第6章 廣域網課件

1、第四章第四章 數(shù)據鏈路層數(shù)據鏈路層第六章第六章 廣域網廣域網基本要求：基本要求：了解廣域網的特點、服務類型及實現(xiàn)方式；了解廣域網的特點、服務類型及實現(xiàn)方式；了解常見的廣域網設備；了解常見的廣域網設備；了解若干典型的廣域網協(xié)議和技術，包括了解若干典型的廣域網協(xié)議和技術，包括PPP、ISDN、ATM、幀中繼和幀中繼和SDH技術等技術等 重點難點重點難點:廣域網中各層的劃分及協(xié)議廣域網中各層的劃分及協(xié)議第四章第四章 數(shù)據鏈路層數(shù)據鏈路層6. 廣域網概述 廣域網局域網覆蓋范圍至少在上百公里幾公里到幾十公里 目的互連廣泛地理范圍內的局域網 小范圍內的資源共享 傳輸方式 采用載波形式的頻帶傳輸或光傳輸 通

2、常采用基帶傳輸所有者由公共通信部門來建設和管理私有性網絡拓撲結構 采用網狀拓撲 總線拓撲，環(huán)拓撲第四章第四章 數(shù)據鏈路層數(shù)據鏈路層6.1.2 廣域網服務的實現(xiàn)模型 S SS SS SS SS S S 點到點或電路交換連接 本地環(huán)路 用戶端設備 中心交換機 分界 廣域網服務提供商 的長途網絡第四章第四章 數(shù)據鏈路層數(shù)據鏈路層設備說明l用戶端設備CPE(customer premises equipment)：物理上放置在用戶一側的設備，包括屬于用戶的設備或服務提供商放置在用戶側的設備。l分界(demarcation)：在CPE的前端，本地環(huán)路開始的地方，通常CPE也就是用戶接入所在地。l本地環(huán)路

3、(local loop)：從分界到服務提供商中心局的線路。l中心局交換機(Central office switch)：是由廣域網服務提供商提供的，離用戶最近的局端交換機。l長途網絡(Toll network)：廣域網服務提供商用來實現(xiàn)長途傳輸?shù)耐ㄐ啪W絡，通常由成組的交換機和中繼設備組成。第四章第四章 數(shù)據鏈路層數(shù)據鏈路層6.1.3 常見廣域網設備常見廣域網設備路由器：主要是用來實現(xiàn)LAN與WAN的互連或WAN和WAN的互連廣域網交換機：屬于數(shù)據鏈路層的多端口存儲轉發(fā)設備，轉發(fā)廣域網數(shù)據鏈路層協(xié)議幀調制解調器 DCE設備 通信服務器 主要用來對廣域網用戶進行身份合法性的驗證并提供服務策略 調

4、制 解 調 器 路 由 器 廣 域 網寬 帶 交 換 機 通 信 服 務 器第四章第四章 數(shù)據鏈路層數(shù)據鏈路層常見廣域網服務類型和帶寬常見廣域網服務類型和帶寬按實現(xiàn)方式：專線服務、線路交換服務、包交換服務專線服務可以為用戶提供永久的專用連接 連接性能可靠、租用費用高用于WAN的核心連接、LAN和LAN之間的長期固定連接第四章第四章 數(shù)據鏈路層數(shù)據鏈路層線路交換又稱電路交換過程：每次通信都要首先在網絡中建立一條物理線路或連接數(shù)據傳輸撤除或結束所建立的連接例子：傳統(tǒng)電話網、ISDN第四章第四章 數(shù)據鏈路層數(shù)據鏈路層包交換將待傳輸?shù)臄?shù)據分成若干個等長或不等長的數(shù)據傳輸單元來進行獨立傳輸?shù)囊环N服務方式

5、特點：不同的來源和目的的數(shù)據包和幀共享網絡線路交換設備為這些包或幀選擇一條合適的路徑將其傳送到目的地 例子：幀中繼和ATM 節(jié) 點 1節(jié) 點 2節(jié) 點 3D C E廣 域 網D C E 廣 域 網 交 換 機第四章第四章 數(shù)據鏈路層數(shù)據鏈路層帶寬線 路 類 型信 號 標 準傳 輸 速 率5 6D S 05 6 k b p s6 4D S 06 4 k b p sT 1D S 11 .5 4 4 M b p sE 1Z M2 .0 4 8 M b p sE 3M 33 4 .0 6 4 M b p sJ 1Y 12 .0 4 8 M b p sT 3D S 34 4 .7 3 6 M b p s

6、O C - 1S O N E T5 1 .8 4 M b p sO C - 3S O N E T1 5 5 .5 4 M b p sO C - 9S O N E T4 6 6 .5 6 M b p sO C - 1 2S O N E T6 2 2 .0 8 M b p sO C - 1 8S O N E T9 3 3 .1 2 M b p sO C - 2 4S O N E T1 2 4 4 .1 6 M b p sO C - 3 6S O N E T1 8 6 6 .2 4 M b p sO C - 4 8S O N E T2 4 8 8 .3 2 M b p s第四章第四章 數(shù)據鏈路層數(shù)據

