广域网

第4章广域网技术及方案设计4.1广域网概述广域网（WideAreaNetwork，WAN）是一种跨地区的数据通讯网络，使用电信运营商提供的设备作为信息传输平台。广域网必须按照一定的网络体系结构和相应的协议进行组织,以实现不同系统的互连和相互协同工作。图4.1列出了一些经常使用的广域网技术同OSI参考模型之间的对应关系。4.1.1广域网技术的特点广域网传送数据通常使用的是公共通信链路，利用公共载波提供的条件进行传输，如由本地或长途电话公司提供的电话主干网。广域网可能要连接多个地理位置。这些单个的地理位置就是所谓的广域网节点。一个广域网链接就是两个节点之间的一个连接。1.点对点链路点对点链路可以提供两种数据传送方式。（1）数据报传送方式，该方式主要是将数据分割成一个个小的数据帧进行传送，其中每一个数据帧都带有自己的地址信息，都需要进行地址校验。（2）数据流传送方式，该方式用数据流取代一个个的数据帧作为数据发送单位，整个流数据具有一个地址信息，只需要进行一次地址验证即可。因为一个节点通常只连接一个其他的节点。2.电路交换技术电路交换是广域网所使用的一种交换方式。3.包交换技术包交换主要采用统计复用技术在多台设备之间实现电路共享。4.虚电路技术电路交换也可以提供数据报和数据流两种传送方式。4.1.2广域网所利用的传输资源组建广域网可利用的传输资源主要有：1.公共电话交换网公共电话交换网（PublicSwitchedTelephoneNetwork，PSTN）就是大多数家庭使用的典型的电话网络。2.T介质网络术语“专用线路”是一种通过公用电信介质建立起的永久性专用连接，并且向用户收取基本月租费的线路。当提到数字数据网络（DigitalDateNetwork,DDN）时，通常指的都是T1、部分T1或T3线路，统称为T介质。图4.2T1载波帧结构3.同步光纤网络同步光纤网络（SynchronousOpticalNetwork,SONET）利用光纤的复用技术。4.无线载波技术作为有线接入的补充，无线接入技术在不便于有线接入的地区，用无线通信设备把用户接入市话交换网，统称为无线接入系统。（1）卫星通信网络（2）微波专线4.1.3广域网技术1.X.25X.25协议采用的是60年代和70年代开发的包交换技术，提供了点对点的面向连接的通信。X.25协议主要定义了数据是如何从计算机等数据终端设备(DataTerminalEquipment，DTE)发送到包交换机或访问设备等数据电路端接设备(DataCircuitEqiupment，DCE)的。X.25通信使用下列设备来完成（1）DTE（2）DCE（3）包拆装器图4.3X.25网络2.帧中继3.综合业务数字网综合业务数字网（IntegratedServicesDigitalNetwork，ISDN）是国际电信联盟（InternationalTelecommunicationsUnion，ITU）为了在数字线路上传输数据而开发的一种国际标准。图4.5连接到ISDNPRIISDN设备有两种速率：基本速率接口(BRI)和基群速率接口(PRI)。4.ATM异步传输模式(AsynchronousTransferMode，ATM)是新一代数据传输与分组交换技术，在LAN环境中使用ATM，可以改善普通LAN技术支持的通信业务的服务质量(QoS)。ATM的主要技术特点有：(1)ATM是一种面向连接的技术，数据传输单元长度短小而固定。(2)各类信息均采用信元为单位进行传送，ATM能够支持多媒体通信。(3)以统计时分多路复用方式动态的分配网络，网络传输延迟小，适应实时通信的要求。(4)没有链路对链路的纠错与流量控制，协议简单，数据交换率高。5.数字用户线路xDSL是各种类型DSL(DigitalSubscribeLine)数字用户线路的总称。xDSL是一种新的传输技术，在现有电话线路上采用较高的频率及相应调制技术，来获得高传输速率(理论值可达到52Mbit/s)。