chap03局域网城域网和广域网

第3章广域网、局域网和城域网本章要点：3.1广域网3.2局域网3.3城域网3.1广域网广域网是一种跨地区的数据通讯网络,通常包含一个国家或地区由通信公司建立和运营通信公司把它的网络分次（拨号线路）或分块（租用专线）地租给用户以收取服务费用广域网类型公共交换电话网（最早出现）X.25公共数据网帧中继网综合业务数字网（ISDN）电路交换有拨号连接过程既可传输模拟信息，也可传输数字信息用户环路为模拟传输数据通信时需要使用MODEM收发双方传输速率必须相同，最高为56kbps公共交换电话网（PSTN）公共交换电话网的组成中继网电话交换机计算机本地环路电话公司的设备用户的设备用户家庭电信公司MODEMMODEM数字线路模拟线路RS-232公共交换电话网（续）调制解调器公共交换电话网（续）（允许数据在话音等级的电话线上传输）PC机数字信号调制解调器模拟信号电话系统调制解调技术：格码调制（TCM），维特比译码器组成：电源、发送电路和接收电路功能：计算机产生的数字脉冲模拟信号“握手”是指两台或更多计算机在能够进行通信前需要经历的初始化过程。为了进行握手，调制解调器之间必须是兼容的ITU标准速率专用方法速率V.329600b/sV.32terbo19.2kb/sV.32bis14.4kb/sV.fast28.8kb/sV.3428.8kb/sV.FC28.8kb/sV.34bis*33.6kb/sK56Flex56kb/sV.9056kb/sX256kb/s调制解调器的相关标准（CCITT，国际电话电报咨询委员会）公共交换电话网（续）CCITT是ITU-T（国际电信联盟-电信标准分会）的前身，1993.3.1DTEDCEEIA/TIA-232orX.21DTEDCEEIA/TIA-232orX.21WAN•DTE:数据终端设备。指的是位于用户网络接口用户端的设备，它能够作为信源、信宿或同时为二者•DCE:数据通信设备（EIA扩展的）或者数据电路终端设备（ITU-T扩展的）。该设备与通信网络的连接构成了网络终端的用户网络接口。调制解调器和接口卡都是DCE设备的例子。DTE与DCE公共交换电话网（续）1974年CCITT（国际电话电报咨询委员会）提出采用分组交换，面向连接(虚电路)，可靠性高多路复用，一条物理链路支持多条虚电路点对点传输，不支持广播支持多种高层协议，它们均作为普通数据被封装在X.25的分组中在网络中传送工作速率≤64KbpsX.25公共数据网X.25公共数据网（续）工作在网络体系结构的低三层物理层：X.21或X.21bis建议链路层：LAP-B(HDLC的子集）分组层：X.25PLP协议X.25网络的组成PSEPSEPSEPSEPSEDCEDCEX.25X.25PSE：分组交换设备广域网DTEDTEX.25公共数据网（续）X.25的节点X.25网络由许多称之为分组交换机(PSE)的节点组成。为了保证通信可靠性，每个PSE至少与另两个PSE相连接，使得一个PSE故障时，能通过其他路由继续传输信息。PSE之间交换的是分组(包)，所以又称X.25网为分组交换网或包交换网。PSE采用存储转发的方法交换分组。X.25公共数据网（续）X.25网络的设备数据终端设备(DTE)：X.25网络的末端设备(如路由器、主机、终端、PC机等)，一般位于用户端（故称为用户设备）。数据电路端接设备(DCE)：专用的通信设备，DTE通过DCE接入X.25网络。PSE：X.25网络分组交换机，用于数据的存储转发。PAD（分组装拆）设备：用于将非分组设备接入X.25网。位于DTE与DCE之间，实现三个功能：缓冲、打包、拆包。（见下页图）X.25公共数据网（续）PAD的工作原理缓冲区打包拆包PAD非分组终端DCEPAD的工作原理X.25网络X.25公共数据网（续）X.25网络的接入分组终端：直接接入非分组终端：通过PAD接入字符终端：用拨号(PSTN)方式间接接入(X.28/X.32）利用X.25组网：1.