《网络工程规划与设计》第三章

第3章广域接入网设计

【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。3.1.1广域网设备①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。②WAN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。③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。④通信服务器（CommunicationServer）：汇集拨入和拨出的用户通信。3.1.2广域网标准（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（SerialLineInternetProtocol，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。3.1.3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/IETF：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。3.1.3广域网帧封装格式3.2广域网接入技术图3.1广域网连接3.2.1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）PPP3.2.2数字数据网（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3.2.3ISDN1.ISDN的组成图3.2ISDN的基基本组成3.2.3ISDN2.ISDN和OSI模模型3.通路类型型和接口结构构（1）通路类类型（2）接口结结构4.ISDN的应用3.2.4分分组交换网网1.什么是分分组交换网2.X.25标准①X.25层层次结构②建立连接和和拆除连接图3.3X.25与OSI模型3.2.5帧帧中继1.帧中继概概述2.帧帧中继的特点点3.帧中中继的应用图3.4帧帧中继网络3.2.6SDH技术术表3-1SDH体系速速率3.3路由器器3.3.1路路由器概述路由器是互联联网的主要节节点设备，他他通过路由决决定数据的转转发。3.3.2路路由器工作原原理3.3.3路路由器的作用用路由器的一个个作用是连通通不同的网络络，另一个作作用是选择信信息传送的线线路。3.3.4路路由器的类型型1．接入路由由器接入路由器连连接家庭或ISP内的小小型企业客户户。2．企业级路路由器企业或校园级级路由器连接接许多终端系系统，其主要要目标是以尽尽量便宜的方方法实现尽可可能多的端点点互连，并且且进一步要求求支持不同的的服务质量。。3．骨干级路路由器骨干级路由器器实现企业级级网络的互联联。4．太比特路路由器5.多WAN路由器（1）带宽汇汇聚（2））一网多线（（3）费用用优化（4）智能备援援3.3.5路路由器体系结结构路由器具有四四个要素：输输入端口、输输出端口、交交换开关、路路由处理器和和其他端口。。1.配置（1）用CISCO随机机带CONSOLE线，，一端连在CISCO路路由器的CONSOLE口，一端连连在计算机的的COM口。。（2）打开电电脑，启动超超级终端，为为您的连接取取个名字，比比如CISCO_SETUP，下一一步选定连接接时用COM1，秒位数数9600，，数据位8，，奇偶校验无无，停止位1，数据流控控制无，最后后选确定。（3）打开路路由器电源，，这时超级终终端将出现以以下画面：（4）配置以以太网端口（5）X.25的配置（6）专线的的配置（7）帧中继继的配置（8）配置同同步/异步口口（适用于2522）（9）动态路路由的配置（10）静态态路由的配置置3.3.6配配置与调试2.综合调试试当路由器全部部配置完毕后后，可进行一一次综合调试试。（1）首先将将路由器的以以太网口和所所有要使用的的串口都激活活。方法是进进入该口，执执行noshutdown。（2）将和路路由器相连的的主机加上缺缺省路由（中中心路由器的的以太地址））。方法是在在Unix系系统的超级用用户下执行：：routeradddefaultXXXX1（XXXX为路由器的的E0口地址址）。每台主主机都要加缺缺省路由，否否则，将不能能正常通讯。。