11广域网络(WAN)技

广域网络(WAN)技术与设计简介WAN(WideAreaNetwork)－广域网，是目前对网络的一个划分，网络划分最常见的是按网络的作用范围和计算机之间互联的距离划分，有广域网、局域网和城域网三种类型。WAN是覆盖地理范围相对较广的数据通信网络，它常利用公共载波提供条件进行传输。Internet就是一个巨大的广域网。通常在路由器中会有一个WAN端口，也指接入Internet等相对更广的数据通信网络的端口。WAN术语和设备Customerpremisesequipment(客户终端设备,CPE)其含义是指通信线路与线路用户端的网络接入设备,此电缆线路通常称为本地环路或最后一英里数据通信设备和数据终端设备DTE(DataTerminalEquipment)是数据终端设备，如终端，是广义的概念，PC也可以是终端。(一般广域网常用DTE设备有：路由器，终端主机)DCE(DataCommunicationsEquipment)是数据通信设备，如MODEM，连接DTE设备的通信设备。(一般广域网常用DCE设备有：CSU/DSU，广域网交换机，MODEM)DTE,DCE的之间的区别是DCE一方提供时钟，DTE不提供时钟，但它依靠DCE提供的时钟工作，比如PC机和MODEM之间。数据传输通常是经过DTE-DCE,再经过DCE-DTE的路径。其实对于标准的串行端口，通常从外观就能判断是DTE还是DCE，DTE是针头（俗称公头），DCE是孔头（俗称母头），这样两种接口才能接在一起。router之间用串口连的时候一般无所谓哪头接DCE,哪头接DTE.一般是核心层的做DCE有的是默认规定好的,比如modem永远是DCE,与其相连的电信程控交换机则为DTE，配的时候DCE不设clockrate的话,无法通信。信道服务单元/数据服务单元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：指的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。数据业务单元也负责信号计时等功能，它通常与CSU（信道业务单元）一起提及，称作CSU/DSU。CSU/DSU是用于连接终端和数字专线的设备，而且CSU/DSU属于DCE，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。调制解调器如果本地回路是模拟的而不是数字，则需要一个调制解调器。调制解调器传送在语音级电话线路的调制和解调信号的数据。调制为将数字信号叠加在一个模拟的信号上传输。在接收端，模拟信号将返回到原来的数字形式,称为解调。ISDN综合业务数字网（IntegratedServicesDigitalNetwork，ISDN）是一个数字电话网络国际标准，是一种典型的电路交换网络系统。俗称“一线通”。它除了可以用来打电话，还可以提供诸如可视电话、数据通信、会议电视等多种业务，从而将电话、传真、数据、图像等多种业务综合在一个统一的数字网络中进行传输和处理,这也就是“综合业务数字网”名字的来历。OSI模型和WAN标准Wan使用开放系统互连(OSI)参考模型，但主要侧重于第1层和2层。WAN标准通常用于描述物理和数据链接这两层传递方法和要求，包括物理寻址，流控制和封装。物理层协议描述如何提供电气、机械、业务和功能所提供的通信服务。数据链路层协议定义数据如何封装到传输远程站点和转移产生的帧的机制。各式各样的不同的技术使用ISDN、帧中继或异步传输(ATM)等模式。这些协议使用相同的基本成帧机制、高级别数据链接控制(HDLC)、ISO标准或其子集或变体之一。广域网的协议层次广域网涉及OSI/RM的最低三层：物理层：PSTN、DDN、xDSL、SONET数据链路层：ISDN、FR、ATM网络层：X.25Modem,DSU/CSUDTU,NT1PHYDLNETWORKDLPHY路由器PSTN,DDN,ISDN,ATM,X.25Modem,DSU/CSUDTU,NT1局域网PHYDLNETWORKDLPHY路由器局域网HDLC（高级数据链路控制协议）历史SDLC，IBM，SNA的数据链路层协议，1974HDLC，ISO，数据链路层协议的国际标准LAP，CCITT（ITU-T），X.25的数据链路层协议LAPB，ITU-T，最新版本的国际标准面向位的链路层协议HDLC链路的两种基本配置：非平衡型：主站/从站（点到点链路或多点链路）平衡型：复合站（点到点链路）点到点链路多点链路命令响应控制链路的工作：如初始化、建立、拆除、差错恢复等主站从站非平衡型复合站复合站平衡型只有当主站轮询到自己时才能被动地对主站进行响应复合站同时具有主站和从站的功能，既可以发出命令，也可以对命令作出响应命令/响应命令/响应命令响应非平衡型主站从站从站从站从站ACBD站点的三种工作模式：正常响应模式（NRM）主站控制通信，从站只有在主站允许时才能发送数据。用于非平衡配置中。异步响应模式（ARM）从站可以不经过主站的允许就发送数据，但不能发送命令。建立、维护和拆除连接仍由主站负责。用于非平衡配置中。异步平衡模式（ABM）每个站都能发送命令或数据。每个站都可以建立、维护和拆除连接。用于平衡配置中。HDLC的帧格式标志地址控制数据帧校验标志888可变长168bit标志：帧的开始和结束（01111110B，7EH）为防止标志之间出现同样的位模式，需要使用“位填充法”。即发送方每碰到5个连续“1”，就要填充一个“0”。接收方需做删“0”操作（5个连续“1”后面的“0”要删除）。连续发送多个帧时，前一帧的结束标志可以作为下一帧的起始标志。无信息发送时，可以连续发送标志，使接收端与发送端保持同步。地址：次站地址（非平衡方式）或确认站地址（平衡方式）。