计算机网络基础(第3版)[李志球][电子教案]第8章

[e-mail]1第8章广域网技术本章要点：◆了解公共传输系统概念◆掌握PSTN和ISDN的概念、接入方式和性能特点◆了解数字用户线路技术，掌握ADSL特点和接入方法◆了解CATV和无线接入的接入方法和性能特点◆掌握数字数据网DDN的特点及接入方法◆掌握X.25、帧中继的特点、接入技术和两者区别◆了解异步转移模式ATM的基本原理和应用◆掌握各种广域网接入技术，了解QoS概念[e-mail]2第8章广域网技术目录8.1公共电话交换网8.2综合业务数字网（ISDN）8.3数字用户线（xDSL）8.4CATV接入8.5数字数据网（DDN）8.6公共分组交换网（X.25）8.7帧中继8.8异步传输模式（ATM）8.9广域网接入技术和[e-mail]3第8章广域网技术广域网接入技术分为家庭、企事业单位等。家庭用户（小型办公室SOHO）、网吧接入广域网时一般使用已有电话线；一些小区现在一般由电信、移动等布专线（光缆到楼，双绞线到户）；还可以通过无线接入方式接入广域网。电话线接入使用普通Modem、ISDNModem、ADSLModem等设备，以后会使用CableModem。这是8.1～8.4节将要介绍的内容。小区用户专线接入和企事业单位等接入广域网时，使用DDN、X.25、F.R、ATM、B-ISDN等技术这是8.5～8.8节介绍的内容。[e-mail]48.1公共电话交换网（PSTN）8.1.1终端方式入网传统的PSTN（公共电话交换网）是以模拟技术为基础的电路交换网络，用它实现数据通信较为廉价，但传输质量较差，网络资源利用率也较低。目前，我国大部分地区的长途中继系统实现了光纤化和数字化，线路质量大大提高。终端方式需要的硬件设备有PC机、Modem和电话线，还需要安装通信软件，如Windows下的Terminal等。用户通过拔号登录到ISP的主机上，利用该主机提供的软件访问Internet。普通Modem是最早利用电话线接入广域网方式[e-mail](第3版)58.1公共电话交换网（PSTN）1.串行线路IP协议（SLIP）SLIP协议是较早的一个协议，提供电话线访问Internet的方法。它只完成数据报的封装和传送，没有提供寻址、区分多种协议、检错、纠错和数据报压缩功能。因此SLIP较为简单，实施起来也比较容易。SLIP只支持异步传输方式，无协商过程，尤其不能协商诸如双方IP地址等网络属性，在后来的发展过程中，逐步被PPP协议所替代。8.1.2SLIP/PPP协议[e-mail](第3版)68.1公共电话交换网（PSTN）2.点到点协议（PPP）PPP协议是一个数据链路层协议，提供点到点链路上传输、封装网络层数据包的功能，是目前TCP/IP网络中最主要的点到点数据链路层协议。PPP支持多种协议，同时还支持异/同步通信、错误检测、选项商定、头部压缩等。PPP是一个适应于通过Modem、点到点专线、HDLC比特串行线路和其它物理层的多协议帧机制，是正式的Internet标准，广泛应用于如PSTN/ISDN、DDN等广域网，甚至能应用于同步数字系列SDH和同步光纤网络SONET等高速线路上。8.1.2SLIP/PPP协议[e-mail]78.1公共电话交换网（PSTN）8.1.2SLIP/PPP协议3.PPP的身份验证PPP协议增加了通信双方的身份验证和安全性协议，即在网络层协商IP地址前，先要通过身份验证。1)口令认证协议PAP2)查询握手认证协议[e-mail]88.1公共电话交换网（PSTN）8.1.3拔号入网Modem的传输速率有14.4kbps、19.2kbps、28.8kbps、33.6kbps和56kbps等几种，最高为56kbps。现在已很少使用普通基本Modem，家庭用户一般使用ADSLModem。拨号入网采用模拟传输技术，使用普通的调制解调器实现远程通信。用户线路的传输速率较低，一般仅为20Kbps～40Kbps，最高速率为56Kbps。拨号入网可以采用终端方式，使用SLIP/PPP协议。[e-mail](第3版)98.1公共电话交换网（PSTN）1.单机入网拨号入网采用动态IP地址分配方式，用户每次拨号所得到的IP地址可能不同。因此，以这种方式入网站点不能作为主机节点供他人访问。2.一线多机入网8.1.3拔号入网一个局域网中的多个计算机，利用一条电话线入网，这种方式在办公室和网吧等场合经常使用。它需要对网络中的计算机进行配置，一般将连接Modem的计算机设为代理服务器，其他计算机设置为客户机。可利用Windows中的“Internet连接共享”进行配置；或使用WinGate、Sygate等专用软件。[e-mail]108.2综合业务数字网（ISDN）ISDNModem是中期利用电话线接入广域网方式综合业务数字网ISDN（IntegratedServicesDigitalNetwork）让用户利用现有电话线，实现用户端数字信号入网，是数字传输和数字交换综合而成的数字电话网，整个思想就是电话网络数字化。1984年CCITT对它定义是：“ISDN是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用途用户网络接口标准实现的。”[e-mail](第3版)118.2综合业务数字网（ISDN）8.2.1ISDN简介ISDN具有电路交换、包交换和无交换连接等功能，它先提供了X.25业务，主要是开发简单，后来又提供帧中继业务，可大大提高数据处理的效率。ISDN的特点是用户通过一个标准的用户网接口，可以享用各种类型的网络服务，用户利用ISDN可以实现上网和打电话同时进行，因此中国电信将其取名为“一线通”。