第6章广域网经典

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1、第6章 广域网1l本章重点 广域网概念广域网技术 PSTN 、ISDN 、X.25 、DDN、帧中继FR 、数字用户线xDSL26.1 广域网的基本概念l覆盖范围广l交换节点和链路（点到点），存储转发l网状结构l电信公司拥有3虚电路和数据报l虚电路 在传送数据之前，首先通过虚呼叫建立 一条虚电路 所有分组沿同一条路径传送，并且按发 出顺序到达 类似电路交换 建立连接之后，分组中只需要携带连接 标识 可以在建立连接时协商参数、QoS、开 销等4l数据报每个分组单独传送网络为每个分组单独选路，路径可能不同分组到达顺序可能与发出顺序不同分组中需要携带完整的目的地址5虚电路A12345BCvc1vc2

2、l vc1: A-1-2-4-Bl vc2: A-1-3-5-C 1.31.21.12.32.22.12.32.22.11.31.21.1ABC6数据报 B.3 B.2 B.1C.3 C.2 C.1C.3C.2 C.1B.1 B.3 B.2ABCA12345BCB.3B.2B.1 C.3C.2C.17虚电路与数据报的比较虚电路 数据报需要不需要完整地址VC 标识路由表虚电路表路由表每个分组独立选路， 路由可能不同在 VC 建立时选路，所有分组路由相同几乎不受影响所有经过该路由器 的 VC 都将终止很难实现易于实现是否需要建立连接分组中的目的地址路由器中的表格选路拥塞控制路由器故障的影响差错控制

3、和流量控制由主机负责由子网负责86.2 广域网中的分组转发机制l虚电路的虚电路表虚电路表在建立虚电路（虚呼叫）时确定分组在传送时只需携带虚电路号虚电路号只具有本地意义，根据虚电路建立顺序由各主机、各结点自主排序，入出口号不一定相同9虚电路路由表建立过程示例ACEDBH2H4H1 H5H3依次建立5 5条VC：VC1：A-B-EVC2：A-B-DVC3：B-D-EVC4：C-E-DVC5：A-B-C-D入口出口AAH23010E001DD入口出口BBE010H4001EH4入口出口H3B4000E002D入口出口BDC000H5010D入口出口H1H1H1125012B012BBABCDEA2C

4、0H5CH410关于虚电路方式和数据报方式的两种观点lOSI一开始就按照电信网的思路来设计计算机网络，坚持“ 网络提供的服务必须是非常可靠的”这样一种观点，因此在 网络层采用了虚电路服务。11l然而美国ARPANET的一些专家则认为，计算机网络有其本身的特点，不能完全按照电信网的思路来建设。他们根据多年的实践证明，不管用什么方法设计网络，网络提供的服务并不可能做得非常可靠，所以，若网络为保证可靠通信而增加了许多措施，用户仍然要负责端到端的可靠性。这种重复的可靠性措施是多余的。他们认为：让网络只提供数据报服务就可以大大简化网络层的结构。Internet能够发展到今天这样的规模，充分分说明了在网络

5、层提供数据报服务是非常成功的。12网络的路由选择算法l要求正确 简单 能够自适应（健壮）：通信量和拓扑结构 稳定：不产生振荡 公平 最佳：费用最低，吞吐量最大很难同时满足13路由选择算法的分类 分类原则：路由选择算法能否随着网络的通信量或拓扑结构的变化而自适应地进行调整选路算法扩散式选择扩散式单路路由自适应式非自适应式孤立式 集中式 分布式14如果节点 Y 在 X 到 A 的最佳路径上，则从 Y 到 A 的最佳路径也在同一路径上X：源节点Y：是 X 到达 A 中 间经过的节点A：目标节点直接结果：从所有源端到某一指定目的端的最佳路径集合，形成以目的端为根的树优化原理15 略最短路径算法：Dij

