第9章 广域网技术.ppt

1、第9章 广域网技术,主编：袁宗福 机械工业出版社,2019/7/30,第9章 广域网技术 计算机网络,2,1 广域网概述 2 广域网的主要特点 3 广域网数据交换 4 广域网协议 5 公共通信网,第9章 广域网技术,2019/7/30,第9章 广域网技术 计算机网络,3,1 广域网概述广域网的概念,广域网（Wide Area Networks，WAN） 距离远、带宽小、延时大,服务供应商,2019/7/30,第9章 广域网技术 计算机网络,4,广域网接入技术分类,2019/7/30,第9章 广域网技术 计算机网络,5,专线,电路交换,分组交换,服务供应商,服务供应商,广域网接入技术-物理层广域

2、网连接,X.21 EIA/TIA-232 EIA/TIA-449 V.24 V.35 HSSI G.73 EIA-530,2019/7/30,第9章 广域网技术 计算机网络,6,HDLC, PPP,PPP, HDLC,X.25, Frame-Relay,广域网接入技术 数据链路层广域网连接,专线,电路交换,分组交换,服务供应商,服务供应商,LAPB、Frame Relay、HDLC PPP、SDLC、SMDS,2019/7/30,第9章 广域网技术 计算机网络,7,2 广域网的主要特点,覆盖范围广，通信的距离远，广域网的连接能够跨越多个城市和国家。 广域网建立在电信网络的基础上。通常由政府或跨

3、国企业投资，由电信部门或公司负责组建 广域网应用情况复杂。传输介质可以有双绞线、同轴、光纤、地面微波、卫星等。 传输速率一般比局域网低，而误码率相对较高。随着通信技术的发展，广域网的主干传输速率已大大提高，现在已有622Mbps、2.4Gbps甚至更高速率的主干线路。,2019/7/30,第9章 广域网技术 计算机网络,8,3 广域网数据交换,电路交换方式 包交换方式,2019/7/30,第9章 广域网技术 计算机网络,9,电路交换方式,电路交换的特点是远程端点之间通过呼叫为每一次会话过程建立，维持和终止一条专用的物理电路。经呼叫建立的物理连接只提供物理层承载服务，在两个端点之间传输二进制位流

4、。电路交换在电信运营商的网络中被广泛使用，其操作过程与普通的电话拨叫过程非常相似。公用交换电话网络（PSTN）和综合业务数字网（ISDN）都是采用电路交换技术的通信网络。 电路交换的特点是传输时延小、透明传输（即传输通路不必对用户数据进行任何修正或解释），但所占带宽固定，线路利用率低。,2019/7/30,第9章 广域网技术 计算机网络,10,包交换方式,通过包交换，网络设备可以共享一条点对点链路通过运营商网络在设备之间进行数据包的传递。 包交换主要采用统计复用技术在多台设备之间实现电路共享。 包交换包含分组交换和信元交换。X.25、帧中继、ATM以及SMDS等都是采用包交换技术的广域网技术。

5、 包交换的特点是带宽可以复用，线路利用率高，但实时性较差。,2019/7/30,第9章 广域网技术 计算机网络,11,包交换又分为面向连接的虚电路方式和无连接的数据报方式。 虚电路方式为每一对节点之间的通信预先建立一条虚电路，交换机不必为每个报文进行路由选择；在数据报方式中，每一个交换机为每一个进入的报文进行一次路由选择。 虚电路又分为永久虚电路（Permanent Virtual Circuit，PVC）和交换虚电路（Switching Virtual Circuit，SVC）两种。 永久虚电路由公共传输网络提供者设置，这种虚电路经设置后，长期存在。交换虚电路需要两个远程端点通过呼叫控制协议

6、来建立，并在完成当前数据传输后拆除。,2019/7/30,第9章 广域网技术 计算机网络,12,虚电路与电路交换的区别,虚电路只给出了两个远程瑞点之间的传输通路，并没有把通路上的带宽固定分配给通路两端的用户，其他用户的信息流可以共享传输通路上物理链路的带宽。并且，由于分组交换网络提供的不是物理层的承载服务，必须把要求传输的数据信息封装在物理网络所要求的数据链路帧的数据字段中才能传输。,2019/7/30,第9章 广域网技术 计算机网络,13,4 广域网协议,广域网中的常见数据链路层协议： 高级数据链路控制（HDLC）协议 点到点协议（PPP） 帧中继（Frame Relay）,2019/7/3

