网络技术的演变和发展概述

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1、第2章 网络技术的演变和发展,互联网是一个由大量的路由器将广域网、城域网和局域网互联起来，形成层次复杂、结构在不断变化的网际网。,第2章 网络技术的演变和发展,主要介绍： 广域网技术的特征与发展趋势 引起城域网概念与技术演变的原因 高速局域网技术的特征与发展趋势 接入技术与局域网、城域网的关系 广域网、局域网与城域网技术发展与TCP/IP 协议的关系,第2章 网络技术的演变和发展,2.1 WAN技术特征和发展 一、WAN的主要特征 作为互联网主干网的广域网技术具有以下两个基本的特征： 广域网是一种公共数据网（PDN） 广域网研究的重点是宽带核心交换技术 如何接入不同类型的计算机系统 如何提供能

2、够保障服务质量的宽带核心交换服务,第2章 网络技术的演变和发展,2.1 WAN技术特征和发展 二、WAN技术的发展趋势 构成广域网的通信技术与网络类型主要包括： 1）公共电话交换网（public switching telephone network，PSTN） 2）综合业务数字网（integrated service digital network，ISDN） 3）数字数据网（digital data network，DDN） 4）X.25分组交换网 5）帧中继网（frame replay，FR） 6）异步传输模式网（asynchronous transfer mode，ATM） 7）光以太

3、网（optical Ethernet）,第2章 网络技术的演变和发展,2.1 WAN技术特征和发展 二、WAN技术的发展趋势 广域网技术的发展过程：,综合业务数字网,X.25分组交换网,光纤波分复用,千兆以太网,异步传输模式网,帧中继网,同步数字体系,同步光网络,IP over SONET/SDH,第2章 网络技术的演变和发展,2.1 WAN技术特征和发展 二、WAN技术的发展趋势 X.25网是指采用X.25协议组建的公共分组交换网。 X.25协议规定用户终端设备与X.25交换机之间的接口标准。,X.25网的结构,第2章 网络技术的演变和发展,2.1 WAN技术特征和发展 二、WAN技术的发展

4、趋势 X.25协议设计的重点： 解决数据传输的差错控制、流量与拥塞控制问题 这种设计思路的直接效果就是协议结构很复杂。 传输速率：64kb/s,第2章 网络技术的演变和发展,2.1 WAN技术特征和发展 二、WAN技术的发展趋势 上个世纪90年代： （1）传输介质：电缆 光纤 （2）局域网间高速互联的需求大 （3）用户计算机性能提高，可承担部分通信处理能力 （4） X.25协议执行过程复杂，传输时延大，服务质量低,第2章 网络技术的演变和发展,2.1 WAN技术特征和发展 二、WAN技术的发展趋势 帧中继技术：在数据传输速度高、误码率低的光纤上，使用简单的协议以减小网络时延，将必要的差错控制功

5、能交给用户设备来完成。 传输速率：1.5Mb/s45Mb/s 特点： （1）高网络吞吐量、低传输时延 X.25交换机30步操作/帧 帧中继交换机6步操作/帧 转发时延小一个数量级，吞吐量高一个数量级。,第2章 网络技术的演变和发展,2.1 WAN技术特征和发展 二、WAN技术的发展趋势 （2）提供虚拟专用网服务 帧中继网的设计目标主要是局域网之间的互联。,帧中继的VPN结构,第2章 网络技术的演变和发展,2.1 WAN技术特征和发展 二、WAN技术的发展趋势 广域网技术的发展过程：,综合业务数字网,异步传输模式网,第2章 网络技术的演变和发展,2.1 WAN技术特征和发展 二、WAN技术的发展

