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1、第6章 广域网d.txt11生命是盛开的花朵，它绽放得美丽，舒展，绚丽多资；生命是精美的小诗，清新流畅，意蕴悠长；生命是优美的乐曲，音律和谐，宛转悠扬；生命是流淌的江河，奔流不息，滚滚向前第6章 广 域 网本章基本要求：了解广域网的特点、服务类型及实现方式；了解常见的广域网设备；了解若干典型的广域网协议和技术，包括PPP、ISDN、ATM、帧中继和SDH技术等。 第6章 广 域 网6.1 广域网概述6.2 电话网6.3 数字数据网（DDN）6.4 ISDN6.5 分组交换网6.6 帧中继6.7 ATM6.8 SDH技术习 题6.1 广域网概述广域网（WAN）是一个运行地域超过局域网的数据通信网
2、络。广域网通常使用电信运营商提供的数据链路在广域范围上访问网络带宽。广域网将位于各地的多个部分连接起来，并与其他组织连接、与外部服务（比如数据库）连接以及与远程用户连接。广域网通常可以传输各种各样的通信类型，比如语音、数据和视频。广域网的主要特性包括：? 广域网运行在超出局域网地理范围的区域内。? 使用各种类型的串行连接来接入广泛地理领域内的带宽。? 连接分布在广泛地理领域内的设备。? 使用电信运营商的服务。6.1 广域网概述6.1.1 广域网设备根据定义，广域网连接相隔较远的设备，这些设备包括如下几部分。? 路由器（Router）：提供诸如局域网互连、广域网接口等多种服务，包括LAN和WAN
3、的设备连接端口。? WAN交换机（Switch）：连接到广域网带宽上，进行语音、数据资料及视频通信。WAN交换机通常在OSI参考模型的数据链路层之下运行。? 调制解调器（Modem）：包括针对各种语音级（Voice Grade）服务的不同接口，信道服务单元数字服务单元（CSU/DSU）是T1/E1服务的接口，终端适配器网络终结器（TA/NT1）是综合业务数字网（ISDN）的接口。? 通信服务器（Communication Server）：汇集拨入和拨出的用户通信。6.1 广域网概述6.1.2 广域网标准广域网只涉及ISO/OSI低3层：物理层、数据链路层和网络层，它将地理上相隔很远的局域网互连
4、起来。广域网能提供路由器、交换机以及它们所支持的局域网之间的数据分组帧交换。1物理层协议物理层协议描述了如何为广域网服务提供电气、机械、操作和功能的连接到通信服务提供商。广域网物理层描述了数据终端设备（DTE）和数据通信设备（TCE）之间的接口。连接到广域网的设备通常是一台路由器，它被认为是一台DTE。而连接到另一端的设备为服务提供商提供接口，这就是一台DCE。WAN的物理层描述了连接方式，WAN的连接基本上属于专用或专线连接、电路交换连接、包交换连接等3种类型。它们之间的连接无论是包交换或专线还是电路交换，都使用同步或异步串行连接。6.1 广域网概述表6.1 广域网物理层标准6.1 广域网概
5、述2数据链路层协议在每个WAN连接上，数据在通过WAN链路前都被封装到帧中。为了确保验证协议被使用，必须配置恰当的第2层封装类型。协议的选择主要取决于WAN的拓扑和通信设备。WAN数据链路层定义了传输到远程站点的数据的封装形式，详见6.1.3小节。广域网数据链路层协议描述了在单一数据路径上各系统间的帧传输方式。3网络层协议著名的广域网网络层协议，有CCITT的X.25和TCP/IP协议中的IP等。6.1 广域网概述6.1.3 广域网帧封装格式为了确保使用恰当的协议，必须在路由器配置适当的第2层封装。协议的选择需要根据所采用的广域网技术和通信设备确定。路由器把数据报以二层帧格式进行封装，然后传输
6、到广域网链路。 默认情况下，Cisco路由器的串口封装使用HDLC协议。要使用其他封装，必须要手动配置。封装协议的选择依赖于所使用的广域网技术和通信设备。通常的广域网协议有以下几种： 点对点协议（PPP） 串行线路互连协议（SLIP，Serial Line Internet Protocol） HDLC:HDLC同时支持点对点与点对多点连接。 X.25平衡式链路访问程序（LAPB） 帧中继 ATM：ATM适于利用高速传输介质（如SONET）。 Cisco/IETF：用来封装帧中继流量。 综合业务数字网（ISDN）。6.1 广域网概述最常用的两个广域网协议是HDLC和PPP，所有串行线路的封装共
7、享一个公共的帧格式，帧格式在第4章已经介绍过。每种广域网连接类型使用一个第2层的协议来封装广域网链路的数据。为确保使用正确的封装协议，必须为路由器的每个串行接口配置使用第2层封装类型。6.1 广域网概述6.1.4 广域网连接的选择一般如图6.1所示，有两种类型的广域网连接可供选择：专线和交换连接。交换连接可以是电路交换或者是分组交换。 6.1 广域网概述1专线连接与DDN接入专线连接是一种租用线路的方式，提供全天候服务。专线通常用于传输数据资料、语音，同时也可以传输视频图像。在数据网络设计中，专线通常提供主要网站或园区间的核心连接或主干网络连接，以及LAN对LAN的连接。 专线网络常用的典型连
8、接技术如下：? 56 kbps。? 64 kbps。? T1（1.544 Mbps）美国标准。? E1（2.048 Mbps）欧洲标准。? E3（34.064 Mbps）欧洲标准。? T3（44.736 Mbps）美国标准。? xDSL? SONET：一系列高速的物理层技术。6.1 广域网概述2分组交换连接又称包交换，它不依赖于承载网提供的专用的点对点线路，是让WAN中的多个网络设备共享一条虚拟电路（Virtual Circuit）进行数据传输。在包交换式网络中，提供商通过配置自己的交换设备产生虚拟电路（VC，Virtual Circuit）来提供端到端连接。帧中继、SMDS和X.25都属于包