全“1”地址为广播地址，全“0”地址为非法地址，有效地址为254个。控制：帧类型和链路控制帧校验：用于错误检测，CRC16。校验区间为：地址、控制和数据。HDLC帧的控制字段控制字段中第1、2位决定了帧的类型：0N(R)P/FN(S)12345678信息帧(I帧)10SP/FN(R)管理帧(S帧)11MMP/F无编号帧(U帧)N(S)：本帧的序号。N(R)：所期望的下一帧的序号（隐含表示N(R)-1以前的帧已正确接收）。P/F：对主站为轮询位。主站想了解从站的情况时，就发送P/F=1的帧；对次站为终结位。次站发出的最后一个信息帧的P/F应为1，表示数据已发送完。S：共2位，用于数据传输过程管理。M：共5位，用于链路控制和管理。N(S)和N(R)均以8为模，轮流使用0-7这8个编号S字段的定义S=00，接收就绪（RR帧）确认N(R)-1及以前的帧，请求序号为N(R)的帧。S=01，拒绝（REJ帧）请求重发N(R)开始的以后各帧(Go_Back_NARQ)。S=10，接收未就绪（RNR帧）确认N(R)-1及以前的帧，从N(R)开始的以后各帧请暂停发送。S=11，选择拒绝（SREJ帧）请求重发序号为N(R)的帧(选择重传ARQ)。M字段定义了32种链路控制操作，常用的操作有：SNRM/SARM/SABM：设置正常响应/异步响应/异步平衡模式DISC：断开连接DM：拒绝收到的命令，断开连接（用于拒绝链路初始化命令）UA：确认收到的命令UP：无编号轮询HDLC正常响应模式操作举例主站次站链路的建立和断开操作主站次站次站传送数据主站次站差错控制建立断开WAN技术WAN连接类型ISP有两种主要类型的WAN的服务连接：专用的连接交换连接因特网的核心部分网络核心部分是因特网中最复杂的部分。网络中的核心部分要向网络边缘中的大量主机提供连通性，使边缘部分中的任何一个主机都能够向其他主机通信（即传送或接收各种形式的数据）。在网络核心部分起特殊作用的是路由器(router)。路由器是实现分组交换(packetswitching)的关键构件，其任务是转发收到的分组，这是网络核心部分最重要的功能。路由器的重要任务路由器是实现分组交换(packetswitching)的关键构件，其任务是转发收到的分组，这是网络核心部分最重要的功能。1.电路交换的主要特点两部电话机只需要用一对电线就能够互相连接起来。更多的电话机互相连通5部电话机两两相连，需10对电线。N部电话机两两相连，需N(N–1)/2对电线。当电话机的数量很大时，这种连接方法需要的电线对的数量与电话机数的平方成正比。使用交换机当电话机的数量增多时，就要使用交换机来完成全网的交换任务。交换机“交换”的含义在这里，“交换”(switching)的含义就是转接——把一条电话线转接到另一条电话线，使它们连通起来。从通信资源的分配角度来看，“交换”就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源。电路交换的特点电路交换必定是面向连接的。电路交换的三个阶段：建立连接通信释放连接电路交换举例ABCDEF电信网交换机交换机交换机交换机中继线用户线用户线AB(a)(b)在通话过程中，双方的话音信号沿着所占用的通话电路双向传输电路交换传送计算机数据效率低计算机数据具有突发性。这导致通信线路的利用率很低。报文2.分组交换的主要特点在发送端，先把较长的报文划分成较短的、固定长度的数据段。1101000110101010110101011100010011010010假定这个报文较长不便于传输数据数据数据报文添加首部构成分组每一个数据段前面添加上首部构成分组。首部首部首部分组1分组2分组3请注意：现在左边是“前面”分组交换的传输单元因特网以“分组”作为数据传输单元。依次把各分组发送到接收端（假定接收端在左边）。数据首部分组1数据首部分组2数据首部分组3分组首部的重要性每一个分组的首部都含有地址等控制信息。因特网中的路由器根据收到的分组的首部中的地址信息，把分组转发到下一个路由器。像接力赛跑一样，用这样的存储转发方式，最后分组就能到达最终目的地。收到分组后剥去首部接收端收到分组后剥去首部还原成报文。数据首部分组1数据首部分组2数据首部分组3收到的数据数据数据数据最后还原成原来的报文最后，在接收端把收到的数据恢复成为原来的报文。这里我们假定分组在传输过程中没有出现差错，在转发时也没有被丢弃。报文1101000110101010110101011100010011010010专用的连接（租用线路）1、线路交换与分组交换互联的路由器形成的网络是网络的核心。基本问题：数据怎样通过网络传送?数据的交换方式：线路交换：呼叫专用的电路：PSTN（电话网）。分组交换：数据通过网络以离散的“块”发送。如：Internet线路交换与分组交换线路交换（circuitswitching)为“呼叫”预留端到端资源(如带宽）链路带宽，交换机能力专用资源：非共享恒定速率快捷需要建立呼叫链路利用率低交换效率低线路交换与分组交换线路交换（circuitswitching)线路交换中的复用技术网络资源(如带宽、时间)划分为“片”将片分配给“呼叫”如果未被呼叫使用，则资源片空闲(非共享)将链路带宽划分为“片”（虚线路）频率分割：FDM频分多路时间分割：TDM时分多路HostAHostBCaption:End–toendconnectionbetweenHostAandB,Usingone“circuitineachofthelinks【图例】线路交换:FDM和TDMFDM频率时间TDM频率时间4个用户例:时隙【图例】什么是路由和分组交换？ABCR1R2R3R4DEFR5线路交换与分组交换分组交换（packetswitching)每个端到端的数据流被划分为“分组”采用统计多路复用技术用户A、B的分