6、kstra算法16非自适应性路由选择策略l洪泛法向除来端之外的所有端口转发;问题：如何限制分组兜圈子？;适用情况：网络中通信量较小时;优点：简单、健壮、一定会走最佳路由;缺点：网络中分组数目剧增，极易导致拥塞;改进：有选择的洪泛法，限制分组的转发方向17l固定路由法;系统配置时生成路由表，查表选路;适用情况：网络拓扑固定，且通信量相对稳定;优点：简单;缺点：不健壮、不保证最佳路由18自适应路由选择策略l距离矢量算法：DV;每个结点周期性地和邻接结点交换路由 信息，广播其对网内各节点的可达性， 通过逐级扩散，使此可达性信息在网内 传播;通过信息交换，间接了解网络其他部分 的情况，推算出到非邻接点

7、的路由19l节点路由表基本结构终点网络Di（测度）Si（下一驿站）l交换信息表基本结 构终点网络Di（测度）2013 4221ACBDEA 节点路由表终DSB1BC3CDE终DSB1BC3CD3BE7C终DSB1BC3CD3BE4B初 始第 一 次 交 换第 二 次 交 换21无穷计算问题： CTI基本的 DV 算法对各节点的广播顺序无要求，但实际运行中当链路发生问题时，节点的广播应有顺序要求，即故障信息应优先广播，否则会有问题对好消息（增加链路）传播很快，对坏消息（链路失效）传播时间可能无限22 故障前：B 到 A 一跳，C 到 A 两跳 故障后：B 到 A 不可达（），若此信息至 C 之前

8、，C 先向 B 广播路由（假消息） B 将路由表项改为 ，形成循环路由 之后的交换，B 和 C 互相欺骗，路由测度逐步 增大，直至无穷（CTI 问题，又称 反弹效应问题 ）ABCDA2A3C23链路状态算法l路由器的工作 (1) 发现邻接结点，并获知邻接结点的网络 地址，发送 HELLO 分组，由链路另一端的路由 器应答 (2) 测量链路的测度， 如时延、带宽、距 离，负载等 (3) 构造链路状态分组 LSAs（Link State Advertisements） (4) 发布链路状态分组 LSAs (5) 计算到每个其他结点的最短路径（ Dijkstra算法）24分级路由选择l网络规模增加，

9、路由表将急剧扩大，内存 消耗，查询开销，管理复杂性l分级路由 将网络划分为多个区域，区域内路由器只 需要了解区域内部的其他路由器结点；区域内 拓扑结构对外不可见 每一区域中指定若干路由器（边界路由器 ）负责区域间路由 区域内路由与外部网络通信时可采用缺省 路由（指向边界路由器）256.3 广域网技术l三类： 拨号（电路交换）PSTN、ISDN 分组(帧)交换ATM、X.25、Frame Relay 专线（点到点）DDN、xDSL26实例1：远程PC接入局域网LANPSTNModem拨号访问服务器 RASPCPCModem27实例2：利用帧中继实现局域网远程互联LAN1路由器LAN2路由器LAN

10、3路由器FRSFRSFRSFRS：帧中继交换机广域网28公共电话交换网PSTN (POTS) 电路交换 有拨号连接过程 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 56kbps29PSTN的协议结构 物理层主要使用RS-232(DTE和Modem之间的接口) 链路层为PPP (或SLIP，现已很少用) PPP支持的任何一种高层协议IP/IPX/PPP/SLIPRS-232网络层数据链路层物理层30PSTN的组成中继网电话交换机计算机本地环路电话公司的设备用户的设备用户家庭电信公司MODEMMODEM数字线路模拟线路RS

11、-23231综合业务数字网ISDN（Integrated Service Digital Network） 电路交换，利用现有的电话交换系统 有拨号连接过程 全数字传输网络 多服务：语音、数据、文本、图形、视频 采用带外信令（D信道），拨号连接速度快 载体信道（B信道）带宽为64kbit/s32ISDN的协议结构 物理层使用I.430(BRI)和I.431(PRI)； 链路层和网络层分为控制呼叫协议和用户访问协议 链路层 控制：LAPD 用户：PPP、FR、LAPB(X.25)等 网络层 控制：Q.931 用户：IP、X.25 Q.931 LAPD(Q.921) I.430/I.431网络层数

