广域网技术

广域网技术众所周知，广域网将汇聚在各地的局域网互连起来，为局域网之间的数据传输提供信道。因此在一个开放式的网络中，广域网的设计也很重要。广域网的概念服务供应商广域网（WideAreaNetworks，WAN）距离远、带宽小、延时大广域网设计的要点•在广域网设计中要着重考虑以下几点：•充分分析广域网的带宽效率和带宽费用，保证WAN链路的可用性和可靠性；•在分析广域网的带宽时，要掌握以下要点：①需要什么样的带宽？②要发送多大的数据包？（MTU）（FrameRelay，MTU=4KB）（X.25，128B〈MTU〈1024B）（FrameRelay更适合于与LAN直接连接。或者在接入层制定策略，调整终端应用的数据包到合适大小，使得他们在进入汇聚层时不再需要进行包的分割与重组。）③对带宽的要求是恒定还是突发的？（网络要尽量保证带宽在绝大部分时间内可用，允许有一定的突发数据。）④网络使用的频繁程度（如果一天之中只有很短的时间需要WAN服务，采用永久连接就不经济。）•详细设计WAN链路，选择合适的接入技术。•做好物理层设计，为不同的服务选择合适的接入设备，如Modem、路由器、访问服务器等，尽可能选择具有多种服务方式的设备；•彻底评估WAN潜在的安全隐患，提出解决方案。WAN连接租用线路DDN电路交换线路ADSL，ISDN包交换网络FrameRelay，ATM，X.25广域网接入技术（第一层）专线电路交换分组交换服务供应商服务供应商广域网第一层接入技术主要有：X.21、EIA/TIA-232、EIA/TIA-449、V.24、V.35广域网接入技术（第二层）HDLC,PPPPPP,HDLCX.25,Frame-Relay专线电路交换分组交换服务供应商服务供应商广域网第二层接入技术主要有：LAPB、FrameRelay、HDLC、PPP、SDLC、SMDS广域网的技术选型租用线路：DDN（数字专用线路）DDN是利用光纤（数字微波和卫星）数字传输通道和数字交叉复用节点组成的数字数据传输网，可以为用户提供各种速率的高质量数字专用电路和其它新业务，以满足用户多媒体通信和组建中高速计算机通信网的需要。•DDN业务区别于传统模拟电话专线的显著特点是数字电路，传输质量高、时延小、通信速率可根据需要选择；•电路可以自动迂回，可靠性高；•一线可以多用，即可以通话、传真、传送数据，还可以组建会议电视系统，开放帧中继业务，做多媒体业务，或组建自己的虚拟专网设立网管中心，自己管理自己的网络。DDN可以提供的主要业务包括：（1）租用专线业务（2）帧中继业务（3）话音/传真业务用户入网方式：（1）通过模拟专线和调制解调器入网。（2）通过光纤电路入网，适用于光纤到户的用户。DDN和PSTN的区别（PSTN——PublicSwitchTelephoneNetwork）电路交换：综合业务数字网（ISDN）（IntegratedServicesDigitalNetwork)•ISDN是一个基于数字的远程通信标准。•ISDN支持终端用户在线路上连接几个设备，如传真机、计算机、数字电话等。•N-ISDN（窄带ISDN）支持两种接口:•BRI（基本速率接口）•PRI一次群速率接口。•利用TDMA（时分多路复用技术），BRI可以提供144kbps的数据速率，其中包括3个传输通道，即2个64kbps的B通道用于数据、音频和图像传输，一个16kbps的D通道用于通信信令、数据包交换和信用卡验证。•PRI可以提供大的带宽，聚集更多的通道，主要有两个标准。美国标准包括23个64kbps的B信道用于数据传输，一个64kbps的D信道用于信令传输，总带宽为1.536bps；欧洲标准包括30个64kbps的B信道用于数据传输，一个64kbps的D信道用于信令传输，总带宽为1.984Mbps。ISDN的特点（P74）：1.支持多种服务、2.高速的数据传输能力、3.优质的语音服务、4.有呼叫识别、5.