《网络工程规划与设计》第三章

1、，冃十兀子出版社喝【本章要点】了解广域网的特点、服务类型及实现方式;掌握常见的广域网设备的配置方法;了解典型的广域网协议和技术，包括PPP、ISDN、ATM、帧中继和SDH技术等。3.1广域网基本知识”广域网是一个地理覆盖范围超过局域网的数据通信 网络。如果说局域网技术主要是为实现资源共 享这个目标，那么广域网则主要是为了实现大 范围内的远距离数据通信，因此广域网在网络 特性和技术实现上与局域网存在明显的差异。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。路由器(Route

2、r):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。1010 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交换机是多端口的网络设备，通常进行帧中继、X.25 及交换百万位数据服务(SMDS)等流量的交换。WAN交换机通常是在 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(Communi

3、cation Server):汇集拨入和拨出的用户通信。(1) 物理层协议(2) 数据链路层协议(3) 网络层协议路由器把数据包以二层帧格式进行封装，然后传送到广域网链路。(1) 点对点协议(PPP) : PPP是一种标准协议，规定了同步或异 步电路上的路由器对路由器、主机对网络的连接。(2) 串行线路互联协议(Serial Line Internet Protocol, SLIP): SLIP是PPP的前身，用于使用TCP/IP的点对点串行连接。SLIP已经基本 上被PPP取代。(3) HDLC： HDLC标准是私有的，它是点对点、专用链路和电路交 换连接上默认的封装类型。HDLC是按位访问

4、的同步数据链路层协议， 它定义了同步串行链路上使用帧标识和校验和的数据封装方法。当连接 不同设备商的路由器时，要使用PPP封装(基于标准)。HDLC同时支 持点对点与点对多点连接。，址屢蟲 L._o I3.1.3广域网帧封装格式(4) X.25/平衡式链路访问程序(LAPB)(5) 帧中继：帧中继是一种高性能的包交换式广域网协议，可以被应用 于各种类型的网络接口。帧中继适用于更高可靠性的数字传输设备上。(6) ATM： ATM是信元交换的国际标准，在定长(53字节)的信元中能 实现传送各种各样的服务类型(如话音、音频、数据)。ATM适于利用 高速传输介质如SONET。(7) Cisco/IET

5、F：用来封装帧中继流量。Cisco定义的专属选项，只能在 Cisco路由器之间使用。(8) 综合业务数字网(ISDN): 一组数字服务，可经由现有的电话线路 传输语音和数据资料。3.2广域网接入技术00100101011011010321电话网1. 公用电话交换网2. 计算机交换分机3. 点到点通信(1) SLIP协议(2) PPP11 /3.22数拿数据网(DDN)1. DDN概述2. DDN的组成(1) 本地传输系统(2) DDN节点(3) 局间传输及网同步系统(4) 网络管理系统。3. DDN的网络结构4. 网络业务清华大学出版社邈1.ISDN的组成图3.2 ISDN的基本组成清华大学出

6、版社gCHOOlO 心 101 10102.ISDN和OSI模型3 通路类型和接口结构(1)通路类型(2)接口结构4.ISDN的应用清华大学出版社邈OSI根型图3.3 X.25与OSI模型X.25324分组交换网1 什么是分组交换网2X25标准 X.25层次结构 建立连接和拆除连接1 帧中继概述2帧中继的特点3帧中继的应用J.5J1 iGliJZ丄亠亠326 SDH技木 I fI rv g l n、p .Fnrinm ft表31 SDH体系速率SDH体系速率STM-lSTM-4155.520MbF6622.08MbpsSTM-162488 32MbpsSTM-649953 28Mbje331.

7、路由器概述00100101011011010路由器是互联网的主要节点设备，他通过路由决定数据 的转发。3.3.2路由器工作原理 3.3.3路由器的作用路由器的一个作用是连通不同的网络，另一个作用是选择信息传送的线路。清华大学出版社邈334路由器的类型1-接入路由命接入路由器连接家庭或ISP内的小型企业客户。2. 企业级路由器企业或校园级路由器连接许多终端系统，其主要目标是以尽量便 宜的方法实现尽可能多的端点互连，并且进一步要求支持不同的服务 质量。3. 骨干级路由器骨干级路由器实现企业级网络的互联。4太比特路由器5 多WAN路由器(1) 带宽汇聚(2) 网多线(3)费用优化(4)智能备援5路由