（3）ping本机的路路由器以太网网口，若不通通，可能以太太网口没有激激活或不在一一个网段上。。ping广广域网口，若若不通，则没没有加缺省路路由。ping对方广域域网口，若不不通，路由器器配置错误。。ping主主机以太网口口，若不通，，对方主机没没有加缺省路路由。（4）在专线线卡X.25主机上加网网关（静态路路由）。方法法是在Unix系统的超超级用户下执执行：routeraddX.X.X.XY.Y.Y.Y1（X.X.X.X为对对方以太网地地址，Y.Y.Y.Y为为对方广域网网地址）。（5）使用Tracert对路由进进行跟踪，以以确定不通网网段。3.路由器的的选购选择路由器时时应注意安全全性、控制软软件、网络扩扩展能力、网网管系统、带带电插拔能力力等方面。（1）由于路路由器是网络络中比较关键键的设备，针针对网络存在在的各种安全全隐患，路由由器必须具有有如下的安全全特性：（2）路由器器的控制软件件是路由器发发挥功能的一一个关键环节节。（3）随着计计算机网络应应用的逐渐增增加，现有的的网络规模有有可能不能满满足实际需要要，会产生扩扩大网络规模模的要求，因因此扩展能力力是一个网络络在设计和建建设过程中必必须要考虑的的。扩展能力力的大小主要要看路由器支支持的扩展槽槽数目或者扩扩展端口数目目。（4）随着网网络的建设，，网络规模会会越来越大，，网络的维护护和管理就越越难进行，所所以网络管理理显得尤为重重要。（5）在我们们安装、调试试、检修和维维护或者扩展展计算机网络络的过程中，，免不了要给给网络中增减减设备，也就就是说可能会会要插拔网络络部件。那么么路由器能否否支持带电插插拔，是路由由器的一个重重要的性能指指标。4.影响路由由器性能的因因素路由器的工作作原理决定了了它必须使用用芯片来完成成一些必要的的判断和数据据包的转发，，而这个工作作是交由一个个处理器来完完成，各种有有待处理或者者处理好的数数据包则存在在内存里面，，因此，处理理器的工作频频率和内存容容量很大程度度上决定着一一款路由器的的性能。但是，路由器器的性能也不不能完全看处处理器频率和和内存容量，，处理器性能能差则路由器器性能就会差差，但反过来来处理器好路路由器性能却却不一定好.5.决定路由由器档次的指指标虽然，处理器器和内存很大大程度决定路路由器性能，，但是，决定定一款路由器器档次的指标标却不是它们们，而是吞吐吐量。吞吐量量是指路由器器每秒能处理理的数据量，，这个参数是是指LAN-to-WAN的吞吐量量，其测量结结果应是在NAT开启，，防火墙关闭闭的情况下，，分别用Smartbits和和Chariot两种测测试方式分别别进行。用Smartbits方方式时，比较较64Byte小包测试试数据，便能能得出结论；；Chariot测试试最好是在多多连接下进行行，一般可以以选择100对连接基本本上就可以看看出产品间的的区别。主要原原因：：（1））性能能不同同，性性能强强劲的的路由由器内内置强强悍的的处理理器和和大容容量内内存，，因此此成本本比较较高。。（2））应用用不同同，性性能强强劲的的路由由器可可以用用于更更多负负载的的网络络，而而低端端路由由器则则不可可以。。（3））功能能不同同，虽虽然基基本功功能一一样，，但是是一些些路由由器还还内置置了其其他比比较实实用的的功能能，像像专业业防火火墙功功能、、VPN这这些，，因此此技术术要求求较高高，价价格自自然也也会跟跟着提提高。。6.影影响路路由器器价格格的原原因3.4.1小型型企业业广域域网接接入的的网络络拓扑扑结构构设计计一般的的企业业网络络，特特别是是小型型企业业网络络与广广域网网的连连接都都是基基于因因特网网连接接的，，目前前主要要的因因特网网接入入方式式非常常多，，如MODEM拨号号、ISDN拨拨号、、ADSL、HDSL、、VDSL、CableMODEM、FTTx、、LDMS、MMDS等等，但但目前前在企企业网网络中中所采采用的的因特特网接接入方方式是是ADSL、CableMODEM、FTTx这这3种种。1．ADSL接接入3.4广域域网设设计图3.5ADSL的的代理理服务务器/网关关服务务器共共享方方式网网络拓拓扑结结构示示意图图2．CableMODEM接入入图3.6ADSL的的宽带带路由由器共共享方方式网网络拓拓扑结结构示示意图图3．