第五章 广域网连接技术

1、Computer Networks 计算机网络计算机网络第五章 广域网连接技术2022-3-23浙江邮电职业技术学院计算机系2主要内容主要内容公用电话交换网1综合业务数字网ISDN2DDN3X.25网42022-3-23浙江邮电职业技术学院计算机系3主要内容主要内容帧中继5ATM网络6xDSL接入技术72022-3-23浙江邮电职业技术学院计算机系4第五章第五章 广域网连接技术广域网连接技术v1、 广域网的构成广域网的构成 当主机之间的距离较远时，例如，相隔几十或几百公里，甚至几千公里，局域网显然就无法完成主机之间的通信任务。这时就需要另一种结构的网络，即广域网。2022-3-23浙江邮电职业

2、技术学院计算机系5由局域网和广域网组成互联网由局域网和广域网组成互联网互联网局域网局域网路由器广域网结点交换机相距较远的局域网通过路由器与广域网相连组成了一个覆盖范围很广的互联网 2022-3-23浙江邮电职业技术学院计算机系6应当注意应当注意v即使是覆盖范围很广的互联网，也不是广域网，即使是覆盖范围很广的互联网，也不是广域网，因为在这种网络中，不同网络的因为在这种网络中，不同网络的“互连互连”才是其最才是其最主要的特征。主要的特征。v广域网是广域网是单个的网络单个的网络，它使用，它使用结点交换机连接各结点交换机连接各主机主机而不是用路由器连接各网络。而不是用路由器连接各网络。v结点交换机结点

3、交换机在单个网络中转发分组，而在单个网络中转发分组，而路由器路由器在在多个网络构成的互联网中转发分组。多个网络构成的互联网中转发分组。v连接在一个广域网（或一个局域网）上的主机在连接在一个广域网（或一个局域网）上的主机在该网内进行通信时，只需要使用其网络的该网内进行通信时，只需要使用其网络的物理地物理地址址即可。即可。2022-3-23浙江邮电职业技术学院计算机系75.1 公用电话交换网公用电话交换网v公用电话交换网是为国内公众用户提供电话业务公用电话交换网是为国内公众用户提供电话业务而建立和经营的电信网，简称而建立和经营的电信网，简称PSTN。v计算机通信利用现有的电话通信设施可以有效节计算

4、机通信利用现有的电话通信设施可以有效节约成本。约成本。v拔号上网就是利用公用电话交换网络，使用调制拔号上网就是利用公用电话交换网络，使用调制解调器通过电话拨号程序将用户的计算机连接到解调器通过电话拨号程序将用户的计算机连接到已接入已接入Internet的一台主机上，经由主机系统访的一台主机上，经由主机系统访问问Internet，实现终端与计算机、终端之间或计，实现终端与计算机、终端之间或计算机之间的通信。算机之间的通信。2022-3-23浙江邮电职业技术学院计算机系85.2 综合业务数字网综合业务数字网ISDNv综合业务数字网是一种公用电信网络，是由公用综合业务数字网是一种公用电信网络，是由公

5、用电话网发展起来的，为解决电话网速度慢，提供电话网发展起来的，为解决电话网速度慢，提供功能单一的缺点而设计的能提供多种服务的综合功能单一的缺点而设计的能提供多种服务的综合性网络。性网络。v定义：定义：ISDN是以综合数字电话网（是以综合数字电话网（IDN）为基础）为基础发展演变而成的通信网，能够提供端到端的数字发展演变而成的通信网，能够提供端到端的数字连接，用来支持包括话音在内的多种电信业务，连接，用来支持包括话音在内的多种电信业务，用户能够通过有限的一组标准化的多用途的用户用户能够通过有限的一组标准化的多用途的用户/网络接口接入网内。网络接口接入网内。2022-3-23浙江邮电职业技术学院计

6、算机系95.2 综合业务数字网综合业务数字网ISDNv按传输速率分按传输速率分 窄带ISDN（N-ISDN） 宽带ISDN（B-ISDN）v相对电话网使用相对电话网使用MODEM接入优点接入优点 可同时上网和打电话 ISDN提供端到端的数字连接，方便计算机的接入 可以提供高达数百千至2兆的全双工数据带宽2022-3-23浙江邮电职业技术学院计算机系105.2 综合业务数字网综合业务数字网ISDNISDN网络用户接口图网络用户接口图ISDN终端设备TE1普通模拟设备TE2终端适配器TA网络端接设备NTISDN交换机S接口U接口U接口是用户网络线接口S接口是由用户终端接入的标准接口2022-3-2

7、3浙江邮电职业技术学院计算机系115.2 综合业务数字网综合业务数字网ISDNvCCITT规定了两种规定了两种UNIv基本速率接口（基本速率接口（BRI） 包括一个D通道和两个B通道，称为2B+D。 每个B信道可以64kb/s传输，“一线通”128K的速率就是指的2B的速率。v基群速率接口（基群速率接口（PRI） 30B+D，B和D均为64kb/s的数字通道。2022-3-23浙江邮电职业技术学院计算机系125.3 DDNv数字数据网是利用数字信道传输数据信号的数据数字数据网是利用数字信道传输数据信号的数据传输网。传输网。v不具备数据交换的功能，不同于通常的报文交换不具备数据交换的功能，不同于