7、0,第9章 广域网技术 计算机网络,14,HDLC协议,HDLC工作原理： （1）协商建立过程 （2）传输报文过程 （3）超时断连阶段,2019/7/30,第9章 广域网技术 计算机网络,15,HDLC配置技术,配置接口封装协议 Router(config-if)#encapsulation hdlc !封装 HDLC协议 配置Keep Alive时间 Router(config-if)#Keepalive seconds !设置HDLC KeepAlive的间隔时间,2019/7/30,第9章 广域网技术 计算机网络,16,HDLC监控和维护,查看数据链路层封装 Router#show in

8、terfaces serial interface-id 打开报文调试开关命令Router#debug serial interface-id,2019/7/30,第9章 广域网技术 计算机网络,17,PPP PPP协议简介,PPP协议是目前使用最广泛的广域网协议，这是因为它具有以下特性： 能够控制数据链路的建立； 能够对IP地址进行分配和使用； 允许同时采用多种网络层协议； 能够配置和测试数据链路； 能够进行错误检测； 有协商选项，能够对网络层的地址和数据压缩等进行协商。,2019/7/30,第9章 广域网技术 计算机网络,18,(EIA/TIA-232, V.24, V.35, ISDN)

9、,LCP(连接控制协议),NCP(网络控制协议),OSI,2,1,(IP, IPX, AppleTalk),3,PPP协议结构,2019/7/30,第9章 广域网技术 计算机网络,19,PPP协议 PPP不仅适用于拨号用户，而且适用于租用的路由器对路由器线路。 采用NCP协议（如IPCP、IPXCP），支持更多的网络层协议 具有验证协议CHAP、PAP， 更好了保证了网络的安全性,PPP协议的优点,2019/7/30,第9章 广域网技术 计算机网络,20,Dead,Establish,Authenticate,Terminate,Network,UP,Opened,Success/None,F

10、ail,Fail,Down,Closing,PPP运行过程三阶段 链路建立阶段（LCP） 验证阶段（Authenticate） 网络控制协商阶段（NCP）,PPP运行过程,2019/7/30,第9章 广域网技术 计算机网络,21,Client,Server,Hostname: ruijie Password: 123,username ruijie password 123,两次握手协议 明文方式进行验证,PPP PAP验证,用户名+密码,验证成功,验证失败,2019/7/30,第9章 广域网技术 计算机网络,22,PAP验证的配置,客户端（被验证方） RA(config)#interface

11、 seril 0 RA(config-if)# encapsulation ppp RA(config-if)#ppp pap sent-username ruijie password 123,2019/7/30,第9章 广域网技术 计算机网络,23,PAP验证的配置,服务端（验证方） RB(config)#username ruijie password 123 RB(config)#interface seril 0 RB(config-if)# encapsulation ppp RB(config-if)#ppp authentication pap,2019/7/30,第9章 广域

12、网技术 计算机网络,24,Client,Server,Hostname: RA Password: 123,Hostname: RB Password: 123,CHAP为三次握手协议 只在网络上传输用户名，而并不传输口令 安全性要比PAP高，但认证报文浪费带宽,RB,RA,PPP CHAP验证,RB+挑战报文,RA+加密后的密码,验证成功,验证失败,2019/7/30,第9章 广域网技术 计算机网络,25,CHAP认证配置,客户端（被验证方） RA(config)#username RB password 123 RA(config)#interface serial 0 RA(config

13、-if)#encapsulation ppp,2019/7/30,第9章 广域网技术 计算机网络,26,CHAP认证配置,服务端（验证方） RB(config)#username RA password 123 RB(config)#interface serial 0 RB(config-if)#encapsulation ppp RB(config-if)#ppp authentication chap,2019/7/30,第9章 广域网技术 计算机网络,27,显示协议的接口信息 Router#show interface serial interface-number,PPP调试信息 R

14、outer#debug PPP packet !在PPP通信过程中打印报文调试信息 Router#debug PPP negotiation !在PPP通信过程中打印协商调试信息 Router#debug PPP authentication !在PPP通信过程中打印授权调试信息,PPP认证的调试,2019/7/30,第9章 广域网技术 计算机网络,28,PPP典型配置举例,假如某公司为了满足不断增长的业务需求，申请了专线接入。这时，客户端路由器与ISP进行链路协商时要验证身份，现需要配置路由器以保证链路的建立，并考虑其安全性。,2019/7/30,第9章 广域网技术 计算机网络,29,5 公

