第六章-廣域網(wǎng)技術(shù)

廣域網(wǎng)技術(shù)第六章

網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成技術(shù)本章內(nèi)容理論部分廣域網(wǎng)概述幾種典型的廣域網(wǎng)技術(shù)公共交換電話網(wǎng)（PSTN）綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN）數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)（DDN）分組交換網(wǎng)（X.25網(wǎng)）幀中繼網(wǎng)（FRN）廣域網(wǎng)接入技術(shù)實踐部分PPPPAP驗證廣域網(wǎng)概述廣域網(wǎng)的定義

局域網(wǎng)只能在一個相對比較短的距離內(nèi)實現(xiàn)，當(dāng)主機之間的距離較遠時，例如，相隔幾十或幾百公里，甚至幾千公里，局域網(wǎng)顯然就無法完成主機之間的通信任務(wù)。這時就需要另一種結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)，即廣域網(wǎng)。廣域網(wǎng)（WideAreaNetworks，WAN）的地理覆蓋范圍可以從數(shù)公里到數(shù)千公里，可以連接若干個城市、地區(qū)甚至跨越國界而成為遍及全球的一種計算機網(wǎng)絡(luò)。廣域網(wǎng)將地理上相隔很遠的局域網(wǎng)互連起來。廣域網(wǎng)概述廣域網(wǎng)的定義廣域網(wǎng)（WAN，Wideareanetworks）也稱為遠程網(wǎng)，它所覆蓋的地理范圍從幾十公里到幾千公里，可能覆蓋一個國家、地區(qū)，或橫跨幾個洲，形成國際性的遠程網(wǎng)絡(luò)。常利用公用通信網(wǎng)絡(luò)提供的信道進行數(shù)據(jù)傳輸；網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜；傳輸速率一般低于局域網(wǎng)。廣域網(wǎng)主要使用分組交換技術(shù)。

廣域網(wǎng)技術(shù)主要是指將計算機網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進行大范圍長距離傳輸?shù)募夹g(shù)。分布在異地的計算機網(wǎng)絡(luò)使用網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備（通常是由器）通過廣域網(wǎng)技術(shù)連接起來，實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信和信息共享。廣域網(wǎng)概述廣域網(wǎng)的組成廣域網(wǎng)概述廣域網(wǎng)的組成與局域網(wǎng)類似，廣域網(wǎng)也由通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)組成。通信子網(wǎng)由通信線路和一些交換設(shè)備組成，而資源子網(wǎng)則由主機和終端組成。廣域網(wǎng)的通信子網(wǎng)一般由公用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)充當(dāng)，如：公用電話交換網(wǎng)（PSTN）、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)(DDN)、分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)（X.25）、幀中繼（FrameRelay）、綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng)（ISDN）和交換多兆位數(shù)據(jù)服務(wù)（SMDS）等。廣域網(wǎng)概述廣域網(wǎng)采用的協(xié)議

廣域網(wǎng)的通信子網(wǎng)工作在OSI/RM的下三層，OSI/RM高層的功能由資源子網(wǎng)完成。①物理層：定義了通信線路的電氣和機械特性。

EIA/TIA-231；EIA/TIA-449；V.24，V.35；

HSSI，G.703；EIA-530。②數(shù)據(jù)鏈路層：定義了數(shù)據(jù)的通信協(xié)議。

LAPB；FrameRely；HDLC；PPP；SDLC。③網(wǎng)絡(luò)層：由于分布在廣域網(wǎng)中的任意兩臺主機之間都可能存在多條通信線路，因此，網(wǎng)絡(luò)層提供能在多條通信線路中選擇用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)木€路的功能。

