广域网骨干网技术课件

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1、第9章 广域网骨干网技术,铜陵职业技术学院 授课教师：XXX,教学内容,学习目标： 初步了解主要的广域网技术及其基本知识、基本概念 初步理解Internet广域网骨干网的运作 在参观广域网有关设备时，能听懂设备的主要功能的介绍,教学内容,9.1 概述 9.2 早期的广域网技术 9.3 点对点数据链路层协议 9.4 IP over ATM 9.5 IP over SDH 9.6 IP over DWDM/WDM,教学内容,9.1 概述 广域网（wide area network）是在远距离大范围内建 立的计算机通信网。大范围是指地理范围而言，可以超越一 个城市，一个国家甚至及于全球。因此对通信的

2、要求高、复 杂性也高。 广域网简称WAN。在实际应用中，广域网可与局域网（L AN）互连，即局域网可以是广域网的一个终端系统。 广域网从具体的网络组成来看，又可以分为接入网和骨 干传输网。,教学内容,广域网的接入网 所谓接入网是指交换局到用户终端之间的所有缆线和设 备(接入网的物理位置),其中接入网支干系统为传统的电缆和 光缆,一般长数公里;配线系统也可能是电缆和光缆,其长度一 般为几百米；而引入线通常长几米到几十米。 ITU-T规定,接入网是指由业务接点接口(SNI)和相关用户 网络接口(UNI)之间的一系列传送实体(诸如线路设施和传输 设施)所组成,为传送数据业务提供所需传送承受能力的实施

3、 系统，广域网的接入我们在下一章中介绍。,教学内容,广域网的骨干传输网 广域网的骨干传输网现在几乎全部由光纤传输系统组 成。世界上光纤通信系统和网络的建设已进行了二十余年， 经历了PDH（准同步数字体系），SDH（同步数字体系）和DW DM（密集波分复用）三个阶段。 目前国内大部分网络运营商都已建设了全国范围的骨干 光网络，网络容量最大达到了320G（32*10Git/s）。当前， 城域网、接入网的智能化和宽带化的趋势又使骨干网面临着 新一轮的发展机遇和市场考验，其网络结构从简单的点到点 的传输系统向环形网和网格型网的方向发展，功能特点将从 单纯的满足容量需求，向完善网络功能、增加网络智能化方

4、 面发展。,教学内容,9.2 早期的广域网技术 9.2.1 X.25 X.25网络已经成为历史了，成为已经淘汰的网络技术， X.25网络标准是在20世纪70年代后期设计的，它的第一个版 本于1976年发布，用于国际公用电话数据网（PDN）中，直 到20世纪90年代中期还流行于欧洲，他是最早的分组交换技 术之一。 X.25商业载波服务刚刚引入时，其传输速度被限制在64 kbit/s内。1992年，ITU-T更新了X.25标准，传输速度达到2. 048Mbit/s。X.25属于低速WAN协议，它得到了全球性的认 可，提供了可靠的连接LAN和WAN的能力，提供了将老式主机 和微型机连接到WAN的能力

5、。,教学内容,X.25标准比OSI参考模型出现还早，X.25采用三层协 议，类似于OSI参考模型的底下三层： 物理层：是X.21接口定义数据终端设备（DTE）和数据 通信设备（DCE）之间的物理电气接口。 数据链路层：使用平衡链路访问规程（LAPB）作为该层 协议。提供帧形成、错误检查流量控制等机制。 网络层：定义分组交换网络的可靠虚电路。所有信息都 以分组为基本单位进行传输和处理。,教学内容,9.2.2 帧中继 帧中继是在20世纪80年代后期设计的，在90年代得到了 广泛应用，它在很多方面是第二代X.25。与X.25类似，帧中 继也使用虚电路。帧中继对X.25协议作了简化和改进，省略 了X.

