网络系统集成技术-广域网技术

广域网技术第五章理论部分广域网概述几种典型的广域网技术公共交换电话网（PSTN）综合业务数字网（ISDN）数字数据网（DDN）分组交换网（X.25网）帧中继网（FRN）广域网接入技术实践部分PPPPAP验证广域网的定义局域网只能在一个相对比较短的距离内实现，当主机之间的距离较远时，例如，相隔几十或几百公里，甚至几千公里，局域网显然就无法完成主机之间的通信任务。这时就需要另一种结构的网络，即广域网。广域网（WideAreaNetworks，WAN）的地理覆盖范围可以从数公里到数千公里，可以连接若干个城市、地区甚至跨越国界而成为遍及全球的一种计算机网络。广域网将地理上相隔很远的局域网互连起来。广域网的定义广域网（WAN，Wideareanetworks）也称为远程网，它所覆盖的地理范围从几十公里到几千公里，可能覆盖一个国家、地区，或横跨几个洲，形成国际性的远程网络。常利用公用通信网络提供的信道进行数据传输；网络结构比较复杂；传输速率一般低于局域网。广域网主要使用分组交换技术。广域网技术主要是指将计算机网络数据进行大范围长距离传输的技术。分布在异地的计算机网络使用网络互连设备（通常是由器）通过广域网技术连接起来，实现数据通信和信息共享。广域网的组成广域网的组成与局域网类似，广域网也由通信子网和资源子网组成。通信子网由通信线路和一些交换设备组成，而资源子网则由主机和终端组成。广域网的通信子网一般由公用网络系统充当，如：公用电话交换网（PSTN）、数字数据网(DDN)、分组交换数据网（X.25）、帧中继（FrameRelay）、综合业务数据网（ISDN）和交换多兆位数据服务（SMDS）等。广域网采用的协议广域网的通信子网工作在OSI/RM的下三层，OSI/RM高层的功能由资源子网完成。①物理层：定义了通信线路的电气和机械特性。EIA/TIA-231；EIA/TIA-449；V.24，V.35；HSSI，G.703；EIA-530。②数据链路层：定义了数据的通信协议。LAPB；FrameRely；HDLC；PPP；SDLC。③网络层：由于分布在广域网中的任意两台主机之间都可能存在多条通信线路，因此，网络层提供能在多条通信线路中选择用于数据传输的线路的功能。IP，ICMP，IGMP，IPX，SPX。广域网的通信服务类型电路交换广域网的通信服务类型分组交换广域网的通信服务类型租用专线公共交换电话网（PSTN）公共交换电话网(publicswitchedtelephonenetwork，PSTN)，也称为POTS（普通旧式电话服务），是目前普及程度最高、成本最低的公用通讯网络，它在网络互连中也有广泛的应用。其特点为：电路交换，有拨号连接过程，连接后独占信道即可传输模拟信息，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56kb/s无差错控制能力公共交换电话网（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上网公共交换电话网（PSTN）拨号上网原理公共交换电话网（PSTN）用电话拨号上网的优缺点电话线路非常容易获得对于移动人群特别重要设备简单（Modem），大多数计算机中已集成笔记本电脑和品牌电脑的标准配置成本低设备便宜、通信费用低速度慢，不超过56kb/s需要有连接过程综合业务数字网（ISDN）综合服务：语音、电报、数据、图形、视频两类：B-ISDN分组交换，基于异步传输模式（ATM）高传输速率：Upto622Mb/sorHigherN-ISDN（ISDN，“一线通”）：电路交换，利用现有的电话交换系统，需要拨号连接过程全数字传输：通信质量好，可靠性高统一的用户网络接口：UNI同时支持多个设备（最多连接8个，同时可以支持3个通信）采用带外信令，拨号连接速度快综合业务数字网（ISDN）ISDN的两种主要信