IP，ICMP，IGMP，IPX，SPX。廣域網(wǎng)概述廣域網(wǎng)的通信服務(wù)類型電路交換HDLC,PPP,SLIP廣域網(wǎng)概述廣域網(wǎng)的通信服務(wù)類型分組交換X.25,FrameRelay,ATM廣域網(wǎng)概述廣域網(wǎng)的通信服務(wù)類型租用專線HDLC,PPP,SLIP典型的廣域網(wǎng)技術(shù)公共交換電話網(wǎng)（PSTN）公共交換電話網(wǎng)(publicswitchedtelephonenetwork，PSTN)，也稱為POTS（普通舊式電話服務(wù)），是目前普及程度最高、成本最低的公用通訊網(wǎng)絡(luò)，它在網(wǎng)絡(luò)互連中也有廣泛的應(yīng)用。其特點為：電路交換，有撥號連接過程，連接后獨占信道即可傳輸模擬信息，也可傳輸數(shù)字信息用戶環(huán)路為模擬傳輸數(shù)據(jù)通信時需要使用MODEM收發(fā)雙方傳輸速率必須相同，最高為56kb/s無差錯控制能力典型的廣域網(wǎng)技術(shù)公共交換電話網(wǎng)（PSTN）通過PSTN接入因特網(wǎng)用戶需要“貓”和撥號軟件，撥通后即可啟動IE上網(wǎng)典型的廣域網(wǎng)技術(shù)公共交換電話網(wǎng)（PSTN）撥號上網(wǎng)原理典型的廣域網(wǎng)技術(shù)公共交換電話網(wǎng)（PSTN）用電話撥號上網(wǎng)的優(yōu)缺點電話線路非常容易獲得對于移動人群特別重要設(shè)備簡單（Modem），大多數(shù)計算機中已集成筆記本電腦和品牌電腦的標(biāo)準(zhǔn)配置成本低設(shè)備便宜、通信費用低速度慢，不超過56kb/s需要有連接過程典型的廣域網(wǎng)技術(shù)綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN）綜合服務(wù)：語音、電報、數(shù)據(jù)、圖形、視頻兩類：B-ISDN分組交換，基于異步傳輸模式（ATM）高傳輸速率：Upto622Mb/sorHigherN-ISDN（ISDN，“一線通”）：電路交換，利用現(xiàn)有的電話交換系統(tǒng)，需要撥號連接過程全數(shù)字傳輸：通信質(zhì)量好，可靠性高統(tǒng)一的用戶網(wǎng)絡(luò)接口：UNI同時支持多個設(shè)備（最多連接8個，同時可以支持3個通信）采用帶外信令，撥號連接速度快典型的廣域網(wǎng)技術(shù)綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN）ISDN的兩種主要信道類型：D信道：16kb/s數(shù)字信道用于傳輸信令（帶外信令）B信道：64kb/s數(shù)字信道用于傳輸用戶的數(shù)據(jù)信息在B信道上可以建立4種類型的連接：電路交換，通過撥號建立點到點連接半永久電路（租用專線），無需撥號，始終處于連接狀態(tài)分組交換，通過ISDN連接到X.25分組交換網(wǎng)幀中繼，通過ISDN連接到幀中繼網(wǎng)絡(luò)通過D信道的呼叫控制協(xié)議，在B信道建立相應(yīng)的連接典型的廣域網(wǎng)技術(shù)綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN）電信公司通常把多個信道組合起來（稱為數(shù)字管道或通道）提供給用戶使用，標(biāo)準(zhǔn)的組合方式有：基本速率接口BRI：2B+D主速率接口PRI：30B+D典型的廣域網(wǎng)技術(shù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)（DDN）數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)（DigitalDataNetwork

,DDN）是隨著數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的一種新型網(wǎng)絡(luò)。DDN的主干網(wǎng)傳輸媒介有光纖、數(shù)字微波、衛(wèi)星信道等；到用戶端多使用普通電纜和雙絞線。DDN利用數(shù)字信道傳輸數(shù)據(jù)信號，這與傳統(tǒng)的模擬信道相比有本質(zhì)的區(qū)別，DDN傳輸?shù)臄?shù)據(jù)具有質(zhì)量高、速度快、網(wǎng)絡(luò)時延小等一系列的優(yōu)點，特別適合于計算機主機之間、局域網(wǎng)之間、計算機主機與遠程終端之間的大容量、多媒體、中高速通信的傳輸，DDN曾是我國的中高速信息國道。主要應(yīng)用HOST-HOST、LAN-LAN、LAN-WAN等需要實時性、突發(fā)性、高速和大通信量的應(yīng)用場合。典型的廣域網(wǎng)技術(shù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)（DDN）用戶設(shè)備：數(shù)據(jù)終端設(shè)備、計算機、網(wǎng)橋、路由器等網(wǎng)絡(luò)接入單元：可以是調(diào)制解調(diào)器、基帶傳輸設(shè)備（DSU/CSU）以及時分復(fù)用、語音/數(shù)字復(fù)用設(shè)備等。

