第6章廣域網(wǎng)技術(shù)

1、第第6 6章章 廣域網(wǎng)技術(shù)廣域網(wǎng)技術(shù)6.1概述概述 1. WANWAN的定義的定義 WAN是廣域網(wǎng)（wide area network）的英文縮寫(xiě)，WAN定義為使用本地和國(guó)際電話公司或公用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，將分布在不同國(guó)家、地域、甚至全球范圍內(nèi)的各種局域網(wǎng)、計(jì)算機(jī)、終端等設(shè)備，通過(guò)互聯(lián)技術(shù)而形成的大型計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)。2. WANWAN的類型與分布范圍的類型與分布范圍（1） WANWAN的類型的類型 第一種廣域網(wǎng)：是指電信部門(mén)提供的電話網(wǎng)或者是數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，例如，PSTN（公用電話網(wǎng)）、X.25（公用分組交換網(wǎng)）、DDN（公用數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)）等。這些網(wǎng)絡(luò)可以向用戶提供世界范圍的數(shù)據(jù)通信服務(wù)。 第二種廣域網(wǎng)：是指

2、將分布在同一大城市、同一國(guó)家、同一洲，甚至幾個(gè)洲的局域網(wǎng)，通過(guò)電信部門(mén)的公用通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互聯(lián)而成的專有廣域網(wǎng)。（2） WANWAN的分布距離的分布距離 WAN的分布距離是指包括WAN中的所有主機(jī)與工作站點(diǎn)的物理設(shè)備分布的地理范圍，一般為：方圓10公里、100公里或1000公里以上的數(shù)量級(jí)。3. WANWAN的連接介質(zhì)的連接介質(zhì) WAN中的微機(jī)工作站和局域網(wǎng)可以使用各種連接介質(zhì)進(jìn)行連接。6.2廣域網(wǎng)的參考模型廣域網(wǎng)的參考模型廣域網(wǎng)的協(xié)議層次廣域網(wǎng)的協(xié)議層次l涉及到OSI/RM的最低三層：l物理層：物理層：PSTN、DDN、xDSL、SONETl數(shù)據(jù)鏈路層：數(shù)據(jù)鏈路層：ISDN、FR、ATMl網(wǎng)絡(luò)

3、層：網(wǎng)絡(luò)層：X.25Modem, DSU/CSUDTU, NT1PHYDLNETWORKDLPHY路由器路由器PSTN, DDN,ISDN, ATM, X.25Modem, DSU/CSUDTU, NT1局域網(wǎng)PHYDLNETWORKDLPHY路由器路由器局域網(wǎng)WAN子網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)與子網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)與OSI參考模型之間的參考模型之間的關(guān)系關(guān)系6.3廣域網(wǎng)的構(gòu)成廣域網(wǎng)的構(gòu)成 6.4廣域網(wǎng)的地址與路由廣域網(wǎng)的地址與路由 6.4.1廣域網(wǎng)中的物理地址 6.4.2廣域網(wǎng)中分組的轉(zhuǎn)發(fā)廣域網(wǎng)中分組的轉(zhuǎn)發(fā) 分組交換網(wǎng)的分組轉(zhuǎn)發(fā)是基于查表的。轉(zhuǎn)發(fā)就是在交換結(jié)點(diǎn)收到分組時(shí)，檢查其目的地址，然后用查找轉(zhuǎn)發(fā)表(forwardin

4、g table)的方法，找出應(yīng)從結(jié)點(diǎn)的哪一個(gè)接口將該分組發(fā)送出去。 路由選擇則是構(gòu)造路由表 (routing table) 的過(guò)程。路由表是用路由選擇算法得到的，而轉(zhuǎn)發(fā)表則是根據(jù)路由表得出的。6.4.3層次地址和路由的關(guān)系層次地址和路由的關(guān)系 6.4.4廣域網(wǎng)中的路由廣域網(wǎng)中的路由 6.4.5路由表的計(jì)算路由表的計(jì)算 （1）靜態(tài)路由（2）動(dòng)態(tài)路由6.5 X.25 公共分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)是一個(gè)以數(shù)據(jù)通信為目標(biāo)的公共數(shù)據(jù)網(wǎng)PDN（Public Data Network）。在PDN內(nèi)各節(jié)點(diǎn)是由交換機(jī)（PSE）組成的。交換機(jī)間交換的數(shù)據(jù)單元是分組（數(shù)據(jù)包），交換機(jī)具有存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)分組的能力。為了使用戶設(shè)備經(jīng)P

