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1、第7章 广域网,本章学习目标 广域网的基本概念 广域网的常用连接技术 帧中继以及虚电路的基本原理 ATM和信元交换的应用 常用的拨号接入技术,7.1 广域网概述,广域网（Wide Area Network，WAN）在OSI参考模型的物理层、数据链路层以及网络层上操作。 WAN将局域网和局域网相互连接起来，这些局域网通常由于地理分布较广而比较分散。 WAN为路由器/网桥与其支持的局域网交换数据提供了条件。,7.1.1 全球性因特网,广域网是指覆盖范围广阔（通常可以覆盖一个城市、一个省、一个国家）的一类通信子网，有时也称为远程网。 广域网包含运行用户程序的机器和子网两部分,主机通过通信子网（com
2、munication subnet）进行连结。如图7-2所示。,子网的主要功能是把消息从一台主机传送到另一台主机上，通过将通信部分（子网）和应用部分（主机）分开，使得网络的设计得到简化。 子网通常由传输线和交换单元组成。,广域网的特点：,主要提供面向通信的服务，支持用户使用计算机进行远距离的信息交换。 覆盖范围广，通信距离远，需要考虑的因素增多，如介质的成本、线路的冗余、介质带宽的利用和差错处理等。 由电信部门或公司负责组建、管理和维护，并向全社会提供面向通信的有偿服务、流量统计和计费问题。,7.1.2 WAN技术概述,下面是在WAN中常用到的一些技术： （1）帧中继（frame relay）
3、。指一种包交换的技术，高性能，运行在OSI的最下二层，即物理层和数据链路层。 （2）ISDN。ISDN是一种在已有的电话线路上传输语音和数据等的数字服务。 （3）平衡链路访问过程（Link Access Procedure Balanced，LAPB）：工作在OSI参考模型的数据链路层，是一种面向连接的协议，一般和X.25技术一起进行数据传输。,（4）高级数据链路控制（High Level Data Link Control，HDLC）：这个是由IBM创建的同步数据链路控制（Synchronous Data Link Control，SDLC）衍生而来的。 （5）点对点协议（Point-to-
4、Point Protocol，PPP）：一种工业标准协议。 （6）异步传输模式（Asynchronous Transfer Mode，ATM）：国际电信联盟电信标准委员会（ITU-T）制定的信元（cell）中继标准。,7.1.3 WAN连接类型,常用的WAN连接类型 1租用线路（又称专用线路） 租用线路有时候也叫专线或点对点连接，是预先布置好的通信路径，该路径从客户端通过电信公司的网络连接到远程网络。 2电路交换 这种方式的连接只在有数据需要传输的时候才进行连接，通信完成后终止连接。,7.1.3 WAN连接类型,3包交换 包交换又称为分组交换，用户共享电信公司资源，成本较低。在这样的网络中，网
5、络连接电信公司网络，许多客户共享电信公司网络。 4信元交换 信元交换与分组交换很相似。它们之间真正的区别在于分组的长度是可变的，信元的长度是固定的。,链路的数据传输速率和费用比较,表7-1 点到点链路选项表,链路的数据传输速率和费用比较,表7-2 分组交换选项表,7.1.4 WAN服务提供商,电话和数据服务是常用的WAN服务。电话和数据服务将建筑物的出现点（Point of Presence，POP），即电话公司提供的通信设施与建筑物的主要分发设施之间的连接点，与WAN提供商的中心局（Central Office，CO）连接在一起 。,WAN提供商提供3种主要类型的服务,呼叫建立。 时分多路复