DDN節(jié)點：復(fù)用及數(shù)字交叉連接系統(tǒng)（DCS）NMC：網(wǎng)管中心對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和業(yè)務(wù)進行配置，實時地監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)運行情況，進行網(wǎng)絡(luò)信息、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點告警、線路利用情況等收集、統(tǒng)計和報告。DSU/CSU的功能主要有兩個：1.把用戶數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成適合在E1電路上傳輸?shù)男盘柡蛶Y(jié)構(gòu)。2.從E1電路信號中提取同步時鐘，送給路由器作為發(fā)送和接收時鐘。典型的廣域網(wǎng)技術(shù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)（DDN）的特點DDN專線就是市內(nèi)或長途的數(shù)據(jù)電路，電信部門將它們出租給用戶后就變成用戶的專線，直接進入電信的DDN網(wǎng)絡(luò)。現(xiàn)在我們常見的固定DDN專線按傳輸速率可分為14.4K、28.8K、64K、128K、256K、512K、768K、1.544M（即所謂“T1”線路）及44.763M（T3）等。因為DDN的主干傳輸為光纖傳輸，采用數(shù)字信道直接傳送數(shù)據(jù)，所以傳輸質(zhì)量高。DDN專線屬于固定連接的方式，不需經(jīng)過交換機房，不必選擇路由即可直接進入主干網(wǎng)絡(luò)，平均時延≤450us，所以速度很快，特別適用于業(yè)務(wù)量大、實時性強的用戶。DDN專線需要鋪設(shè)專用線路從用戶端進入主干網(wǎng)絡(luò)，所以使用專線要付兩種費用：一是電信月租費，就像撥號上網(wǎng)要付電話費一樣；二是網(wǎng)絡(luò)使用費，另外還有電路租用費等費用，其花費對于普通用戶來說是承受不了的，所以DDN不適合普通的互聯(lián)網(wǎng)用戶。DDN用于寬帶接入時，相同帶寬費用是其他上網(wǎng)方式的數(shù)十倍甚至上百倍，唯一的好處就是接在主干網(wǎng)絡(luò)上反映快，所以隨著ADSL等技術(shù)的普及，DDN的應(yīng)用已趨于衰減。典型的廣域網(wǎng)技術(shù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)（DDN）典型的廣域網(wǎng)技術(shù)分組交換網(wǎng)（X.25網(wǎng)）

分組交換也稱包交換，它是將用戶傳送的數(shù)據(jù)劃分成一定的長度，每個部分叫做一個分組。在每個分組的前面加上一個分組頭，用以指明該分組發(fā)往何地址，然后由交換機根據(jù)每個分組的地址標(biāo)志，將他們轉(zhuǎn)發(fā)至目的地，這一過程稱為分組交換。典型的廣域網(wǎng)技術(shù)分組交換網(wǎng)（X.25網(wǎng)）X.25簡介X.25是一個基于分組的、面向連接的傳輸協(xié)議，傳輸速率為300bit/s~2Mbit/s，它定義了數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）和數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備（DCE）之間的接口規(guī)程。

X.25協(xié)議定義了一共三層的內(nèi)容：

1.X.25第三層（分組層）規(guī)程描述了分組層所使用分組的格式和兩個三層實體之間進行分組交換的規(guī)程；

2.X.25第二層（鏈路層）規(guī)程也叫做平衡型鏈路訪路規(guī)程LAPB，定義了DTE與DCE之間交互的幀的格式和規(guī)程；

3.X.25第一層（物理層）則定義了DTE與DCE之間進行連接時的一些物理電氣特性。典型的廣域網(wǎng)技術(shù)分組交換網(wǎng)（X.25網(wǎng)）X.25分組交換網(wǎng)采用虛電路和數(shù)據(jù)報文兩種服務(wù)方式實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的信息通信。

