虚拟私人网路课件.ppt
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1、著作權所有 旗標出版股份有限公司第第 6 章章廣域網路廣域網路2本章提要本章提要n6-1 廣域網路簡介n6-2 T-Carrier 與 SONETn6-3 訊框傳送(Frame Relay)n6-4 非同步傳輸模式(ATM)n6-5 整體服務數位網路(ISDN)n6-6 遠端遙控與遠端存取n6-7 虛擬私人網路(VPN)3前言前言n廣義來說,傳輸距離可延伸至很大地理範圍的網路,便稱做廣域網路(Wide Area Network)。n目前全球最大的廣域網路,便是網際網路(Internet),它是全球網際間互連所形成的超大型網路。它不但跨州越省,跨越國界,遍及全球五大洲,甚至連外太空也在它的傳訊範
2、圍內。46-1 廣域網路簡介廣域網路簡介n6-1-1 常見的運作型態n6-1-2 末端用戶與傳輸骨幹n6-1-3 廣域網路的傳輸模式56-1-1 常見的運作型態常見的運作型態n由於廣域網路連線的傳輸距離長,不但穿山越省,甚至還跨越了三大洋五大洲,以有線傳輸媒介的建置來說,必須負擔沿途的土地租購協調與開挖埋線(或架桿拉線)工程;若以衛星微波傳訊,那更是跨國電信公司才能負擔的成本。n傳輸系統建置完畢後,更有後續的不定時搶修與例行性維護工作。6常見的運作型態常見的運作型態7常見的運作型態常見的運作型態n所以在成本的考量下,大多數的公司行號、機關組織(或個人)都寧願向提供連線服務的電信公司租用廣域網路
3、連線。86-1-2 末端用戶與傳輸骨幹末端用戶與傳輸骨幹n電信公司開放給大眾租賃的線路通稱為專線(Dedicated Line)或租線(Leased Line)。而且自己的機房之間也以專線連接起來,以提供用戶傳輸距離更長的連線服務。n不同的電信公司之間也透過專線互連,然而隨著電信公司所服務的客戶數量增多,機房之間專線的可用頻寬與傳輸可靠性也就更加重要,否則機房之間的專線一旦故障或傳輸壅塞,所有的連線用戶都得跳腳了。9末端用戶與傳輸骨幹末端用戶與傳輸骨幹n從連線用戶到電信公司機房之間的廣域網路連線,我們通稱為末端用戶(End User)連線;電信公司機房之間的連線,則稱為傳輸骨幹(Backbon
4、e)連線。106-1-3 廣域網路的傳輸模式廣域網路的傳輸模式n廣域網路所採用的傳輸模式有 3 種:l電路交換(circuit switching)l封包交換(packet switching)l細胞交換(cell switching)11電路交換電路交換(circuit switching)n傳統的 PSTN 類比式電話系統就是典型的電路交換傳訊系統。所有末端用戶都透過電話線連接到電信業者機房裡的電信交換機上,各地機房裡的電信交換機再以大量電話線路互相連接起來。n當某甲要打電話連絡某乙時,這些電信交換器就會依據某甲所撥的電話號碼,將某甲與某乙的電話線路連接起來,供雙方對談使用。直到對談結束掛
5、斷電話後,某甲與某乙之間的電話線路才會拆卸掉。12封包交換封包交換(packet switching)n相較於傳統的類比式 PSTN 電信網路,數位式電腦網路使用的則是封包交換傳輸技術。舉例來說,在區域網路裡,透過集線器或交換器將 A、B、C 這 3 台電腦連接起來時(A、B、C 這 3 台電腦都各自透過一條纜線連接到同一台集線器或交換器上),若 A 電腦要傳送資料給 B 電腦時,A 電腦會將資料切割成多個長度不定的封包,然後再將這些資料封包傳入纜線,透過集線器或交換器將這些資料封包傳遞到 B 電腦。13封包交換封包交換(packet switching)n這種數位資料傳輸模式便稱為封包交換(