8、通常的报文交换网和分级交换网。网和分级交换网。v中国公用数字数据网（中国公用数字数据网（ChinaDDN）的建设始于）的建设始于20世纪世纪90年代初，现已基本覆盖全国大部分地区。年代初，现已基本覆盖全国大部分地区。2022-3-23浙江邮电职业技术学院计算机系135.4 X.25网网v分组交换是一种建立在分组交换是一种建立在“存储存储-转发转发”基础上发展基础上发展起来的数据交换技术，兼有电路交换和报文交换起来的数据交换技术，兼有电路交换和报文交换的优点。的优点。vX.25 网就是网就是 X.25 分组交换网，它是在二十多年分组交换网，它是在二十多年前根据前根据 CCITT（即现在的（即现在

9、的 ITU-T）的）的 X.25 建议建议书实现的计算机网络。书实现的计算机网络。 vX.25协议包含了协议包含了OSI七层模型中的下七层模型中的下3层，定义了层，定义了专用电路连接到公用数据网上的分组型数据终端专用电路连接到公用数据网上的分组型数据终端设备（设备（DTE）与数据电路终端设备（）与数据电路终端设备（DCE）之间）之间的接口标准。的接口标准。vX.25 只是一个对公用分组交换网接口的规约。只是一个对公用分组交换网接口的规约。X.25 所讨论的都是以所讨论的都是以面向连接的虚电路服务面向连接的虚电路服务为基为基础。础。2022-3-23浙江邮电职业技术学院计算机系14X.25 规定

10、了规定了 DTE-DCE 的接口的接口X.25 接口X.25 接口X.25 公用分组交换网VC2VC1DTEDTEDCEDCEDCEDTEX.25 接口2022-3-23浙江邮电职业技术学院计算机系155.4 X.25网网v中国公用分组交换网（中国公用分组交换网（ChinaPAC)于于1993年建立，年建立，是由中国邮电部建设和经营的，能提供多种业务是由中国邮电部建设和经营的，能提供多种业务的全国分组交换网。的全国分组交换网。v用户进网方式有电话拨号入网和专线入网两种方用户进网方式有电话拨号入网和专线入网两种方式。普通用户用一个调制解调器通过公用电话网式。普通用户用一个调制解调器通过公用电话网

11、连到分组交换网上，专用用户可租用市话模拟线连到分组交换网上，专用用户可租用市话模拟线或数字数据专线，采用或数字数据专线，采用X.28或或X.25规程，方便地规程，方便地进入进入 CHINAPAC。2022-3-23浙江邮电职业技术学院计算机系16X.25 网退出了历史舞台网退出了历史舞台v到了到了 20 世纪世纪 90 年代，情况就发生了很大的变化。年代，情况就发生了很大的变化。通信主干线路已大量使用光纤技术，数据传输质通信主干线路已大量使用光纤技术，数据传输质量大大提高使得误码率降低好几个数量级，而量大大提高使得误码率降低好几个数量级，而 X.25 十分复杂的数据链路层协议和分组层协议已十分

12、复杂的数据链路层协议和分组层协议已成为多余的。成为多余的。vPC 机的价格急剧下降使得无硬盘的哑终端退出机的价格急剧下降使得无硬盘的哑终端退出了通信市场。这正好符合因特网当初的设计思想：了通信市场。这正好符合因特网当初的设计思想：网络应尽量简单而智能应尽可能放在网络以外的网络应尽量简单而智能应尽可能放在网络以外的用户端。用户端。2022-3-23浙江邮电职业技术学院计算机系175.5 帧中继帧中继v在在 20 世纪世纪 80 年代后期，许多应用都迫切要求增年代后期，许多应用都迫切要求增加分组交换服务的速率。加分组交换服务的速率。v帧中继帧中继 FR (Frame Relay)就是一种支持高速交

13、换就是一种支持高速交换的网络体系结构。的网络体系结构。v帧中继在许多方面非常类似于帧中继在许多方面非常类似于 X.25，被称为第二，被称为第二代的代的 X.25。v今天的数字光纤网比早期的电话网具有低得多的今天的数字光纤网比早期的电话网具有低得多的误码率，如果减少结点对每个分组的处理时间，误码率，如果减少结点对每个分组的处理时间，则各分组通过网络的时延亦可减少，同时结点对则各分组通过网络的时延亦可减少，同时结点对分组的处理能力也就增大了。分组的处理能力也就增大了。2022-3-23浙江邮电职业技术学院计算机系18帧中继减少结点处理时间帧中继减少结点处理时间v帧中继不使用差错恢复和流量控制机制。