5、DN的連接實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，ITU-T于1966年推出了X.25建議書(shū)。X.25建議書(shū)使PDN向用戶提供了統(tǒng)一的接口規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)，所以習(xí)慣上稱PDN為X.25網(wǎng)或X.25 PDN。X.25網(wǎng)的特點(diǎn)網(wǎng)的特點(diǎn)l統(tǒng)一的用戶設(shè)備接口lX.25網(wǎng)內(nèi)各節(jié)點(diǎn)是具有運(yùn)算、存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)等功能的專用計(jì)算機(jī)，向用戶設(shè)備提供了網(wǎng)內(nèi)各節(jié)點(diǎn)是具有運(yùn)算、存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)等功能的專用計(jì)算機(jī)，向用戶設(shè)備提供了統(tǒng)一的接口，從而能夠?qū)崿F(xiàn)不同速率、碼型和傳輸控制規(guī)程的用戶設(shè)備接入統(tǒng)一的接口，從而能夠?qū)崿F(xiàn)不同速率、碼型和傳輸控制規(guī)程的用戶設(shè)備接入X.25網(wǎng)進(jìn)行相互通信。網(wǎng)進(jìn)行相互通信。l高可靠性l為保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸，采用大量的差錯(cuò)控制協(xié)議；為保證數(shù)據(jù)的可

6、靠傳輸，采用大量的差錯(cuò)控制協(xié)議；l第三層協(xié)議提供了可靠的面向連接的虛電路服務(wù)；第三層協(xié)議提供了可靠的面向連接的虛電路服務(wù)；l每個(gè)交換機(jī)至少與另兩個(gè)交換機(jī)相連接來(lái)增加網(wǎng)絡(luò)的抗毀性和可靠性。每個(gè)交換機(jī)至少與另兩個(gè)交換機(jī)相連接來(lái)增加網(wǎng)絡(luò)的抗毀性和可靠性。l多路復(fù)用技術(shù)l在單一的物理鏈路上可同時(shí)復(fù)用多條邏輯信道（虛電路），使一個(gè)用戶設(shè)備能同在單一的物理鏈路上可同時(shí)復(fù)用多條邏輯信道（虛電路），使一個(gè)用戶設(shè)備能同時(shí)與多個(gè)用戶設(shè)備進(jìn)行通信時(shí)與多個(gè)用戶設(shè)備進(jìn)行通信；l 流量控制與管理流量控制與管理lX.25網(wǎng)內(nèi)通過(guò)流量控制協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)流量的控制，并且具有擁塞控制機(jī)制來(lái)防止網(wǎng)內(nèi)通過(guò)流量控制協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)流量的控制

7、，并且具有擁塞控制機(jī)制來(lái)防止擁塞現(xiàn)象的產(chǎn)生。擁塞現(xiàn)象的產(chǎn)生。l 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議lX.25是一個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議，不支持廣播，可以采用每個(gè)節(jié)點(diǎn)兩兩相連的全網(wǎng)狀拓?fù)?；是一個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議，不支持廣播，可以采用每個(gè)節(jié)點(diǎn)兩兩相連的全網(wǎng)狀拓?fù)?；l 與其它網(wǎng)絡(luò)互連與其它網(wǎng)絡(luò)互連 l可以與公用電話網(wǎng)、可以與公用電話網(wǎng)、ISDN等公用網(wǎng)互連等公用網(wǎng)互連；X.25協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)l對(duì)應(yīng)于對(duì)應(yīng)于OSI層次模型的最低三層。層次模型的最低三層。物理層物理層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層物理層物理層鏈路訪問(wèn)層鏈路訪問(wèn)層分組層分組層物理層物理層鏈路訪問(wèn)層鏈路訪問(wèn)層分組層分組層DTEDCEX.21LAPBX.25

