1、计算机网络工程,华东师范大学 计算机科学与技术系张卫,计算机网络工程,第一章 概述 第二章 以太网 第三章 广域网和网络接入 第四章 网络的互连 第五章 网络服务的建立 第六章 网络管理 第七章 网络安全技术 第八章 网络的规划和实施,第三章 广域网和接入技术,接入网技术 公用数据网 帧中继 ATM技术 数字同步体系SONET 数字数据网DDN,3.1 接入网技术,电话网和拨号接入 ISDN接入技术 xDSL接入技术 HFC和Cable Modem 光纤接入网 无线接入技术,3.1.1 电话网和拨号接入（1）,电话网的3个组成部分 中继局（交换机） 中继线 局部回路 计算机利用电话网接入计算机
2、网络,3.1.1 电话网和拨号接入（2）,调制解调器 调制原理 调制解调器的安装,3.1.1 电话网和拨号接入（3）,PPP协议 点对点链路 多种协议数据报的全双工传送,局域网的拨号接入 利用UNIX主机上网收发邮件 设置代理接入因特网,3.1.1 电话网和拨号接入（4）,3.1.2 ISDN接入技术（1）,ISDN网络 综合业务数字网 NISDN：从64Kbps到2Mbps BISDN：基于ATM技术，155Mbps、622Mbps、 数字管道，各种媒体信息的数据在管道中双向流动 A 4KHz模拟电话信道。 B 64Kbps数字PCM信道，用于话音或数字传送。 C 8Kbps或16Kbps数
3、字信道。 D 16Kbps 数字信道，用于带外信令。 E 64Kbps数字信道，用于ISDN內部信令。 复合数字管道，把几个低速率的数字信道用时分复用的方式组合在一个更高带宽的数字位管道中 基本速率：2B+D。 主速率： 23B+1D（美国和日本）或30B+1D（欧洲和中国）。,配置模式 NT1：第一类网络端接器 NT2：第二类网络端接器 NT1/2：NT1NT2 TE1：ISDN专用终端设备、数字电话、计算机、路由器等 TE2：非ISDN终端，如普通电话机等 TA：终端适配器,TE2,TA,TE1,NT1,NT2,ISDN 交换机,3.1.2 ISDN接入技术（2）,3.1.2 ISDN接入
4、技术（3）,ISDN代理服务器 用DHCP协议动态地为LAN内的用户分配内部的IP地址，对外复用一个合法的IP地址。 一个ISDN BRI口，直接和ISDN交换机来的线路相连；一个10BASE-T口，连接内部LAN。 ISDN路由器 专用路由器 一个BRI接口，直接和ISDN交换机相连 若干RJ11接口，连接电话等设备 一个10BASE-T接口，连接内部LAN 带有ISDN口的路由器,3.1.2 ISDN接入技术（4）,ISDN的应用,3.1.3 xDSL接入技术（1）,xDSL:利用电话网用户环路的全部可用带宽，提高数据传送的速率 ADSL非对称数字用户线，双向不对称的数据传送，速率：下行信
5、号（从端局到用户）为8Mbps，上行信号（从用户到端局）为1Mbps。 HDSL高比特率数字用户环路，利用两对双绞线传输，支持N64bps的各种速率，最高可以达到E1的速率。 SDSL单对数字用户环路，仅使用一对双绞线，且传输速率可从160kbps到2.084Mbps。 IDSL综合数字业务用户环路，可以提供ISDN的基本速率（2B+D）或主速率（30B+D）的双向业务 VDSL甚高速数字用户环路，属于ADSL技术范畴，传输速率是ADSL的10倍以上，最大下行速率可达到55Mbp/s。传输距离一般不超过1.5km。,3.1.3 xDSL接入技术（2）,ADSL技术 把电话线路上可用的1.1Mh
6、z频带划分成256个独立的信道，每个信道4312.5Hz。 信道0用于电话。信道1-5没有使用，让语音信号和数据信号分开，减少相互之间的干扰。 另外250个信道中，一个用于上行的控制，一个用于下行的控制，其余的可以传送数据。 电信部门决定上下行数据分别占用多少信道。 ADSL标准（ANSI T1.413 h和 ITU G.992.1）允许有8Mbps的下行速率和1Mbps的上行速率。 每个信道使用类似于V.34的调制方法。,3.1.3 xDSL接入技术（3）,ADSL配置,3.1.4 HFC和Cable Modem（1）,CATV与HFC（混合光纤/同轴网） 利用宽带通讯电缆、光纤、有线电视网