9、交换式的广域网技术。6.1 广域网概述3电路交换连接在电路交换式网络中，专用物理电路只是为每一个通信对话临时建立的。典型的电路交换式链路有如下几种：? 异步串口连接（POTS）；? ISDN基本速率接口（BRI）；? ISDN基群速率接口（PRI）。4信元交换信元交换服务（Cell-Switch Service）提供了一种专用连接交换技术，将数字化的数据组织成信元单元，然后用数字信号技术将其在物理介质中传输。6.1 广域网概述信元交换服务最常用的有两种：异步传输模式（ATM，Asychronous Transfer Mode）和交换式多兆比特数据服务（SMDS，Switched Multime
10、gabit Data Service）。 5拨号、电缆和无线服务包括拨号调制解调器（Dialup Modems）、电缆调制解调器（Cable Modems）以及地面和人造卫星的无线服务（Terrestrial and Satellite Wireless）。 6.1.5 如何选择适当的广域网技术每一种广域网线路类型都既有优点又有缺点。当选择广域网线路时，有许多因素需要考虑。主要是实用性、带宽和费用。 6.1 广域网概述6.1.6 数据报和虚电路从层次上看，广域网中的最高层就是网络层。网络层为接在网络上的主机提供的服务可以有两大类，即无连接的网络服务和面向连接的网络服务。这两种服务的具体实现就是
11、通过所谓的数据报服务和虚电路服务。虚电路常用于其服务方式为面向连接的子网中。虚电路的想法是避免对发送的每一个分组都必须进行路由选择。取而代之的方法是，当建立连接时，从源端机器到目的端机器的路由就作为连接建立的一部分加以保存，此路由用于传输连接上的所有数据，这与电话系统的工作原理完全一样。当释放连接时，虚电路也随之撤销。6.1 广域网概述与之相反，对于数据报通信子网，即使其服务方式是面向连接的，也不预先选择路由。发出的每一个分组所选择的路由独立于其前面发出的分组，后续的分组可以走不同的路由。虽然数据报通信子网必须做更多的工作，但它比虚电路式通信子网更健壮，更容易处理传输失败和拥塞的数据。6.2
12、电话网6.2.1 公用电话交换网公用电话交换网（PSTN）是向公众提供电话通信服务的一种通信网。它是国家公用通信基础设施之一，由国家电信部门统一建设、管理和运营。根据地理范围，电话通信网可分为：国际长途电话网、国内长途电话网、本地电话网以及用户延伸或补充设备。电话通信网主要提供电话通信服务，同时还可提供非话音的数据通信服务，例如电报、传真、数据交换、可视图文等。6.2 电话网6.2.2 计算机交换分机计算机交换分机（CBX，Computer Branch Exchange）是数字交换和电话交换系统两种技术的结合，早先的CBX是一种专用交换机（PBX，Private Branch Exchang
13、e）。PBX是一种由某个组织所有或租用的办公室设备，它把设施内的电话线互连，并可访问公用电话系统，通常是市内的电话用户拨三四个数码就能呼叫设施内的另一个电话。若拨一个号码（通常是0或9）就听到接外线的拨号音，意味着允许呼叫者拨外线号码。CBX中采用了几种新的方法：CBX能支持声音数据工作站；电话用一对双绞线，终端用两对双绞线，通常用电话而不是用终端或键盘来选择目的端口。6.2 电话网6.2.3 点到点通信通常点到点的通信主要适用于两种情况：第一种情况是成千上万个组织有各种局域网，每个局域网含有众多主机和一些连网设备以及连接至外部的路由器，通过点到点的租用线路和远地路由器相连；第二种情况是成千上
14、万个用户在家里使用调制解调器和拨号电话线连到Internet，这是点到点连接的最主要应用。不论是路由器对路由器的租线连接，还是拨号的主机到路由器的连接，都需要制订点到点的数据链路协议，用以组成帧、进行差错控制以及其他数据链路层功能。有两种协议广泛用于Internet，即串行IP协议（SLIP，Serial Line IP）和点对点协议（PPP，Point to Point Protocol）。6.3 数字数据网（DDN）6.3.1 DDN概述数字数据网（DDN，Digital Data Network）是利用数字信道提供半永久性连接电路，以传输数据信号为主的数据传输网络。通过该网络可为最终用户
15、提供全程端到端数字数据业务（是指为公用电信网内部用户提供点到点或点到多点数字专用电路）。DDN的传输媒介有光缆、数字微波、卫星信道以及用户端可用的普通电缆和双绞线。DDN为用户提供专用电路、帧中继和压缩话音G3传真和虚拟专用网等业务。具有传输质量高、距离远、传输速率高、网络延迟小、无拥塞、透明性好、用户接入方便、传输安全可靠、网络管理方便、适合高流量用户接入等优点。6.3 数字数据网（DDN）6.3.2 DDN的组成DDN主要以硬件为主，对应OSI模型的低3层。主要由四大部分组成：1本地传输系统:本地传输系统由用户设备和用户环路（包括用户线和网络接入单元）组成。用户设备通常是数据终端设备（DTE）、电话机、传真机、计算机等。用户线是一般市话用户电缆。网络接入单元可为基带型或频带型、单路或多路复用传输设备等。2DDN结点:DDN结点的功能主要由两大部分组成：复用和交叉连接。DDN利用电信网的数字通道工作，通常采用时分复用技术。6.3 数字数据网（DDN）3局间传输及网同步系统:局间传输及网同步系统由两部分组成：局间传输和同步时钟供给。局间传输是指结点间的数字通道