8、分組協(xié)議物理層物理層：采用ITU-T X.21標(biāo)準(zhǔn)：同步通信，物理接口為15針連接器：定時(shí)(2), 控制(2)，數(shù)據(jù)(2)。鏈路訪問(wèn)層鏈路訪問(wèn)層：采用LAPB協(xié)議。數(shù)據(jù)傳輸、尋址、差錯(cuò)控制、流控制和組幀。分組層分組層：建立邏輯通道（虛電路），保證虛電路的可靠性，使分組可靠地傳輸 （正確，有序）。允許同時(shí)建立4095條虛電路。lX.25的虛電路服務(wù)的虛電路服務(wù)lX.25分組交換網(wǎng)為用戶提供的是虛電路服務(wù)。l一條物理線路可支持4095個(gè)虛電路。lDTE之間端到端的通信是通過(guò)雙向虛電路來(lái)完成的（一般申請(qǐng)16個(gè)雙向虛電路）。lX.25支持的虛電路類型包括永久虛電路永久虛電路PVC和交換虛交換虛電路電路

9、SVC：l PVC：預(yù)先配置的、半永久性的，無(wú)需建立/拆除過(guò)程l適用于頻繁的、數(shù)據(jù)量較大的、猝發(fā)的數(shù)據(jù)傳輸l SVC：通過(guò)呼叫建立的、動(dòng)態(tài)的l適用于偶發(fā)的、數(shù)據(jù)量較小的數(shù)據(jù)傳輸lX.25分組交換網(wǎng)與因特網(wǎng)的比較l網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)思想產(chǎn)生如此巨大差別的原因：l通信線路l普通雙絞線 vs 光纖l計(jì)算機(jī)的普及l(fā)“啞”終端 vs “足夠智能”的微機(jī)X.25Internet面向連接無(wú)連接提供可靠交付的虛電路服務(wù)，能保證服務(wù)質(zhì)量提供盡力交付的數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)，無(wú)服務(wù)質(zhì)量保證傳輸中所有的問(wèn)題由網(wǎng)絡(luò)解決傳輸中的差錯(cuò)控制、流量控制由用戶端解決l實(shí)例：通過(guò)X.25分組交換網(wǎng)實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)互連64kb/sX.2564kb/sLAN1

10、路由器路由器LAN2路由器路由器同步同步Modem同步同步Modem6.6 幀中繼（Frame Relay, FR）l1984年由ITU-T推出：l由ITU-T.451、Q.931、Q.922標(biāo)準(zhǔn)定義l財(cái)富雜志前1000家公司的首選WAN技術(shù)；l為解決X.25效率低下、速率慢的問(wèn)題而開(kāi)發(fā):l基本思想：差錯(cuò)控制和流量控制交由端系統(tǒng)處理，網(wǎng)差錯(cuò)控制和流量控制交由端系統(tǒng)處理，網(wǎng)絡(luò)只要保證盡可能快地傳輸數(shù)據(jù)即可絡(luò)只要保證盡可能快地傳輸數(shù)據(jù)即可。這樣做的理由是：l 傳輸網(wǎng)絡(luò)的可靠性大大提高；l 作為用戶終端的PC微機(jī)已經(jīng)具備了強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力。 l 幀中繼的技術(shù)特征幀中繼的技術(shù)特征l工作在OSI網(wǎng)絡(luò)體