15、共通信网,广域网的通信子网功能一般由公共通信网实现。公共通信网一般由国家的电信部门建立并管理，如我国的中国电信、中国移动、中国联通、国家广电部门等。随着通信技术的不断发展，公共通信网络也有了快速的发展，有传统的公用电话网、分组数据交换网、数字数据网、帧中继网、ISDN网以及光纤网络和卫星通信网等，为高速接入广域网提供了广泛的基础。 公共通信网主要提供三种服务：电路交换服务，如PSTN、ISDN网络；分组交换服务，如X.25网、帧中继网等；租用线路或专线服务，如DDN网。,2019/7/30,第9章 广域网技术 计算机网络,30,公共交换电话网（Public Switched Telephone

16、 Network，PSTN）,PSTN是公共通信网络中的基础网，是以电路交换技术为基础的用于传输模拟话音的网络。 公共交换电话网一般由本地电话网和长途电话网组成，本地电话网是指一个城市或一个地区的电话网。 PSTN通信区域覆盖全国，利用电话网进行远程通信投资少、见效快，是实现大范围数字通信最便捷的方法。利用现有的电话网，只要在计算机或终端设备进入电话网的前端装入调制解调器Modem，将数字数据信号变换成模拟信号进入电话交换网即可。,2019/7/30,第9章 广域网技术 计算机网络,31,帧中继网（Frame-Relay，FR）,帧中继网络是在分组技术充分发展，数字与光纤传输技术和计算机技术日

17、益成熟的条件下发展起来的。 帧中继仅完成OSI物理层和链路层核心层的功能，将流量控制、纠错等留给智能终端去完成，大大简化了节点机之间的协议； 帧中继采用虚电路技术，能充分利用网络资源，因而帧中继具有吞吐量高、时延低、适合突发性业务等特点。 帧中继具有很大的潜力，主要应用在广域网中，支持多种数据型业务，如局域网互联、图像查询、图像监视和会议电视等。 由于帧中继高效简单，又可以实现一对多的连接，因此得到了广泛地应用。,2019/7/30,第9章 广域网技术 计算机网络,32,数字数据网（Digital Data Network，DDN）,DDN是一种利用数字信道提供数据通信的传输网，提供点到点及点

18、到多点的数字专线或专网。DDN既可用于计算机远程通信，也可传送数字化传真、数字话音、图像等各种数字化业务，这与在模拟信道上通过Modem来实现数据传输有很大区别。,2019/7/30,第9章 广域网技术 计算机网络,33,DDN提供的服务类型有： 专用电路（专线）服务：在两个用户之间的一条双向的点对点专线（逻辑线路），传输速率可在64Kbps2.048Mbps之间。 帧中继：DDN也可提供帧中继业务，传输速率为2.048Mbps。 虚拟专网：用户租用DDN线路构成自己的虚拟专用网，能够对租用的网络资源参与调度和管理。,2019/7/30,第9章 广域网技术 计算机网络,34,DDN网络主要特点

19、,传输速率高：数据传输率从64Kbps开始，以 N64Kbps直到2.048Mbps的最高传输速率。 传输质量好：误码率低，网络时延小（每节点小于450s）。 多协议支持：全透明网络，可支持任何高层协议。 多种业务：可以支持数据、语音、图像的传输。 可靠性高：多路由网状拓扑，故障时传输路由能自动迂回改道。 无需拨号，永远在线。,2019/7/30,第9章 广域网技术 计算机网络,35,综合业务数字网（Integrated Services Digital Network，ISDN）,ISDN是由电话综合数字网为基础发展起来的通信网，它以公用电话交换网作为通信网络，即利用电话线进行传输，提供包括

20、语音、文字、数据、图像等综合业务的数字服务。,2019/7/30,第9章 广域网技术 计算机网络,36,第一代ISDN是窄带ISDN，即N-ISDN，电信运营商成为“一线通”服务。 第二代ISDN称为宽带ISDN，即B-ISDN，它支持更高的数据传输速率，是以信元为单位的分组交换技术，数据传输速率可达622Mbps或更高。,2019/7/30,第9章 广域网技术 计算机网络,37,ISDN相比于PSTN网络，网络连接速度较快；它在用户设备与端局电话线之间实现数字传输，比传统的模拟传输的抗干扰性好，可靠性较高；可处理包括语音、文本、图像、视频等在内的几乎所有类型的信息；可同时完成多个通信任务，如

