连接。的连接。专线网络常用的典型连接技术如下:专线
16、网络常用的典型连接技术如下:56 kbps。64 kbps。T1(1.544 Mbps)美国标准。)美国标准。E1(2.048 Mbps)欧洲标准。)欧洲标准。E3(34.064 Mbps)欧洲标准。)欧洲标准。T3(44.736 Mbps)美国标准。)美国标准。xDSL SONET:一系列高速的物理层技术。:一系列高速的物理层技术。1/31/2023计算机网络技术实用教程(第3版)6.1 广域网概述2分组交换连接又称包交换,它不依赖于承载网提供的专用的点对点又称包交换,它不依赖于承载网提供的专用的点对点线路,是让线路,是让WANWAN中的多个网络设备共享一条虚拟电路中的多个网络设备共享一条虚
17、拟电路(Virtual CircuitVirtual Circuit)进行数据传输。)进行数据传输。在包交换式网络中,提供商通过配置自己的交换设备在包交换式网络中,提供商通过配置自己的交换设备产生虚拟电路(产生虚拟电路(VCVC,Virtual CircuitVirtual Circuit)来提供端到端连)来提供端到端连接。接。帧中继、帧中继、SMDSSMDS和和X.25X.25都属于包交换式的广域网技术。都属于包交换式的广域网技术。1/31/2023计算机网络技术实用教程(第3版)6.1 广域网概述3 3电路交换连接电路交换连接在电路交换式网络中,专用物理电路只是为每一个通信在电路交换式网络
18、中,专用物理电路只是为每一个通信对话临时建立的。典型的电路交换式链路有如下几种:对话临时建立的。典型的电路交换式链路有如下几种:异步串口连接(异步串口连接(POTSPOTS););ISDNISDN基本速率接口(基本速率接口(BRIBRI););ISDNISDN基群速率接口(基群速率接口(PRIPRI)。)。4 4信元交换信元交换信元交换服务(信元交换服务(Cell-Switch ServiceCell-Switch Service)提供了一种专)提供了一种专用连接交换技术,将数字化的数据组织成信元单元,然后用连接交换技术,将数字化的数据组织成信元单元,然后用数字信号技术将其在物理介质中传输。用
19、数字信号技术将其在物理介质中传输。1/31/2023计算机网络技术实用教程(第3版)6.1 广域网概述信元交换服务最常用的有两种:异步传输模式(信元交换服务最常用的有两种:异步传输模式(ATMATM,AsychronousAsychronous Transfer Mode Transfer Mode)和交换式多兆比特数据服务)和交换式多兆比特数据服务(SMDSSMDS,Switched Switched MultimegabitMultimegabit Data Service Data Service)。)。5 5拨号、电缆和无线服务拨号、电缆和无线服务包括拨号调制解调器(包括拨号调制解调器
20、(Dialup ModemsDialup Modems)、电缆调制解)、电缆调制解调器(调器(Cable ModemsCable Modems)以及地面和人造卫星的无线服务)以及地面和人造卫星的无线服务(Terrestrial and Satellite WirelessTerrestrial and Satellite Wireless)。)。6.1.5 6.1.5 如何选择适当的广域网技术如何选择适当的广域网技术每一种广域网线路类型都既有优点又有缺点。当选择广每一种广域网线路类型都既有优点又有缺点。当选择广域网线路时,有许多因素需要考虑。主要是实用性、带宽域网线路时,有许多因素需要考虑。主
21、要是实用性、带宽和费用。和费用。1/31/2023计算机网络技术实用教程(第3版)6.1 广域网概述6.1.6 6.1.6 数据报和虚电路数据报和虚电路从层次上看,广域网中的最高层就是网络层。网络层为从层次上看,广域网中的最高层就是网络层。网络层为接在网络上的主机提供的服务可以有两大类,即无连接的接在网络上的主机提供的服务可以有两大类,即无连接的网络服务和面向连接的网络服务。这两种服务的具体实现网络服务和面向连接的网络服务。这两种服务的具体实现就是通过所谓的数据报服务和虚电路服务。就是通过所谓的数据报服务和虚电路服务。虚电路常用于其服务方式为面向连接的子网中。虚电路虚电路常用于其服务方式为面向
22、连接的子网中。虚电路的想法是避免对发送的每一个分组都必须进行路由选择。的想法是避免对发送的每一个分组都必须进行路由选择。取而代之的方法是,当建立连接时,从源端机器到目的端取而代之的方法是,当建立连接时,从源端机器到目的端机器的路由就作为连接建立的一部分加以保存,此路由用机器的路由就作为连接建立的一部分加以保存,此路由用于传输连接上的所有数据,这与电话系统的工作原理完全于传输连接上的所有数据,这与电话系统的工作原理完全一样。当释放连接时,虚电路也随之撤销。一样。当释放连接时,虚电路也随之撤销。1/31/2023计算机网络技术实用教程(第3版)6.1 广域网概述与之相反,对于数据报通信子网,即使其
23、服务方式是面与之相反,对于数据报通信子网,即使其服务方式是面向连接的,也不预先选择路由。发出的每一个分组所选择向连接的,也不预先选择路由。发出的每一个分组所选择的路由独立于其前面发出的分组,后续的分组可以走不同的路由独立于其前面发出的分组,后续的分组可以走不同的路由。虽然数据报通信子网必须做更多的工作,但它比的路由。虽然数据报通信子网必须做更多的工作,但它比虚电路式通信子网更健壮,更容易处理传输失败和拥塞的虚电路式通信子网更健壮,更容易处理传输失败和拥塞的数据。数据。1/31/2023计算机网络技术实用教程(第3版)6.2 电话网6.2.1 6.2.1 公用电话交换网公用电话交换网公用电话交换
24、网(公用电话交换网(PSTNPSTN)是向公众提供电话通信服务的)是向公众提供电话通信服务的一种通信网。它是国家公用通信基础设施之一,由国家电一种通信网。它是国家公用通信基础设施之一,由国家电信部门统一建设、管理和运营。信部门统一建设、管理和运营。根据地理范围,电话通信网可分为:国际长途电话网、根据地理范围,电话通信网可分为:国际长途电话网、国内长途电话网、本地电话网以及用户延伸或补充设备。国内长途电话网、本地电话网以及用户延伸或补充设备。电话通信网主要提供电话通信服务,同时还可提供非话电话通信网主要提供电话通信服务,同时还可提供非话音的数据通信服务,例如电报、传真、数据交换、可视图音的数据通
25、信服务,例如电报、传真、数据交换、可视图文等。文等。1/31/2023计算机网络技术实用教程(第3版)6.2 电话网6.2.2 6.2.2 计算机交换分机计算机交换分机计算机交换分机(计算机交换分机(CBXCBX,Computer Branch ExchangeComputer Branch Exchange)是数字交换和电话交换系统两种技术的结合,早先的是数字交换和电话交换系统两种技术的结合,早先的CBXCBX是是一种专用交换机(一种专用交换机(PBXPBX,Private Branch ExchangePrivate Branch Exchange)。)。PBXPBX是一种由某个组织所有或
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