05 广域网与网络互联

1计算机网络技术与应用计算机网络技术与应用计算机网络技术与应用华中科技大学机类大平台教学计划2010第第55章章广域网与网络互联广域网与网络互联材料科学与工程学院材料工程与计算机应用系第5章广域网与网络互联本章主要学习了广域网的基本概念、广域网的类型以及网络互连技术，同时详细介绍了组建计算机网络常用的连接设备。5.1广域网的基本概念广域网的概念、参考模型与协议、WAN与LAN的区别，广域网分类——电路交换类：PSTN、IDSN和ADSL，分组交换类：X.25、帧中继网、ATM网、无线分组网，专线类：数字数据网DDN、数字卫星网VSAT5.2常见的广域网技术公共电话交换网PSTN、综合业务数字网ISDN、非对称数字用户线ADSL、分组交换网X.25、帧中继网、数字数据网、ATM网等常见广域网的结构与特点.5.3网络互联网络互联的定义、互联类型、互联设备及OSI层次对应关系，局域网与局域网互联——中继器、集线器、网桥、交换机互联的特点及方式以及网桥的类型和工作原理，局域网与广域网互联——路由器工作原理、互联方式及特点、网关的工作原理、互联的方式及特点，广域网与广域网互联.25.1广域网技术5.1.1广域网的概念广域网是将地理位置上相距较远的多个计算机系统，通过通信线路按照网络协议连接起来，实现计算机之间相互通信的计算机系统的集合。广域网由交换机、路由器、网关、调制解调器等多种数据交换设备、数据传输设备构成，具有技术复杂性强、管理复杂等特点。广域网还具有类型多样化、连接多样化、结构多样化、提供的服务多样化等特点。广域网的连接方式主要是通过公共网络来实现的。公共网络的类型包括：传统的电话网络、租用专线、分组交换数字网络等。5.1广域网技术5.1.1广域网的概念一般按网络的分布地理范围来进行分类，可以分：为局域网和广域网。LAN的最直接作用是资源共享Internet就是典型的广域网35.1.2广域网的类型广域网的连接方式主要是通过公共网络来实现的。公共网络的类型包括：传统的电话网络、租用专线、分组交换数字网络等。如果以建立广域网的方法对广域网进行分类，广域网可以被划分为：线路交换网、分组交换网、专用线路网等。1.线路交换网线路交换网是面向连接的网络，在数据需要发送时，发送设备必须建立并保持一个连接，直到数据被发送；线路交换网只在每个通话过程中建立一个专用信道；线路交换网有模拟的和数字的线路交换服务。典型的线路交换网是电话拨号网和ISDN网。2.专用线路网专用线路网是两个点之间的一个安全永久的信道。专用线路网不需要经过任何建立或拨号进行连接，它是无连接的点到点连接的网络。5.1广域网技术专用线路网模型5.1广域网技术复用器：MUX，multiplexer将来自若干单独分信道的独立信号复合起来，在一公共信道的同一方向上进行传输的设备。4CISCO分组交换5.1广域网技术3.分组交换网公用分组交换数据网（PSDN，PacketSwitchedDataNetwork），是一种以分组（Packet）为基本数据单元进行数据交换的通信网络。它采用分组交换（包交换）传输技术，是一种包交换的公共数据网。典型的分组交换网，如X.25网、帧中继网等。分组交换网模型5.1广域网技术55.1.3电话拨号网电话拨号网是利用公用电话系统（PSTN，PublicSwitchedTelephoneNetwork）实现终端与计算机，终端之间或计算机之间通信的网络。电话拨号网是一种数据通信系统，它是由计算中心子系统、数据通信网络和数据终端三部分组成。电话拨号网基本模型5.1广域网技术5.1.3电话拨号网电话拨号网是利用公用电话系统（PSTN，PublicSwitchedTelephoneNetwork）实现终端与计算机，终端之间或计算机之间通信的网络。电话拨号网是一种数据通信系统，它是由计算中心子系统、数据通信网络和数据终端三部分组成。5.1广域网技术65.1.4X.25分组交换网公用分组交换数据网PSDN诞生于20世纪70年代，是最早被广泛应用的广域网技术。