11、系結(jié)構(gòu)的最低兩層；l在數(shù)據(jù)鏈路層實(shí)現(xiàn)分組交換；l 幀中繼在本質(zhì)上仍是分組交換技術(shù)，但舍去了X.25的分組層，僅保留物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，以幀為單位在鏈路層上進(jìn)行交換。l 鏈路層的功能包括幀定界、尋址和差錯(cuò)檢測(cè)；但省略了幀編號(hào)、重傳、流控、窗口、應(yīng)答、監(jiān)視等功能。l使用虛電路（PVC/SVC）來(lái)建立通信連接，并通過(guò)虛電路實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用；l不提供錯(cuò)誤恢復(fù)和流量控制功能；l可以封裝多種類型的協(xié)議。可以通過(guò)幀中繼傳輸?shù)牡湫蛥f(xié)議包括：l IP、IPX、AppleTalkl PPP（封裝TCP/IP、IPX/SPX或NetBEUI）l傳輸速率為56kb/s、2.048Mb/s和45Mb/s。l幀中繼的特點(diǎn)幀中

12、繼的特點(diǎn)l傳輸速率和傳輸延遲比X.25網(wǎng)絡(luò)要分別提高和降低至少一個(gè)數(shù)量級(jí)。l幀長(zhǎng)度可變，允許最大幀長(zhǎng)在1600字節(jié)以上。l因?yàn)椴捎昧嘶谧冮L(zhǎng)幀的異步多路復(fù)用技術(shù)，幀中繼主要用于數(shù)據(jù)傳輸，而不適合語(yǔ)音、視頻或其他對(duì)延遲時(shí)間敏感的信息的傳輸。l雖然PVC和SVC都可以提供，但在實(shí)際的幀中繼網(wǎng)絡(luò)中，主要使用PVC。l對(duì)傳輸錯(cuò)誤僅僅進(jìn)行檢測(cè)，但并不糾錯(cuò)，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)僅是簡(jiǎn)單地將錯(cuò)誤幀丟棄。l 重傳、糾錯(cuò)和流控由端設(shè)備中的上層協(xié)議(如TCP/IP)完成。l幀中繼與X.25的比較X.25幀中繼幀中繼交換技術(shù)交換技術(shù)在虛電路上進(jìn)行的分組交換同左 虛電路類型虛電路類型PVC或SVC，在第3層實(shí)現(xiàn)PVC或SVC，

13、在第2層實(shí)現(xiàn)拆拆/封包設(shè)備封包設(shè)備PADFRAD差錯(cuò)控制差錯(cuò)控制由網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)僅檢錯(cuò)，差錯(cuò)恢復(fù)由端系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)流量控制流量控制由網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)由端系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)確認(rèn)形式確認(rèn)形式逐鏈路段進(jìn)行確認(rèn)端到端的確認(rèn)復(fù)用復(fù)用多條虛電路復(fù)用一條物理鏈路同左多協(xié)議封裝多協(xié)議封裝支持支持FRAD：幀中繼封裝/解封裝器。它通常是插在路由器、交換機(jī)、通信控制器上的一個(gè)模塊，屬于DTE設(shè)備。其用途是封裝LAN發(fā)送到FRAD的數(shù)據(jù)分組，以便這些數(shù)據(jù)分組可以在幀中繼網(wǎng)絡(luò)中傳輸；它也解封裝幀中繼格式的數(shù)據(jù)，使LAN能夠識(shí)別這些數(shù)據(jù)。l差錯(cuò)控制和確認(rèn)形式：幀中繼與X.25之比較數(shù)鏈網(wǎng)絡(luò)物理數(shù)鏈網(wǎng)絡(luò)物理完全的差錯(cuò)控制數(shù)鏈物理數(shù)鏈物理完全的差錯(cuò)控制

