广域网技术模板.docx

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广域网技术模板

广域网技术

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。

教学重点和难点:

广域网标准

广域网连接的选择

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

11.1广域网概述

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共享资源这个目标而服务,那么广域网则主要是为了实现广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。

11.1.1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:

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交换机是多端口的网络设备,一般进行帧中继、X.25及交换百万位数据服务（SMDS）等流量的交换。

WAN交换机一般是在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（VoiceGrade）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（CommunicationServer）:

汇集拨入和拨出的用户通信。

11.1.2广域网标准

ISO/OSI开放系统互连参考模型7层协议同样适用于广域网,但广域网只涉及低三层:

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

广域网的物理层协议描述了如何提供电气、机械、操作和功能的连接到通信服务提供商所提供的服务。

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一般是一台路由器,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、包交换连接等三种类型。

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。

许多物理层标准定义了DTE和DCE之间接口的控制规则,如EIA/TIA-232、EIA/TIA-449、EIA-530、EIA/TIA-612/613、V.35、X.21等。

2.数据链路层协议

在每个WAN连接上,数据在经过WAN链路前都被封装到帧中。

为了确保验证协议被使用,必须配置恰当的第二层封装类型。

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（详见下一节）,并描述了在单一数据路径上各系统间的帧传送方式。

3．网络层协议

著名的广域网网络层协议,有CCITT的X.25协议和TCP/IP协议中的IP协议等。

11.1.3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。

路由器把数据包以二层帧格式进行封装,然后传送到广域网链路。

尽管存在几种不同的广域网封装,可是大多数有相同的原理。

这是因为大多数的广域网封装都是从高层数据链路控制（HDLC）和同步数据链路控制（SDLC）演变而来的。

尽管她们有相似的结构,可是每一种数据链路协议都指定了自己特殊的帧类型,不同类型是不相容的。

缺省情况下,Cisco路由器的串口封装使用HDLC协议。

要使用其它封装,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。

一般的广域网协议有以下几种:

（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。

（4）X.25/平衡式链路访问程序（LAPB）:

X.25是帧中继的原型,它指定LAPB为一个数据链路层协议。

LAPB是定义DTE与DCE之间如何连接的ITU-T标准,是在公用数据网络上维护远程终端访问与计算机通信的。

LAPB用于包交换网络,用来封装位于X.25中第二层的数据包。

X.25提供了扩展错误检测和滑动窗口特点,原因是:

X.25是在错误率很高的模拟铜线电路上实现的。

（5）帧中继:

帧中继是一种高性能的包交换式广域网协议,能够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。

最常见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章数据链路层已经介绍过。

每种广域网连接类型使用一个第二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二层封装类型。

11.1.4广域网连接的选择

一般如图11.1所示,有两种类型的广域网连接可供选择:

专线和交换连接。

交换连接能够是电路交换或者是分组交换。

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。

专线一般见于传送数据资料、语音,同时也能够传送视频图像。

在数据网络设计中,专线一般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。

一条专线线路是两个节点间的连续可用的点对点的链路。

专用的全天候连接是由点对点串行链路提供的。

专线一般使用同步串行链路。

进行专线连接时,每个连接都需要路由器的一个同步串行连接端口,以及来自服务提供商的CSU/DSU和实际电路。

经过CSU/DSU时可用的典型带宽可达2Mbps（E1）,最高能提供高达45Mbps（T3）和34Mbps（E3）的带宽。

而其数据链路层的各种封装方法提供了使用者数据流量的弹性及可靠性。

CSU/DSU（通道服务单元/数字服务单元）是一个数字接口装置（或两个分离的数字装置）,用以适配和连接数据终端设备（DTE）上的物理接口和电信运营商交换网络中的数据电路端接设备（DCE）（如一个电信交换机）上相应的接口。

CSU/DSU也为上述设备间的通信提供信号时钟。

图11.2显示了CSU/DSU在网络中的位置。

线路一般都承载着高速的传输。

考虑到建设和维护传输设备的费用,专线线路大多数都是从电话公司或其它承载网租用的。

因此专线线路一般指leasedline（租用线路）。

一条点对点专线利用承载网依据客户的需求预先建立了一条简单的广域网路径。

专线实际上并不是一条线路。

而是经过承载网预先建立的一条交换式电路。

因此,专线是运营商依据客户自己的需求保留的一条电路。

专线的私有性允许租用公司最大程度地利用自己的广域网链接。

今天,几乎所有的专线都是数字的。

如果网络需要提供实时的数据流,例如电子商务事务处理,高速专线是最能满足需求的。

专线网络常见的典型连接技术有:

56kbps。

64kbps。

T1（1.544Mbps）美国标准。

E1（2.048Mbps）欧洲标准。

E3（34.064Mbps）欧洲标准。

T3（44.736Mbps）美国标准。

xDSL:

一种新兴的正在不断发展的针对家庭使用的广域网技术。

xDSL代表整个DSL技术家族,包括:

高数据速率（high-bit-rateDSL,HDSL）;单线DSL（single-lineDSL,SDSL）;非对称的DSL（AsymmetricDSL,ADSL）;甚高速DSL（very-high-data-rate,VDSL）。

带宽随着与电信公司设备之间距离的增加而减少。

在离电信公司设备近的地方,可达到最高速率51.84Mbps。

大多数情况下带宽低得多（从几百Kbps到几Mbps）。

费用中等而且正在下降。

SONET:

一系列高速的物理层技术。

设计是针对光纤的,但也能够运行在铜质电缆上;能够实现在不同等级的光纤载波（OC）上,从51.84Mbps（OC-1）到9952Mbps（OC-192）;经过波分复用能够实现高数据速率。

在互联网骨干上的使用非常广泛。

路由器的同步串行连接使用如下标准连接到DCE（如CSU/DSU）:

EIA/TIA-232（RS-232）。

EIA/TIA-449。

V.35。

X.21。

EIA-530。

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。

而是让WAN中的多个网络设备共享一条虚拟电路（VirtualCircuit）进行数据传输。

实际上,数据包是利用包含在包中或帧头的地址进行路由而经过运营商网络从源结点传送到目的结点。

这意味着包交换式广域网设备是能够被共享的,允许服务提供商经过一条物理线路一个交换机来为多个用户提供服务。

一般来讲,用户经过一条专线,如T1或分时隙的T1,来连接到包交换网络。

在包交换式网络中,提供商经过配置自己的交换设备产生虚拟电路（VC,VirtualCircuit）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。

包交换网络能够传送大小不一的帧（数据包）或大小固定的单元。

一般最常见的包交换网络类型为帧中继。

包交换式网络与点对点线路相比,提供给管理员的管理控制权限要少,而且网络带宽也是共享的,但包交换提供了类似于专线的网络服务,而且其服务费用的开销一般比专线要低。

包交换网络类似于专线网络,一般工作在同步串行线路上,而且速度能够从56Kbps到45Mbps（T3级）速率。

当WAN连接速率与专线的速率接近时,如果两个较大的网络结点之间要求有较高的链路使用率,则使用包交换网络连接比较合适。

3.电路交换连接

在电路交换式网络中,专用物理电路只是每一个通信对话临时建立的。

交换式电路由一个初始建立信号触发所建立。

这个呼叫建立过程决定了呼叫ID、目的ID和连接类型。

当传输结束时,中断信号负责中断电路。

POST是最普通的电路交换技术。

使用电话服务,只有当呼叫时,电路才建立,可是一旦临时电路建立了,它是专门属于指定的呼叫的。

尽管电路交换