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第五讲网络互连与广域网技术5.1网络互连5.1.1局域网互连的需要（1）延长局域网的网络长度（2）提高网络效率和网络性能:网上机器太多，把大网络分割为多个不同的网段（3）建立一个完整的校园网或企业网（4）实现更大范围的资源共享和信息交流:不同单位的局域网互连起来（5）实现全球范围的信息交流和资源共享:与Internet实现互连5.1.2网络互连的形式LAN-LAN局域网到局域网互连LAN-WAN局域网到广域网互连WAN-WAN广域网到广域网互连LAN-WAN-LAN局域网通过广域网互连5.1.3网络互连的基本要求–在要求互连的网络之间至少有一条物理链路–为网络之间的通信提供路径选择和数据交换功能–力求不修改互连在一起的各网络原有的结构和协议，利用网间互连设备协调和适配各个网络的差异。–在网络互连时，应尽量避免由于互连而降低网内的通信性能。–使用相同的网间互联协议802.3LAN802.5LANMMMMB802.3LAN802.4LANLAN-LANLAN-WANX.25WANLAN-WAN-LANSNAWANWAN-WAN图5-1网络互连在图5-1中，虚线部分说明了四种连接型式。在每种连接形式中都需要一个中间连接设备，以便当信息包从一个网络传送到另一个网络时，作必要的转换。我们把中间连接设备称为网间互连设备。5.1.4广域网连接方法广域网采用的传输技术主要有电路交换、分组交换和信元交换。它常借助一些电信部门的公用网络系统作为它的通信链路，使用双绞线、光缆、微波、卫星、无线电波等有线传输介质和无线传输介质。1、拨号线连接拨号线连接是借助公用交换电话网(PSTN-PublicSwitchTelephoneNetwork),通过电话线以拨号方式接入网络的广域网连接方法。•拨号线连接方法的主要特点拨号线连接借助于公用交换电话网PSTN；投资少、见效快，使用最广泛的技术。使用双绞线传输介质，即普通电话线。采用电路交换技术。由于拨号线连接，距离不受限制，凡PSTN能通达的地方，网络也能到达。能跨越城市、国家。PSTN提供的是一条模拟信道，通信双方都必须使用连接设备调制解调器（Modem）。传输速率比较低，一般为9.6Kbps-56Kbps,经Modem硬件压缩后，速率可达115.2Kbps。话音传输和计算机数据通信不能同时进行。网络结构简单、清晰，拓扑结构为星型。适宜单个计算机接入网络。•工作原理发送方的计算机在发送数据时，首先把数据通过异步接口（COM1-COM4）传送给本端Modem。发送端Modem则把数字信号调制为模拟信号，并经PSTN将信号传送给接收端Modem。接收端Modem把接收到的模拟信号进行解调，恢复为数字信号，再送给本端计算机（如图5-2）。Modem计算机Modem计算机PSTN数字信号模拟信号数字信号PSTNModem校园网56K(V.90)ModemCisco5300Cisco2511E1Internet电话外线33.6K(V.34)Modem图5-2拨号连接线工作原理图5-2拨号连接线实例公共交换电话网（PSTN）•通过PSTN接入因特网–用户需要“猫”和拨号软件，拨通后即可启动IE上网–连接方式因特网计算机电话线路ISP用户MODEMMODEM池RS-232访问服务器2、不对称式数字用户线（ADSL）xDSL是ADSL、SDSL、HDSL、IDSL和VDSL技术的总称。•DSL包括以下几种技术：–ADSL非对称数字用户线（我国使用最广泛）–RADSL速率自适应非对称数字用户线–HDSL高比特率数字用户线–VDSL甚高比特率数字用户线–SDSL单线对HDSL数字用户线（HDSL2）类型最大速率(b/s)距离对称典型应用POTS并存ADSL/RADSL下行8M上行768k3.5～5.5km否因特网访问、视频点播、远程访问是HDSL/SDSL1.544M或2.048M5km是T1/E1专线、无线基站互连、高速LAN互连、因特网接入、视频应用否VDSL下行52M上行26M0.3～1.5km均可高清晰度电视、多媒体传输、高速LAN互连、因特网接入是•不对称式数字用户线（ADSL-AsymmetricDigitalSubscriberLine)是一种调制技术，它利用普通电话线进行高速数据传输。