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1、指导教师:杨建国,计算机网络,二零一零年三月,第六章 城域网和广域网（需更新）,第一节 网络互连概述,第二节 城域网技术,第三节 广域网技术,第四节 WAN、MAN、LAN连接技术,6.1 网络互连概述,第六章 互联网络技术,网络互连:指LAN-LAN,LAN-WAN,WAN-WAN和LAN-HOST之间的连通性和互操作能力网络互连的必要性:各种类型的通信子网将长期地共存下去有时需要把LAN分为若干个小的LAN为了网络的安全可靠性,一.不同网络之间的差异,二.网络互连技术面向连接的虚电路:数据报互连:隧道技术:,网络层划分成三个子层:子网访问子层:处理特定子网的网络层协议子网增强子层:协调提供
2、不同服务的子网互联网子层: 端到端的路由选择,6.2 网络互连设备,网络互连设备:中继器:在物理层上透明地复制二进制位,以补偿信号的衰减网桥:在不同或相同类型的LAN之间存储并转发帧路由器:在不同的网络间存储并转发分组网关:对高层协议进行转换的网间连接器,互连设备所在OSI七层模型的位置及其用途:,一.中继器 1.特性:主要用于线性电缆系统.工作在物理层.通常在一幢楼中使用.扩展段上的节点地址不能与现行段上的地址相同. 2. 注意事项:用中继器连接的以太网不能形成环.必须遵守MAC协议定时特性,3.集线器(hub):优点:当网络上的某条线路或节点出现故障,不会影响其他节点active hub:
3、对信号有再生和放大作用passive hub:简单地把多段介质连接起来intelligent hub:具有active hub的全部功能,还有网络管理、路径选择等,二.网桥(Bridge) 1. 网桥基础:网桥的工作原理：,几种重要的桥接技术:Transparent Bridge:主要用于以太网环境.(安装和管理方便)Source Routing Bridge:主要用于令牌环网.(选择最佳路径)翻译桥接技术:在不同媒体类型间进行格式和传输原理间的翻译源路由透明桥接技术:适应在以太和令牌环网的混合环境下的通信以太网端点站与令牌环端点站相互通信存在的挑战:(10点),网桥的特点:实现不同类型的LA
4、N互连实现更大范围的LAN互连有过滤功能,可隔离错误,提高网络性能引入网桥可提高LAN的安全性,网桥基本特征： 网桥在数据链路层上实现局域网互连 网桥能够互连两个采用不同数据链路层协议、不同传输介质与不同传输速率的网络 网桥以接收、存储、地址过滤与转发的方式实现互连的网络之间的通信 网桥需要互连的网络在数据链路层以上采用相同的协议 网桥可以分隔两个网络之间的广播通信量，有利于改善互连网络的性能与安全性,网桥的工作过程:,网桥的层次结构:,网桥帧转发过程:,2. 网桥的分类:智能网桥(学习桥):在为帧选择路径时,无须管理员给出路径信息非智能桥:要求网络管理员指明网上地址哪个是本地的哪个是远地的远
5、程桥:通过有效的缓存能力来弥补不同速率间的差异本地桥:连接两个本地子网的网桥负荷平衡桥:使用生成树型算法,用双重链路传送信息包,3. 几种桥接技术: 透明桥: 基本原理: 桥接循环: 透明桥算法失去作用 带循环的广播信息的激增,生成树算法(STA):网桥互联的环状结构,网络拓扑与对应的生成树:,透明网桥的主要特点: 透明网桥由各个网桥自己来决定路由选择，局域网上的各结点不负责路由选择，网桥对于互连局域网的各结点来说是“透明”的 透明网桥一般用在两个使用同样的MAC层协议的网段之间的互连。例如连接两个Ethernet网段，或两个令牌环网 透明网桥的最大优点是容易安装，是一种即插即用设备,源路由桥
6、接技术: 源路由桥接SRB算法: 帧格式:,源路选网桥的主要特点: 源路选网桥由发送帧的源结点负责路由选择； 源路由网桥假定假定每个结点在发送帧时，都已经清楚地知道发往各个目的结点的路由，因而在发送帧时将详细的路由信息放在帧的首部中,为了发现适合的路由，源结点以广播方式向目的结点发送一个用于探测的发现帧 发现帧将在整个通过网桥互连的局域网中沿着所有可能的路由传送 当这些发现帧到达目的结点时，就沿着各自的路由返回源结点 源结点在得到这些路由信息之后，从所有可能的路由中选择出一个最佳路由,4.网桥与广播风暴 : 网桥“盲目地”广播会使网络无用的通信量剧增，造成“广播风暴”,网桥与广播风暴的形成:,