动态带宽分配、6.拨号备份、7.同时支持多个设备、8.传输可靠、9.快速连通。ISDN是一种应用非常广泛的广域网连接技术，可以作以下用途使用：•LAN至LAN的连接•家庭办公室和远程办公机构•商业计算机系统的脱机备份和灾难恢复•传输大型图像和数据文件•LAN至LAN的视频和多媒体应用电路交换：xDSLP73XDSL是HDSL，ADSL，和VDSL技术的统称HDSL：支持2M/S以下的速率VDSL：速率可达25M，但线路长度较短（25M/S时约为1Km）ADSL:最为普遍ADSL具有了以下优势：在一对双绞线上可为用户提供高达8Mbps的下行速率，1Mbps的上行速率。较充足的带宽可用于传输多种宽带数据业务，如会议电视、VOD、HDTV业务等；而且，下行速率大于上行速率，非常符合普通用户联网的实际需要。ADSL并不影响用户对普通电话的使用。由于使用了独特的信号调制技术，用户接入ADSL的同时仍然可以进行普通电话通信。分组交换：X.25•X.25协议是最早的广域网协议之一，是一种数据分组交换技术。•X.25协议组包含物理层、数据链路层和网络层协议，适用于低中速线路（如9.6kbps、64kbps、或T11.44Mbps线路）。•中国公用分组交换数据网（CHINAPAC）就是提供的基于X.25的服务的ISP。缺点：1.在每个节点都进行差错校验，所以报文传输延迟大2.能能供的网络接入带宽较小。（即将被淘汰）两种虚电路服务1.交换型虚电路（SVC），在用户呼叫时，建立电路，通讯结束后释放。通讯费用与通信量有关。2.永久型虚电路（PVC）。类似于固定专线。适用于点对点固定连接的用户，按月租计费。X.25网络已经成为历史了，成为已经淘汰的网络技术，X.25网络标准是在20世纪70年代后期设计的，它的第一个版本于1976年发布，用于国际公用电话数据网（PDN）中，直到20世纪90年代中期还流行于欧洲，他是最早的分组交换技术之一。分组交换：帧中继（FrameRelay）1.帧中继是一种“先进”的包交换技术，它是从分组交换技术发展起来的，是种快速分组通信方式。2.帧中继是在20世纪80年代后期设计的，在90年代得到了广泛应用，它在很多方面是第二代X.25。帧中继很多地方和X.25相同，如它也采用虚电路技术，并且也支持PVC和SVC两种交换方式。3.帧中继网络采用的传输介质是光纤。帧中继网络的特点：•帧中继采用了虚电路（VirtualCircuit，VC）技术；•帧中继简化了X.25通信协议，时延小、传输效率高、数据吞吐量大；•帧中继使用统计复用技术，传输贷款按需分配，适用于突发性业务；•帧中继支持多种网络协议，可以为各种网络提供快速、稳定的连接；•帧中继传输速率高，接入速率一般为64Kbps-2Mbps；•帧中继降低了联网成本，使网络资源利用率高，网络费用低廉。分组交换：高速数据链路控制（HDLC）高速数据链路控制（HDLC）是IBM公司于20世纪70年代开发的一个数据链路层协议，它的前身是SDLC（同步数据链路控制）协议。当HDLC开发出来以后，各路厂商在该协议上进行自己的修改，导致不同厂商的HDLC版本之间不能相互操作，这成为IETF的点对点协议发展的推动力。现在点对点协议已经在很大程度上取代了广域网环境中的HDLC。分组交换：点到点协议PPP协议PPP协议企业网络通过广域网互联，需要使用适用于广域网的网络协议PPP协议是目前使用最广泛的广域网协议，这是因为它具有以下特性：能够控制数据链路的建立；能够对IP地址进行分配和使用；允许同时采用多种网络层协议；能够配置和测试数据链路；能够进行错误检测；有协商选项，能够对网络层的地址和数据压缩等进行协商。PPP是一个工作于点对点链路（point-to-pointlink）之上的数据链路层协议。PPP工作的点对点链路可能是串行的拨号电话线、SONET/SDH链路、X.25连接或者ISDN电路。