计算机网络技术基础第10章-广域网技术课件.ppt
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- 计算机网络技术 基础 10 广域网 技术 课件
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1、训教训教重点重点n 广域网设备类型n 广域网协议与实现技术:ISDN、DDN、ATM、X.25、Frame Relay以及xDSL等能力能力目标目标n 了解广域网各种设备连接技术n 掌握常用广域网协议的特点和适应范围10.1 常见广域网设备 广域网设备比较多,可分别支持多种广域网协议,这里仅简要介绍几种常见设备,在广域网设备比较多,可分别支持多种广域网协议,这里仅简要介绍几种常见设备,在本章后面的各小节中会比较详细地讲解使用这些设备实现广域网组网的方案和技术。本章后面的各小节中会比较详细地讲解使用这些设备实现广域网组网的方案和技术。1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
2、联设备,如帧中继交换机、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,如帧中继交换机、ATMATM交交换机等。广域网交换机工作在换机等。广域网交换机工作在OSIOSI参考模型的数据链路层,可以对帧中继和参考模型的数据链路层,可以对帧中继和X.25X.25等数据流量等数据流量进行操作。图进行操作。图10-110-1是位于广域网两端的两台路由器通是位于广域网两端的两台路由器通过广域网交换机进行连接的示意图。过广域网交换机进行连接的示意图。2访问服务器 访问服务器(访问服务器(Access ServerAccess Server)是广域网中通过拨号网络接入和拨出连接的会聚点,远程)是广域网中
3、通过拨号网络接入和拨出连接的会聚点,远程用户通过用户通过ModemModem拨号到访问服务器,通过用户验证后接入广域网络。图拨号到访问服务器,通过用户验证后接入广域网络。图10-210-2是访问服务器如何是访问服务器如何将多条拨号线路集合在一起接入广域网的联网示意图。将多条拨号线路集合在一起接入广域网的联网示意图。10.1 常见广域网设备3调制解调器 调制解调器(调制解调器(ModemModem)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)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。在数据发送方,计算机数字信号被转换成适合通过模拟通信设备传送的形式;而数
4、据信息。在数据发送方,计算机数字信号被转换成适合通过模拟通信设备传送的形式;而在目标接收方,模式信号被还原为数字形式。图在目标接收方,模式信号被还原为数字形式。图10-310-3是广域网中调制解调器之间的简单连接是广域网中调制解调器之间的简单连接形式。形式。10.1 常见广域网设备4CSU/DSU 信道服务单元(信道服务单元(CSUCSU)/数据服务单元(数据服务单元(DSUDSU)类似数据终端设备到数据通信设备的复用器,)类似数据终端设备到数据通信设备的复用器,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,同步和电路测试可以提供以下几方面的功能:信号再生,线路调节,误码纠
5、正,信号管理,同步和电路测试等。图等。图10-410-4是是CSU/DSUCSU/DSU在广域网下的实现方式示意图。在广域网下的实现方式示意图。10.1 常见广域网设备5ISDN终端适配器 ISDN ISDN终端适配器(终端适配器(ISDN Terminal AdapterISDN Terminal Adapter)用来连接)用来连接ISDNISDN基本速率接口(基本速率接口(BRIBRI)到其他)到其他接口如接口如EIA/TIA-232EIA/TIA-232设备。从本质上说,设备。从本质上说,ISDNISDN终端适配器就相当于一台终端适配器就相当于一台ISDNISDN调制解调器。图调制解调器
6、。图10-510-5是是ISDNISDN终端适配器的连接方式。终端适配器的连接方式。10.1 常见广域网设备 ISDN ISDN的概念是的概念是19721972年在国际电报电话咨询委员会(年在国际电报电话咨询委员会(CCITTCCITT)的全会上提出来的。)的全会上提出来的。19841984年通过了年通过了ISDNISDN的系列建议书,的系列建议书,19881988年又做了大量的补充和修订。至此,年又做了大量的补充和修订。至此,ISDNISDN国际标准的国际标准的主体部分已宣告完成,这也就是目前我们所说的窄带综合业务数字网主体部分已宣告完成,这也就是目前我们所说的窄带综合业务数字网N-ISDN