6、趋势 ISDN致力于实现以下目标： 提供一个在世界范围内协调一致的数字通信网络，支持各种通信服务，并在不同的国家采用相同的标准。 为在通信网络之间进行数字传输提供完整的标准。 提供一个标准的用户接口，使通信网络内部的变化对终端用户透明。,第2章 网络技术的演变和发展,2.1 WAN技术特征和发展 二、WAN技术的发展趋势 ISDN特点： （1）与单一业务的电信网不同，ISDN线路可以供多种业务共用，可以与多个用户通信。 （2）ISDN 完全采用数字信道，可以获得较高的通信质量与可靠性。,第2章 网络技术的演变和发展,2.1 WAN技术特征和发展 二、WAN技术的发展趋势 B-ISDN：将语音、

7、数据、图像的传输以及传统的服务综合在一个通信网中，覆盖从低传输速率到高传输速率的各种非实时、实时与突发性的传输要求。 ATM技术的主要特点表现在： （1）采用一种面向连接的技术 （2）采用的信元长度为53B，头部5B，数据48B （3）以统计时分多路复用方式动态分配带宽 （4）数据传输速率：155Mb/s2.4Gb/s,第2章 网络技术的演变和发展,2.1 WAN技术特征和发展 二、WAN技术的发展趋势 光传输网络技术AON（all optical network） 将计算机网络按照网络传输介质划分：,第2章 网络技术的演变和发展,2.1 WAN技术特征和发展 二、WAN技术的发展趋势 光传输

8、网络技术AON（all optical network） 允许将网络带宽资源动态分配给路由，提高了带宽利用率，改善了系统性能。 提高网络系统智能控制能力，降低对网管软件功能的要求，减少运营和管理成本。 增加按需带宽分配服务、分级带宽服务、动态波长分配租用业务、动态路由配置与光层虚拟专用网服务的功能。,第2章 网络技术的演变和发展,2.1 WAN技术特征和发展 二、WAN技术的发展趋势 光以太网技术：光纤波分复用+以太网 组建同样规模的广域网/城域网，光以太网的造价是SONET的1/5，是ATM的1/10。 IEEE正在研究速率为100Gbps的光以太网，能覆盖从广域网、城域网到局域网的整个范围

9、。 根据实际应用需求分配带宽，保证带宽资源充分、合理应用 访问网络资源必须经过认证和授权，确保用户对网络资源的安全使用 支持按上网时间、用户流量实时计费或包月计费功能 支持VPN和防火墙，可以有效地保证网络安全 提供分级的QoS服务 方便、快速、灵活地适应用户和业务的扩展,第2章 网络技术的演变和发展,2.1 WAN技术特征和发展 三、 WAN技术与TCP/IP协议的关系,第2章 网络技术的演变和发展,2.1 WAN技术特征和发展 三、 WAN技术与TCP/IP协议的关系 1. X.25网、帧中继网与IP协议 帧中继网与X.25网的一个重要区别是：帧中继网只涉及物理层与数据链路层，它的网络层支

10、持IP协议。这就是帧中继网得以广泛应用，并能保持到现在的原因之一。 2. ATM网与IP协议 ATM技术希望成为广域网、局域网、城域网一体化解决方案，同时能解决IP网中存在的QoS问题，但在网络层没有采取与IP协议兼容的设计思路。,第2章 网络技术的演变和发展,2.2 LAN技术的演变与发展 一、LAN技术的发展过程,第2章 网络技术的演变和发展,2.2 LAN技术的演变与发展 一、LAN技术的发展过程 以太网的核心技术是介质访问控制方法CSMA/CD。 CSMA/CD方法用来解决多个节点共享一条总线的问题。 在以太网中任何结点都没有可预约的发送时间，它们的发送都是随机的，并且网络中不存在集中

11、控制的结点，网络中的结点都必须平等地争用发送时间。,第2章 网络技术的演变和发展,2.2 LAN技术的演变与发展 二、高速以太网技术的研究与发展 为克服网络规模与网络性能之间的矛盾，提出3种解决方案： 1）提高以太网的数据传输速率，从10Mbps、100Mbps、1Gbps到10Gbps。 2）将一个大型局域网划分成多个由路由器互联的子网，这就导致局域网互联技术的发展。每个子网的介质访问控制仍采用CSMA/CD方法。 3）将共享介质方式改为交换方式，这就导致交换式局域网技术的发展。交换局域网的核心设备是局域网交换机。,第2章 网络技术的演变和发展,2.2 LAN技术的演变与发展 二、高速以太网