X.25網(wǎng)絡(luò)設(shè)備分為數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）、數(shù)據(jù)電路終端設(shè)備（DCE）及分組交換設(shè)備（PSE）。DTE是X.25的末端系統(tǒng)，如終端、計算機或網(wǎng)絡(luò)主機，一般位于用戶端，Cisco路由器就是DTE設(shè)備。DCE設(shè)備是專用通信設(shè)備，如調(diào)制解調(diào)器和分組交換機。PSE是公共網(wǎng)絡(luò)的主干交換機。典型的廣域網(wǎng)技術(shù)分組交換：虛電路方式傳送前要先建立預(yù)定的路由（各節(jié)點虛電路表中記錄虛電路號）通過呼叫建立連接(握手)每個分組中含有虛電路號而非目標(biāo)地址對使用同一虛電路的所有分組只需做一次路由選擇有序傳送，接收后無需排序清除請求，斷開電路并非獨享線路(存儲轉(zhuǎn)發(fā)而非透明直連）典型的廣域網(wǎng)技術(shù)分組交換：數(shù)據(jù)報方式每個分組相互獨立每個分組可以使用任何可用的路線需為每個分組（需自帶地址）選擇路由分組的到達可能無序分組在傳送中可能丟失在接收端對分組重新排序并對丟失的分組進行補救處理典型的廣域網(wǎng)技術(shù)分組交換網(wǎng)（X.25網(wǎng)）的應(yīng)用典型的廣域網(wǎng)技術(shù)幀中繼（FR）幀中繼(FrameRelay)是從X.25分組通信技術(shù)演變而來的，于1992年起步，1994年開始獲得迅速發(fā)展，是一種網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DTE)接口標(biāo)準(zhǔn)。為了保證分組的可靠傳輸，防止分組在傳輸和交換過程中的丟失、錯發(fā)、漏發(fā)、出錯，分組通信制定了一套嚴(yán)密的，較為繁瑣的通信協(xié)議（在分組網(wǎng)與用戶設(shè)備間的X.25規(guī)程就起到了上述作用）。幀方式實質(zhì)上也是分組通信的一種形式，只不過它將X.25分組網(wǎng)中分組交換機之間的恢復(fù)差錯，防止擁塞的處理過程進行了簡化，大大縮短了處理時間，提高了效率。幀中繼網(wǎng)內(nèi)部的糾錯功能很大一部分都交由用戶終端設(shè)備來完成。幀中繼的主要特點是：使用光纖作為傳輸介質(zhì)，因此誤碼率極低，能實現(xiàn)近似無差錯傳輸，減少了進行差錯校驗的開銷，提高了網(wǎng)絡(luò)的吞吐量；幀中繼用戶的接入速率在64kbit/s至2Mbit/s，使用復(fù)用技術(shù)時，其傳輸速率可高達44.6Mbps。但是，幀中繼不適合于傳輸諸如話音、電視等實時信息，它僅限于傳輸數(shù)據(jù)。采用分組交換技術(shù)典型的廣域網(wǎng)技術(shù)幀中繼網(wǎng)（FRN）典型的廣域網(wǎng)技術(shù)幀中繼（FR）：與眾不同之處傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)（如DDN），用戶預(yù)定了一條64K的電路，那么它只能以固定速率來傳送數(shù)據(jù)。而幀中繼技術(shù)在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量為突發(fā)性時，具有動態(tài)分配帶寬的功能，即用戶向幀中繼業(yè)務(wù)供應(yīng)商預(yù)定的是約定信息速率(簡稱CIR)，而實際使用過程中用戶可以以高于CIR的速率發(fā)送數(shù)據(jù)，卻不必承擔(dān)額外的費用（物超所值）。舉例來說，一個用戶預(yù)定了CIR=64Kbit/s的幀中繼電路，并且與供應(yīng)商鑒定了另外兩個指標(biāo)，Bc(承諾突發(fā)量)、Be(超過的突發(fā)量)，當(dāng)用戶以等于或低于64Kbit/s的速率發(fā)送數(shù)據(jù)時，網(wǎng)絡(luò)定將負責(zé)地傳送，當(dāng)用戶以大于64Kbit/s的速率發(fā)送數(shù)據(jù)時，只要網(wǎng)絡(luò)有空(不擁塞)，且用戶在一定時間(Tc)內(nèi)的發(fā)送的量（突發(fā)量）小于Bc+Be時，網(wǎng)絡(luò)還會傳送，當(dāng)突發(fā)量大于Bc+Be時，網(wǎng)絡(luò)將丟棄幀；所以幀中繼用戶雖然付了64Kbit/s的信息速率費(收費依CIR來定)，卻可以傳送高于64Kbit/s的數(shù)據(jù)，這是幀中繼吸引用戶的主要原因之一。典型的廣域網(wǎng)技術(shù)幀中繼（FR）：應(yīng)用幀中繼是一種廣域網(wǎng)技術(shù)，它采用虛電路技術(shù)，對分組交換技術(shù)進行簡化，具有吞吐量大、時延小、適合突發(fā)性業(yè)務(wù)等特點，能充分利用網(wǎng)絡(luò)資源。幀中繼為多區(qū)域間，全國范圍內(nèi)以及國際間實現(xiàn)通信提供了一個靈活高效的廣域網(wǎng)解決方案。幀中繼業(yè)務(wù)目前已廣泛在局域網(wǎng)（LAN）互連、計算機輔助設(shè)計（CAD）、計算機輔助制造（CAM）、文件傳送、開放遠程醫(yī)療、圖象查詢業(yè)務(wù)和圖象監(jiān)視業(yè)務(wù)等網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中。廣域網(wǎng)接入技術(shù)接入網(wǎng)的概念

