計算機網(wǎng)絡 (2)課件

計算機網(wǎng)絡技術(shù)之11廣域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)強調(diào)的是資源共享；而廣域網(wǎng)則重視數(shù)據(jù)傳輸。所以對于廣域網(wǎng)我們研究的重點是網(wǎng)絡能夠提供什么樣的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務，以及用戶如何使用網(wǎng)絡。5.1.3通訊子網(wǎng)通信子網(wǎng)的劃分因為通信子網(wǎng)是由：傳輸鏈路、交換節(jié)點、終端組成。按傳輸鏈路劃分:有線和無線兩種鏈路按傳輸?shù)男盘杽澐郑耗M信號和數(shù)字信號。按接入的線路劃分：電話線接入、光纖接入、專線接入。按速率不同劃分：低俗、中速和高速。按交換節(jié)點的交換方式劃分：電路交換方式的子網(wǎng)（PSTN/DDN)分組交換方式的通信子網(wǎng)（X.25/FR、N-ISDN、ATM）2.通信子網(wǎng)的各種方式電路交換方式：公共交換電話網(wǎng)PSTN數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)DDN分組交換方式：公共分組交換網(wǎng)X.25窄帶綜合業(yè)務數(shù)據(jù)網(wǎng)N-ISDN中繼網(wǎng)FRATM廣域網(wǎng)分別提供兩種服務，無連接服務和面向連接服務，也就是數(shù)據(jù)報服務和虛電路服務。需要說明的是數(shù)據(jù)報和虛電路都是以分組進行信息傳遞和傳輸?shù)摹?.1.4.1數(shù)據(jù)報(Datagram)通信子網(wǎng)以面向無連接服務的工作方式。為每個分組選擇獨立的路由，即不同的分組可以走不同的路由。應用：

網(wǎng)絡服務（文件服務、打印服務、郵件服務等）網(wǎng)絡管理（共享資源管理、用戶管理等）同一報文的各個分組的傳輸路徑可能不同。每個分組必須有源地址、目的地址到達時可能出現(xiàn)亂序、重復和丟失現(xiàn)象5.4.1.2虛電路（VirtualCircuit）含義：

通信子網(wǎng)借以實現(xiàn)面向連接服務的工作方式，需要源與目標之間建立一條邏輯上的通信鏈路。

涉及虛電路邏輯連接的三個階段：

①虛電路對立②數(shù)據(jù)傳輸③虛電路拆除發(fā)送前建立邏輯連接的虛電路，所有分組順序在其上傳輸。虛電路的特點和分類特點：包傳輸路徑相同，不需要源地址與目標地址信息。除了建立連接時需要路由，在數(shù)據(jù)傳送過程中不需要路由只。包的傳輸不會出現(xiàn)丟失、重復和亂序現(xiàn)象。在建立連接時，將從源端機器到目標機器的路由作為連接建立的一部分加以保存。在虛電路上傳送的分組總是取相同的路徑（路由）通過通信子網(wǎng)。虛電路與數(shù)據(jù)報的比較

1.公用電話網(wǎng)PSTN

因為電話網(wǎng)絡的覆蓋范圍較大，所以采用電話網(wǎng)絡為用戶提供網(wǎng)絡的接入提供了可能和方便。5.2電路交換方式的廣域網(wǎng)技術(shù)PSTN采用的技術(shù)PSTN(PublicSwitchedDataNetwork)提供的是一個模擬的專有通道，通道之間經(jīng)由若干個電話交換機連接而成，是一種電路交換的網(wǎng)絡。由于PSTN是一種電路交換的方式，所以一條通路自建立直至釋放，其全部帶寬僅能被通路兩端的設(shè)備使用，即使它們之間并沒有任何數(shù)據(jù)需要傳送。因此，這種電路交換的方式不能實現(xiàn)對網(wǎng)絡帶寬的充分利用。特點：實時性好，租用費用低，入網(wǎng)方式簡單；無存儲轉(zhuǎn)發(fā)，但是帶寬有限，難于實現(xiàn)不同速率設(shè)備之間的傳輸。2.數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)（DDN）DDN的概念DDN的全名是數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)（DigitalDataNetwork），它是利用數(shù)字信道提供永久或半永久性連接，傳輸數(shù)字信號的數(shù)字傳輸網(wǎng)絡。