7、同时传输分配式广播信息、交互式电信信息、模拟信息以及数字信息 馈线网 配线网 用户引入线,馈线网： 前端与服务区的光纤节点之间的连接 CATV网的干线段 前端至每一服务区的光纤节点都有一专用的直接的无源光连接 用星形结构代替了传统的（CATV）树形-分支结构 由于服务区又称光纤服务区，因此这种结构又称光纤到服务区（FSA）,3.1.4 HFC和Cable Modem（2）,配线网 服务区光纤节点与分支点之间的连接 采用与传统CATV网基本相同的同轴电缆网，很多情况下为简单的总线结构 覆盖范围已大大扩展，可达5至10公里 保留几个干线/桥接放大器 用户引入线 分支点至用户之间的线路，与传统CAT
8、V网完全相同,3.1.4 HFC和Cable Modem（3）,3.1.4 HFC和Cable Modem（4）,频率使用 上行信道采用的载波频率范围在5MHz到65MHz之间，带宽最高可达10Mbps。由数据时间片和竞争时间片组成，数量由CMTS决定 下行信道采用的载波频率范围在550MHz到860MHz之间，带宽最高可达36Mbps，采用广播发送。,Cable Modem 通过有线电视网进行计算机网络接入和计算机间数据传送的装置 一种计算机网络设备，实现物理层和MAC子层的功能 在物理层支持双向信道 物理层：上下行数据数字信号的调制解调、前向纠错（FEC）、编解码/数据加密解密等 MAC子
9、层：在共享的单一信道中向多个竞争站点分配带宽,3.1.4 HFC和Cable Modem（5）,CMTS 电缆调制解调器终结系统 位于有线电视网前端的位置，提供与公网节点机如ATM交换机或路由器的接口 CMTS与CM之间的通信采用点到多点、全双工方式 下行方向是广播方式，但数据帧中含有标识CM的信息，只有符合标识的CM会继续处理该数据帧， 上行方向是TDMA方式，信道被分割成连续的时间片段，CM在可用的时间段发送数据帧,3.1.4 HFC和Cable Modem（6）,3.1.5光纤接入网,宽带接入的最终解决方法 光线路终端OLT 为接入网提供与公共网络本地交换机之间的接口，并通过光纤与用户端
10、的ONU通信 光网络单元ONU 为接入网提供用户侧的接口 总线形结构 环形结构 单星形结构 有源双星形结构 无源双星形结构,3.1.6无线接入技术,802.16 无线城域网，或者无线本地回路WLL,3.2 公用数据网,公共数据网，传输数字信号 仅提供传输服务，通信子网 国际电信标准化组织(ITU-T) 制定的通信标准 分组交换方式公用数据网的概念和组成 X.25协议栈 使用公用数据网连接多个局域网,3.2.1 公用数据网的概念和组成(1),中继传输线路，用于连接分组交换机，速率可以是64kbps的整数倍。 用户本地（端局）接入线路，可以传输数字信号，也可以传输模拟信号。 节点交换（电路交换和分
11、组交换）设备，分为中间节点交换机和本地交换机，用于路由选择、流量控制、多种X系列协议的转换、网络管理、计费、统计和业务支持等。 用户接入设备，分成分组型终端和非分组型终端。分组型终端可直接入公用数据网，非分组型终端需要使用分组组装/拆装设备PAD。,网络结构,3.2.1 公用数据网的概念和组成(2),虚电路 一条物理线路上时分多路复用形成多条逻辑通道 逻辑通道串联形成端到端的虚电路 用户的报文分组按序传送 两种类型的虚电路，永久虚电路PVC和交换虚电路SVC SVC是为了零星传输而建立的临时电路，具有建立、维持和终止三个阶段 PVC是永久性的连接，用于经常发生的数据通信，没有建立和终止过程 虚
12、电路的基本操作：PSE根据报文的虚电路号传送,3.2.1 公用数据网的概念和组成(3),3.2.2 X.25协议栈,三个层次描述用户终端（DTE）与公用分组交换网的（DCE）接口 PLP是X25网络层协议，建立和维护虚电路， 处理虚电路上两个DTE之间交换的报文分组 LAPB是链路层协议数据，HDLC的子集，控制从DTE和DCE取来的帧，保证幀的正确性 X.21bis、RS232、RS449为物理层协议,3.2.3 使用公用数据网连接LAN(1),利用PSTN的连接,连接LAN,基于差错的设计： 差错检测 短帧传送 延时 非实时传送（文件等）影响不大 速率取决于服务商，一般64k到2Mbps
13、成熟、互操作性好、可连接性（网间互连） 寻址，每个x.25 端口都具有一个x.121地址 IP over X.25,3.2.3 使用公用数据网连接LAN(2),3.3 帧中继,目标：解决LAN与WAN的互连（不同于其它WAN技术） 特性 按需分配带宽，充分利用网络资源，节约通信费用，具有良好的经济性； 低时延、高吞吐量,非常适合突发性业务； 数据包交换， 兼容性好，可为多种网络提供连接； 可靠性高，传输速度高。帧中继的特点和基本技术 帧中继协议 基于帧中继组网,以分组交换为基础，简化分组交换中第3层功能，只采用物理层和链路层的核心子集部分(即LAPD的核心部分)，使网络节点的处理简化。 链路层