指本地交換機與用戶端設(shè)備之間的傳輸系統(tǒng)，它可以部分或全部代替?zhèn)鹘y(tǒng)的用戶本地線路網(wǎng)，可以包含復(fù)用、交叉連接和傳輸功能。

接入技術(shù)分類

銅線接入技術(shù)

CableModem光纖接入

HFC接入網(wǎng)無線接入技術(shù)電力線載波接入技術(shù)廣域網(wǎng)接入技術(shù)銅線接入技術(shù)

指以現(xiàn)有的電話線為傳輸介質(zhì)，采用各種先進的調(diào)制技術(shù)和編碼技術(shù)，提高銅線的傳輸速率。目前，銅線接入技術(shù)主要有以下幾種：ModemHDSLADSLVDSL/VHDSL廣域網(wǎng)接入技術(shù)xDSL（數(shù)字用戶線）

DSL是在普通電話線上實現(xiàn)數(shù)字傳輸?shù)募夹g(shù)。DSL屬于接入網(wǎng)技術(shù)——“最后一公里”；開發(fā)目的：寬帶接入：滿足視頻、音頻、多媒體、互聯(lián)網(wǎng)等需要高帶寬的應(yīng)用。利用現(xiàn)有的、廣泛應(yīng)用的電話銅線，而不是重新布線。關(guān)鍵：提高電話線路的傳輸帶寬！方案：利用4kHz以上語音通信未使用的頻帶DSL的主要應(yīng)用：網(wǎng)吧、住宅小區(qū)的用戶接入互聯(lián)網(wǎng)WWW，文件/電影/音樂下載廣域網(wǎng)接入技術(shù)DSL包括以下幾種技術(shù)：ADSL

非對稱數(shù)字用戶線（我國使用最廣泛）RADSL速率自適應(yīng)非對稱數(shù)字用戶線HDSL高比特率數(shù)字用戶線VDSL甚高比特率數(shù)字用戶線SDSL單線對HDSL數(shù)字用戶線（HDSL2）廣域網(wǎng)接入技術(shù)ADSL的具有非對稱性，其下行速率比上行速率高。將雙絞線的帶寬1.1MHz劃分成3個頻段，分別為用戶話音、上行和下行。它是為用戶接入Internet而設(shè)計的，不適合商業(yè)應(yīng)用。ADSL的極限傳輸距離為4.6~5.5km。廣域網(wǎng)接入技術(shù)廣域網(wǎng)協(xié)議企業(yè)網(wǎng)絡(luò)通過廣域網(wǎng)互聯(lián)，需要使用適用于廣域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議PPP協(xié)議是目前使用最廣泛的廣域網(wǎng)協(xié)議，這是因為它具有以下特性：

能夠控制數(shù)據(jù)鏈路的建立；能夠?qū)P地址進行分配和使用；允許同時采用多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議；能夠配置和測試數(shù)據(jù)鏈路；能夠進行錯誤檢測；有協(xié)商選項，能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)層的地址和數(shù)據(jù)壓縮等進行協(xié)商。PPP協(xié)議簡介PPP協(xié)議是在SLIP的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的PPP協(xié)議是數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，位于第二層物理層可以是同步電路或異步電路PSTN/ISDN接入服務(wù)器PPP封裝PPP的組成PPP協(xié)議主要由鏈路控制協(xié)議（LCP）、網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議族（NCPs）和用于網(wǎng)絡(luò)安全方面的驗證協(xié)議族（PAP和CHAP）組成。PPPTCP/IPNOVELLIPXPPP用NCP提供對多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的支持LCP用于創(chuàng)建和維護鏈路PPP協(xié)議棧物理層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層物理介質(zhì)（同步/異步）

驗證；其他選項LCP

IPCPIPXCP其他NCP

網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議

IPIPX其他網(wǎng)絡(luò)協(xié)議PPP協(xié)商流程Dead階段Establish階段Authenticate階段Network階段Terminate階段底層

upLCPup驗證失敗驗證通過或無驗證關(guān)閉失敗downPPP的配置路由器上的配置RA(config)#interfaceseriel1/2RA(config-if)#encapsulationppp注：路由器廣域網(wǎng)默認(rèn)封裝方式為HDLCPPP可配置身份認(rèn)證方式PPPPAP驗證ClientServerHostname:ruijiePassword:123Request用戶名+密碼驗證成功/失敗usernameruijiepassword123PAP驗證特點：兩次握手協(xié)議明文方式