6、或譯作分封交換)傳輸模式。n封包交換傳輸模式的好處之一就是它可以在單一條傳輸通道上提供多工傳輸功能:以上述 A 電腦傳送資料給 B 電腦的例子來說,若同時 C 電腦也要傳輸資料給 B,則 C 電腦也會將資料切割成多個長度不定的封包,傳入纜線,透過集線器或交換器,傳遞到 B 電腦上。14封包交換封包交換(packet switching)n由於 A、C 電腦要傳送資料時,都會事先將一長串的資料依序切割成許多個較小的資料封包,再一一送出,使得 B 電腦在收到A 電腦所傳來的前幾個資料封包後,也有機會接著收到 C 電腦所傳來前幾個資料封包,因此讓 B 電腦可以同時跟 A、C 電腦這 2 台電腦對話,
7、達到同時對話的多工效果。15細胞交換細胞交換(cell switching)n大多數的數位網路系統都使用前述長度不定的封包來傳遞資料,但 ATM 網路系統為了大幅提高封包的轉遞傳輸效能,採用特殊的固定長度封包來傳遞資料,這種固定長度的封包就稱為傳輸細胞(cell),其所衍生的網路傳輸模式就稱為細胞交換傳輸模式。166-2 T-Carrier 與與 SONETn在眾多廣域網路骨幹傳輸技術中,屬於實體層規格的有T-Carrier與SONET,運作範圍向上包含鏈結層的標準則有Frame Relay(訊框傳送)與ATM(非同步傳輸模式)。176-2-1 T-CarriernAT&T 公司從 1957
8、年開始發展 T-Carrier(Trunk Carrier,主幹傳輸媒體)傳輸技術,最初的發展目標是希望透過數位傳輸技術,在一條傳輸線路上傳遞多個即時語音通訊,所以便透過分時多工(Time Division Multiplexing,TDM)技術同時進行多通道語音通話。類比的語音訊號經過取樣程序轉換成數位資料,再傳遞出去。18T-CarriernT-Carrier 家族裡第一個成員為 T1,它的傳輸速率是 1.544 Mbps。採用兩對雙絞線當作傳輸媒體,其中一對絞線用來發送資料,另一對絞線則用來接收資料,所以支援全雙工傳輸模式。n當初 T1 透過分時多工技術劃分出 24 個 64Kbps 的
9、傳輸通道,是希望透過 24個傳輸通道同時支援 24 個即時語音通訊。19T-Carriern然而隨著時代改變,現今的電信公司卻轉用這項技術來提供傳輸速率較低(且價錢較低廉)的連線服務。連線用戶若僅需要傳輸速率 512Kbps 的廣域連線,那就開放 8 個 64Kbps 傳輸通道供其使用。n這種僅使用了部分傳輸通道的 T1 連線,便稱做部分型 T1(Fractional T1,FT1)。20T-Carriern除了 T1 以外,T-Carrier 家族裡陸續有其它傳輸速率更高的成員問世,隨著傳輸速率的要求持續增高,亦開始採用同軸纜線、多模光纖、微波傳訊等其它傳輸媒介。nT-Carrier 家族成
10、員的傳輸速率依照數位訊號(Digital Signal,DS)規格劃分等級,北美與歐洲的分法稍有差異,如表 6-1 與 6-2 所示:21T-Carrier22T-Carrier23T-Carriern其中以北美版本的 T-Carrier 傳輸規格來說,各成員所承載的傳輸通道數量剛好成簡單的倍數比,如表 6-3 與圖 6-02 所示:24T-Carrier256-2-2 SONETn1984 年 AT&T 公司分家後,許多電信公司各自發展自家的高速連線技術,卻使得各種高速連線之間難以互通。為了順利銜接各種不同的高速光纖連線,後來 Bellcore(也就是現今的 Telcordia)公司推出了