7、5.多端口网桥与第二层交换: 网桥与交换机都是工作在数据链路层，交换机可以认为是一个多端口的网桥 交换机工作在数据链路层，完成帧的转发 交换机采用基于硬件的转发机制，其交换时延可以减少到s量级 由于交换机完成帧一级的交换，它是工作在数据链路层，因此也叫做第二层交换机,三.路由器(router) 1. 路由器基础:路由器与网桥的区别:使用路由器的理由:需要高级的信息包筛选互联网络具有多重协议需要智能路由选择来改进性能当使用速度慢、造价高的远程通信线路时桥由器:,路由器的特点:连接异种网络更有效有较好的拥塞控制能力有更强的隔离能力更有利于提高网络安全保密性使大型网络管理变得更容易有最佳路径选择功能
8、,2. 路由器分类:面向连接的路由器:无连接路由器:IP互连方法：把分段重组成原先的数据报的方法:透明分段法;不透明分段法,四.交换器 1. 第二层交换:指将多协议路由嵌入到了硅片 2. 第三层交换:它是实现路由功能的，基于硬件的设备 3. 路由器的地位:处理数据包速度慢，阻隔广播方面非常有效,五.干线 1.集中管理的干线: 2. 校园网或城域网的干线: 3. 网络分配系统:,六.网关(协议转换器) 1. 作用:使处于通信网上采用不同高层协议的主机仍然互相合作,完成各种分布式应用 2. 网关原理:连接不同体系的网络结构,针对某一特定应用而言,PDN分类:PSDN与CSDNPDN中与网络有关的协
9、议层:,6.3 公用数据网,一.CSDN 1. 完成一次数据传输的过程：呼叫建立、数据传输和连接拆除 2. CSDN的特点:存在呼损.不同速率、不同电码的用户之间不能交换.信息时延短而且固定不变.连接时间较长.有固定的数据速率,二.PSDN 1.分组交换采取存储-转发技术 2. 分组交换数据网可支持两类服务:数据报和虚电路 3. X.25的组成: 4. X.32终端连网示意图: 5. PAD及其接口协议:,6.4 WAN,MAN,LAN 连接技术,选择远程连接的手段主要取决于: 传送速度要求 连接距离要求 网间通信量 网络通信应用种类 代价,局域网互连的应用环境 一个单位的多个部门局域网的互连
10、； 办公楼之间局域网的互连； 将数千台计算机按地理位置或组织关系划分为多个子网的互连 超过单个局域网的最大覆盖范围的多个局域网互连； 企业中部门的信息对安全、保密方面要求不同的局域网互连,一.连接类型 1. Remote Workstation: 通过拨号线或专线接入LAN 2.Campus-wide link: 常用FDDI接口，速率达100Mbps 3.MAN连接: 常用光纤、微波、卫星技术 4.WAN连接: X.25包交换、T-1高速数字线,二.园区主干网和城域网 1. FDDI令牌传递技术和拓扑结构为互联网络作的优化: 2.FDDI光纤的尺寸主要有:,三.广域网连接 1. X.25分组
11、交换网络: 2.使用T-1线的LAN-LAN连接:,43,第9章 城域网技术,本章学习目标本章是与城域网有关的当前最新技术介绍，可将本章作为阅读的内容以扩展读者的知识面，把握与跟踪现代网络技术，为融入社会从事网络技术工作打下一定的基础。 *了解城域网在当代技术条件下的新定义*了解城域网的主要解决方案*掌握城域网的基本构成*理解城域网采用的SDI、WDM等技术*了解城域网的发展趋势,44,主要学习内容 9.1 城域网技术概述 9.2 城域网的构成 9.3 城域网涉及的一些技术与标准 9.4 城域网络应用现状与前景,45,9.1 城域网技术概述 9.1.1 城域网的发展 二十世纪90年代初期，IE
