网络互联与广域网技术

Page12020/3/11第8章网络互联与广域网技术本章重点●网络互联概念●广域网技术PSTN、ISDN、DDN、X.25、帧中继FR、数字用户线xDSLPage22020/3/118.1概述？网络互联的动力：更大范围的资源共享网络互联：HOST-LAN、LAN－LAN/WANPage32020/3/111.网络互联层次从网络体系结构的层次观点来考察网络互联，可分为四个层次：物理层——广义的意义上数据链路层网络层网络层以上Page42020/3/11物理层：在电缆段之间复制比特流没有地址概念，因此从本质上并非是网络互连网络层数据链路层物理层传输层应用层网络层数据链路层物理层传输层应用层物理层中继器、集线器电缆段2电缆段1Page52020/3/11物理层数据链路层：在网段之间转发数据帧（根据物理地址）网络层数据链路层物理层传输层应用层网络层数据链路层物理层传输层应用层物理层网桥、交换机数据链路层网段1网段2Page62020/3/11链路层物理层网络层：在网络之间转发报文分组（根据逻辑地址）网络层数据链路层物理层传输层应用层网络层数据链路层物理层传输层应用层物理层路由器链路层网络层网络2网络1Page72020/3/11更高层：连接不同体系结构的网络网络层数据链路层物理层传输层应用层网络层数据链路层物理层传输层应用层物理层网关链路层网络层网络1传输层应用层物理层链路层网络层网络2Page82020/3/112.LAN的互联•本地互联特点：范围有限、主干（Backbone）采用局域网技术，如FDDI、Ethernet互联层次：链路层（网络层）互联设备：网桥、交换机（有时可采用路由器）•远程互联特点：范围大、主干采用广域网技术，如ISDN、X.25、DDN、ATM、FR、ADSL等互联层次：网络层或更高层互联设备：路由器、网关（有时可采用远程网桥）Page92020/3/11LAN1LAN2中继器或HUBLAN1LAN2网桥或交换机LAN1LAN2路由器LAN1路由器LAN2路由器WAN本地远程Page102020/3/113.远程访问•移动用户、远程用户远程访问局域网特点：远程结点，可以没有IP地址（动态分配）如PSTN、ISDN、X.25、ADSL等层次：网络层（链路层）设备：路由器、访问服务器（RAS）LAN路由器或RASWANPage112020/3/118.2广域网技术三类：•拨号（电路交换）PSTN、ISDN•分组(帧)交换ATM、X.25、FrameRelay•专线（点到点）DDN、xDSLPage122020/3/11互联实例1：远程PC接入局域网LANPSTNModem拨号访问服务器RASPCPCModemPage132020/3/11互联实例2：利用帧中继实现局域网远程互联LAN1路由器LAN2路由器LAN3路由器FRSFRSFRSFRS：帧中继交换机广域网Page142020/3/118.3公共电话交换网PSTN(POTS)•电路交换•有拨号连接过程•即可传输模拟信息，也可传输数字信息•用户环路为模拟传输•数据通信时需要使用MODEM•收发双方传输速率必须相同，最高为56kbpsPage152020/3/11PSTN的协议结构•物理层主要使用RS-232(DTE和Modem之间的接口)；•链据层为PPP(或SLIP，现已很少用)；•PPP支持的任何一种高层协议IP/IPX/…PPP/SLIPRS-232网络层数据链路层物理层Page162020/3/11PSTN的组成中继网电话交换机计算机本地环路电话公司的设备用户的设备用户家庭电信公司MODEMMODEM数字线路模拟线路RS-232Page172020/3/118.4综合业务数字网ISDN（IntegratedServiceDigitalNetwork）•电路交换，利用现有的电话交换系统•有拨号连接过程•全数字传输网络•多服务：语音、数据、文本、图形、视频•采用带外信令（D信道），拨号连接速度快•载体信道（B信道）带宽为64kbit/sPage182020/3/11Q.931LAPD(Q.921)I.430/I.431网络层数据链路层物理层ISDN的协议结构•物理层使用I.430(BRI)和I.431(PRI)；•链路层和网络层分为控制呼叫协议和用户访问协议链路层―控制：LAPD―用户：PPP、FR、LAPB(X.25)等网络层―控制：Q.931―用户：IP、X.25PPPFRLAPBIP/IPXX.25用户访问控制呼叫Page192020/3/11ISDN的组成广域网ISDN交换机ISDN终端ISDN数字电话本地回路电信公司的设备NT1用户的设备用户家庭电信公司家庭用的ISDNTE1TE1TE1TUPage202020/3/11广域网ISDN交换机TE1本地回路电信公司的设备NT1用户的设备用户办公室电信公司大型商用的ISDNTE1TE1TE2TANT2UTSSSRPBXPage212020/3/11ISDN的设备•1类终端设备（TE1）与ISDN网络兼容的设备，可直接连接1类网络终结设备NT1或2类网络终结设备NT2。通过4根（2对）数字线路连接到ISDN网络。•2类终端设备（TE2）与ISDN网络不兼容的设备。连接ISDN网时需要使用终端适配器TA。•终端适配器（TA）把非ISDN设备的信号转换成符合ISDN标准的信号。可以是一个单独的设备，也可以安装在TE2内。Page222020/3/11•1类网络终结设备（NT1）用户端网络设备，与4线的ISDN用户线或传统的2线用户环路连接。一般由电信公司提供，是ISDN网络的一部分。物理层设备。NT1的用户端接口可支持连接8台ISDN终端设备。•2类网络终结设备（NT2）位于用户端的执行交换和集中功能的一种智能化设备（可提供OSI/RM的第2、3层服务）。如小型的数字程控交换机PBX。大型用户终端数量多，需要使用NT2做交换连接。