8、器体系结构路由器具有四个要素：输入端口、输出端口、 交换开关、路由处理器和其他端口。(1)用CISCO随机带CONSOLE线，一端连在CISCO路由器的CONSOLE 口，一端连在计算机的COM 口。(2) 打开电脑，启动超级终端，为您的连接取个名字，比如 CISCCLSETUP,下一步选定连接时用COM1,秒位数9600,数据位8, 奇偶校验无，停止位1,数据流控制无，最后选确定。(3) 打开路由器电源，这时超级终端将出现以下画面:(4) 配置以太网端口(5) X.25的配置(6) 专线的配置(7) 帧中继的配置(8) 配置同步/异步口(适用于2522)(9) 动态路由的配置(10) 静态路

9、由的配詈囂2综合调试00100101011011010当路由器全部配置完毕后，可进行一次综合调试。（1）昌先将路由器的以太网口和所有要使用的串口都激活。方法是进 入该口，执行no shutdown。（2）将和路由器相连的主机加上缺省路由（中心路由器的以太地址）。 方法是在Unix系统的超级用户下执行：router add default XXXX 1 （XXXX 为路由器的EO口地址）。每台主机都要加缺省路由，否则，将不能正常通 讯。（3）ping本机的路由器以太网口，若不通，可能以太网口没有激活或 不在一个网段上。ping广域网口，若不通，则没有加缺省路由。ping对方广 域网口，若不通，路

10、由器配置错误。ping主机以太网口，若不通，对方主 机没有加缺省路由。（4）在专线卡X.25主机上加网关（静态路由）。方法是在Unix系统的 超级用户下执行：router add X.X.X.X Y.Y.Y.Y 1 （X.X.X.X为对方以太网地 址，Y.Y.Y.Y为对方广域网地址）。（5）使用Tracert对路由进行跟踪，以确定不通网段。出版社題0010101101 1010选择路由器时应注意安全性、控制软件、网络扩展能力、网管系统、带电插拔能力等方面。(1) 由于路由器是网络中比较关键的设备，针对网络存在的各种安全隐患, 路由器必须具有如下的安全特性：(2) 路由器的控制软件是路由器发挥功

11、能的一个关键环节。(3) 随着计算机网络应用的逐渐增加，现有的网络规模有可能不能满足实 际需要，会产生扩大网络规模的要求，因此扩展能力是一个网络在设计 和建设过程中必须要考虑的。扩展能力的大小主要看路由器支持的扩展 槽数目或者扩展端口数目。(4) 随着网络的建设，网络规模会越来越大，网络的维护和管理就越难进 行，所以网络管理显得尤为重要。(5) 在我们安装、调试、检修和维护或者扩展计算机网络的过程中，免不 了要给网络中增减设备，也就是说可能会要插拔网络部件。那么路由器 能否支持带电插拔，是路由器的一个重要的性能指标。OjJUKtJL路由器的工作原理决定了它必须使用芯片来完成一些必 要的判断和数

12、据包的转发，而这个工作是交由一个处理器来 完成，各种有待处理或者处理好的数据包则存在内存里面， 因此，处理器的工作频率和内存容量很大程度上决定着一款 路由器的性能。但是，路由器的性能也不能完全看处理器频率和内存容 量，处理器性能差则路由器性能就会差，但反过来处理器好 路由器性能却不一定好.虽然，处理器和内存很大程度决定路由器性能，但是,决定一款路由器档次的指标却不是它们，而是吞吐量。吞吐 量是指路由器每秒能处理的数据量,这个参数是指LAN-to- WAN的吞吐量，其测量结果应是在NAT开启，防火墙关闭的情况下，分别用Smart bits和Chariot两种测试方式分别进行。 用Smart bi

13、ts方式时，比较64Byte小包测试数据，便能得出 结论；Chariot测试最好是在多连接下进行，一般可以选择 100对连接基本上就可以看出产品间的区别。清华大学出版社邈3 j JGld uZ6 影响路由器价格的原因主要原因:(1) 性能不同，性能强劲的路由器内置强悍的 处理器和大容量内存，因此成本比较高。(2) 应用不同，性能强劲的路由器可以用于更 多负载的网络，而低端路由器则不可以。(3) 功能不同，虽然基本功能一样，但是一些 路由器还内置了其他比较实用的功能，像专业防火 墙功能、VPN这些，因此技术要求较高，价格自然 也会跟着提高。3.4广域网设计心。3.4.1小型企业广域网接入的网络拓