14、網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)X.25的逐段鏈路差錯(cuò)控制幀中繼的有限差錯(cuò)控制有限的差錯(cuò)控制源站中間節(jié)點(diǎn)目的站源站目的站中間節(jié)點(diǎn)X.25的確認(rèn)方式幀中繼的確認(rèn)方式中間節(jié)點(diǎn) 中間節(jié)點(diǎn)目的站源站數(shù)據(jù)確認(rèn)中間節(jié)點(diǎn) 中間節(jié)點(diǎn)目的站源站數(shù)據(jù)確認(rèn)l幀中繼的應(yīng)用場(chǎng)合l高帶寬突發(fā)型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)高帶寬突發(fā)型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)l遠(yuǎn)程LAN之間的互聯(lián)。 l塊交互應(yīng)用塊交互應(yīng)用l塊交互應(yīng)用的典型例子是高分辨率圖像傳輸，如CAD/CAM等。l大型文件傳輸大型文件傳輸l在這種應(yīng)用類型中傳輸延遲并不是最主要的，關(guān)鍵是高吞吐率，能在合理的時(shí)間內(nèi)完成大文件傳輸。l字符交互應(yīng)用字符交互應(yīng)用l字符交互應(yīng)用的典型例子是文本編輯，這種應(yīng)用類型的最主要特征是短幀、低延遲和低

15、吞吐率。多個(gè)這樣的低速位流業(yè)務(wù)經(jīng)過(guò)復(fù)用后接入幀中繼。l幀中繼幀中繼WAN的組成的組成lFRS：幀中繼網(wǎng)交換設(shè)備lFRAD：幀中繼封裝/解封裝器FRSFRSFRSFRS幀中繼幀中繼WAN主機(jī)主機(jī)FRLANRouterFRFRLANFR內(nèi)含F(xiàn)RAD的通信控制器插有FRAD模塊的路由器插有FRAD模塊的交換機(jī)插有FRAD模塊的路由器l例：NET1發(fā)送的三個(gè)幀，目的網(wǎng)絡(luò)？R1R2BC102101100103105104106106IN DLCI OUT DLCI1110012103111011310411102141051112131422313221IN DLCI OUT DLCI311043210

16、6交換機(jī)交換機(jī)A的路由表的路由表交換機(jī)交換機(jī)C的路由表的路由表IN DLCI OUT DLCI2110322106交換機(jī)交換機(jī)B的路由表的路由表R3R4ANET1NET2NET3NET4Q: IP地址如何映射到地址如何映射到DLCI？A: 由網(wǎng)管員在路由器中設(shè)置它們的對(duì)應(yīng)關(guān)系。6.6 SLIP和和PPP l PPP（點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議）l用于在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路上提供傳輸多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的功能l三個(gè)組成部分：l 封裝多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議數(shù)據(jù)報(bào)的方法；l 用于建立、配置和測(cè)試數(shù)據(jù)鏈路連接數(shù)據(jù)鏈路連接的鏈路控制協(xié)議（LCP）；l 一組用于建立、配置不同網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議（NCP）。lPPP的功能：l 配置和測(cè)試數(shù)據(jù)鏈路，控制數(shù)據(jù)鏈路的建立、維護(hù)和終止；l 錯(cuò)誤檢測(cè)；l 對(duì)IP地址進(jìn)行分配和管理；l 同時(shí)支持多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議；l 對(duì)網(wǎng)絡(luò)層的地址和數(shù)據(jù)壓縮等選項(xiàng)進(jìn)行協(xié)商；l如撥號(hào)上網(wǎng)時(shí)動(dòng)態(tài)分配IP地址以及是否啟用數(shù)據(jù)壓縮功能l 支持PAP(口令認(rèn)證協(xié)議)和CHAP(挑戰(zhàn)握手認(rèn)證協(xié)議)認(rèn)證。l用于互相確認(rèn)對(duì)方身份的合法性l PPP的鏈路操作過(guò)程（以撥號(hào)過(guò)程為例）lPPP鏈路初始狀態(tài)為鏈路靜止鏈路靜止?fàn)顟B(tài)。l激活鏈路激活鏈路l 物理層收到載波信號(hào)，通過(guò)電路交換與對(duì)方建立物理連接。l建立鏈路建立鏈路l 雙方的PPP實(shí)體通過(guò)發(fā)送一系列的LCP幀對(duì)鏈路進(jìn)行測(cè)試和配置（這時(shí)，雙方只允許發(fā)送/接收L