局域网与广域网互联

1第5章广域网与网络互联问题原由随着计算机、通信和计算机网络技术的飞速发展，单一的局域网已不能满足社会对信息的需求，需将分布在不同地理位置的多个相同或不同类型的计算机网络互联,以实现更广泛的资源共享和信息交流。本章重点讨论数字数据网（DDN）和帧中继（FR）网技术、网络互联的基本形式、网络互联设备的工作原理，以及局域网与局域网互联和局域网与广域网互联技术。教学重点能力要求熟悉：计算机广域网的基本概念、数据网及帧中继网技术、网络互联设备与网络互联方法。掌握：网络互联的基本概念、工作原理、典型互联网络的实现方法与技术。2本章内容§5.1计算机广域网§5.3局域网与局域网互联§5.2计算机网络互联§5.4局域网与广域网互联§5.5多层交换技术3知识结构广域网与网络互联计算机网络互联利用路由器实现互联计算机广域网局域网与广域网互联网络互联的类型网络互联的目的网络互联的内涵利用网关实现互联利用网桥实现互联利用中继器实现互联广域网类型广域网组网数字数据网网络互联的层次互联设备的对比帧中继网ATM网第二、三层交换第四、七层交换局域网与局域网互联局域网与广域网互联4§5.1计算机广域网广域网(WideAreaNetwork）是以信息传输为主要目的的数据通信网，是进行网络互联的中间媒介。由于广域网能连接多个城市或国家，并能实现远距离通信，因而又称为远程网。广域网与局域网之间，既有区别,又有联系。对于局域网，人们更多关注的是如何根据应用需求来规划、建立和应用，强调的是资源共享；对于广域网，侧重的是网络能够提供什么样的数据传输业务，以及用户如何接入网络等，强调的是数据传输。由于广域网的体系结构不同，广域网与局域网的应用领域也不同。广域网具有传输媒体多样化、连接多样化、结构多样化、服务多样化的特点，广域网技术及其管理都很复杂。55.1.1广域网的组网1、广域网的基本组成与局域网相似,广域网也由通信子网和资源子网组成,如图5-1所示。图5-1广域网的基本组成CADEHost1Host4Host3Host2通信子网B广域网中包含很多用来运行系统程序、用户应用程序的主机(Host)，如服务器、路由器、网络智能终端等。其通信子网工作在OSI/RM的下3层,OSI/RM高层的功能由资源子网完成。65.1.1广域网的组网2、广域网的组网方式为了适应广域网的特点，广域网提供了面向连接的服务模式和面向无连接的服务模式。⑴面向连接服务模式：好比电话系统,进行数据传输之前要建立连接，然后方可进行数据传输。⑵面向无连接服务模式：好比邮政系统,每个数据分组带有完整的目的地址，经由系统选择的不同路径独立进行传输。上述两种服务模式各有所长。在实际应用中，对信道数据传输质量较好、实时性要求不高的应用，采用面向无连接的服务模式较好；相反，则采用面向连接的服务模式较好。对应于两种不同的数据传输模式，广域网提供了虚电路和数据报两种不同的组网方式。75.1.2广域网的类型广域网主要由交换结点和公用数据网(PDN)所组成。如果按公用数据网划分,有PSTN、ISDN、X.25、DDN、FR、ATM等。按交换结点相互连接的方式进行划分，可分为以下3种类型：1、线路交换网线路交换网即电路交换网，是面向连接的交换网络。⑴公用交换电话网（PSTN）：也常被称为“电话网”,是人们打电话时所依赖的传输和交换网络,是数字交换和电话交换两种技术的结合。PSTN的组成如下图所示。85.1.2广域网的类型⑵综合业务数据网(lSDN)：是以电话综合数字网(IDN)为基础发展起来的通信网，是由国际电报和电话顾问委员会(CCITT)和各国的标准化组织开发的一组标准。ISDN的主要目标就是提供适合于声音和非声音的综合通信系统来代替模拟电话系统。1984年10月CCITT给出了ISDN的定义：“ISDN是由综合数字电话网发展起来的一个网络，它提供端到端的数字连接以支持广泛的服务，包括声音和非声音的，用户的访问是通过少量、多用途的用户网络标准实现的”。