分组交换数据网是一种以分组（Packet）为基本数据单元进行数据交换的通信网络。它采用分组交换（包交换）传输技术，是一种包交换的公共数据网。早期的分组交换数据网多采用X.25协议标准，故通常也称它为X.25网。X.25网络5.1广域网技术X.25分组交换网5.1广域网技术X.25层次结构X.25由3层组成，对应于OSI互连参考模型的低3层。75.1.5帧中继网帧中继FrameRelay是一种新的公用数据交换网，它是由X.25发展起来的快速分组交换技术。（1）局域网互连利用帧中继网进行局域网互连是帧中继最典型的一种应用。利用帧中继网进行局域网互连，可以使局域网中的任一个用户与任一个主机、服务器或局域网中所需的其他资源相连接。5.1广域网技术帧中继FrameRelay一种局域网互联的WAN协议，它工作在OSI参考模型的物理层和数据链路层。它为跨越多个交换机和路由器的用户设备间的信息传输提供了快速和有效的方法。帧中继是一种数据包交换技术,采用以下两种数据包技术：1）可变长数据包；2）统计多元技术。•它不能确保数据完整性，所以当出现网络拥塞现象时就会丢弃数据包。•帧中继帧通过“虚电路”传输到其目的地，帧中继的虚电路是源点到目的点的逻辑链路，它提供终端设备之间的双向通信路径。（2）图像文件传送帧中继网由于其具有足够的带宽、高速率、低延时、带宽动态分配等特点，所以，它非常适于图像、图表等数据传送业务。（3）虚拟专用网帧中继网可以将系统中的节点根据需要划分为若干个区，每个区设置相对独立的网路管理机构，各相对独立的网管机构只对其管辖范围内的资源进行管理，每个区内的各节共享区内资源，它们之间的数据处理和数据传送相对独立，从而构成虚拟专用网路。（4）帧中继网与其他网络的互连帧中继网通过一些必要的措施，能够使不同的网络之间兼容，实现不同网络之间的互连。图示的就是帧中继网与ATM组成的B-ISDN网络互连的一个模型。5.1广域网技术85.1.6DDN网1.DDN的概念数字数据网（DigitalDataNetwork，以下称DDN）是利用数字信道传输信号的数据传输网，是利用数字通道提供半永久性连接电路，以传输数据信号为主的数字传输网络，DDN的传输媒体有光缆、数字微波、卫星信道以及用户端可用的普通电缆和双绞线。2.DDN的特点3.DDN网络基本组成4.三级网络结构5.1广域网技术中国公安网、邮政网、银行网。5.1广域网技术95.1广域网技术5.1.7ISDN网1.ISDN的概念1984年10月CCITT推荐的CCITTISDN标准中给出了ISDN的定义：“ISDN是由综合数字电话网发展起来的一个网络，它提供端到端的数字连接以支持广泛的服务，包括声音和非声音的。用户的访问是通过少量、多用途的用户网络标准实现的。”ISDN（IntegratedServicesDigitalNetwork），即综合业务数字网。是利用数字通信技术，综合各种单一独立的电子通讯服务，使之成为一个完整的多功能网络服务系统。ISDN的发展分为两个阶段：z第一代为窄带ISDN，即N-ISDN，简称ISDN。z第二代ISDN为宽带ISDN，即B-ISDN。5.1广域网技术102.ISDN技术ISDN线有两个信道，利用一个信道上网时，另一个信道照常可以接听电话。ISDN上网速率最高可达128Kb/s16Kbps的D通道,和2个64Kbps的语音数据通道(2B+D)NT1具有ISDN2B+D的基本接入功能5.1广域网技术3.ISDN技术ISDN终端适配器ISDN路由器ISDN路由器和接入集中器器5.1广域网技术115.1广域网技术3.ISDN技术应用视频会议1984年，CCITT对ISDN定义了交换设备和用户设备之间的两种数字管道接口:z基本速率接口（BRI，BasicRateInterface）z一次群速率接口（PRI，PrimaryRateInterface）两种接口都能同时提供声音和数据服务，能在同一个传输管道上进行线路交换和分组交换，接口也能以不同速率和专用网互联。