6、25中的网络层，以数据链路层的帧为基础实现多条逻辑 链路的统计复用和转换。,教学内容,帧中继网络的组成 帧中继网络的设备主要有两类：数据终端设备（Data Ter minal Equipment，DTE）和数据通信设备（Data Communica tions Equipment，DCE）。 数据终端设备（DTE）通常被看作是网络的接入设备，一 般放在用户的家里或办公室，帧中继终端、PC、路由器（含 有帧中继接口）和网桥（含有帧中继接口）都是DTE，这些 设备大多为用户所拥有。 数据通信设备（DCE）通常是电信服务公司公共网络互连 设备（对于大公司跨地区的专用网络则另当别论），用于广 域网上数

7、据传输，主要是帧中继的分组交换设备和多路复用 设备。,教学内容,帧中继网络协议结构,教学内容,帧中继网络管理有关参数： 帧中继网络管理员在配置每一条永久虚电路（PVC） 时，要对每一条PVC设置承诺信息速率CIR（Commited Infor mation Rate）、承诺突发量Bc、超过突发量Be等参数，这 些参数主要用于帧中继交换机进行拥塞控制。承诺信息速率 （CIR）为帧中继用户提供了一种保证最小带宽的方法，它 保证了帧中继连接中的数据流量不会低于事先约定的合同底 限。不过，CIR允许短时间猝发流量占用大量带宽。连接帧 中继网络的用户设备在正常传输数据时，一般不需要这些参 数，只有当用户

8、设备参与显式拥塞控制时，才用到这些参 数。,教学内容,9.2.3 交换式多兆位数据服务 交换式多兆位数据服务（SMDS）是由一些电信公司提供 的高速城域网（MAN）数据通信服务。 SMDS是一个无连接、共享介质的远程通信设备，它支持 56Kbps34Mbps的数据传输速率。 SMDS是一种广域网通信的高速宽带网络技术，并且是ATM 网络的先驱，现在绝大多数运营商已经不再使用了，而使用 ATM和SDH（同步光网络）来代替它。,教学内容,9.3 点对点数据链路层协议 9.3.1 高速数据链路控制 高速数据链路控制（HDLC）是IBM公司于20世纪70年代 开发的一个数据链路层协议，它的前身是SDL

9、C（同步数据链 路控制）协议。 当HDLC开发出来以后，各路厂商在该协议上进行自己的 修改，导致不同厂商的HDLC版本之间不能相互操作，这成为 IETF的点对点协议发展的推动力，现在点对点协议已经在很 大程度上取代了广域网环境中的HDLC。,教学内容,9.3.2 串行线路网际协议 串行线路网际协议（SLIP）是早期的串行线路网际协 议，是为在点对点广域网中传送IP数据报而开发的简单协 议。 SLIP是在1984年制定的，它没有寻址、数据校验、分组 类型识别和数据压缩等功能，只能传送IP数据报，对一些高 层的应用也不支持。 SLIP不是Internet标准，其版本较多，不易互操作，现 在已被点对

10、点协议取代。,教学内容,9.3.3 点对点协议 PPP（Point-to-Point Protocol）点对点协议，是一种 非常流行的广域网封装协议。 PPP是一个工作于点对点链路（point-to-point link） 之上的数据链路层协议。PPP工作的点对点链路可能是串行 的拨号电话线、SONET/SDH链路、X.25连接或者ISDN电路。P PP也是点对点隧道协议（PPTP）和第二层隧道协议（L2TP） 的基础，这些协议可用于创建虚拟专用网。 点对点协议是华为公司和H3C路由器广域网端口的默认 协议。,教学内容,PPP提供在点对点链路上传输多种网络层协议数据的功 能，使得这些广域网（W

11、AN）技术与上层用户具有了统一的 接口，与PPP相关的WAN协议结构如图所示：,与PPP相关的WAN协议结构图,教学内容,1.PPP的组成 （1）在串行线路上封装网络层协议的方法：PPP采用HDLC协 议作为在点对点链路上封装数据报的基本方法。 （2）链路控制协议（LCP）：用于建立、配置和测试数据链 路的连接。 （3）网络控制协议族（NCP）：PPP允许同时采用多种网络 层协议，每个不同的网络层协议要用一个相应的NCP来配 置，为网络层协议建立和配置逻辑连接。 PPP还支持范围广泛的多种鉴别（认证）协议。,教学内容,2.PPP链路的建立 一个典型的PPP链路的建立过程分为3个阶段：创建阶 段