12、EE颁布了城域网（metropolitan area network-MAN）标准，即IEEE802.6（1993）。标准描述了分布式队列双总线DQDB（distributed queue dual bus）。应用较多的城域网定义是：城域网是适用于城市的信息基础设施，是国家信息高速公路（NH）与城市广大用户的中间环节。建造城域网的目的是：提供单一、通用和公共的网络构架，藉以高速有效地传输数据、声音、图像和视频等信息，满足用户日新月异的需求。目前在世界许多发达国家，城域网正在和国家信息高速公路同步的发展着。城域网的范围平均在80km左右，一般局间中继距离大约为57km（依城市的大小而不同）。,4
13、6,9.1.2 城域网解决方案城域网解决方案主要有四大类：第一类是以SDH（同步数字系列）为基础的多业务平台；出发点是充分利用大家所熟悉和信任的SDH技术，加以改造以适应多业务应用，支持层和或层的数据智能。 第二类是基于第二层交换和第三层选路的方案，主要指以太网解决方案；第三类是城域网用WDM（波分复用）方案，即以WDM为基础的多业务平台；第四类是以ATM（异步传输模式）为基础的多业务平台方案。,47,9.2 城域网的构成 城域网可分为业务网络层和传输网络层。传输网络层可分为核心层、汇聚层和接入层。核心层采用以IP技术为核心的设备，包括大容量路由器、三层高端交换机、优选路由器等。汇聚层对用户接
14、入数据汇聚、流量控制和管理，这一层是城域网实施业务管理的主要层面。由网络数据库、网络服务器、计费服务器等构成网络的业务部分，负责处理业务逻辑。接入层支持各类用户的快速接入，包括多业务接入集中器、话音接入网关、远端接入服务器等。,48,城域接入网建设的目标是： （1）开放的基础传送平台 （2）具备移动通信、数据、图像及话音的多种业务综合接入能力、数字化、宽带化、综合化的接入平台 （3）丰富的业务提供能力，满足集团用户、行业用户和商业用户及住宅用户不断增长的业务需求 （4）网络的管理能力和运营能力。,49,9.3 城域网涉及的一些技术与标准 9.3.1 同步数字光纤网络SDH SDH（Synchr
15、onous Digital Hierarchy）同步数字光纤网络是由一些SDH网元（NE）组成的，在光纤上进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接的网络。它的特点是：（1）对网络节点接口（NNI）进行了统一的规范。 （2）SDH信号的基本模块是速率为155.520 Mbit/s的同步传输模的块第一级（STM-1）。（3）SDH信号的基本传输模块可以容纳北美、日本和欧洲的现有数字系列。,50,（4）采用了同步复用方式和灵活的复用映射结构 。（5）SDH同步和灵活的复用方式也使数字交叉连接（DXC）功能的实现大大简化。 （6）SDH的帧结构中安排了丰富的开销比特 。（7）SDH设备是智能化设备，兼有
16、终结、上/下复接和交叉连接功能。 （8）SDH不仅构成了世界性统一的NNI接口的基础，而且也与世界性统一的UNI接口协调 。,51,不足之处：（1）频带利用率不如传统的PDH系统。 （2）技术和功能上的复杂性大大增加。 （3）在从PDH到SDH的过渡时期，会形成多个SDH“同步岛”经由PDH互连的局面。 （4）由于ADM/DXC的自选路由以及难以区分来历的不同的2.048 Mbit/s信号，使得网络同步的规划管理和同步性能的保证增加了相当难度。 （5）由于大规模地采用软件控制和将业务量集中在少数几个高速链路和交叉连接点上，使软件几乎可以控制网络中的所有交叉连接设备和复用设备。 （6）SDH网络管理成本比PDH有望下降，但对于维护管理人员的素质要求提高，对于环境条件的要求也提高了。,52,9.3.2 波分数字复用技术WDM 波分复用WDM（Wavelength Division Multiplexing）是光纤通信中的一种传输技术。它利用一根光纤可以同时传输多个不同波长的光载波特点，把光纤可能应用的波长范围划分成若干个波段，每个波段用作一个独立的通道传输一种预定波长的光信号。光波分复用的实质是在光纤上进行光频分复用，只是因为光波通常采用波长而不用频率来描述、监测与控制。WDM系统基本上由五部分组成：光发射部分、光接收部分、光传输部分（光纤和放大器）、光监控部分和网管部分。,