7、N-ISDN,后来又出,后来又出现了宽带综合业务数字网现了宽带综合业务数字网B-ISDNB-ISDN,下面我们主要讨论,下面我们主要讨论N-ISDNN-ISDN。CCITT CCITT对对ISDNISDN做了如下的定义:做了如下的定义:ISDNISDN是以提供点到点的数字连接的综合数字电话网为是以提供点到点的数字连接的综合数字电话网为基础发展而成的通信网,用以支持包括语音及非语音的多种业务,用户对通信网有一个基础发展而成的通信网,用以支持包括语音及非语音的多种业务,用户对通信网有一个由有限个标准的多用途的用户由有限个标准的多用途的用户/网络接口组成的入口。网络接口组成的入口。10.2.1 IS
8、DN概述 10.2 综合业务数字网 1ISDN的UNI 在在ISDNISDN的的UNIUNI中提供了两种类型的信道:一种是信息信道,用于传送各种信息流;另中提供了两种类型的信道:一种是信息信道,用于传送各种信息流;另一种是信令信道,用于传送对用户和网络实施控制的信令信息。对于电路交换来说,一种是信令信道,用于传送对用户和网络实施控制的信令信息。对于电路交换来说,ISDNISDN信道有以下几种:信道有以下几种:(1 1)信息信道分为)信息信道分为B B信道和信道和H H信道,信道,B B信道为速率信道为速率64 Kbps64 Kbps的信道,几条的信道,几条B B信道合成一条信道合成一条H H信
9、道,信道,H H信道分为信道分为384 Kbps384 Kbps和和1920 Kbps1920 Kbps的信道。的信道。(2 2)信令信道为)信令信道为D D信道,信道,D D信道的速率根据不同的接口结构分为信道的速率根据不同的接口结构分为16 Kbps16 Kbps和和64 Kbps64 Kbps两两种。在某种情况下,种。在某种情况下,D D信道也能用于传送分组交换数据。信道也能用于传送分组交换数据。10.2 综合业务数字网10.2.2 ISDN的用户/网络接口2ISDN系统组成 ISDN ISDN允许两类用户终端设备接入网络:允许两类用户终端设备接入网络:(1 1)TE1TE1:符合:符合
10、UNIUNI规范的终端设备,是规范的终端设备,是ISDNISDN标准终端,如数字电话机、数字终端等。标准终端,如数字电话机、数字终端等。(2 2)TE2TE2:非:非ISDNISDN标准终端,不支持标准终端,不支持ISDNISDN的的UNIUNI协议。要通过协议。要通过TATA适配器将适配器将TE2TE2连接到标连接到标准准ISDN UNIISDN UNI中,如中,如X.25X.25数据终端、普通电话机、普通传真机等。数据终端、普通电话机、普通传真机等。10.2 综合业务数字网10.2.2 ISDN的用户/网络接口1Internet的接入 ISDN ISDN可提供可提供2B+D2B+D的上网速
11、度,其特点是比普通电话线上网快的上网速度,其特点是比普通电话线上网快3 34 4倍,验证快、接入倍,验证快、接入速率高、传输误码率小,同时既可打电话又可上网。速率高、传输误码率小,同时既可打电话又可上网。2多媒体通信 ISDN ISDN可提供可提供2B+D2B+D及及3 3个个2B+D2B+D捆绑捆绑384 Kbps384 Kbps不受限的承载业务,为用户提供可视电话系不受限的承载业务,为用户提供可视电话系统、视频会议系统、远程教学和远程医疗等多种服务,随着时代的发展,人们足不出户统、视频会议系统、远程教学和远程医疗等多种服务,随着时代的发展,人们足不出户就可以享受信息时代所带来的便利。就可以
12、享受信息时代所带来的便利。10.2 综合业务数字网10.2.3 ISDN的应用 为了克服窄带为了克服窄带ISDNISDN的局限性,人们在的局限性,人们在2020世纪世纪8080年代初期(当时窄带年代初期(当时窄带ISDNISDN刚刚产生)就刚刚产生)就在寻找一种更新的网络,这就是宽带在寻找一种更新的网络,这就是宽带ISDNISDN。它的特点是:不论是交换结点之间的中继器还。它的特点是:不论是交换结点之间的中继器还是用户和交换机之间的用户回路,一律采用光纤传输,速率从是用户和交换机之间的用户回路,一律采用光纤传输,速率从150 Mbps150 Mbps直到吉比特每秒直到吉比特每秒(GbpsGbp