12、据链路层物理层PPPFRLAPBIP/IPXX.25用户访问控制呼叫33ISDN的组成q家庭用的ISDN广域网ISDN交换机ISDN终端ISDN数字电话本 地 回 路电信公司的设备NT1用户的设备用户家庭电信公司TE1TE1TE1TU34q大型商用的ISDN广域网ISDN交换机TE1 本 地 回 路电信公司的设备NT1用户的设备用户办公室电信公司TE1TE1TE2TANT2UTSSSRPBX35ISDN的设备 1类终端设备（TE1）与ISDN网络兼容的设备，可直接连接1类网络终结 设备NT1或2类网络终结设备NT2。通过4根（2对）数 字线路连接到ISDN网络 2类终端设备（TE2）与ISDN

13、网络不兼容的设备。连接ISDN网时需要使 用终端适配器TA 终端适配器（TA）把非ISDN设备的信号转换成符合ISDN标准的信号 。可以是一个单独的设备，也可以安装在TE2内 36 1类网络终结设备（NT1）用户端网络设备，与4线的ISDN用户线或传统的 2线用户环路连接。一般由电信公司提供，是 ISDN网络的一部分。物理层设备NT1的用户端接口可支持连接8台ISDN终端设备 2类网络终结设备（NT2）位于用户端的执行交换和集中功能的一种智能 化设备（可提供OSI/RM的第2、3层服务）。如小 型的数字程控交换机PBX大型用户终端数量多，需要使用NT2做交换连接37ISDN参考点ISDN网络中

14、不同设备之间连接的规范 U参考点：NT1与电信公司ISDN交换机间的 连接点 T参考点：NT1到用户设备之间的连接点 S参考点：NT2与TE1/TA之间的连接点 R参考点：TE2与TA之间的连接点38ISDN接口ISDN提供了一种数字化的比特管道，使信息在用户 与电信公司之间流动ISDN比特管道支持由TDM分隔的多个信道。常用的有 两种标准化信道：D信道16kbit/s数字信道，用于带外信令。B信道64kbit/s数字PCM信道，用于语音或数字ISDN比特管道主要支持两种信道的组合： BRI：基本速率接口。2B+D PRI：主速率接口（一次群速率接口）。30B+D 39BRIDB1 B2PRI

15、DB1B30基本速率数字管道，144kbps主速率数字管道，2Mbps数字管道示意图40X.25分组交换网（PDN） 工作在网络体系结构的低3层 采用分组交换，面向连接(虚电路)，可靠性高 多路复用，一条物理链路支持多条虚电路 点对点传输，不支持广播 支持多种高层协议，它们均作为普通数据被封装 在X.25的分组中通过网络传送 工作速率64Kbps41X.25的体系结构X.25 “在公用数据网上以分组方式工作的数据终端设备DTE和数据电路端接设备DCE之间的接口”它对应于OSI层次模型的最下三层。 X.21/RS-232/V.35/网络层 数据链路层 物理层LAPBX.2542X.25网络的组成

16、PSEPSEPSEPSEPSED C ED C EX.25X.25PSE：分组交换设备广域网DTEDTE43 X.25网络由许多称之为分组交换机(PSE)的节点组成。 为了保证通信可靠性，每个PSE至少与另两个PSE相连接，使得一个PSE故障时，能通过其他路由继续传输信息。 PSE之间交换的是分组(包)，所以又称X.25网为分组交换网或包交换网。PSE采用存储转发的方法交换分组。 44X.25网络的设备数据终端设备(DTE)：X.25网络的末端设备(如路由 器、主机、终端、PC机等)，一般位于用户端（故称 为用户设备）数据电路端接设备 (DCE)：专用的通信设备，DTE通 过DCE接入X.25网络PSE：X.25网络分组交换机，用于数据的存储转发PAD设备：用于将非分组设备接入X.25网。位于DTE 与DC