11、SONET(Synchronous Optical NETwork,同步光纖網路)技術,劃分出各種 OC(Optical Carrier,光學媒體)等級的光纖連線傳輸速率,讓各家光纖連線互連時能有個參考的依據,如表 6-4 所示:26SONET27SONETn儘管 SONET 規格中的最基本傳輸速率為 OC-1 的 51.84Mbps,但是固網業者提供的高速光纖傳輸服務卻是從 OC-3 的 155.52Mbps 開始起跳,沒有業者提供低於 OC-3 以下傳輸速率的高速光纖傳輸服務。所以表 6-4 的相對傳輸速率欄位中另外列出各種等級傳輸速率與 OC-3 的相對速率比。286-3 訊框傳送訊框傳
12、送(Frame Relay)n訊框傳送(Frame Relay)改良自較早發展出來的 X.25 協定,早期通訊硬體的品質不比目前,較容易發生傳輸錯誤的情況。所以 X.25 協定包含了相當多的傳輸控制和錯誤修正的功能,也因為如此,使用 X.25 進行傳輸時,需耗費時間及頻寬在修正資料傳輸錯誤上,使得傳輸效率大打折扣。29訊框傳送訊框傳送(Frame Relay)n隨著網路軟硬體品質的提昇,X.25 當初所提供的多項功能似乎顯得多餘,因此訊框傳送規格將所要做的工作予以簡化。其中最大的改變,就是不執行偵測錯誤與修正錯誤的工作,將此工作改由傳輸端與接收端的上層協定執行。因此可以大幅提升傳輸效能。30訊
13、框傳送訊框傳送(Frame Relay)n使用 Frame Relay 技術時,連線 2 端需建立虛擬連線(Virtual Connection):連線 2 端實際都只是連上 Frame Relay 網路的某個節點,但其間的連線方式已先定義好,使得 2 端彷彿是以專線直接相連。31訊框傳送訊框傳送(Frame Relay)n虛擬連線有 2 種:永久式虛擬連線(Permanent Virtual Circuit,PVC)是固定連通的連線,可隨時用來傳送資料;至於交換式虛擬連線(Switched Virtual Circuit,SVC)則是有需要時才建立的臨時性連線。32訊框傳送訊框傳送(Fram
14、e Relay)n訊框傳送技術提供 CIR(Committed Information Rate,約定資訊速率)的功能,可在設定 PVC 時即設定保證提供的頻寬,因此雖然傳輸過程中是經過公眾的 Frame Relay 網路,但仍能保證其虛擬連線能享有不低於 CIR 的頻寬,不會因為有其他人進行大量傳輸,而使得虛擬連線的可用頻寬下降。33使用訊框傳送技術的優點使用訊框傳送技術的優點n節省遠距傳輸資料的成本l舉例來說,某企業想連接其台北、台中、花蓮分公司的區域網路。如使用上一節介紹的專線,由於費用是隨距離增加而上揚,所以要拉 3 條專線的費用將相當可觀。但若改用訊框傳送技術後,各地只需租用連到當地
15、 Frame Relay 網路節點的專線,再加上所需頻寬的 PVC,其費用比直接用專線連接低許多。34使用訊框傳送技術的優點使用訊框傳送技術的優點35使用訊框傳送技術的優點使用訊框傳送技術的優點n節省長途通信的成本l由於 Voice over Frame Relay 技術的成熟,在訊框網路上也能傳送語音訊號。因此可以利用數據資料傳輸量較少的時段來做長途通訊,不但節省通訊成本,也提升網路使用效率。36使用訊框傳送技術的優點使用訊框傳送技術的優點n容易擴充l訊框傳送網路利用相同的硬體裝置,即可輕易擴充頻寬。例如:CIR 為 128 Kbps 的訊框傳送連線和 CIR 為 1.544 Mbps 的訊
16、框傳送連線,使用相同的線材和裝置。當企業的頻寬需求增加時,只要與 ISP 重新議定 CIR,不必花錢更換任何硬體設備,即可提升連線的頻寬。37以訊框傳送網路連接區域網路以訊框傳送網路連接區域網路n區域網路要透過訊框傳送的技術相連,必須使用 FRAD(Frame Relay Assembler/Disassembler)裝置(例如:訊框傳送路由器)將區域網路中的封包(例如:乙太網路封包),轉換成訊框後送出。接收端收到訊框後,則是反向將訊框轉換成區域網路中的封包形式來傳送。38以訊框傳送網路連接區域網路以訊框傳送網路連接區域網路n下圖就是利用訊框傳送連接區域網路的情形:39以訊框傳送網路連接區域網