14、扑结构设计1. ADSL接入一般的企业网络，特别是小型企业网络与广域网的连接都是基于 因特网连接的，目前主要的因特网接入方式非常多，女OMODEM拨号、 ISDN拨号、ADSL、HDSL、VDSL、Cable MODEM、FTTx、LDMS、 MMDS等，但目前在企业网络中所采用的因特网接入方式是ADSL、 Cable MODEM x FTTx这3种。图3.5 ADSL的代理服务器/网关服务器共享方式网络拓扑结构示意图2. Cable-MODEM接入10103.共拿用户图3.7 FTTx接入的代理服务器/网关服务器共享网络结构示意图* 网关服务器/ 代理服务器光纤以太W 网外线光纤以太网外线宽

15、带路由器共辜用尸图3.8 FTTx 接入的宽带 路由器共享 网络结构示 意图学出版社追A公司 ISDN TAA公司网络3A2笃嚟豔r网络拓1. 选择ISDN连接的考虑2. ISDN网络连接的拓扑结构路由器路曲器B公司网络ffl3.9 ISDN局域网互联拓扑结构示意图宀十八丁出版社时Cdte)TPADPADCdcT)CdcT)PSEPAD2PSEPSE25 WANPAD1Br ri雷图3.11 X.25广域网连接拓扑结构示意图图3.12通过X.25网络的两个局域网互联结构示意图清华大学*3.4.4 FR曲域网连接拓扑结构设计1. 选择FR连接的考虑2FR广域网专用网络连接拓扑结构軸中flHH计算

16、机UNI计算机计算机二.献中傩 接入股备路由器鼻4桢中继网络DCE /作为DTE的交换机作为DTE的 交换机图3.14典型帧中继网络拓扑结构.宀WT-、子 L1J图3.15 ATM广域网连接示意图1. 选择ATM连接的考虑2. ATM网络应用的拓扑结构、 公用NNT以太网|专用UNI :ATM交换机4专用NNI、专用UNIVM1UNI壬壬孟f 公用ATM网络/叫交换机AT11HS由器声Ms；/1I ATM交换机JY公用ATM网第KATM交换机公用LAN 端厲03.16 ATM与LAN网络的混合连接亦涓牛kF出版社（|3总线型结构用户光纤总线用户1 1中继网络d 屬11V耦合器图3.17总线型光

17、纤接入网基本网纟辔燮|上觀u户匚工】f/2 环型结构JJz图3.18光纤环接入网基本网络结构图3.19有源单星型光纤网基本网络结构应涓牛K于出版社（|用户SnJ03.20有源双星型基本网络结构4. EPOKB域网连接拓扑结构语音网数据网图像网0LTEPON网络网管中心J.3*吾音/图像/数据嗣r ONU1!吾音/图像/数据分”沖響黑釐据光纤馈线分离器 jONU,*音/图像/数擱图3.21 EPON基本网络结构1. WLL广域网接入拓扑结构中心局的用户线r基站基站了 用户终接器用户终接器L基站图3.22 WLL无线接入基本网络拓扑结构清华大学出版社追2. LMDS广域网接入拓扑结构清华大学出版社

18、3. MMDS厂域网接入拓扑结构模拟倍号发射机发射机频道混合器乂接收尺线接收机信号分配盒发射天线信号分配盒接收机屮接收天线频道混合器编码器编码器发射机数字调制器模拟信号1、试从多个方面比较虚电路和数据报这两种服务的优缺点。2、设有一分组交换网。若使用虚电路，则每一分组必须有3字节的分组 首部，而每个网络结点必须为虚电路保留8字节的存储空间来识别虚 电路。但若使用数据报，则每个分组需有15字节的分组首部，而结 点就不需要保留转发表的存储空间。设每段链路每传1MB需0.01元。 购买结点存储器的代价为每字节0.01元，而存储器的寿命为2年工作 时间（每周工作40小时）。假定一条虚电路的每次平均时间

19、为1000s, 而在此时间内发送200分组，每个分组平均要经过4段链路。试问采 用哪种方案（虚电路或数据报）更为经济？相差多少？3、假定分组交换网中所有结点的处理机和主机均正常工作，所有的软 件也正常无误。试问一个分组是否可能被投送到错误的目的结点 （不管这个概率有多小？）如果一个网络中所有链路的数据链路层端通信是协议都能正确工作，试问从源结点到目的毬之j 否一定也是可靠的？冃 一 Jjfl综合练习3001001010110110104、广域网中的主机为什么采用层次结构方式进行编址？5、作为中间系统。转发器、网桥 路由器和网关有何区别？6、一个分组交换网其内部采用虚电路服务，沿虚电路共有n个结点交换机, 在交换机中每一个方向设有一个缓存，可存放一个分组。在