ISDN的发展分为两个阶段：第一代为窄带综合业务数字网（N-ISDN）,第二代为宽带综合业务数字网（B-ISDN）。N-ISDN基于有限的特定带宽,B-ISDN基于ATM异步传输模式的综合业务数字网，它的最高速率是N-ISDN的100倍以上。95.1.2广域网类型2、专用线路网专用线路数据网是通过电信运营商在通信双方之间建立的永久性专用线路,适合于有固定速率的高通信量网络环境。目前最流行的专用线路类型是DDN。3、分组交换网分组交换数据网（PSDN）是一种以分组为基本数据单元进行数据交换的通信网络。PSDN诞生于20世纪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。通过公用分组交换数据网不仅可以将相距很远的局域网互联起来，也可以实现单机接入网络。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。典型的分组交换网有：X.25网、帧中继网、ATM等。105.1.3数字数据网（DDN）1、DDN的概念数字数据网（DDN）是由光纤、数字微波或卫星等数字传输通道和数字交叉复用设备组成的数字通信网络。2、DDN的结构组成DDN主要由本地传输系统、交叉连接/复用系统、局间传输系统和网络管理系统等组成。DDN的结构如图5-2所示。图6-2DDN的网络结构DXCDXCDXCNAU本地传输系统本地传输系统局间传输系统数字信道用户线网络管理控制中心用户线NAUDTEDTE图5-2DDN的结构115.1.3数字数据网（DDN）⑴本地传输系统：由用户设备、用户线和网络接入单元组成，其中把用户线和网络接入单元称为用户环路。⑵交叉连接/复用系统：主要由数字交叉连接（DXC）设备组成。数字交叉连接设备是DDN中的主要结点设备，它是对数字群路信号及其子速率信号进行交换的设备。⑶局间传输系统：是指DDN中各结点机通过数字信道连接组成的局间网络拓扑结构。局间传输的数字信道是指数字传输系统中的基群（2Mbit/s）信道。⑷网络管理系统：系统包括用户接入管理、路由的选择、网络资源的调度、网络状态的监控、网络故障诊断、网络运行数据的收集与统计、计费的统计等。图6-2DDN的网络结构125.1.3数字数据网（DDN）时分复用技术通信方式灵活全透明传输传输质量好有网络管理中心传输速率高3、DDN的功能特点DDN具有通话、传真、数据传输、会议电视、帧中继、组建虚拟专网等多种功能，并具有以下特点：135.1.3数字数据网（DDN）1基本业务：点对点、点到多点通信业务。点到多点通信可以将数据信息流从一点同时传送到多点，使多点同时得到同一信息2帧中继业务：是通过在DDN节点上设置帧中继模块来实现的，提供永久性虚电路（PVC）连接方式的帧中继业务。3话音/G3传真业务：通过在用户入网处设置的话音服务模块提供压缩话音/G3传真业务。4虚拟专用网（VPN）业务：VPN是利用DDN的部分网络资源所形成的一种虚拟网络。4、DDN提供的业务DDN实际上是我们常说的数据租用专线，是近年来广泛使用的数据通信服务，DDN提供的业务主要有以下4项：145.1.3数字数据网（DDN）5、DDN的组网方式1数据终端接口单元接入：这是通常情况下的组网方式，其接口标准符合ITU-TV.24、V.35和X.21。2Modem接入：在电信局DDN节点机机房配置一台调制解调器,在用户终端配置另一台与其相同或兼容的调制解调器。3xDSL系列设备接入：适用于支持高速用户接入，如HDSL接入速率可达2048Kbit/s。4节点机接入：将小容量DDN节点直接放到用户机房内。用户节点和网络节点之间采用光端机和光纤,提供一个或多个E1连接。5光纤电路接入：已将光纤接入到网络用户的家中，通信速率可灵活选择。155.1.3数字数据网（DDN）6、DDN的主要应用DDN作为一种数据业务的承载网络,不仅可以实现用户终端的接入，而且可以满足用户网络的互联，扩大信息的交换与应用范围，在各行各业、各个领域中的应用也较广泛。DDN的主要应用有：数据传输，语音、图像传输，民航、火车站售票连网,银行联网、股市行情广播及交易,信息数据库查询等。特别适用于业务量大、实时性强的数据通信使用。随着多媒体通信的普及，人们对网络的带宽、时延、传输质量等提出了更高的要求。DDN独享资源,信道专用将会造成一部分网络资源的浪费，并对多媒体信息传输显得带宽太窄,致使现有DDN传输技术不能适应数据业务的发展和网络规模的扩大。165.1.4帧中继（FR）网1、帧中继网概念帧中继(FrameRelay，FR)又称快速分组交换，它是在分组交换数据网（PSDN）的基础上发展起来的、在综合业务数字网（ISDN）标准化过程中一项最重要的革新技术，是在数字光纤传输线路逐渐代替原有的模拟线路、用户终端日益智能化的情况下，由X.25分组交换网发展起来的一种快速分组交换网。帧中继采用了两种关键技术，即“虚拟租用线路”和“流水线”技术，从而使帧中继能够面向需要高带宽、低费用、额外开销低的用户群，而得到广泛应用。175.1.4帧中继（FR）网图5-4帧中继组成结构FR交换机帧中继网络FR交换机FR交换机LAN路由器FR终端FRADFR交换机2、帧中继网的结构组成在物理实现上，帧中继网络由用户设备与网络交换设备组成，其典型结构如图5-4所示。FR交换机是帧中继网络的核心，其功能作用类似于以太网交换机,都是在数据链路层完成对帧的传送。帧中继网络中的用户设备负责把数据帧送到帧中继网络。185.1.4帧中继（FR）网3、帧中继网的功能特点1误码率低：采用光纤作为传输介质，将分组交换机之间的恢复差错、防止拥塞的处理过程简化,使数据传输误码率大大降低。2效率高：帧中继将分组通信的三层协议简化为两层，大大缩短了处理时间，提高了效率。3适合多媒体传输：帧中继以帧为单位进行数据交换，特别适合于作为网间数据传输单元，适用于多媒体信息的传输。4电路利用率高：帧中继采取统计复用方式，因而提高了电路利用率，能适应突发性业务的需要。5连接性能好：帧中继网是由许多帧中继交换机通过中继电路连接组成的通信网络，可为各种网络提供快速、稳定的连接。195.1.4帧中继（FR）网4、帧中继网提供的业务帧中继是一个简单的面向连接的虚电路分组业务，它既提供交换虚电路（PVC），也提供永久虚电路（SVC）。帧中继允许用户以高于约定传输速率的速率发送数据，而不必承担额外费用。帧中继可适用于以下情况：◆在用户通信所需带宽要求为64kbps～2Mbps且参与通信的用于多于两个。◆通信距离较长，应优先选用帧中继。◆数据业务量为突发性的,由于帧中继具有动态分配带宽的能力，选用帧中继可以有效处理。帧中继适合于远距离或突发性的数据传输，特别适用于局域网之间互联。205.1.4帧中继（FR）网5、帧中继网的组网方式若用户需要接入帧中继网,则可以根据用户的网络类型选择适合的组网方式。⑴局域网接入：用户接入帧中继网络一班通过FRAD设备，FRAD指支持帧中继的主机、网桥、路由器等,连接如图5-5所示。图5-5LAN接入帧中继网示意图帧中继交换机终端路由器UNIUNIFRADFRSFRSFRSFRS帧中继网帧中继终端局域网215.1.4帧中继（FR）网⑵终端接入：终端通常是指PC或大型主机，大部分终端是通过FRAD设备接入到帧中继网络。如果是具有标准UNI（用户网络接口）的终端，例如具有PPP、SNA或X.25协议的终端，则可作为帧中继终端直接接入帧中继网络。帧中继终端或FRAD设备可以采用直通用户电路接入到帧中继网络，也可采用电话交换电路或ISDN交换电路接入帧中继网络。⑶专用帧中继网接入：用户专用帧中继网接入公用帧中继网时，通常将专用网中的规程接入到公用帧中继网络。225.1.4帧中继（FR）网6、帧中继网的主要应用帧中继网的应用十分广泛，但主要用在公共或专用网上的局域网互联以及广域网连接。局域网互联图像文件传送局域网互联是帧中继最典型的一种应用,在世界上已经建成的帧中继网中,其用户数量占90％以上。虚拟专用网帧中继网络可以将几个结点