ISDN的连接如图所示。[e-mail]128.2综合业务数字网（ISDN）8.2.2用户到ISDN的访问1.信道ISDN将数字管道定义了三种类型的信道，它们是载体信道（B信道）、数据信道（D信道）和混合信道（H信道），如下表所示。信道数据速率（Kbps）载体信道（B信道）64数据信道（D信道）16,64混合信道（H信道）384,1536,1920B信道用全双工方式传输实际要传的数字信息；D信道虽然名字是数据信道，但它用来传输控制信息；H信道具有多种速率，适合视频、网络会议等信息传输。[e-mail](第3版)138.2综合业务数字网（ISDN）8.2.2用户到ISDN的访问2.用户接口1）基本速率接口BRI（BasicRateInterface）BRI的速率为144Kbps，包含2个64Kbps的B信道和一个16Kbps的D信道（2B＋D），ISDN本身需48Kbps的带宽。因此BRI实际需要192Kbps。BRI适用于家庭用户或小型企业，一般不需要更换现有的电话线，就可以在同一条双绞线上传输模拟信号和数字数据，但需要ISDNModem，接线方式也需做一些调节。我们国家使用当时使用ISDN主要采用BRI模式（它是CCITT的标准）。[e-mail](第3版)148.2综合业务数字网（ISDN）8.2.2用户到ISDN的访问2.用户接口2）主速率接口PRI（PrimaryRateInterface）PRI由23B＋D信道组成，而本身需要8Kbps的带宽，所以PRI需要一个1.544Mbps的数字管道。它正好和北美DS-1的电话业务的T1线路标准相同。而在欧洲，PRI由（30B＋2D）30个B信道和两个64kbps的D信道，总容量是2.048Mbps，这是E1线路的标准。实际上PRI的设计就是为兼容已存在的北美T1标准30B＋2D设计是为兼容已存在的欧洲的E1标准[e-mail](第3版)158.2综合业务数字网（ISDN）8.2.3宽带ISDN（B-ISDN）窄带ISDN(N-ISDN)无法传输可视电话和视频点播（VOD）等多媒体信息的宽带业务，由于当时还没有今天的ATM和三网融合的信息高速公路，而且N-ISDN是将电路交换、包交换和无交换等功能放在同一个交换机中，带宽设计被证明也较窄。因此，N-ISDN不适合同时传输大量数字业务的并发信号。宽带ISDN（B-ISDN）为用户提供了600Mbps的传输速率，几乎是PRI的400倍，现在已经支持更高速率的技术。B-ISDN基于ATM技术，表现了思想上的一个重大革命，根本改变了通信的所有方面，B-ISDN是电信界从双绞线到光纤的一个改变，未来的信息高速公路主要由B-ISDN和ATM组成。[e-mail]168.3数字用户线（xDSL）8.3.1xDSL工作原理用户到电信的“最后一公里”是模拟线路传输瓶颈，传统Modem和ISDNModem传输速率低，目前基本已不使用。xDSL很好地为用户解决了这个问题。xDSL是用户数字线路DSL（DigitalSubscriberLine）的统称，它是一种点到点接入技术，利用现有电话网用户环路为用户提供高速的数据传输，本地用户环路是带宽为1MHz或更宽的双绞线电缆。由于电话用户环路已经被大量铺设，所以这种技术得到了广泛的应用。xDSL中的“x”代表不同种类的数字用户线路技术，主要是传输速率、距离和对称/非对称的区别。[e-mail](第3版)178.3数字用户线（xDSL）8.3.2xDSL的种类1.非对称数字用户线（ADSL）ADSL将双绞线电缆的带宽（1MHz）划分为三个频带，第一个频带为0～25KHz，用于常规的电话业务；第二个频带为25～200KHz，用于上行传输数据；第三个频带为200～1MHz，用于下行传输数据。ADSLModem是目前利用电话线接入广域网方式[e-mail](第3版)188.3数字用户线（xDSL）8.3.2xDSL的种类1.非对称数字用户线（ADSL）ADSL在不影响现有电话业务的情况下，进行非对称高速数据传输，它的上行传输速率为224～640kbps，下行传输速率为1.5～9.2Mbps，实际使用时，传输距离一般为3～5.5km。因为传输距离等因素会低于这个速率。ADSL利用分离器，将模拟语音信号和数字调制信号分开，即使在ADSL连接失败时也不影响语音服务。正因为如此，ADSL技术已成为接入Internet、视频点播、访问远程局域网络等理想的接入方式。[e-mail](第3版)198.3数字用户线（xDSL）8.3.2xDSL的种类2.高比特率数字用户线（HDSL）高比特率数字用户线HDSL（Highbit-rateDigitalSubscriberLine）是对称的高速数字用户线技术，通过两对或三对双绞线提供全双工1.544/2.048Mbps（T1/E1）数据传输能力，支持640kbps、1168kbps和2320kbps三种速率，但不支持语音服务和ISDN。HDSL没有中继时的传输距离根据用户线的规格不同而不同，约为4～7km。[e-mail]208.3数字用户线（xDSL）3.对称数字用户线（SDSL）SDSL是HDSL的一个分支,也称为单线对数字用户线SDSL或中等比特率数字用户线MDSL。SDSL使用一对双绞线在上下行方向上实现E1/T1的传输，上行和下行速率相同，从几百Kbps～2Mbps，传输距离3Km左右。4.速度自适应数据用户线（RADSL）RADSL根据线路质量动态调整速率，属于非对称传输模式。其上行传输速率为128Kbps～768Kbps，下行传输速率为384Kbps～9.2Mbps,传输距离5.5Km左右。8.3.2xDSL的种类[e-mail](第