道类型：D信道：16kb/s数字信道用于传输信令（带外信令）B信道：64kb/s数字信道用于传输用户的数据信息在B信道上可以建立4种类型的连接：电路交换，通过拨号建立点到点连接半永久电路（租用专线），无需拨号，始终处于连接状态分组交换，通过ISDN连接到X.25分组交换网帧中继，通过ISDN连接到帧中继网络通过D信道的呼叫控制协议，在B信道建立相应的连接综合业务数字网（ISDN）电信公司通常把多个信道组合起来（称为数字管道或通道）提供给用户使用，标准的组合方式有：基本速率接口BRI：2B+D主速率接口PRI：30B+D数字数据网（DDN）数字数据网（DigitalDataNetwork,DDN）是随着数据通信业务的发展而迅速发展起来的一种新型网络。DDN的主干网传输媒介有光纤、数字微波、卫星信道等；到用户端多使用普通电缆和双绞线。DDN利用数字信道传输数据信号，这与传统的模拟信道相比有本质的区别，DDN传输的数据具有质量高、速度快、网络时延小等一系列的优点，特别适合于计算机主机之间、局域网之间、计算机主机与远程终端之间的大容量、多媒体、中高速通信的传输，DDN曾是我国的中高速信息国道。主要应用HOST-HOST、LAN-LAN、LAN-WAN等需要实时性、突发性、高速和大通信量的应用场合。数字数据网（DDN）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。DSU/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。数字数据网（DDN）的特点DDN专线就是市内或长途的数据电路，电信部门将它们出租给用户后就变成用户的专线，直接进入电信的DDN网络。现在我们常见的固定DDN专线按传输速率可分为14.4K、28.8K、64K、128K、256K、512K、768K、1.544M（即所谓“T1”线路）及44.763M（T3）等。因为DDN的主干传输为光纤传输，采用数字信道直接传送数据，所以传输质量高。DDN专线属于固定连接的方式，不需经过交换机房，不必选择路由即可直接进入主干网络，平均时延≤450us，所以速度很快，特别适用于业务量大、实时性强的用户。DDN专线需要铺设专用线路从用户端进入主干网络，所以使用专线要付两种费用：一是电信月租费，就像拨号上网要付电话费一样；二是网络使用费，另外还有电路租用费等费用，其花费对于普通用户来说是承受不了的，所以DDN不适合普通的互联网用户。DDN用于宽带接入时，相同带宽费用是其他上网方式的数十倍甚至上百倍，唯一的好处就是接在主干网络上反映快，所以随着ADSL等技术的普及，DDN的应用已趋于衰减。数字数据网（DDN）分组交换网（X.25网）分组交换也称包交换，它是将用户传送的数据划分成一定的长度，每个部分叫做一个分组。在每个分组的前面加上一个分组头，用以指明该分组发往何地址，然后由交换机根据每个分组的地址标志，将他们转发至目的地，这一过程称为分组交换。分组交换网（X.25网）X.25简介X.25是一个基于分组的、面向连接的传输协议，传输速率为300bit/s~2Mbit/s，它定义了数据终端设备（DTE）和数据电路终接设备（DCE）之间的接口规程。X.25协议定义了一共三层的内容：1.X.25第三层（分组层）规程描述了分组层所使用分组的格式和两个三层实体之间进行分组交换的规程；2.X.25第二层（链路层）规程也叫做平衡型链路访路规程LAPB，定义了DTE与DCE之间交互的帧的格式和规程；3.X.25第一层（物理层）则定义了DTE与DCE之间进行连接时的一些物理电气特性。分组交换网（X.25网）X.25分组交换网采用虚电路和数据报文两种服务方式实现网络的信息通信。X.25网络设备分为数据终端设备（DTE）、数据电路终端设备（DCE）及分组交换设备（PSE）。