ADSL能在现有电话线上传输高带宽数据、多媒体和视频信息，并且允许数据和话音在一根电话线上同时传输，它是单个计算机高速接入网络的最新技术。ADSL技术提供的数据传输速率是不对称的，下行速率：1.5Mbps-8Mbps，上行速率:16Kbps-640Kbps，ADSL的最大传输距离为5.5公里。•ADSL技术有如下几个主要特点–ADSL的工作频带是：4.4KHZ-1MHZ–可传输声音、视频、数据等信息–传输速率高：下行速率:1.5Mbps-8Mbps；上行速率:512Kbps-1Mbps–传输距离：5.5Km–使用双绞线（普通电话线）作为传输介质–在一根电话线上，可以同时传输数据和话音–ADSLModem和ADSL访问服务器构成其硬件系统，借用PSTN提供的模拟信道进行数据传输，这是一种点到点的通信技术ADSL系统构成•两部分组成：用户端设备和局端设备–用户端设备包括：•ATU-R(ADSLTransmissionUnit)–也称为ADSLModem、ADSL路由器、宽带路由器–DMT调制与解调，数据转发，路由•分离器–分离语音信号和数据信号–局端设备包括：•DSL接入复用器(DSLAccessMultiplexer，DSLAM)–ADSL接入和复用•分离器/ATU-C机架–局端分离器和ADSLModem组合机柜ADSL系统构成PBXPSTN因特网电话交换机DSLAM分离器/ATU-C机架局端DSLAM:DSL接入复用器ATU-C:局端ADSLModem分离器ATU-R电话机计算机用户端～～ATU-R:ADSLModem电话双绞线本地环路ADSL应用方式•PPPoE（PPPoverEthernet）–以太网的HUB或交换机用双绞线连接到ATU-R•单机使用时，则用双绞线把网卡与ATU-R相连–加载PPPoE协议栈，使PPP协议工作在以太网上–多个用户可共享一条ADSL线路IPPPPL2TPATM、VCIPTunnelATM、VCIPTunnelL2TPPPPPPPoEEthernetATMEthernetATM10Base-TEthernet10Base-TPPPoEPPPIPNSP服务网关ATU-R(ADSLModem)计算机ADSL的安装1、在计算机中安装一块网卡（普通以太网网卡）2、安装ADSLModem的信号分离器(又叫滤波器，Splite）3、安装ADSLModem交叉网线3、CabelModemCabelModem是近几年发展起来的又一种家庭电脑入网的新技术，它是一种以有线电视使用的宽带同轴电缆作为传输介质，利用有线电视网（CATV）提供高速的数据传输的广域网连接技术。CabelModem除了提供视频信号业务外，还能提供语音、数据等宽带多媒体信息业务。这种技术也具有不对称的特性，其上、下行速率各不相同。CabelModem的上行速率是768Kbps,下行速率最高可以达到38Mbps。目前有两个CabelModem标准，它们是MCNS和DOSSIS。4、DDN•DDN（DigitalDataNetwork)是公共数字数据网，是我国电信部门专为国内用户提供多种不同传输速率（64Kbps-2Mbps）的数字专线租用服务而建立的公共网络系统。它由DDN交换机和传输线路（如：光纤和双绞线）组成。•DDN可为用户提供一条高带宽、高质量的数据传输通道。数字专线有两个标准，T1是北美标准，带宽为1.544Mbps，E1是欧洲标准，带宽为2.048Mbps，公共数字数据网(DDN)采用欧洲标准，每条信道的带宽是64Kbps。•DDN数字专线可提供高质量，高速率的数据传输，它常用于实现远程局域网之间点到点的连接，是目前应用最广泛的广域网连接技术之一。