14、完成统计复用、帧透明传输和错误检测 不提供发现错误后的重传操作 省去了帧编号、流量控制、应答和监视等机制。 信息帧的长度可变，有利于封装不同局域网(LAN)的数据单元 带宽管理机制，用户能有效地利用预先约定的带宽，并且还允许用户的突发数据占用末预定的带宽，以提高网络资源的利用率。,3.3.1 帧中继的特点和基本技术(1),3.3.1 帧中继的特点和基本技术(2),虚电路技术 面向连接的数据链路层通信，任何两台设备之间都存在一条预先定义的通信通道，一个逻辑连接，由连接标识符（DLCI）识别。 一条物理电路可以被复用为多条虚拟电路，实现带宽的复用和动态分配。 PVC（永久虚电路） 和SVC（交换虚
15、电路）。 DLCI具有本地适用性，不要求整个广域网范围内的唯一性。 拥塞通知技术，而没有基于每一条虚拟电路的控制机制 FECN机制：由帧中继网络设备自动把帧的FECN位设定为1，告诉接收方帧从源到目的的路径中曾经历过拥挤，帮助进行流控 BECN机制：由帧中继网络设备设置，反向通知发送方数据帧从源到目的的路径中曾经历过拥挤，帮助发送方高层进行流控。 可丢弃指示位（DE）：DTE设备通过将FR帧中的DE位设置为1，标识非重要数据帧。当网络拥挤时，DCE会首先丢弃那些已经设置了DE位的帧。,3.3.1 帧中继的特点和基本技术(3),3.3.2 帧中继协议,地址字段A的主要用途是区分同一通路上多个数据
16、链路连接，以便实现帧的复用/分路 DLCI：数据链路连接标识 C/R：命令/响应 Eax：扩展寻址。0表示下一字节是地址字节 FECN：前向明显拥挤通知 BECN：后向明显拥挤通知 DE：可丢弃位，网络拥挤时可丢弃该帧虚电路技术,3.3.3 基于帧中继组网(1),应用场合 互联网的用户多而且地点比较分散。 在个地点有多个用户需要连网。 用户业务量突发性大，对迟延要求较高。 对速率要求比较高。 要求通信质量稳定、可靠，保证网络传输不易出错。 终端智能化程度高，即使有少量错误也可由终端进行端到端的恢复。,3.3.3 基于帧中继组网(2),局域网间互连 帧中继可应用于银行、证券等金融及大中型企业、政
17、府部门的总部与各地分支机构的局域网之间的互连。 局域网与广域网的连接 帧中继构成的高速局域网与广域网的连接可以提高租用线路的带宽利用率。 建设虚拟专用网 大数据量传输、突发性的使用,3.3.3 基于帧中继组网(3),作为用户可以有如下几种方式接入帧中继网： 通过路由器或网桥接入。 通过帧中继装/拆设备(FRAD)接入。 帧中继型终端直接接入。 用户专用帧中继网中的一台帧中继交换机直接接入帧中继网。 帧中继网络为每个用户分配三个带宽控制参数：Bc、Be和CIR 承诺信息速率CIR，从服务方预先申请，约定的用户信息传送速率 Bc是网络允许用户在Tc时间间隔传送的数据量 Be是网络允许在Tc时间间隔
18、内传送的超过Bc的数据量。网络资源富裕时，网络允许用 户数据突发至Be，同时将超过部分数据帧中的DE比特置“1”,3.3.3 基于帧中继组网(4),作为用户可以有如下几种方式接入帧中继网： 通过路由器或网桥接入。 通过帧中继装/拆设备(FRAD)接入。 帧中继型终端直接接入。 用户专用帧中继网中的一台帧中继交换机直接接入帧中继网。,3.3.3 基于帧中继组网(5),3.4 ATM技术,ATM的基本概念 ATM的结构 ATM传输原理 ATM网络的应用,3.4.1 ATM的基本概念,B-ISDN，按需复用 固定长度短信元（cell）作为信息传输的单位，有利于综合业务传输和高速交换。 支持不同速率的
19、各种业务 面向连接的方式传送 底层不作差错控制和流量控制，提高信元传送速率。,3.4.2 ATM的结构（1）,信元结构,3.4.2 ATM的结构（2）,层次结构,3.4.3 ATM传输原理,异步传输模式：异步时分复用，随机地按用户需要和当前流量情况插入时隙 统一格式的定长小信元，用信头內的标志来识别不同用户的信息。 面向连接，使用虚通路和虚通道 节点交换机采用分组交换的虚电路方式，靠信头中的标志符识别信道号，实现路由选择。,3.4.4 ATM网络的应用,ATM传输原理,3.5 数字同步系统SONET/SDH,SONET/SDH标准 SONET/SDH的分层结构 SONET/SDH的有效载荷和帧结构,3.5.1 SONET/SDH标准,3.5.2 SONET/SDH的分层结构,3.5.3 SONET/SDH的帧结构,3.6 数字数据网DDN（1）,3.6 数字数据网DDN（2）,利用xDSL线路接入DDN网络,