FTTx光光纤以以太网网接入入图3.7FTTx接接入的的代理理服务务器/网关关服务务器共共享网网络结结构示示意图图图3.8FTTx接接入的的宽带带路由由器共共享网网络结结构示示意图图3.4.2ISDN广域域网接接入的的网络络拓扑扑结构构设计计1．选选择ISDN连连接的的考虑虑2．ISDN网网络连连接的的拓扑扑结构构图3.9ISDN局局域网网互联联拓扑扑结构构示意意图图3.10ISDN使用用V.120协协议进进行数数据通通信的的拓扑扑结构构示意意图3.4.3X.25广域域网接接入的的网络络拓扑扑结构构设计计1．选选择X.25连连接的的考虑虑2．X.25广广域网网连接接拓扑扑结构构图3.11X.25广域网网连接接拓扑扑结构构示意意图图3.12通通过过X.25网络络的两两个局局域网网互联联结构构示意意图3.4.4FR广域域网连连接拓拓扑结结构设设计1．选选择FR连连接的的考虑虑2．FR广广域网网专用用网络络连接接拓扑扑结构构图3.14典型型帧中中继网网络拓拓扑结结构3.4.5ATM广广域网网连接接拓扑扑结构构设计计1．选选择ATM连接接的考考虑2．ATM网络络应用用的拓拓扑结结构图3.15ATM广域域网连连接示示意图图图3.16ATM与LAN网络络的混混合连连接3.4.6光光纤纤接入入网广广域网网连接接拓扑扑结构构设计计1．总总线型型结构构图3.17总总线型型光纤纤接入入网基基本网网络结结构2．环环型结结构图3.18光纤纤环接接入网网基本本网络络结构构3．星星型结结构图3.19有有源单单星型型光纤纤网基基本网网络结结构图3.20有有源双双星型型基本本网络络结构构4．EPON广广域网网连接接拓扑扑结构构图3.21EPON基基本网网络结结构3.6.7无无线线接入入广域域网连连接拓拓扑结结构设设计1．WLL广域域网接接入拓拓扑结结构图3.22WLL无无线接接入基基本网网络拓拓扑结结构2．LMDS广广域网网接入入拓扑扑结构构3．．MMDS广广域域网网接接入入拓拓扑扑结结构构综合合练练习习31、、试试从从多多个个方方面面比比较较虚虚电电路路和和数数据据报报这这两两种种服服务务的的优优缺缺点点。。2、、设设有有一一分分组组交交换换网网。。若若使使用用虚虚电电路路，，则则每每一一分分组组必必须须有有3字字节节的的分分组组首首部部，，而而每每个个网网络络结结点点必必须须为为虚虚电电路路保保留留8字字节节的的存存储储空空间间来来识识别别虚虚电电路路。。但但若若使使用用数数据据报报，，则则每每个个分分组组需需有有15字字节节的的分分组组首首部部，，而而结结点点就就不不需需要要保保留留转转发发表表的的存存储储空空间间。。设设每每段段链链路路每每传传1MB需需0.01元元。。购购买买结结点点存存储储器器的的代代价价为为每每字字节节0.01元元，，而而存存储储器器的的寿寿命命为为2年年工工作作时时间间（（每每周周工工作作40小小时时））。。假假定定一一条条虚虚电电路路的的每每次次平平均均时时间间为为1000s，，而而在在此此时时间间内内发发送送200分分组组，，每每个个分分组组平平均均要要经经过过4段段链链路路。。试试问问采采用用哪哪种种方方案案（（虚虚电电路路或或数数据据报报））更更为为经经济济？？相相差差多多少少？？3、假定定分组交交换网中中所有结结点的处处理机和和主机均均正常工工作，所所有的软软件也正正常无误误。试问问一个分分组是否否可能被被投送到到错误的的目的结结点（不不管这个个概率有有多小？？）如果果一个网网络中所所有链路路的数据据链路层层协议都都能正确确工作，，试问从从源结点点到目的的结点之之间的端端到端通通信是否否一定也也是可靠靠的?综合练习习34、广域域网中的的主机为为什么采采用层次次结构方方式进行行编址？？5、作为为中间系系统。转转发器、、网桥、、路由器器和网关关有何区区别？6、一个个分组交交换网其其内部采采用虚电电路服务务，沿虚虚电路共共有n个个结点交交换机，，在交换换机中每每一个方方向设有有一个缓缓存，可可存放一一个分组组。在交交换机之之间采用用停止等等待协议议，并采采用以下下措施进进行拥塞塞控制。。结点交交换机在在收到分分组后要要发回确确认，但但条件是是：①接接收端已已成功收收到了该该分组；；②有空空闲的缓缓存。设设发送一一个分组组需T秒秒（数据据或确认认），传传输的差差错可忽忽略不计计，主机机和结点点交换机机之间的的数据传传输时延延也可忽忽略不计计。试问问：交付付给目的的主机的的速率最最快为多多少？综合练习习37、试简简单说明明下列协协议的