它采用的傳輸介質(zhì)有光纖、數(shù)字微波、衛(wèi)星信道以及用戶端可用的普通電纜和雙絞線。它包含了數(shù)據(jù)通信、數(shù)字通信、數(shù)字傳輸、數(shù)字交叉連接、計算機帶寬管理等技術(shù)，可根據(jù)用戶的需要，在短時間內(nèi)接通所需的帶寬線路，為客戶建立自己的專業(yè)數(shù)據(jù)網(wǎng)提供條件。DDN的特點DDN的特點：（1）DDN專線是實現(xiàn)端到端的數(shù)字連接的同步數(shù)字傳輸信道，傳輸質(zhì)量高。（2）DDN是一種全透明的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)，支持各種協(xié)議和規(guī)程，可用于傳輸數(shù)據(jù)、圖像、話音等多種業(yè)務。（3）DDN專線是臨時的半固定連接網(wǎng)絡，用戶所需的數(shù)據(jù)傳輸速率和信道帶寬可根據(jù)需要靈活設(shè)置。（4）DDN將檢錯糾錯等功能放到智能化程度較高的終端完成，簡化了網(wǎng)絡運行管理和控制的內(nèi)容，保障網(wǎng)絡的正常工作。（5）DDN設(shè)有網(wǎng)絡管理中心，可隨時監(jiān)控網(wǎng)絡運行狀態(tài)，還可以按需要在用戶之間方便地建立專線電路。PSTN與DDN共同點：都是一條專用線路。PSTN與DDN區(qū)別:PSTN使用模擬通信信道，帶寬窄，加入管理機制DDN使用數(shù)字通信信道，帶寬相對較大，無管理機制。5.3綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)ISDN1984年10月國際電信聯(lián)盟（CCITT）給出了ISDN的定義：“ISDN是由綜合業(yè)務數(shù)據(jù)電話網(wǎng)發(fā)展起來的一個網(wǎng)絡，它提供端到端的數(shù)據(jù)連接以支持廣泛的服務，包括語音的和非語音的。用戶的訪問是通過少量、多用途的網(wǎng)絡標準實現(xiàn)的。簡言之，ISDN是對模擬音頻電話系統(tǒng)（PSTN）的再設(shè)計，它將決定用戶設(shè)備同全局網(wǎng)絡的連接，能方便的用數(shù)字的形式來處理聲音、傳真、影像和圖像通信。綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)（IntegratedServiceDigitalNetwork，簡稱ISDN）是基于現(xiàn)有的電話網(wǎng)絡來實現(xiàn)數(shù)字傳輸服務的標準,與后來提出的寬帶ISDN相對應。傳統(tǒng)的ISDN又被稱為窄帶(Narrowed)ISDN即N-ISDN，簡稱ISDN。

ISDN特點可以承載多種類型的網(wǎng)絡流量（如數(shù)據(jù)，語音和視頻）(一線多能：一根電話線上可同時傳輸語音、數(shù)據(jù)、圖像等多種信息)

數(shù)據(jù)傳輸速率比傳統(tǒng)調(diào)制解調(diào)器快的兩種信道上網(wǎng)速度64KB/s-128KB/s,更快于modem；

一線二用,一條普通電話線上連接的兩部終端同時使用。(即打電話、上網(wǎng)可同時進行)高速上網(wǎng)支持以64k-128k的速率接入互聯(lián)網(wǎng)。B-ISDNB-ISDN的產(chǎn)生原因N-ISDN受其設(shè)計限制，已經(jīng)不適應未來的發(fā)展需求，具體表現(xiàn)在：（1）帶寬窄

N-ISDN很難提供高質(zhì)量的寬帶數(shù)據(jù)通信和多媒體業(yè)務。（2）業(yè)務綜合能力有限

N-ISDN通過適配器在用戶網(wǎng)絡接口實現(xiàn)業(yè)務綜合，網(wǎng)絡內(nèi)部仍需要電路交換和分組交換并存。（3）網(wǎng)絡資源利用率不高

N-ISDN一般只能提供64kbps的數(shù)字交換速率，但先進的編碼算法使話音業(yè)務的速率一般達不到64kbps，網(wǎng)絡資源會因為低速率的業(yè)務而被浪費。正是因為N-ISDN的這些缺點，20世紀80年代出現(xiàn)了一種全新的以異步傳輸模式ATM為核心的B-ISDN。B-ISDN與N-ISDN的主要區(qū)別。5.4X.25分組交換網(wǎng)分組交換采用存儲/轉(zhuǎn)發(fā)交換技術(shù)與分組交換技術(shù)來實現(xiàn)的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)。原理是在發(fā)送端發(fā)送的數(shù)據(jù)分成固定長度的分組，然后在網(wǎng)絡中經(jīng)各分組交換機逐級“存儲/轉(zhuǎn)發(fā)”。最終到達接收端。分組交換提供數(shù)據(jù)報和虛電路兩種服務。分組交換設(shè)備數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DTE)主機數(shù)據(jù)連接設(shè)備(DCE)調(diào)制解調(diào)器交換機分組交換設(shè)備(PSE)網(wǎng)間交換設(shè)備X.25特點：X.25的網(wǎng)絡傳輸基本上借用了模擬電話線路，容易受噪音的干擾，產(chǎn)生誤碼。所以為了確保無差錯的傳輸，在每個節(jié)點X.25都要做大量的處理，這種使系統(tǒng)開銷相當大，傳輸效率低。幀中繼定義

幀中繼FR(FrameRelay)是在分組交換技術(shù)的基礎(chǔ)上，在通信環(huán)境改善和用戶對高速傳輸技術(shù)需求的推動下發(fā)展起來的。