Page232020/3/11ISDN参考点ISDN网络中不同设备之间连接的规范。•U参考点：NT1与电信公司ISDN交换机间的连接点•T参考点：NT1到用户设备之间的连接点。•S参考点：NT2与TE1/TA之间的连接点。•R参考点：TE2与TA之间的连接点。Page242020/3/11ISDN接口ISDN提供了一种数字化的比特管道，使信息在用户与电信公司之间流动。ISDN比特管道支持由TDM分隔的多个信道。常用的有两种标准化信道：D信道——16kbit/s数字信道，用于带外信令。B信道——64kbit/s数字PCM信道，用于语音或数字。ISDN比特管道主要支持两种信道的组合：•BRI：基本速率接口。2B+D•PRI：主速率接口（一次群速率接口）。30B+DPage252020/3/11BRIDB1B2PRIDB1~B30基本速率数字管道，144kbps主速率数字管道，2Mbps数字管道示意图Page262020/3/118.5数字数据网DDN(DigitalDataNetwork)•是利用数字信道传输数据信号的数据传输网。•非交换的永久/半永久虚电路。•为用户提供点到点的数字专用线路。•网络对用户透明，支持任何协议。•适合于频繁的大数据量通信，可用于计算机之间的通信，或用于传送数字化传真，数字话音，数字图像信号等。•实际上就是在干线上为用户提供时分复用信道。•用户接入速率一般为2Mbit/s，干线最高155bit/s。网络延迟约为450微妙。Page272020/3/11RS-232/V.35/…网络层数据链路层物理层点对点专线和DDN的协议结构•物理层使用RS-232、V.35等物理层协议；•数据链路层与ISDN类似，但没有控制呼叫协议链路层：PPP、FR、LAPB(X.25)、HDLC等网络层：IP、X.25等PPPFRLAPBIP/IPXX.25HDLCPage282020/3/11DDN节点DDN节点DDN节点DDN节点DSU/CSU数字专线DSU/CSU数字专线DTEDTEDSU/CSU:数据服务单元。可以是调制解调器或基带传输设备，以及时分复用、语音/数字复用等设备。NMC:网管中心。可以方便地进行网络结构和业务的配置，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:数字交叉连接时分复用设备NMCDDN的组成Page292020/3/11DDN的物理接口接入DDN的设备，物理接口应符合ITU-T的相关建议：•2Mbit/s数字复用电路接口：应符合ITU-TG.703、G.704、G.732、G.823、G.826、G.921等建议；•N×64kbit/s数字复用电路：应符合ITU-TG.735、G.736建议；•TDM接口：应符合ITU-TG.703、V.35、V.24/V.28、X.21建议复用标准符合X.50、X.58。•64kbit/s数字复用电路：应符合ITU-TG.735、G.737建议；•帧中继接口：应符合ITU-TI.122、Q.932建议。Page302020/3/11•传输速率高：2Mbit/s或N×64kbit/s（N≤30或31）•传输质量高：无连接延迟，网络时延小。•协议简单：不受任何协议的约束，是全透明网。•多种业务：可以支持数据、语音、图像的传输。•帧中继：提供帧中继服务。•灵活的连接方式：可支持PC-LAN、LAN-LAN连接，为用户提供灵活的组网环境。•可靠性高：采用路由迂回和备用方式，安全可靠。DDN的特点Page312020/3/11用DDN进行LAN互联DSU/CSU64k-2MDDNDSU/CSU64k-2MLAN1路由器LAN2路由器Page322020/3/118.6X.25分组交换网（PDN）•工作在网络体系结构的低3层•采用分组交换，面向连接(虚电路)，可靠性高•多路复用，一条物理链路支持多条虚电路•点对点传输，不支持广播•支持多种高层协议，它们均作为普通数据被封装在X.25的分组中在网络中传送•工作速率≤64KbpsPage332020/3/11X.25的体系结构X.25——“在公用数据网上以分组方式工作的数据终端设备DTE和数据电路端接设备DCE之间的接口”。它对应于OSI层次模型的最下三层。X.21/RS-232/V.35/…网络层数据链路层物理层LAPBX.25Page342020/3/11X.25网络的组成PSEPSEPSEPSEPSEDCEDCEX.25X.25PSE：分组交换设备广域网DTEDTEPage352020/3/11X.25网络由许多称之为分组交换机(PSE)的节点组成。为了保证通信可靠性，每个PSE至少与另两个PSE相连接，使得一个PSE故障时，能通过其他路由继续传输信息。PSE之间交换的是分组(包)，所以又称X.25网为分组交换网或包交换网。PSE采用存储转发的方法交换分组。Page362020/3/11X.25网络的设备•数据终端设备(DTE)：X.25网络的末端设备(如路由器、主机、终端、PC机等)，一般位于用户端（故称为用户设备）•数据电路端接设备(DCE)：专用的通信设备，DTE通过DCE接入X.25网络•PSE：X.25网络分组交换机，用于数据的存储转发•PAD设备：用于将非分组设备接入X.25网。位于DTE与DCE之间，实现三个功能：缓冲、打包、拆包。（见下页图）Page372020/3/11缓冲区打包拆包PAD非分组终端DCEPAD的工作原理X.25网络Page382020/3/11•X.25网络为用户提供的是虚电路服务。多个虚电路可复用到单条物理电路上。•一条物理电路可支持4096个虚电路。•DTE之间端到端的通信是通过双向虚电路来完成的（一般申请16个双向虚电路）。•X.25即支持永久虚电路PVC，也支持交换虚电路SVC。X.25提供的服务Page392020/3/11X.25网络的接入•分组终端：直接接入•非分组终端：通过PAD接入•字符终端：用拨号(PSTN)方式