17、路以訊框傳送網路連接區域網路n多台訊框傳送路由器的互連,形成了傳輸距離更長且傳輸範圍更為廣闊的大型訊框傳送公眾網路,可以將更多距離更遠的區域網路串連起來:40以訊框傳送網路連接區域網路以訊框傳送網路連接區域網路41以訊框傳送網路連接區域網路以訊框傳送網路連接區域網路n早期的訊框傳送技術採用 T-Carrier 當作實體層,傳輸速率最高只有 T3 或 E3,隨著 SONET 規格的問世,現在的 Frame Relay 也可以在 SONET 高速光纖線路上運作了。426-4 非同步傳輸模式非同步傳輸模式(ATM)n6-4-1 ATM 網路的基本架構n6-4-2 ATM 網路的特色n6-4-3 AT
18、M 網路的工作原理n6-4-4 ATM 技術的應用436-4-1 ATM 網路的基本架構網路的基本架構nATM 網路主要是由 ATM 交換器(ATM Switch)和 ATM 端點(ATM Endpoint)組成。ATM 交換器就像是電話系統的交換機,負責在輸入埠和輸出埠之間建立實體的電路連線,然後兩端才能傳送資料;至於 ATM 端點則可以是個人電腦、L2 交換器、路由器等等設備,如下圖:44ATM 網路的基本架構網路的基本架構45ATM 網路的基本架構網路的基本架構n其中 ATM 交換器與交換器透過 NNI(Network Network Interface)規格溝通;而交換器與端點則透過
19、UNI(User Network Interface)規格溝通,兩種規格所定義的封包檔頭(Header)略有差異。466-4-2 ATM 網路的特色網路的特色n減少選擇路徑動作l傳統交換器收到封包時,通常先根據該封包的目的位址,判斷出應該送到哪個輸出埠(此動作稱為選擇路徑,又稱路由),然後再將封包送過去 (此動作稱為交換)。倘若該輸出埠正在忙碌,便暫時將封包放到緩衝記憶體、稍候再送。在此過程裡,選擇路徑是比較花時間的動作,因此 ATM 交換器是在節點建立連線時就決定路徑,並記錄在表格中,爾後只要查表就知道該將封包送到何處。47ATM 網路的特色網路的特色n省略錯誤檢查和流量控制工作l早期的線路
20、品質較差,在傳送資料過程中出錯的機率較高,所以每部交換器都要檢查收到的封包是否有誤。但是隨著線路品質的改進,錯誤檢查工作其實只要在接收端執行就夠了;此外,流量控制也改由 ATM 端點的高層協定所執行。因此 ATM 交換器又可以減少了兩項重擔,縮短處理時間。48ATM 網路的特色網路的特色n固定封包長度l在傳統的封包交換網路中,封包未必有固定長度,例如:乙太網路的封包長度從 641518 Bytes 皆可。傳送每個封包的時間可能不同,且在傳送大封包時會造成其它封包的等待:49ATM 網路的特色網路的特色n在 ATM 技術則改用了固定長度的傳輸細胞(Cell)為基本傳輸單位,每個傳輸細胞佔 53
21、Bytes,其中 5 Bytes 為表頭(Header),48 Bytes 為承載的資料(Payload)。此舉不但解決了上述的問題,也能簡化 ATM 交換器的電路設計,提升處理效率。50ATM 網路的特色網路的特色n每個連線擁有專屬頻寬l在乙太網路、Token Ring 網路中,所有的裝置共享頻寬,因此電腦數量愈多,每部電腦的平均可用頻寬愈少,這是共享頻寬式網路先天的缺點。但是 ATM 網路就沒有這個問題,因為它的每一條連線都擁有專屬頻寬,不會因為連線數量增加而稀釋了自己的頻寬,所以網路的總頻寬是各連線頻寬的累加。51ATM 網路的特色網路的特色n提供多樣化的傳輸速率lATM 網路能提供 2
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