PPP也是点对点隧道协议（PPTP）和第二层隧道协议（L2TP）的基础，这些协议可用于创建虚拟专用网。PPP提供在点对点链路上传输多种网络层协议数据的功能，使得这些广域网（WAN）技术与上层用户具有了统一的接口，与PPP相关的WAN协议结构如图所示：与PPP相关的WAN协议结构图PPP的组成在串行线路上封装网络层协议的方法：PPP采用HDLC协议作为在点对点链路上封装数据报的基本方法。链路控制协议（LCP）：用于建立、配置和测试数据链路的连接。网络控制协议族（NCP）：PPP允许同时采用多种网络层协议，每个不同的网络层协议要用一个相应的NCP来配置，为网络层协议建立和配置逻辑连接。PPP还支持范围广泛的多种鉴别（认证）协议。(EIA/TIA-232,V.24,V.35,ISDN)LCP(连接控制协议)NCP(网络控制协议)OSI21(IP,IPX,AppleTalk)3PPP协议结构PPP协议PPP不仅适用于拨号用户，而且适用于租用的路由器对路由器线路。采用NCP协议（如IPCP、IPXCP），支持更多的网络层协议具有验证协议CHAP（质询-握手认证协议）、PAP（密码身份认证协议），更好了保证了网络的安全性PPP协议的优点TCP/IPIPX/SPXPPPSLIPHDLCAppleTalkIPX/SPXIPX/SPX(InternetworkPacketeXchange/SequencesPacketeXchange，网际包交换/顺序包交换)是Novell公司的通信协议集。IPX/SPX显得比较庞大，在复杂环境下具有很强的适应性。因为，IPX/SPX在设计一开始就考虑了多网段的问题，具有强大的路由功能，适合于大型网络使用。当用户端接入NetWare服务器时，IPX/SPX及其兼容协议是最好的选择。但在非Novell网络环境中，一般不使用IPX/SPX。尤其在WindowsNT网络和由Windows95/98组成的对等网中，无法直接使用IPX/SPX通信协议。AppleTalk在AppleMacintosh计算机上联网是通过AppleTalk协议执行的。应用程序和进程可以通过单个AppleTalk网络或AppleTalkinternet进行通讯，AppleTalkinternet是许多互联的AppleTalk网络。使用AppleTalk，应用程序和进程可以传输和交换数据以及共享资源，例如打印机和文件服务器。AppleTalk控制协议(ATCP)支持AppleTalk远程访问。使用ATCP，Macintosh客户端可以通过点对点协议(PPP)运行AppleTalk网络协议。有了ATCP支持，远程用户就可以通过TCP/IP来访问Web服务器、打印文档到AppleTalk打印机，以及连接到Macintosh文件服务器（通过TCP/IP或AppleTalk），同样也可以经由通过PPP的相同的拨号连接来实现这些操作。一个典型的PPP链路的建立过程分为3个阶段：创建阶段、认证阶段、调用网络层协议阶段。（1）创建PPP链路链路控制协议负责创建链路。在整个阶段，将对基本的通信方式进行选择。（2）认证在这个阶段将进行用户身份认证，客户端会将自己的身份发送给远端的接入服务器。最常用的认证协议有密码身份认证协议（PAP）和质询-握手认证协议（CHAP）PPP链路的建立（3）调用网络层协议认证阶段结束，PPP将调用在链路创建阶段选定的各种网络控制协议（NCP）。选定的网络控制协议解决PPP链路之上的高层协议问题。例如，在该阶段网际协议控制协议（IPCP）可以向拨入用户分配动态地址。经过以上三个阶段，一条完整的PPP链路就建立起来了。PPP建立起来的连接可以随时终止，终止原因可能是载波丢失、认证失败、连接质量失败、超时计数器溢出或者网络管理员关闭连接等。DeadEstablishAuthenticateTerminateNetworkUPOpenedSuccess/NoneFai