13、s)。)。ATM ATM主要优点如下:主要优点如下:(1 1)单一的通用网络,支持各种不同的业务。)单一的通用网络,支持各种不同的业务。(2 2)有效地利用资源。)有效地利用资源。(3 3)信息传输速度快、容量大。)信息传输速度快、容量大。(4 4)实用性强,突发性强。)实用性强,突发性强。10.3 ATM网络技术10.3.1 ATM概述 1ATM接口 ATM ATM网络基本上由网络基本上由ATMATM终端和终端和ATMATM交换机构成。终端与交换机的接口,称为用户网络接交换机构成。终端与交换机的接口,称为用户网络接口(口(User-Network InterfaceUser-Network
14、Interface,UNIUNI),交换机与交换机之间的接口称为网络),交换机与交换机之间的接口称为网络-网络接口网络接口(Network-Network InterfaceNetwork-Network Interface,NNINNI),图),图10-810-8所示就是一个所示就是一个ATMATM网络及网络及UNIUNI和和NNINNI接口。接口。10.3 ATM网络技术10.3.2 ATM工作原理 2ATM信元 ATM ATM传输信息的基本单位就是传输信息的基本单位就是ATMATM信元,信元,ATMATM信元采用信元采用5353字节的固定长度。其中字节的固定长度。其中4848字节字节为传
15、输的信息字段,另外为传输的信息字段,另外5 5字节作为信头。字节作为信头。ATMATM信元的结构如图信元的结构如图10-910-9所示。所示。10.3 ATM网络技术10.3.2 ATM工作原理 3ATM复用 ATM ATM采用异步时分复用的方式。来自不同采用异步时分复用的方式。来自不同信息源(不同的业务、不同发源地)的信元信息源(不同的业务、不同发源地)的信元汇集到一起,在一个缓冲器中排队,队列中汇集到一起,在一个缓冲器中排队,队列中的信元逐个输出到传输线路上,形成首尾相的信元逐个输出到传输线路上,形成首尾相连的信息流。如图连的信息流。如图10-1010-10所示,网络根据信头所示,网络根据
16、信头的标志来转移信元。的标志来转移信元。10.3 ATM网络技术10.3.2 ATM工作原理 ATM ATM可以提供理想的网络服务业务,为了使现在的网络应用能在可以提供理想的网络服务业务,为了使现在的网络应用能在ATMATM网络中应用,便需网络中应用,便需解决解决ATMATM的接入问题。的接入问题。10.3 ATM网络技术10.3.3 ATM局域网1局域网仿真 局域网仿真(局域网仿真(LAN EmulationLAN Emulation,LANELANE)又称为)又称为MAC over ATMMAC over ATM,即在数据链路层上提供与,即在数据链路层上提供与传统局域网的互连。使用局域网仿
17、真技术,现有的局域网应用,可以像使用传统数据链路传统局域网的互连。使用局域网仿真技术,现有的局域网应用,可以像使用传统数据链路层一样使用层一样使用ATMATM网络,所有与网络,所有与ATMATM相关的内容均被封装在相关的内容均被封装在MACMAC接口层以下,只需提供相应的驱接口层以下,只需提供相应的驱动程序就可以与传统局域网相兼容。动程序就可以与传统局域网相兼容。采用采用LANLAN仿真技术的最大好处是,传统的应用程序及操作系统均无需改动便可在仿真技术的最大好处是,传统的应用程序及操作系统均无需改动便可在ATMATM网网络上运行,并可获得络上运行,并可获得ATMATM提供的高速性能,传统局域网
18、的广播和组播业务也可顺利实现。不提供的高速性能,传统局域网的广播和组播业务也可顺利实现。不仅如此,由于仅如此,由于ATMATM的高速交换性能及的高速交换性能及LANLAN仿真服务器的作用,使得虚拟网络得以实现,有利仿真服务器的作用,使得虚拟网络得以实现,有利于网络的安全管理。于网络的安全管理。10.3 ATM网络技术10.3.3 ATM局域网2IP over ATM IP over ATM IP over ATM,顾名思义,就是从,顾名思义,就是从IPIP层直接映射到层直接映射到ATMATM上。上。IP over ATMIP over ATM也采用客户端也采用客户端/服服务器模式。服务器是地址
19、解析服务器,实现务器模式。服务器是地址解析服务器,实现IPIP地址到地址到ATMATM地址的转换。这样当一个主机向另地址的转换。这样当一个主机向另一个主机发送信息时,先得寻找服务器,找到自己的一个主机发送信息时,先得寻找服务器,找到自己的IPIP地址对应的地址对应的ATMATM地址,然后通过地址,然后通过ATMATM交换机建立起到目的结点的虚通路连接,再把数据沿着这个虚通路发出去。交换机建立起到目的结点的虚通路连接,再把数据沿着这个虚通路发出去。IP over ATMIP over ATM的的优点是提供优点是提供ATMATM业务质量业务质量QoSQoS(LANLAN仿真不能提供),因此能够支持