7、鏈路層6.1.5 廣域網與OSI模型PresentationData LinkPhysicalData LinkPhysicalData LinkNetworkTransportSessionPhysicalBBABCXTransportNetworkData LinkPhysicalPresentationYTransportApplicationData LinkNetworkSessionPhysicalData LinkPhysicalNetworkNetworkNetworkApplicationApplication第四章第四章 數(shù)據鏈路層數(shù)據鏈路層6.1.5 廣域網與OSI模型

8、主要工作于OSI模型的下三層，即物理層、數(shù)據鏈路層和網絡層 物理層協(xié)議主要描述如何面向廣域網的服務提供電氣、機械、規(guī)程和功能特性數(shù)據鏈路層則是定義了數(shù)據如何進行幀的封裝以通過廣域網鏈路傳輸?shù)竭h程節(jié)點 廣域網第三層第二層第二層第一層第一層第三層第二層第二層第一層第一層路由器路由器DTE設備DTE設備DCE設備DCE設備 MMO OD DE EMMMMO OD DE EMM第四章第四章 數(shù)據鏈路層數(shù)據鏈路層6.2 PPP全稱：Point-to-Point Protocol，點對點協(xié)議由IETF制定，是應用最廣泛的WAN協(xié)議目的： 為路由器到路由器、主機到網絡之間使用串行接口進行點到點的連接提供了O

9、SI第二層的服務數(shù)據鏈路層：解決鏈路建立、維護、拆除上層協(xié)議協(xié)商、認證傳輸介質：數(shù)據鏈路層 PPPI PI P X第三層協(xié)議IPCPIPXCP其 它網絡控制協(xié)議認證、其他功能鏈路控制協(xié)議同步/異步傳輸介質 物理層網絡層第四章第四章 數(shù)據鏈路層數(shù)據鏈路層幀格式：一種HDLC的變化形式 對網絡層協(xié)議的支持：包括了多種不同的主流協(xié)議，如IP 和IPX等 鏈路控制協(xié)議LCP (Link Control Protocol)用于數(shù)據鏈路連接的建立、配置與測試，NCP(Network Control Protocols)一組用來建立和配置不同的網絡層協(xié)議 第四章第四章 數(shù)據鏈路層數(shù)據鏈路層建立PPP連接的四

10、個階段鏈路建立階段 通過發(fā)送LCP的幀來對鏈路進行相關的配置，包括數(shù)據的最大傳輸單元、是否采用PPP的壓縮、PPP的認證方式等 鏈路質量協(xié)商階段 可選的階段 主要用于對鏈路質量進行測試，以確定其能否為上層所選定的網絡協(xié)議提供足夠的支持 若連接的雙方已經要求采用安全認證，則在該階段還要按所選定的認證方式進行相應的身份認證 第四章第四章 數(shù)據鏈路層數(shù)據鏈路層建立PPP連接的四個階段網絡層協(xié)議選擇階段 通過發(fā)送NCP包來選擇網絡層協(xié)議并進行相應的配置，不同的網絡層協(xié)議要分別進行配置 ，從而一條完整的PPP鏈路就建立起來了，可以在上面進行數(shù)據傳輸鏈路拆除任何時候只要用戶請求斷開連接或者由于鏈路故障，P

11、PP的連接都會被終止 第四章第四章 數(shù)據鏈路層數(shù)據鏈路層PPP驗證的兩種類型PAP(Password Authentication Protocol)使用兩次握手用戶名與密碼對由遠程網絡節(jié)點遠程網絡節(jié)點不斷地在鏈路上發(fā)送 直到被驗證被本地節(jié)點本地節(jié)點確認或終結密碼在傳輸過程中采用的是明文明文方式 對于攻擊沒有防護措施，易受攻擊發(fā)送登錄請求的時間和頻率完全由遠程節(jié)點控制 第四章第四章 數(shù)據鏈路層數(shù)據鏈路層PAP第四章第四章 數(shù)據鏈路層數(shù)據鏈路層 CHAP 三次握手本地節(jié)點提供一個用于身份驗證的挑戰(zhàn)值 遠程節(jié)點根據所收到的挑戰(zhàn)值計算出一個回應值發(fā)送回本地節(jié)點 若該值與本地節(jié)點的計算結果一致，則遠程

12、節(jié)點被驗證通過 第四章第四章 數(shù)據鏈路層數(shù)據鏈路層安全性CHAP是由本地來控制登錄的時間與頻率 沒有獲得挑戰(zhàn)值的遠程節(jié)點是不可能嘗試登錄并建立連接挑戰(zhàn)值都是一個不可預測的隨機變量比PAP更加安全有效 第四章第四章 數(shù)據鏈路層數(shù)據鏈路層6.3 ISDN 綜合業(yè)務數(shù)字網（Integrated Service Digital Network）N-ISDN 與 BISDN定義 由電話綜合數(shù)字網IDN演變而來的，它向用戶提供端到端的連接，并支持一切話音、數(shù)字、圖像、圖形、傳真等廣泛業(yè)務 用戶可以通過一組有限的、標準的、多用途用戶網絡接口來訪問這個網絡獲得相應的業(yè)務 特性 通信網 支持端到端的數(shù)字連接 全