图4.6通过计算机上的DSL适配器进行连接6.光纤同轴混合网光纤同轴混合网（HybirdFiber/CoaxialCable，HFC）的概念是At&T在1994年提出的。采用光缆将信号从有线电视的前端传送到服务小区，用光接收机将光信号转换称电信号后，再用同轴电缆将其传送到用户家中。7.SMDS交换式多兆位数据服务（SDMS）是基于数据报的高速分组交换WAN技术，主要用于公用数据网络的通信。SMDS接口叫做分布队列双总线(DQDB)，SMDS总线通常使用T载波线路，可以采用光纤介质或铜介质。图4.7SMDSWAN4.1.4广域网设备和网络传输协议在广域网环境中可以使用多种不同的网络设备和网络传输协议，下面着重介绍一些较常用的广域网设备和网络传输协议。1.调制解调器（Modem）调制解调器在发送方，将数字信号转换成线路要求的信号（如：模拟信号）发送到线路上；在接收方，调制解调器把从线路上接收的信号经解调后还原成数字信号，传送给计算机。这种过程称为调制解调过程。按调制解调器与计算机的相对位置分，可将调制解调器分为内置和外置两类。调制解调器也可以按其他形式划分，如按通信方式可以划分有异步Modem和同步Modem；按使用线路划分有拨号Modem、专线Modem、电力线Modem、CableModem、无线Modem等。（1）电话调制解调器电话调制解调器（Modem）主要用于数字和模拟信号之间的转换，从而能够通过话音线路传送数据信息。（2）ISDNModem综合业务数字网（IntergratedServicesDigitalNetwork，ISDN）能通过普通电话线实现用户之间的双向数字连接。（3）基带（DDN）Modem用于接入DDN网络的Modem有基带（DDN）Modem和频带两种，其中基带传输是一种重要的数据传输方式，其作用是形成适当的波形，使数据信号在带宽受限的传输信道上通过时，不会由于波形失真而产生码间干扰。通过数据终端设备接入DDN这种方式是客户直接利用DDN提供的数据终端设备接入DDN，而无需增加单独的调制解调器。（4）ADSLModem固定电话网宽带接入的主要方法是不对称的数字用户环路（AsymetricDigitalSubscriberLoop,ADSL）。2.路由器路由器是一种连接多个网络或网段的网络设备，是一种用于网络连接、执行路由选择任务的专用计算机。路由器工作于网络层，主要功能是为数据包选择路径和转发数据包。路由器还具有过滤功能。使用路由器互联网络的最大优点是：各互联子网仍保持各自独立，每个子网可以采用不同的拓扑结构、传输介质和网络协议，网络结构层次分明，还有的路由器具有VLAN管理功能。3.CSU/DSU信道服务单元（ChannelServiceUnit，CSU）/数据服务单元（Data[orDigital]ServiceUnit，DSU）是一个形如外置式调制解调器大小的硬件设备。它可以提供以下几方面的功能：信号再生，线路调节，误码纠正，信号管理，同步和电路测试等。图4.8CSU/DSU4.广域网交换机广域网交换机是在运营商网络中使用的多端口网络互联设备。广域网（WAN）交换机能够实现IP、无线及话音包等多种服务，在公共的帧中继、ATM或MPLS（多协议标签交换）基础结构上有效地结合了数据、话音和视频。压缩、静音抑制和其他功能最大限度地利用带宽，而没有降低话音质量。5.网关网关，又叫协议转换器，可以支持不同协议之间的转换，实现不同协议网络之间的互连。6.接入服务器接入服务器是广域网中拨入和拨出连接的会聚点。图4.10接入服务器7.中继系统的网络传输协议（1）HDLC（2）PPP（3）X.25（4）帧中继（5）ATM4.2路由器技术4.2.1路由器概述路由器是一种网络设备，是用于网络连接、执行路由选择任务的专用计算机。在局域网接入广域网众多的方式中，使用路由器接入互连网是最为普遍的一种方式。路由器互连网络的最大优点是：各互连子网仍保持各自独立，每个子网可以采用不同的拓扑结构、传输介质和网络协议。