12、技术的研究与发展,第2章 网络技术的演变和发展,2.2 LAN技术的演变与发展 三、 WLAN技术的研究与发展 无线局域网：以微波、激光与红外线等无线电波作为传输介质，部分或全部代替传统局域网中的同轴电缆、双绞线与光纤，实现移动计算网络中移动结点的物理层与数据链路层功能。 应用领域 作为传统局域网的扩充 用于建筑物之间的互联 用于移动结点的漫游访问 用于构建特殊的移动网络,第2章 网络技术的演变和发展,2.2 LAN技术的演变与发展 三、 WLAN技术的研究与发展 分类 红外无线局域网 扩频无线局域网 窄带微波无线局域网,第2章 网络技术的演变和发展,2.2 LAN技术的演变与发展 三、 WL

13、AN技术的研究与发展 蓝牙技术的研究与发展 研究的背景 IEEE 802.15标准 无线个人区域网 基本概念 IEEE 802.15.4标准 在不同的载波频率下实现20kbps、40kbps和250kbps三种不同的传输速率 支持星形、点到点两种网络拓扑结构 使用16位和64位两种地址格式，其中64位地址是全球唯一的扩展地址 支持冲突避免的载波侦听多路访问技术 支持确认机制，保证传输可靠性,第2章 网络技术的演变和发展,2.2 LAN技术的演变与发展 三、 WLAN技术的研究与发展 ZigBee无线网络技术及应用 ZigBee适用于数据采集与控制的点多、数据传输量不大、覆盖面广、造价低的应用领

14、域。基于ZigBee的无线传感器网络已在家庭网络、安全监控、汽车自动化、消费电器、儿童玩具、医用设备控制、工业控制、无线定位等领域，特别是在家庭自动化、医疗保健与工业控制中展现出重要的应用前景，引起产业界的高度关注。,第2章 网络技术的演变和发展,2.3宽带MAN技术的演变与发展 一、 MAN概念的发展与演变 城域网是以光纤为传输介质，能够提供45-150Mb/s的高传输速率，支持数据、语音与视频综合业务的数据传输，可以覆盖跨度在50-100km的城市范围，实现高速宽带传输的数据通信网络。 宽带城域网是以宽带光传输网络为开发平台，以TCP/IP协议为基础，通过各种网络互连设备，实现各种增值业务

15、，并与广域网、电视网、电话网互联互通的本地综合业务网络。,第2章 网络技术的演变和发展,2.3宽带MAN技术的演变与发展 一、 MAN概念的发展与演变 MAN业务范围 1）大规模互联网接入的 需求与交互式应用。 2）远程办公、视频会议、 网上教育等新的办公与 生活方式。 3）网络电视、视频点播、 网络电话以及由此引起 的新服务。 4）家庭网络的应用。,第2章 网络技术的演变和发展,2.3宽带MAN技术的演变与发展 一、 MAN概念的发展与演变 MAN主要特征 1）基于IP协议，以电信网的可扩展性、可管理性为基础，在城市范围内汇聚宽带和窄带用户的接入，以满足政府、企业、学校等集团用户和个人用户对互联网和宽带多媒体服务的需求为目标。 2）在计算机网络、公共电话交换网、移动通信网和有线电视网的基础上，为语音、数字、视频提供一个互联互通的通信平台。 3）重点保证高数据交换容量。一个在城市区域内，为大量用户提供接入和各种信息服务的综合网络平台，是一个现代化城市重要的基础设施之一。 4）计算机网络、电信网络与有线电视网技术的融合，也是传统的电信服务、有线电视服务与现代的互联网服务的融合。,第2章 网络技术的演变和发展,2.3宽带MAN技术的演变与发展 二、宽带MAN结构与层次划分 MAN总体结构,第2章 网络技术的演变和发展,