幀中繼技術(shù)是由X.25分組交換技術(shù)演進而來的，和X.25屬于相同類型的標準，但是幀中繼是一種可變幀長的快速分組交換技術(shù)。5.5幀中繼1.優(yōu)點

（1）可靠性強，處理能力強。FR可將X.25分組網(wǎng)中通過節(jié)點的分組重發(fā)和流量控制來糾正差錯和防止擁塞的處理過程從低層移到端系統(tǒng)中去實現(xiàn)，從而簡化了節(jié)點的處理過程，縮短了處理時間。

（2）吞吐量高、時延小、適合突發(fā)性業(yè)務。因為FR不在節(jié)點使用差錯控制和流量控制，當FR交換機收到一個幀的首部時，只要一查出幀的目的地址就立即進行轉(zhuǎn)發(fā)，因此在FR網(wǎng)絡中，一個幀的處理時間比X.25網(wǎng)約減少一個數(shù)量級。這樣，F(xiàn)R網(wǎng)絡的吞吐量要比X.25網(wǎng)絡的提高一個數(shù)量級以上。而且因為FR不采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)，時延小。

（3）靈活可靠的組網(wǎng)方式。采用PVC(永久虛電路)使得用戶可以在傳輸數(shù)據(jù)之前設(shè)定路由，因不同的用戶和上網(wǎng)條件隨時選擇最佳路由，而不必像租用線業(yè)務一樣即使沒有業(yè)務發(fā)生也存在物理連接的線路，浪費網(wǎng)絡資源。再加之在一條物理連接上能夠提供多個邏輯連接(PVC或SVC)，所需進網(wǎng)端口數(shù)相應減少，進網(wǎng)設(shè)備也相應減少，用戶接入費用也隨之相應減少。

（4）按需分配帶寬。雖然用戶在支付了一定數(shù)量的金額購買的是承諾信息速率，但是突發(fā)性數(shù)據(jù)發(fā)生的時候，在網(wǎng)絡允許的范圍內(nèi)，可以使用更高的速率。

（5）兼容性好。FR保護了用戶對網(wǎng)絡接口和網(wǎng)絡對網(wǎng)絡接口的詳細定義，不同的廠家制造的系統(tǒng)可以互通。2.缺點

（1）差錯控制能力較差，不適合在誤碼率高的線路上傳輸。

（2）在提供更高速率鏈路上能力不足，目前最高提供T3/E3速率。

（3）對新業(yè)務(如IP語音和多媒體等應用)支持不足。ＡＴＭ(AsynchronousTransferMode):CCITT在I系列建議中給ATM下了這樣的定義：ATM是一種轉(zhuǎn)換模式，在這一模式中信息被組織成信元（Cell），包含一段信息的信元并不需要周期性地出現(xiàn)在信道上，從這個意義上說，這種傳輸是異步的。

5.6ATM異步傳輸模式

虛通道（VP，VirtualPath）和虛通路（VC，VirtualChannel）都是用來描述ATM信元單向傳輸?shù)穆酚伞Ｔ谝粭l物理鏈路中由多條虛通道，而在一條虛通道中又包含了多條虛通路。物理通道、虛通道和虛通路是ATM中的三個重要概念，三者之間的關(guān)系如圖所示。ATM的體系結(jié)構(gòu)由三部分組成：用戶面控制面管理面高層物理層ATM層ATM適配層(AAL)控制面用戶面管理面面管理層管理應用層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡層傳輸層會話層表示層物理層OSI參考模型

用戶面：提供用戶信息傳輸以及相關(guān)控制功能，如流量控制、差錯控制等?？刂泼妫河糜谕瓿珊艚泻瓦B接的控制，連接釋放等功能。管理面：分為面管理和層管理。面管理不分層，執(zhí)行與系統(tǒng)整體有關(guān)的管理功能，協(xié)調(diào)各平面之間的關(guān)系。層管理執(zhí)行與各層實體中的資源和參數(shù)有關(guān)的管理功能。

從ATM協(xié)議結(jié)構(gòu)看，又可以分為4層：物理層、ATM層、ATM適配層和高層高層物理層ATM層ATM適配層(AAL)控制面用戶面管理面面管理層管理應用層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡層傳輸層會話層表示層物理層OSI參考模型物理層:ATM物理層分為物理介質(zhì)相關(guān)子層（PM-PhysicalMedia）和傳輸匯聚子層（TC-TransmissionCoverage）。PM層負責在物理介質(zhì)上正確傳輸和接收比特流，完成僅與介質(zhì)相關(guān)的功能，包括編碼方案、操作模式、傳輸介質(zhì)等。TC層實現(xiàn)信元流與比特流的轉(zhuǎn)換、信元的定界與同步、速率適配等功能。ATM層:ATM層主要功能包括信元的多路復用、信元的VPI/VCI轉(zhuǎn)換、信元頭部的產(chǎn)生和提取、流量控制等。AAL層: