第6章 广域网d---网络技术

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第6章 广 域 网 本章基本要求： 了解广域网的特点、服务类型及实现方式； 了解常见的广域网设备；

了解若干典型的广域网协议和技术，包括 PPP、ISDN、ATM、帧中继和SDH技术等。

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6.1 广域网概述广域网(WAN)是一个运行地域超过局域网的数据通信网 络。广域网通常使用电信运营商提供的数据链路在广域范围上 访问网络带宽。广域网将位于各地的多个部分连接起来，并与 其他组织连接、与外部服务(比如数据库)连接以及与远程用 户连接。广域网通常可以传输各种各样的通信类型，比如语音、 数据和视频。 广域网的主要特性包括： 广域网运行在超出局域网地理范围的区域内。 使用各种类型的串行连接来接入广泛地理领域内的带宽。 连接分布在广泛地理领域内的设备。 使用电信运营商的服务。2013年8月3日星期六7时42分26秒 计算机网络技术实用教程(第3版)

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6.1 广域网概述6.1.1 广域网设备 根据定义，广域网连接相隔较远的设备，这些设备包括如下 几部分。 路由器(Router):提供诸如局域网互连、广域网接口等 多种服务，包括LAN和WAN的设备连接端口。 WAN交换机(Switch):连接到广域网带宽上，进行语音、 数据资料及视频通信。WAN交换机通常在OSI参考模型的数据链 路层之下运行。 调制解调器(Modem):包括针对各种语音级(Voice Grade)服务的不同接口，信道服务单元/数字服务单元 (CSU/DSU)是T1/E1服务的接口，终端适配器/网络终结器 (TA/NT1)是综合业务数字网(ISDN)的接口。 通信服务器(Communication Server):汇集拨入和拨出 的用户通信。2013年8月3日星期六7时42分26秒 计算机网络技术实用教程(第3版)

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6.1 广域网概述6.1.2 广域网标准 广域网只涉及ISO/OSI低3层：物理层、数据链路层和网络层， 它将地理上相隔很远的局域网互连起来。广域网能提供路由器、交 换机以及它们所支持的局域网之间的数据分组/帧交换。 1.物理层协议 物理层协议描述了如何为广域网服务提供电气、机械、操作和 功能的连接到通信服务提供商。广域网物理层描述了数据终端设备 (DTE)和数据通信设备(TCE)之间的接口。连接到广域网的设备 通常是一台路由器，它被认为是一台DTE。而连接到另一端的设备 为服务提供商提供接口，这就是一台DCE。 WAN的物理层描述了连接方式，WAN的连接基本上属于专用或专 线连接、电路交换连接、包交换连接等3种类型。它们之间的连接 无论是包交换或专线还是电路交换，都使用同步或异步串行连接。2013年8月3日星期六7

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6.1 广域网概述表6.1 广域网物理层标准标 准 描 述

EIA/TIA-232

在近距离范围内，允许25针D连接器上的信号速度最高可达64 kbps,以前称RS-232。

EIA/TIA-449 是EIA/TIA-232的高速版本(最高可达2 Mbps),它使用36针D 连接器，传输距离更远，也被称为RS-422或RS-423 EIA-530 EIA/TIA612/613 高速串行接口(HSSI),使用50针D连接器，可以提供T3(45 Mbps)、E3(34 Mbps)和同步光纤网(SONET)STS-1(51.84 Mbps)速率的接入服务 用来在网络接入设备和分组网络之间进行通信的一个同步、物理 层协议的ITU-T标准。V.35普遍用在美国和欧洲，其建议速率为48 kbps 用于同步数字线路上的串行通信ITU-T标准，它使用15针D连接器， 主要用在欧洲和日本计算机网络技术实用教程(第3版)

V.35

X.21

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6.1 广域网概述2.数据链路层协议在每个WAN连接上，数据在通过WAN链路前都被封装到帧 中。为了确保验证协议被使用，必须配置恰当的第2层封装 类型。协议的选择主要取决于WAN的拓扑和通信设备。WAN 数据链路层定义了传输到远程站点的数据的封装形式，详 见6.1.3小节。广域网数据链路层协议描述了在单一数据路 径上各系统间的帧传输方式。 3.网络层协议 著名的广域网网络层协议，有CCITT的X.25和TCP/IP协 议中的IP等。

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6.1 广域网概述6.1.3 广域网帧封装格式 为了确保使用恰当的协议，必须在路由器配置适当的第2层封 装。协议的选择需要根据所采用的广域网技术和通信设备确定。 路由器把数据报以二层帧格式进行封装，然后传输到广域网 链路。 默认情况下，Cisco路由器的串口封装使用HDLC协议。 要使用其他封装，必须要手动配置。封装协议的选择依赖于所 使用的广域网技术和通信设备。通常的广域网协议有以下几种： ① 点对点协议(PPP)② 串行线路互连协议(SLIP,Serial Line Internet Protocol)③ HDLC:HDLC同时支持点对点与点 对多点连接。④ X.25/平衡式链路访问程序(LAPB)⑤ 帧中 继⑥ ATM:ATM适于利用高速传输介质(如SONET)。⑦ Cisco/IETF:用来封装帧中继流量。⑧ 综合业务数字网 (ISDN)。

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6.1 广域网概述最常用的两个广域网协议是HDLC和PPP,所有串行线路 的封装共享一个公共的帧格式，帧格式在第4章已经介绍过。 每种广域网连接类型使用一个第2层的协议来封装广域 网链路的数据。为确保使用正确的封装协议，必须为路由 器的每个串行接口配置使用第2层封装类型。

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6.1 广域网概述6.1.4 广域 网连接的选择 一般如图6.1 所示，有两种 类型的广域网 连接可供选择： 专线和交换连 接。交换连接 可以是电路交 换或者是分组 交换。2013年8月3日星期六7时42分26秒

广域网

专线型

交换型

租用线路： T1/E1线路 T3/E3线路

电路交换

分组/信元交换

基本电话服务 ISDN

X.25 帧中继 ATM交换式 多兆位数据服务

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6.1 广域网概述1.专线连接与DDN接入 专线连接是一种租用线路的方式，提供全天候服务。专线通常用于 传输数据资料、语音，同时也可以传输视频图像。在数据网络设计中， 专线通常提供主要网站或园区间的核心连接或主干网络连接，以及 LAN对LAN的连接。 专线网络常用的典型连接技术如下： 56 kbps。 64 kbps。 T1(1.544 Mbps)美国标准。 E1(2.048 Mbps)欧洲标准。 E3(34.064 Mbps)欧洲标准。 T3(44.736 Mbps)美国标准。 xDSL SONET:一系列高速的物理层技术。2013年8月3日星期六7时42分26秒 计算机网络技术实用教程(第3版)

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6.1 广域网概述2.分组交换连接

又称包交换，它不依赖于承载网提供的专用的点对点 线路，是让WAN中的多个网络设备共享一条虚拟电路 (Virtual Circuit)进行数据传输。 在包交换式网络中，提供商通过配置自己的交换设备 产生虚拟电路(VC,Virtual Circuit)来提供端到端 连接。 帧中继、SMDS和X.25都属于包交换式的广域网技术。

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6.1 广域网概述3.电路交换连接 在电路交换式网络中，专用物理电路只是为每一个通信 对话临时建立的。典型的电路交换式链路有如下几种： 异步串口连接(POTS); ISDN基本速率接口(BRI); ISDN基群速率接口(PRI)。 4.信元交换 信元交换服务(Cell-Switch Service)提供了一种专 用连接交换技术，将数字化的数据组织成信元单元，然后 用数字信号技术将其在物理介质中传输。2013年8月3日星期六7时42分26秒

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6.1 广域网概述信元交换服务最常用的有两种：异步传输模式(ATM, Asychronous Transfer Mode)和交换式多兆比特数据服 务(SMDS,Switched Multimegabit Data Service)。 5.拨号、电缆和无线服务 包括拨号调制解调器(Dialup Modems)、电缆调制解 调器(Cable Modems)以及地面和人造卫星的无线服务 (Terrestrial and Satellite Wireless)。 6.1.5 如何选择适当的广域网技术 每一种广域网线路类型都既有优点又有缺点。当选择广 域网线路时，有许多因素需要考虑。主要是实用性、带宽 和费用

。2013年8月3日星期六7时42分26秒 计算机网络技术实用教程(第3版)