通过X.25将PC接入局域网PC端——X.25网卡，同步MODEMLAN端——路由器，同步MODEM2.通过X.25实现LAN的远程互连双方均需路由器，同步MODEMX.25公共数据网（续）用X.25进行网络互联64kX.2564kLAN1路由器LAN2路由器同步MODEM同步MODEM高级数据链路控制协议(HDLC)HighLevelDataLinkControlprotocolHDLC协议是面向位(比特)的协议帧格式面向字符的协议帧格式标记头部数据（可变数量字符）尾部标记01111110头部数据（可变数量位）尾部01111110HDLC的基本配置三种类型的站两种链路配置HDLC的基本配置（续）三种数据传输方式HDLC的帧结构F：帧标志，01111110A：地址字段，标志从站的地址C：控制字段INFO：信息字段FCS：帧校验序列HDLC的帧结构（续）透明的数据传输位填充技术HDLC的帧结构（续）地址字段的扩展地址通常是8位，协商可扩展为8位的整数倍三种不同的帧（由控制字段的格式区分）信息帧（I帧）、管理帧（S帧）和无编号帧（U帧）HDLC的帧结构（续）三种帧的功能HDLC的帧结构（续）控制字段的格式N（S）：帧编号N（R）：捎带的肯定应答的顺序号SS：区分四种管理帧MM+MMM：区分32中无编号帧HDLC的帧结构（续）HDLC的操作SABM：置异步平衡方式UA：无编号应答DISC：拆除连接U帧RR：接收就绪RNR：接收未就绪REJ：接收拒绝S帧P置1询问从站的状态F位置1表示忙F位置1表示可以接收数据X.25PLP协议X.25网络为用户提供的是虚电路服务。多个虚电路可复用到单条物理电路上。（在分组层提供）一条物理电路可支持4096个虚电路。DTE之间端到端的通信是通过双向虚电路来完成的（一般申请16个双向虚电路）。X.25即支持永久虚电路PVC，也支持交换虚电路SVC。交换虚电路（SVC）动态建立，包括呼叫建立、数据传送和呼叫清除三个过程永久虚电路（PVC）像专用线，无需建立和清除帧中继网（FrameRelay，FR）是CCITT和ANSI标准，定义了在公共数据网(PDN)上发送数据的流程，属于链路层协议。ANSI：美国国家标准学会，AMERICANNATIONALSTANDARDSINSTITUTE适用于在WAN上实现LAN的互联传输速率一般为56kbit/s～45Mbit/s帧中继网只有物理层和数据链路层以帧为单位在链路层上进行发送、接收、处理。帧出错或发生阻塞时，仅仅简单地丢弃；重传、纠错和流控在端设备中由上层协议(如TCP)完成。（这是因为FR是基于光纤线路的，而光纤线路误码率很低，无需点到点纠错）FR设备帧中继网接入设备FRAD：属于用户设备。如支持帧中继的主机、桥接器、路由器等。帧中继网交换设备FRS：属于网络服务提供者设备。如T1/E1一次群复用设备和帧交换结点机。FR网络的组成FRSFRSFRSFRS网桥CSU/DSURouterRouter广域网PSTN,X.25Router帧中继在这里工作HostBridgeLANLANLANCSU/DSUCSU（ChannelServiceUnit，通道服务单元）：把终端用户和本地数字电话环路相连的数字接口设备。DSU（DataServiceUnit，数据服务单元）：是用于数字传输中的一种设备，它能够把DTE设备上的物理层接口适配到T1或者E1等通信设施上。DSU通常与CSU一起提及，称作CSU/DSU。CSU/DSU属于DCE（数据电路端接设备），目前CSU/DSU通常都被集成在路由器的同步串口之上，通常CSU/DSU被整合在一起，是一个硬件设备。帧中继网（续）帧中继网提供虚电路服务（在链路层提供）数据链路连接标识符（DLCI）用于区分不同的虚电路，最多1024个，不同的DLCI在链路层上实现了复用。