13、數(shù)字化的網絡 支持各種通信業(yè)務 提供標準的用戶-網絡接口 用戶對ISDN的訪問通過該接口完成 第四章第四章 數(shù)據鏈路層數(shù)據鏈路層6.3.1 ISDN的組成TE1TE2NT2(PBX)TANT1ISDN 交 換 機ISDN 交 換 機公 用 網 絡 或專 用 網 絡RSTU第四章第四章 數(shù)據鏈路層數(shù)據鏈路層6.3.1 ISDN的組成標準ISDN終端（TE1）: TE1是符合ISDN接口標準的用戶設備，如數(shù)字電話機和四類傳真機等非標準ISDN終端（TE2）:TE2是不符合ISDN接口標準的用戶設備，TE2需要經過終端適配器TA的轉換，才能接入ISDN標準接口 終端適配器TA：完成適配功能，包括速率

14、適配和協(xié)議轉換等，使TE2能夠接入ISDN 網絡終端1（NT1）：NT1是放置在用戶處的物理和電器終端裝置，它屬于網絡服務提供商的設備，是網絡的邊界 網絡終端2（NT2）：NT2又稱為智能網絡終端，如數(shù)字PBX、集中器等，它可以完成交換和集中的功能 第四章第四章 數(shù)據鏈路層數(shù)據鏈路層ISDN參考點 R、S、T、U等是ISDN組件之間的連接規(guī)范，被稱為ISDN參考點 ISDN參考點是ISDN中不同功能的分界點 參考點含 義R非ISDN兼容設備和TA之間的參考點S連接NT2或用戶交換設備的參考點T從NT2向外連接NT1的參考點UNT1與ISDN網絡連接的參考點第四章第四章 數(shù)據鏈路層數(shù)據鏈路層6.

15、3.2 ISDN的速率服務 基本速率接口( basic rate interface，簡稱BRI)包括兩條全雙工的B信道和一條全雙工的D信道，簡稱為2B+DB信道的速率為64KB/S，用來傳送用戶信息 D信道的速率為16KB/S，用來傳送用戶網絡信令或低速的分組數(shù)據基群速率接口PRI ，又稱一次群接口 基群又分為兩種速率 歐洲和中國采用2.048MB/S的速率 ，30B+D，B和D信道的速率都為64KB/S ，B信道用來傳送用戶信息D D信道用來傳送用戶網絡指令 在美國和日本采用1.544MB/S的速率，此時基群接口的信道結構為23B+D 第四章第四章 數(shù)據鏈路層數(shù)據鏈路層 ISDN的兩種基本

16、服務 B1到B2 (64kbps)基速信道基群信道（a）基速信道（b）基群信道D (16kbps)D (64kbps)B1到B23或B30(64kbps)第四章第四章 數(shù)據鏈路層數(shù)據鏈路層6.3.3 ISDN的應用 承載業(yè)務ISDN網絡提供的單純的信息傳輸業(yè)務 用戶終端業(yè)務由網絡和用戶終端設備共同完成的業(yè)務 補充業(yè)務對承載業(yè)務和用戶終端業(yè)務的補充和擴展 第四章第四章 數(shù)據鏈路層數(shù)據鏈路層6.4 ATM 異步傳輸模式(Asynchronous Transfer Mode）ATM的實現(xiàn)采用信元交換信元(cell)53字節(jié)的固定長度 前個字節(jié)為信頭，載有地址信息和其他一些控制信息后48個字節(jié)為信息段

17、 第四章第四章 數(shù)據鏈路層數(shù)據鏈路層ATM網絡系統(tǒng) ATM優(yōu)點 以面向連接的方式工作，保證傳輸?shù)目煽啃?ATM的物理線路使用光纖，誤碼率很低 信頭的處理能基于硬件實現(xiàn)，處理時延小采用短信元作為數(shù)據傳輸單位可以充分利用信道空閑，提高了帶寬利用率 光纖A T M終端A T M終端A T M 復用A T M復用A T M交換機A T M交換機光纖光纖第四章第四章 數(shù)據鏈路層數(shù)據鏈路層6.5 幀中繼 幀中繼出現(xiàn)的背景繼承了X.25提供統(tǒng)計復用功能采用虛電路交換簡化可靠傳輸和差錯控制機制 采用虛電路交換交換虛電路(Switched Virtual Circuits ，SVCs)永久虛電路(Permanent Virtual Circuits，PVCs) 第四章第四章 數(shù)據鏈路層數(shù)據鏈路層與X.25比較網絡層次上X.25：三層體系 FR：只有物理層和鏈路層兩層 相對于X.25的數(shù)據鏈路層，取消了流量控制、糾錯及確認等處理功能流量控制和差錯控制等委