6、用（Time-Division Multiplexing，TMD）。 帧中继（Frame-relay）。,具体介绍这3种WAN提供商提供的服务,1呼叫建立 呼叫建立服务功能建立和拆除电话用户之间的呼叫。呼叫建立也叫信令（signaling），使用未被其他通信使用的独立信道。 2时分多路复用 时分多路复用是为来自单一介质上多个源的信息分配带宽的方法。这种方法将信号合并，通过一条通信线路进行传输，并将每个信号分解成多个持续时间较短的段。 3帧中继 在帧中继服务中，包含在帧中的信息与其他WAN帧中继用户共享带宽。,7.1.5 WAN设备,广域网使用的设备类型包括以下几种： 路由器。提供多种服务，包括
7、网络互联和广域网连接端口。 广域网交换机。它连接到广域网上，进行语音、数据、图像的通信。 调制解调器。提供语音级的服务接口。调制解调器包括CSU/DSU和为ISDN服务提供接口的TA/NT1设备。 通信服务器。集中拨入和拨出的用户通信。,7.1.6 WAN服务提供商和WAN服务术语,当要选择一个合适的广域网解决方案时，需要考虑服务提供商带给你的花费和效益。 图7-8 ISDN终端适配器的使用,最常用的术语与主要的广域网设备,用户端设备（customer premises equipment，CPE）。物理位置在用户室内接入端的设备，包括属于用户的设备和服务提供商租用给用户的设备。 分界点：在C
8、PE的末端，是开始提供服务的本地环路部分。通常指在建筑物的电信连接点（POP）处。 本地环路（local loop 或“last-mile”）。从分界点到WAN服务提供商中心局的电缆（一般是铜线）。 中心局交换机（CO Switch）。离电信连接点（POP）最近的广域网服务商的交换设备。 长途网络。指广域网提供商网络中心交换机和设备的集合（称为骨干）。 数据终端设备/数据通信设备（DTE/DCE）：用户端有一个重要的接口，它位于数据终端设备（DTE）和数据电路终端设备（DCE）之间。,7.1.7 WAN信令标准和容量,广域网供应商提供各种速率的广域网链路，单位是比特每秒（bit/s），它决定了
9、广域网链路上数据传输的速度。 信令是指通过物理介质发送信号，以便进行通信的过程。,表7-3 广域网链路类型和带宽,7.1.8 WAN和物理层,广域网使用OSI参考模型分层封装的方法，就像局域网的方法一样，但广域网主要关心物理层和数据链路层。典型的广域网标准描述了物理层传送方法和数据链路层的要求，包括寻址、流量控制和封装。 广域网的物理层协议描述了如何为广域网服务，进行电气、机械、运行和功能等方面的连接。大多数广域网连接需要通信服务提供商，或者一个可替代的通信公司（如因特网服务供应商），或者由邮政、电话、电报（PTT）机构来提供。 广域网物理层还描述了DTE和DCE之间的接口。一般说来，DCE是
10、服务提供商，DTE是连接的设备，。,7.1.9 WAN和数据链路层,数据链路层协议通过专用点对点、多点和多路访问交换服务。与同步串行线路有关常用数据链路层封装包括： Cisco高级数据链路控制（High Level Data Link Control，HDLC）：这一Cisco标准与行业标准HDLC协议不兼容，Cisco的HDLC中包含协议字段，用来标识Cisco的HDLC帧承载网络层协议。 点对点协议（Point to Point，PPP）：RFC 1661对该协议进行了描述。PPP包含协议字段，用来标识PPP帧传输的网络层协议。,同步数据链路控制协议（Synchronous Data Li
11、nk Control Protocol，串行线路接口协议（Serial Line Interface Protocol，SLIP）：该协议一度是非常流行的、仅用于传输IP分组的WAN数据链路协议。 平衡式链路接入过程（Link Access Procedure Balanced，LAPB）：该数据链路协议由X.25使用，有广泛的错误校验能力。 D信道链路接入过程（Link Access Procedure on the D Channel，LAPD）：该WAN数据链路协议用于ISDN D信道上的信令和呼叫建立。 帧模式载体服务链路接入过程（Link Access Procedures to F