•特点：DDN为用户提供不同速率的数字专线，可提供的带宽有：64K、128K、256K、512Kbps...,2.048Mbps。DDN数字专线是一条永久的传输信道，在信道上传输的是数字信号，具有不易受干扰、信号损耗小、衰减小。DDN传输质量高、延时小、线路可用率高。DDN不具备交换能力，仅提供一条点到点的专用链路。DDN是一个全透明的网络，它支持任何高层协议。传输距离远，用数字专线连接的两个网络之间可以相距非常远，它可以连接处于不同城市，甚至不同国家的网络。在通过DDN连接远程局域网时，可以使用PPP和HDLC协议。适合高速、远距离的网络互连•DDN网的组成–用户设备：数据终端设备、计算机、网桥、路由器等–网络接入单元：•可以是调制解调器、基带传输设备（DSU/CSU）以及时分复用、语音/数字复用设备等。–DDN节点：复用及数字交叉连接系统（DCS）–NMC：网管中心•对网络结构和业务进行配置，实时地监视网络运行情况，进行网络信息、网络节点告警、线路利用情况等收集、统计和报告。DDN节点DDN节点DDN节点DDN节点数字专线数字专线NMCCSU/DSUCSU/DSULANRLANRDSU/CSU的功能主要有两个：1.把用户数据转换成适合在E1电路上传输的信号和帧结构。2.从E1电路信号中提取同步时钟，送给路由器作为发送和接收时钟。•实例：通过DDN实现局域网互连DSU/CSU64k-2.048MDDNDSU/CSU64k-2.048M路由器路由器LAN1LAN2图5-3DDN实例路由器同步Modem路由器DDN/256KHDLC天津大学北京大学HDLC5、公用分组交换数据网PSDN公用分组交换数据网（PSDN-PacketSwitchedDataNetwork),是一种以分组（Packet）为基本数据单元进行数据交换的通信网络。它采用分组交换（包交换）传输技术，是一种包交换的公共数据网。由于公用分组交换数据网使用X.25协议标准，故通常也称它为X.25网。公用分组交换数据网诞生于70年代，是最早被广泛应用的广域网技术。著名的ARPANET就是使用分组交换技术组建的。在90年代使用X.25互连远程局域网的用户越来越少。公用分组交换数据网采用X.25协议规范,它的网到网（WAN-WAN）协议是X.75。X.25规定的是分组终端与分组交换网的接口规程，它是一组协议，包括物理层协议（X.21bis）、数据链路层协议(LAPB)和网络层协议，又叫分组级协议（PLP-PacketLeverProtocol）。与X.25相关的协议有:定义打包、拆包（PAD-PacketAssemblyDisassembly)操作的X.3协议；定义异步终端与PAD之间交互作用的X.28协议；定义一台主机与PAD之间交互作用的X.29协议和X.32协议。XX..2255的的编编址址规规程程是是XX..112211，，XX..112211地地址址用用1155位位十十进进制制数数表表示示，，其其格格式式如如下下图图XXXIPZXXXDCC国家码DNICX1X2X3X4X5X6X7X8X9X10•通过X.25分组交换网实现局域网互连64kb/sX.2564kb/sLAN1路由器LAN2路由器同步Modem同步Modem6、FrameRelay帧中继（FrameRelay）是80年代出现、近几年才兴起的一种新的公用数据交换网，它是由X.25发展起来的快速分组交换技术。帧中继与X.25有基本相同之处是它们都用分组交换技术，都是对等式的点对点通信。但在它们之间也存在着一些差异，其主要差别是：X.25协议包括低三层协议，FrameRelay仅包含物理层和数据链路层协议。从设计思想上看，帧中继与X.25的差异是，帧中继注重快速传输，而X.25强调高可靠性，所以在X.25网内，对传输的数据进行校验，并具有出错处理机制，而帧中继省略了这个功能，因此，帧中继传输速度快（64Kbps-2.048Mb