20、多媒体业务。但它也有自仿真不能提供),因此能够支持多媒体业务。但它也有自身的缺点:首先它只支持身的缺点:首先它只支持IPIP协议,不支持其他网络协议;其次协议,不支持其他网络协议;其次IPIP广播地址和组播地址无法广播地址和组播地址无法映射到映射到ATMATM地址之上。地址之上。10.3 ATM网络技术10.3.3 ATM局域网 数字数据网数字数据网DDNDDN(Digital Data NetworkDigital Data Network)是一种利用数字通道提供半永久性连接电)是一种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,通过该网络可为最终用户提供全程端到端数字
21、路,以传输数据信号为主的数字传输网络,通过该网络可为最终用户提供全程端到端数字数据业务。所谓数字数据业务,是指为公用电信网内部用户提供点到点或多点数字专用电数据业务。所谓数字数据业务,是指为公用电信网内部用户提供点到点或多点数字专用电路。路。DDN DDN的传输介质有光缆、数字微波、卫星信道以及用户端可用的普通电缆和双绞线。的传输介质有光缆、数字微波、卫星信道以及用户端可用的普通电缆和双绞线。DDNDDN向用户提供的是半永久性的数字连接,沿途不进行复杂的软件处理,因此延时较短,向用户提供的是半永久性的数字连接,沿途不进行复杂的软件处理,因此延时较短,克服了分组网中传输延时长且不固定的缺点。克服
22、了分组网中传输延时长且不固定的缺点。10.4 数字数据网DDN10.4.1 DDN概述 DDNDDN主要由四大部分组成:本地传输系统、复用及交叉连接系统、局间传输及网同步系主要由四大部分组成:本地传输系统、复用及交叉连接系统、局间传输及网同步系统、网络管理系统。统、网络管理系统。1本地传输系统 本地传输系统由用户设备和用户线路(包括用户线和网络接入单元)组成。用户设备本地传输系统由用户设备和用户线路(包括用户线和网络接入单元)组成。用户设备通常是指数据终端设备(通常是指数据终端设备(DTEDTE),如电视机、传真机以及用户自选的其他用户终端设备。用),如电视机、传真机以及用户自选的其他用户终端
23、设备。用户线是一般市话用户电缆,网络接入单元是指基带型或频带型、单路或多路复用传输设备。户线是一般市话用户电缆,网络接入单元是指基带型或频带型、单路或多路复用传输设备。用户设备送出的是用户的原始信息,它可以是脉冲形式的数据、音频形式的语音和信用户设备送出的是用户的原始信息,它可以是脉冲形式的数据、音频形式的语音和信息图文、数字形式的活动影像和其他形式的信息,网络接入单元在用户端把这些原始信息息图文、数字形式的活动影像和其他形式的信息,网络接入单元在用户端把这些原始信息转换成能在一定距离的用户线上传输的信号方式,诸如频带型或基带型的调制信号,在网转换成能在一定距离的用户线上传输的信号方式,诸如频
24、带型或基带型的调制信号,在网络上传输。络上传输。10.4 数字数据网DDN10.4.2 DDN的组成 2复用及交叉连接系统 DDN DDN复用技术包括复用技术包括PCMPCM(脉冲码调制的信号)复用、超速率复用、子速率复用。(脉冲码调制的信号)复用、超速率复用、子速率复用。(1 1)PCMPCM复用。就是将复用。就是将3232条条64 Kbps64 Kbps的的PCMPCM信号复用到一条信号复用到一条2048 Kbps2048 Kbps的信道上。的信道上。(2 2)超速率复用。超速率是指超过)超速率复用。超速率是指超过64 Kbps64 Kbps的信息传输速率,超速率复用是一种将多的信息传输速
25、率,超速率复用是一种将多条条64 Kbps64 Kbps的信道合并在一起,提供传输容量大于的信道合并在一起,提供传输容量大于64 Kbps64 Kbps的复用方法,超速率复用在的复用方法,超速率复用在DDNDDN中中经常使用,由于它能把经常使用,由于它能把N N条(条(N=1N=11313)64 Kbps64 Kbps的信道合并在一起,从而使网络的业务使用的信道合并在一起,从而使网络的业务使用范围很大。例如,可提供各种速率(范围很大。例如,可提供各种速率(384 Kbps384 Kbps,N=6N=6;768 Kbps768 Kbps,N=12N=12)的电视会议等业务。)的电视会议等业务。(
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