注意：DLCI的作用范围仅限于本地的链路段用DLCI路由用户数据帧192.168.0.110.0.0.1LAN10.0.0.0LAN192.168.0.0R1R2ABCDLCI=222DLCI=333帧中继交换机DA=10.0.0.1DLCI=111R1把10.0.0.1映射为DLCI=111A把DLCI=111映射为DLCI=222B把DLCI=222映射为DLCI=333FR中虚电路在FR中，多条虚电路可复用一条物理线路。R1R2ABC103INDLCIOUTDLCI1110012103111011310411102141051112131422313221INDLCIOUTDLCI3110432107交换机A的路由表交换机C的路由表INDLCIOUTDLCI2110322106交换机B的路由表R3R4帧中继网（续）帧中继的帧格式地址格式（三种）2字节、3字节和4字节帧中继网（续）地址格式（续）帧中继网（续）地址格式（续）帧中继网（续）大部分帧中继仅提供PVCPVC管理协议控制端到端的连接，有以下三项功能：PVC管理协议以轮询方式工作，有三种应答方式：单向信令、双向信令和异步更新信令综合业务数字网（ISDN）IntegratedServiceDigitalNetwork目的：电路交换的模拟电话线路的数字版本全数字传输网络支持承载语音、数据、视频等多种用户服务的传输ISDN网络示意图ProvidernetworkDigitalPBXSmallofficeHomeofficeTelecommuterCentralsitePBX：PrivateBranchExchange，程控交换机Telecommuter:远距离工作者综合业务数字网（续）分为窄带ISDN（N-ISDN）和宽带ISDN（B-ISDN)N-ISDN1类终端设备（TE1）2类终端设备（TE2）与ISDN网络兼容的设备，可直接连接1类网络终接设备NT1或2类网络终接设备NT2。通过4根（2对）数字线路连接到ISDN网络。与ISDN网络不兼容的设备。连接ISDN网时需要使用终端适配器TA。终端适配器（TA）把非ISDN设备的信号转换成符合ISDN标准的信号。可以是一个单独的设备，也可以安装在TE2内。N-ISDN的设备1类网络终结设备（NT1）用户端网络设备，与4线的ISDN用户线或传统的2线用户环路连接。一般由电信公司提供，是ISDN网络的一部分。物理层设备。NT1的用户端接口可支持连接8台ISDN终端设备。2类网络终结设备（NT2）位于用户端的执行交换和集中功能的一种智能化设备（可提供OSI/RM的第2、3层服务）。如小型的数字程控交换机PBX。大型用户终端数量多，需要使用NT2做交换连接。N-ISDN的参考点NT1TATE2TE1NT2LocalloopExistingTerminalISDNTerminalTerminalAdapterRSTUServiceProvidernetworkU参考点：NT1与电信公司ISDN交换机间的连接点。T参考点：NT1到用户设备之间的连接点。S参考点：NT2与TE1/TA之间的连接点。R参考点：TE2与TA之间的连接点。家庭用N-ISDN广域网ISDN交换机ISDN终端ISDN数字电话本地回路电信公司的设备NT1用户的设备用户家庭电信公司TE1TE1TE1TU大型商用N-ISDN广域网ISDN交换机TE1本地回路电信公司的设备NT1用户的设备用户办公室电信公司TE1TE1TE2TANT2UTSSSRPBXB-ISDNB-ISDN以光纤为传输介质，传输速率可从155Mbps到每秒几G比特。B-ISDN参考模型关键技术：异步传输模式（ATM），也称信元中继。B-ISDN（续）B-ISDN各层的功能同步传输和异步传输同步传输模式（STM）电路交换网络按照时分多路的原理将信息从一个节点传送到另外的节点，这种技术叫做同步传输模式（SynchronousTransf