有的路由器具有VLAN管理功能，用路由器与互连网相连，还可屏蔽内网，起到防火墙的作用。下面介绍几种不同层次的路由器产品。（1）12000系列千兆位交换路由器（2）Cisco2600系列路由器（3）Cisco1700系列路由器4.2.2Cisco2600路由器简介Cisco2600系列路由器是常用的接入级路由器。1.路由器的物理端口路由器端口提供了路由器与特定类型的网络介质之间的物理连接。固定式路由器上的物理端口主要有：（1）局域网端口。（2）广域网端口。（3）AUX口（辅助端口）。（4）Console口。2.路由器的逻辑端口路由器的逻辑端口并不是实际的硬件端口，它是一种虚拟端口，是用路由器的操作系统IOS的一系列软件命令创建的。（1）Loopback端口。Loopback端口又称回馈端口，一般配置在使用外部网关协议，对两个独立的网络进行路由的核心级路由器上。（2）Null端口。Null端口主要用来阻挡某些网络数据。（3）Tunnel端口。Tunnel端口也称为隧道或通道端口，它也是一种逻辑端口，用于传输某些端口本来不能支持的数据包。（4）拨号器端口。拨号器端口用于按需拨号路由（DDR）。（5）桥组虚拟端口。桥组虚拟端口用于集成路由和桥接（IRB）（6）子端口。子端口是一种特殊的逻辑端口。3.路由器的软件Cisco路由器的软件就是网络互联操作系统IOS（InternetworkOperatingSystem,）。特性集分为以下三类：（1）基本特性集。（2）加强特性集。（3）加密特性集。4.Cisco2600系列路由器的内存体系结构（1）ROM（2）FLASH（3）DRAM（4）NVRAM5.路由器的基本配置方式（1）Console口接终端或运行终端仿真软件的微机，通过console进行配置，这种方式是用户对路由器的主要配置方式。（2）通过AUX端口连接Modem进行远程配置（3）通过Ethernet上的TELNET程序（4）通过Ethernet上的SNMP网管工作站。（5）通过Ethernet上的TFTP服务器，通过tftp服务器下载路由器配置文件。图4.13路由器的5种配置方式4.2.3Cisco路由器的启动和初始化4.2.3Cisco路由器的启动和初始化（1）确定要支持的网络协议（2）确定每一种协议的下面的有关参数（3）按路由器的型号说明书进行硬件配置（4）以9600波特、8位数据位，1位停止位配置PC终端仿真程序4.2.4路由器的工作模式在命令行状态下，主要有几种工作模式：1.一般用户模式（UserEXEC）用户模式的提示符为：Router在没有进行任何配置的情况下，默认的路由器提示符为：Route如果配置了路由器的名字，则提示符为：路由器的名字用logout命令退出。2.特权模式(PrivilegedEXEC)默认的特权模式的提示符为：Router#如果配置了路由器的名字，则提示符为路由器的名字#退出方法：用exit或disable命令退到userEXEC模式3.全局配置模式（GobalConfiguration）全局配置模式的提示符为：Router(config)#退出方法：可使用exit或end或Ctrl-Z命令退到特权模式。4.全局配置模式下的配置子模式配置子模式提示符说明InterfaceRouter(config-if)#端口配置SubinterfaceRouter(config-subif)#子端口配置ControllerRouter(config-controller)#控制器配置Map-listRouter(config-map-list)#影象表配置Map-classRouter(config-map-class)#影象类配置5.SETUP模式在特权模式下，任何时候键入setup即进入该模式。6.ROM监视器(RXBOOT)模式有两种方式可以进入RXBOOT模式。方法１：在路由器加电60秒内，在WINDOWS