zBRI包括两个64Kbps的B通道和1个16Kbps的D通道，管道传输速率达144Kbps。zPRI包括23个B通道和1个64Kbps的D通道，或30个B通道和1个64Kbps的D通道，z管道传输速率达到T1系统的1.554Mbps或E1系统的2.048Mbps。5.1广域网技术125.1广域网技术B-ISD网网络速率不低于134Mb/s用于语言、数据、图像通信。‰CableModem的特点及其系统连接ADSLModem5.1广域网技术有线广播电视网135.2网络互连技术5.2.1网络互连概述1.网络互连的概念网络互连（internetworking）是指将分布在不同地理位置的网络、设备相连接，以构成更大规模的互联网络系统，实现互联网络中的资源共享。2.网络互联的目的（1）延长网络电缆的长度，扩大网络用户之间资源共享和信息传输的范围。例如，在10Base5粗缆以太网的组网规则中规定，每个电缆段的最大长度为500米，如果网络覆盖的距离超过了500米的限制，在这种情况下我们可以再建一个网段，用一个中间转发设备将两个网段连接起来，组成一个更大范围的网络，从而突破网络长度的物理限制。（2）缩小网络规模，提高网络效率在总线型网络中，随着网络节点的增加，网络中的信息流量将会加大，节点访问网络时的冲突也随之增加，每台计算机得到的有效带宽将减小，访问延迟明显增大。把一个大的网络分成若干个子网，并用网络互联设备把它们连接起来。这样，对于每个子网来说，因为节点数的减少，网络中的每台计算机就可以获得更大的带宽，同时冲突域的减小，也便于我们对网络进行管理和维护。（3）提高异构网络间的互操作性历史形成的多种类型的网络构成，它们或多或少存在着体系结构、层次协议及网络服务方面的差异，这种差异可能表现在寻址方式、路由选择、最大分组长度、网络接入机制、超时控制、差错控制等诸方面的不同。网络互联能够消除这些差异，使得不同的网络能够互联、互通。5.2网络互连技术143.网络互连的概念目前存在着局域网（LAN）和广域网（WAN）两种类型的网络，因而可对应有以下的四种网络互联：z局域网与局域网互联：LAN—LAN（a）z局域网与广域网互联：LAN—WAN（b）z局域网通过广域网与另外的局域网互联：LAN—WAN—LAN（c）z广域网与广域网互联：WAN—WAN（d）5.2网络互连技术•互连（interconnection）‰几个重要概念互连是指在两个物理网络之间至少有一条在物理上连接的线路，它为两个网络的数据交换提供了物质基础和可能性，但并不能保证两个网络一定能够进行数据交换，这要取决于两个网络的通信协议是不是相互兼容。•互操作（interoperability）•互通（intercommunication）–互通是指两个网络之间可以交换数据。–互通仅仅涉及通信的两台计算机之间的端-端连接与数据交换，它为不同计算机系统之间的互操作提供了条件。互操作是指网络中不同计算机系统之间具有透明地访问对方资源的能力。通过TCP/IP协议实现互通，但如不解决两个操作系统的差异性问题，它们也无法透明地互相访问对方资源。5.2网络互连技术155.2.2网络互连的类型与层次结构网络协议是分层的，所以网络互连也存在着互连层次的问题。网络互连的层次可以根据网络层次的结构模型划分5.2网络互连技术‰网络互连层次与实现技术物理层数据链路层网络层传输层会话层表示层应用层物理层数据链路层网络层传输层会话层表示层应用层网关路由器网桥中继器中继器：信号放大，延长网络距离网桥：多个网段的连接可以区分段内外信息，避免段内信息跨段，减少线路瓶颈。路由器：网络层间的传送，对每个信息包进行检测，以决定转向，必须依靠协议工作网关：连接多个高层协议不同的网络，实现相互通信。1.物理层互连物理层的功能是在物理信道上透明地传输位流，物理层设备的主要任务就是解决数据终端设备与数据通信设备之间