14、帧中继不使用差错恢复和流量控制机制。 v当帧中继交换机收到一个帧的首部时，只要一查当帧中继交换机收到一个帧的首部时，只要一查出帧的目的地址就立即进行转发。出帧的目的地址就立即进行转发。v因此在帧中继网络中，一个帧的处理时间比因此在帧中继网络中，一个帧的处理时间比 X.25 网约减少一个数量级。这样，帧中继网络的吞吐网约减少一个数量级。这样，帧中继网络的吞吐量要比量要比 X.25 网络的提高一个数量级以上。网络的提高一个数量级以上。2022-3-23浙江邮电职业技术学院计算机系19帧中继对差错的处理帧中继对差错的处理v当检测到有误码时，结点要立即中止这次传输。当检测到有误码时，结点要立即中止这次

15、传输。v当中止传输的指示到达下个结点后，下个结点也当中止传输的指示到达下个结点后，下个结点也立即中止该帧的传输，并丢弃该帧。立即中止该帧的传输，并丢弃该帧。v如果需要重传出错的帧，则由源站使用高层协议如果需要重传出错的帧，则由源站使用高层协议（而不是帧中继协议）请求重传该帧。（而不是帧中继协议）请求重传该帧。v因此，仅当帧中继网络本身的误码率非常低时，因此，仅当帧中继网络本身的误码率非常低时，帧中继技术才是可行的。帧中继技术才是可行的。2022-3-23浙江邮电职业技术学院计算机系205.5 帧中继帧中继帧中继网帧中继交换机路由器局域网局域网虚电路路由器帧中继网路由器局域网局域网虚电路路由器虚

16、电路像一条专用电路用户看不见帧中继网络内的帧中继交换机2022-3-23浙江邮电职业技术学院计算机系215.6 ATM网络网络v人们曾经设想过人们曾经设想过“未来最理想的未来最理想的”一种网络应当是一种网络应当是宽带综合业务数字网宽带综合业务数字网 B-ISDN。vB-ISDN 采用新的采用新的 ATM 交换技术。这种技术结合交换技术。这种技术结合了电路交换和分组交换的优点。了电路交换和分组交换的优点。v虽然在虽然在 B-ISDN 并没有成功，但并没有成功，但 ATM 技术还是技术还是获得了相当广泛的应用，并在因特网的发展中起获得了相当广泛的应用，并在因特网的发展中起到了重要的作用。到了重要的

17、作用。2022-3-23浙江邮电职业技术学院计算机系225.6 ATM网络网络vATM 是建立在电路交换和分组交换的基础上的一是建立在电路交换和分组交换的基础上的一种面向连接的快速分组交换技术。种面向连接的快速分组交换技术。vATM 采用定长分组作为传输和交换的单位。这种采用定长分组作为传输和交换的单位。这种定长分组叫做定长分组叫做信元信元(cell)。2022-3-23浙江邮电职业技术学院计算机系23ATM优点优点v选择固定长度的短信元作为信息传输的单位，有选择固定长度的短信元作为信息传输的单位，有利于宽带高速交换。信元长度为利于宽带高速交换。信元长度为 53 字节，其首字节，其首部（可简称

18、为信头）为部（可简称为信头）为 5 字节。字节。v能支持不同速率的各种业务。能支持不同速率的各种业务。 v所有信息在最低层是以面向连接的方式传送，保所有信息在最低层是以面向连接的方式传送，保持了电路交换在保证实时性和服务质量方面的优持了电路交换在保证实时性和服务质量方面的优点。点。vATM 使用光纤信道传输。由于光纤信道的误码率使用光纤信道传输。由于光纤信道的误码率极低，且容量很大，因此在极低，且容量很大，因此在ATM 网内不必在数据网内不必在数据链路层进行差错控制和流量控制链路层进行差错控制和流量控制(放在高层处理放在高层处理)，因而明显地提高了信元在网络中的传送速率。因而明显地提高了信元在

19、网络中的传送速率。2022-3-23浙江邮电职业技术学院计算机系24ATM缺点缺点vATM 的一个明显缺点就是信元首部的开销太大，的一个明显缺点就是信元首部的开销太大，即即 5 字节的信元首部在整个字节的信元首部在整个 53 字节的信元中所字节的信元中所占的比例相当大。占的比例相当大。vATM 的技术复杂且价格较高。的技术复杂且价格较高。vATM 能够直接支持的应用不多。能够直接支持的应用不多。v10 千兆以太网的问世，进一步削弱了千兆以太网的问世，进一步削弱了 ATM 在因在因特网高速主干网领域的竞争能力。特网高速主干网领域的竞争能力。2022-3-23浙江邮电职业技术学院计算机系25ATM 网络中的网络元素网络中的网络元素vATM 端点端点（又称为（又称为 ATM 端系统）通过点到点链端系统）通过点到点链路与路与 ATM 交换机相连。交换机相连。vATM 交换机交换机是一个快速分组交换机（交换容量高是一个快速分组交换机（交换容量高达数百达数百 Gb/s），其主要构件是：），其主要构件是： 交换结构(switching fabric) 若干个高速输入端口和输出端口 必要的缓存2022-3-23浙江邮电职业技术