12、、认证阶段、调用网络层协议阶段。 （1）创建PPP链路 链路控制协议负责创建链路。在整个阶段，将对基本的 通信方式进行选择。 （2）认证 在这个阶段将进行用户身份认证，客户端会将自己的身 份发送给远端的接入服务器。 最常用的认证协议有密码身份认证协议（PAP）和质询- 握手认证协议（CHAP）,教学内容,（3）调用网络层协议 认证阶段结束，PPP将调用在链路创建阶段选定的各种 网络控制协议（NCP）。选定的网络控制协议解决PPP链路之 上的高层协议问题。例如，在该阶段网际协议控制协议（IP CP）可以向拨入用户分配动态地址。 经过以上三个阶段，一条完整的PPP链路就建立起来 了。PPP建立起来

13、的连接可以随时终止，终止原因可能是载 波丢失、认证失败、连接质量失败、超时计数器溢出或者网 络管理员关闭连接等。,教学内容,9.4 IP over ATM 9.4.1 ATM网络概述 ATM (Asynchronous Transfer Mode)中文译名就是异步 传输模式,它是国际电信联盟ITU-T制定的标准。早在 年代中期，人们就已经开始进行快速分组交换的实验，建立 了多种命名不相同的模型，欧洲重在图象通信把相应的技术 称为异步时分复用（ATD），美国重在高速数据通信把相应 的技术称为快速分组交换（FPS）,国际电信联盟经过协调研 究，于年正式命名为Asynchronous Transfe

14、r Mode (ATM) 技术，推荐其为宽带综合业务数据网B-ISDN的信息传 输模式。1991年成立了ATM论坛，这是一个由硬件提供商、 电信服务提供商和大用户组成的联盟。,教学内容,经过近十年的研究，到九十年代中期技术已基本 成熟，由ITU-T和ATM论坛制定的相关的国际标准也基本齐 全，并有多个电信设备厂商和计算机网络设备厂商推出了商 用化的ATM设备。此后，ATM网络的建设也得到了长足的发 展，全世界许多网络（公用网或专用网）都已安装并使用了 ATM网路设备。近年来，ATM技术已被大量应用于电话网和因 特网的骨干网。 但与此同时，技术也得到迅猛发展，技术与以 太网技术的无缝结合使得到桌

15、面应用的市场前景十分 暗淡，而且，技术还在广域网领域积极扩展，实现了与 技术相结合的应用，大有取代而成为 将来宽带通信网核心技术的势头。但不管怎样，ATM技术是 目前人在大量使用的广域网技术。,教学内容,ATM是一种传输模式，在这一模式中，信息被组织成信 元，因包含来自某用户信息的各个信元不需要周期性出现， 这种传输模式是异步的。 ATM信元是固定长度的分组，共有个字节，分为 个部分。前面个字节为信头，主要完成寻址的功能；后面 的个字节为信息段，用来装载来自不同用户，不同业务 的信息。话音、数据、图象等所有的数字信息都要经过切 割，封装成统一格式的信元在网中传递，并在接收端恢复成 所需格式。由

16、于ATM技术简化了交换过程，去除了不必要的 数据校验，采用易于处理的固定信元格式，所以ATM交换速 率大大高于传统的数据网，如x.25，DDN,帧中继等。,教学内容,实际生活中，大多数计算机网络都使用TCP/IP协议。但 ATM交换机能以很高的速率转发数据，因此广泛用于因特网 骨干网中。 在因特网骨干网中使用ATM技术，需要让TCP/IP运行在 ATM之上，即IP over ATM。这样，就把庞大的ATM网络看做 一个链路层网络。,教学内容,ATM交换机,教学内容,9.4.2 ATM协议体系结构 ATM协议的体系结构模型,教学内容,ATM采用4层分层结构的参考模型，各层的功能相对独 立。这4层从底向上分别为物理层、ATM层、ATM适配层（AA L）和高层（即ATM服务和应用层）。 物理层主要负责传输信息，ATM层主要完成数据交换、 路由和多路复用，ATM适配层主要负责将高层协议与ATM处理 细节相隔离。 ATM协议参考模型中，包含如下3个单独的平面 （1）用户平面 （2）控制平面 （3）管理平面,教学内容,1.物理