DTE是X.25的末端系统，如终端、计算机或网络主机，一般位于用户端，Cisco路由器就是DTE设备。DCE设备是专用通信设备，如调制解调器和分组交换机。PSE是公共网络的主干交换机。分组交换：虚电路方式传送前要先建立预定的路由（各节点虚电路表中记录虚电路号）通过呼叫建立连接(握手)每个分组中含有虚电路号而非目标地址对使用同一虚电路的所有分组只需做一次路由选择有序传送，接收后无需排序清除请求，断开电路并非独享线路(存储转发而非透明直连）分组交换：数据报方式每个分组相互独立每个分组可以使用任何可用的路线需为每个分组（需自带地址）选择路由分组的到达可能无序分组在传送中可能丢失在接收端对分组重新排序并对丢失的分组进行补救处理分组交换网（X.25网）的应用帧中继（FR）帧中继(FrameRelay)是从X.25分组通信技术演变而来的，于1992年起步，1994年开始获得迅速发展，是一种网络与数据终端设备(DTE)接口标准。为了保证分组的可靠传输，防止分组在传输和交换过程中的丢失、错发、漏发、出错，分组通信制定了一套严密的，较为繁琐的通信协议（在分组网与用户设备间的X.25规程就起到了上述作用）。帧方式实质上也是分组通信的一种形式，只不过它将X.25分组网中分组交换机之间的恢复差错，防止拥塞的处理过程进行了简化，大大缩短了处理时间，提高了效率。帧中继网内部的纠错功能很大一部分都交由用户终端设备来完成。帧中继的主要特点是：使用光纤作为传输介质，因此误码率极低，能实现近似无差错传输，减少了进行差错校验的开销，提高了网络的吞吐量；帧中继用户的接入速率在64kbit/s至2Mbit/s，使用复用技术时，其传输速率可高达44.6Mbps。但是，帧中继不适合于传输诸如话音、电视等实时信息，它仅限于传输数据。采用分组交换技术帧中继网（FRN）帧中继（FR）：与众不同之处传统的数据通信业务（如DDN），用户预定了一条64K的电路，那么它只能以固定速率来传送数据。而帧中继技术在数据业务量为突发性时，具有动态分配带宽的功能，即用户向帧中继业务供应商预定的是约定信息速率(简称CIR)，而实际使用过程中用户可以以高于CIR的速率发送数据，却不必承担额外的费用（物超所值）。举例来说，一个用户预定了CIR=64Kbit/s的帧中继电路，并且与供应商鉴定了另外两个指标，Bc(承诺突发量)、Be(超过的突发量)，当用户以等于或低于64Kbit/s的速率发送数据时，网络定将负责地传送，当用户以大于64Kbit/s的速率发送数据时，只要网络有空(不拥塞)，且用户在一定时间(Tc)内的发送的量（突发量）小于Bc+Be时，网络还会传送，当突发量大于Bc+Be时，网络将丢弃帧；所以帧中继用户虽然付了64Kbit/s的信息速率费(收费依CIR来定)，却可以传送高于64Kbit/s的数据，这是帧中继吸引用户的主要原因之一。帧中继（FR）：应用帧中继是一种广域网技术，它采用虚电路技术，对分组交换技术进行简化，具有吞吐量大、时延小、适合突发性业务等特点，能充分利用网络资源。帧中继为多区域间，全国范围内以及国际间实现通信提供了一个灵活高效的广域网解决方案。帧中继业务目前已广泛在局域网（LAN）互连、计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、文件传送、开放远程医疗、图象查询业务和图象监视业务等网络应用中。接入网的概念指本地交换机与用户端设备之间的传输系统，它可以部分或全部代替传统的用户本地线路网，可以包含复用、交叉连接和传输功能。接入技术分类铜线接入技术CableModem光纤接入HFC接入网无线接入技术电力线载波接入技术铜线接入技术指以现有的电话线为传输介质，采用各种先进的调制技术和编码技术，提高铜线的传输速率。目前，铜线接入技术主要有以下几种：ModemHDSLADSLVDSL/VHDSLxDSL（数字用户线）DSL是在普通电话线上实现数字传输的技术。DSL属于接入