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6.1 广域网概述6.1.6 数据报和虚电路 从层次上看，广域网中的最高层就是网络层。网络层为 接在网络上的主机提供的服务可以有两大类，即无连接的 网络服务和面向连接的网络服务。这两种服务的具体实现 就是通过所谓的数据报服务和虚电路服务。 虚电路常用于其服务方式为面向连接的子网中。虚电路 的想法是避免对发送的每一个分组都必须进行路由选择。 取而代之的方法是，当建立连接时，从源端机器到目的端 机器的路由就作为连接建立的一部分加以保存，此路由用 于传输连接上的所有数据，这与电话系统的工作原理完全 一样。当释放连接时，虚电路也随之撤销。2013年8月3日星期六7时42分26秒 计算机网络技术实用教程(第3版)

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6.1 广域网概述与之相反，对于数据报通信子网，即使其服务方式是面 向连接的，也不预先选择路由。发出的每一个分组所选择 的路由独立于其前面发出的分组，后续的分组可以走不同 的路由。虽然数据报通信子网必须做更多的工作，但它比 虚电路式通信子网更健壮，更容易处理传输失败和拥塞的 数据。

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6.2 电话网6.2.1 公用电话交换网

公用电话交换网(PSTN)是向公众提供电话通信服务的 一种通信网。它是国家公用通信基础设施之一，由国家电 信部门统一建设、管理和运营。 根据地理范围，电话通信网可分为：国际长途电话网、 国内长途电话网、本地电话网以及用户延伸或补充设备。 电话通信网主要提供电话通信服务，同时还可提供非话 音的数据通信服务，例如电报、传真、数据交换、可视图 文等。

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6.2 电话网6.2.2 计算机交换分机 计算机交换分机(CBX,Computer Branch Exchange) 是数字交换和电话交换系统两种技术的结合，早先的CBX是 一种专用交换机(PBX,Private Branch Exchange)。 PBX是一种由某个组织所有或租用的办公室设备，它把设施 内的电话线互连，并可访问公用电话系统，通常是市内的 电话用户拨三四个数码就能呼叫设施内的另一个电话。若 拨一个号码(通常是0或9)就听到接外线的拨号音，意味 着允许呼叫者拨外线号码。 CBX中采用了几种新的方法：CBX能支持声音/数据工作 站；电话用一对双绞线，终端用两对双绞线，通常用电话 而不是用终端或键盘来选择目的端口。2013年8月3日星期六7时42分26秒 计算机网络技术实用教程(第3版)

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6.2 电话网6.2.3 点到点通信 通常点到点的通信主要适用于两种情

况：第一种情况是 成千上万个组织有各种局域网，每个局域网含有众多主机 和一些连网设备以及连接至外部的路由器，通过点到点的 租用线路和远地路由器相连；第二种情况是成千上万个用 户在家里使用调制解调器和拨号电话线连到Internet,这 是点到点连接的最主要应用。 不论是路由器对路由器的租线连接，还是拨号的主机到 路由器的连接，都需要制订点到点的数据链路协议，用以 组成帧、进行差错控制以及其他数据链路层功能。有两种 协议广泛用于Internet,即串行IP协议(SLIP,Serial Line IP)和点对点协议(PPP,Point to Point Protocol)。2013年8月3日星期六7时42分26秒 计算机网络技术实用教程(第3版)

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6.3 数字数据网(DDN)6.3.1 DDN概述 数字数据网(DDN,Digital Data Network)是利用数 字信道提供半永久性连接电路，以传输数据信号为主的数 据传输网络。通过该网络可为最终用户提供全程端到端数 字数据业务(是指为公用电信网内部用户提供点到点或点 到多点数字专用电路)。 DDN的传输媒介有光缆、数字微波、卫星信道以及用户 端可用的普通电缆和双绞线。 DDN为用户提供专用电路、帧中继和压缩话音/G3传真 和虚拟专用网等业务。具有传输质量高、距离远、传输速 率高、网络延迟小、无拥塞、透明性好、用户接入方便、 传输安全可靠、网络管理方便、适合高流量用户接入等优 点。 计算机网络技术实用教程(第3版) 2013年8月3日星期六7时42分26秒

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