12、rame mode bearer services，LAPF）：该协议适用于帧中继模式的载体服务。,7.2.1 WAN连接方式,采用的WAN连接技术有很多，在这里简单地介绍常见的一些技术。 1拨号 采用拨号时，只有使用线路时才需要付费。这意味着线路只在用户拨号时才被激活。拨号线路经常是小型办公室、办事处、远程办公以及移动工作人员的理想选择。拨号连接的缺点是连接速度慢（低于56Kb/s）。 2ISDN ISDN通过现有的电话线系统进行连接，可以有效地替代拨号连接。 3专线 服务提供商还提供专线点对点连接。使用专线时，公司需要为两个远程站点之间的持续连接付费。,4帧中继 帧中继提供面向连接的数据链
13、路层通信。这种服务使用虚电路实现。虚电路（virtual circuit）是一种逻辑电路，通过它可以在两台远程网络设备之间进行通信。 5ATM ATM由物理层和数据链路层的规范构成。与帧中继相同，这项服务也使用虚电路来实现。 6其他WAN连接方式 其他WAN连接方式还包括使用DSL、电缆、无线以及X.25 WAN技术，通常在OSI参考模型的最低两层（物理层和数据链路层）操作。可以购买和租用各种速度或带宽的WAN连接。,7.2.2 多路复用 多路复用（multiplexing）是一种共享进程，其中多个数据信道在源位置被合并为一个数据或物理信道。,1多路复用的目的 充分利用昂贵的通信线路，尽可能地
14、容纳较多的用户和传输较多的信息。 2多路复用的基本原理 当物理信道的可用带宽超过单个原始信号所需的带宽时，可将该物理信道的总带宽分割成若干个固定带宽的子信道，并利用每个子信道传输一路信号，从而达到多路信号共用一个信道，或者将多路信号组合在一条物理信道上传输的目的，充分利用信道容量。,3多路复用主要采用的技术 时分多路复用（Time Division Multiplexing，TDM）。 频分多路复用（Frequency Division Multiplexing，FDM）。 波分多路复用（Wavelength Division Multiplexing，WDM）。 统计时分多路复用（Stati
15、stical Division Multiplexing，SDM）。,7.2.3 电路交换和分组交换,在当前的数据通信网中，传输交换技术有：线路方式、分组方式、帧方式、信元方式和IP方式等。一个数据通信网的有效性、可靠性和经济性由所采用的传输、交换方式决定。,1线路方式线路交换又称为电路交换，是一点到一点传递信息最简单的方式。它类似于电话系统，希望通信的计算机之间必须事先建立物理线路（或者物理连接）。 线路交换如图所示。 E1系统复用帧格式示意图,线路交换的特点：,独占性：建立线路之后、释放线路之前，即使站点之间无任何数据可以传输，整个线路仍不允许其他站点共享，因此线路的利用率较低，并且容易引
16、起接续时的拥塞。 实时性好：一旦线路建立，通信双方的所有资源（包括线路资源）均用于本次通信，除了少量的传输延迟之外，不再有其他延迟，具有较好的实时性。 线路交换设备简单，不提供任何缓存装置。 用户数据透明传输，要求收发双方自动进行速率匹配。 线路交换的主要缺点是线路持续时间长、线路利用率低。,2分组交换方式,分组交换方式（X.25）属于存储转发的交换方式，它将需要传递的信息划分成一定长度的包（又称为分组），以分组为单位进行存储转发。,分组交换基本原理 分组方式的基本原理是把一条物理电路分成若干条逻辑信道，对应每一个逻辑信道有一个编号，称为逻辑信道号。,分组方式的特点,传输质量高：通过差错控制功能，使分组在网内传送的出错率大大降低。 可靠性高：当网内发生故障时，分组仍能自动选择一条避开故障地点的迂回路由传输，不会造成通信中断。 为不同的终端种类相互通信提供统一的接口，从而能够实现不同速率、码型和传输控制规程终端间的互通。 统计复用，一个物理接口支持多条逻辑电路。 与其他通信网络保持互通。,7.2