21、语音处理和上网服务同时进行。 随着宽带接入技术的发展，窄带ISDN不能满足高质量的VOD等宽带应用的需求。,2019/7/30,第9章 广域网技术 计算机网络,38,非对称数字用户环路（Asymmetric Digital Subscriber Loop，ADSL）,ADSL是数字用户环路技术xDSL系列的一个。xDSL是目前通信领域发展最快的宽带接入技术，x是指的是不同的DSL，如ADSL、HDSL和RADSL。 DSL是在普通电话线路上实现高速数字传输的技术，属于广域网中的接入网部分。它的主要思想是：利用现有的电话铜线，利用4KHz以上语音通信未使用的频带，实现满足视频、音频、多媒体、互联

22、网等需要的高带宽接入。 ADSL使用最为广泛，它采用FDM（频分复用）技术和离散多音频DMT调制技术，在保证不影响正常电话使用的前提下，利用原有的电话双绞线进行高速数据传输。,2019/7/30,第9章 广域网技术 计算机网络,39,ADSL的主要特点,为用户提供了上行速率与下行速率不相同。上行（从用户到网络）为低速的传输，从512Kbps到最高1Mbps；下行为高速传输，可从1.5Mbps到20Mbps。用户的实际可用速率与线路质量、距离和电信运行商的市场策略有关。 直接利用原有的电话网络，无需重新布线； 语音和数据同时传输，互不干扰。采用频分复用技术，语音通信使用04KHz频带；数据通信使

23、用30KHz1.1MHz。 用户端和局端都需要安装专用接入设备-话音/数据分离器； 上网时不用拨号，一直在线。,2019/7/30,第9章 广域网技术 计算机网络,40,光纤同轴混合网（Hybrid Fiber Coax，HFC）,HFC是利用传统有线电视网（CATV）作为访问互连网络的技术。HFC是对CATV的一种改造。它在干线传输中用光纤作为传输介质，代替了原来的同轴电缆 HFC和CATV的一个根本区别是：HFC提供双向通信业务，而CATV仅提供单向通信业务。,2019/7/30,第9章 广域网技术 计算机网络,41,HFC主要特点是其网络传输主干为光纤，用户端为同轴电缆接入。采用频分复用

24、技术，上下行占用不同频带。 HFC频谱的具体分配为：542MHz为上行信道；50550MHz是下行信道，用于CATV，可传输60100路模拟广播的PAL制电视信号；550750MHz可用于附加的模拟CATV或数字CATV，或用于双向交互式业务和视频点播VOD业务；7501000MHz仅用于双向通信业务。,2019/7/30,第9章 广域网技术 计算机网络,42,HFC网络系统和其他网络相比的特点,（1）能充分利用现有资源，为用户提供高速率接入因特网。HFC建设成本低、接入带宽高，采用组合总线型的分层树型拓扑结构，可实现各种数据业务及多媒体应用。 （2）不占用电话线路及无须拨号专线连接。 （3）

25、有线电视网的带宽为所有用户所共享。即每一用户所占的带宽并不固定，它取决于某一时刻对带宽进行共享的用户数。 （4）由于有线电视网为共享型网络，数据传送基于广播机制，通信的安全性不够高。 （5）覆盖的范围不及电话网络。 （6）要实现HFC网络，必须对现有的有线电视网CATV进行双向化和数字化改造。,2019/7/30,第9章 广域网技术 计算机网络,43,光纤接入网（Optical Access Network，OAN）,OAN是指采用光纤传输技术的接入网。泛指在本地交换机或远端模块与用户之间全部或部分采用光纤通信的系统。 光纤通信可以传输高速的数字信号，通信容量很大。为了充分利用光纤的带宽，在光

26、纤网中通常采用波分复用、频分复用、时分复用、空分复用、副载波复用和码分多址等多种光复用技术。,2019/7/30,第9章 广域网技术 计算机网络,44,光纤接入网服务分为： 光纤到交换箱（Fiber To The Cabinet，FTTCab） 光纤到路边（Fiber To The Curb，FTTC） 光纤到大楼（Fiber To The Building，FTTB） 光纤到户（Fiber To The Home，FTTH）等4种服务形态。 上述服务可统称FTTx（Fiber-to-the-x）。,2019/7/30,第9章 广域网技术 计算机网络,45,这种接入方式一般要租用网络带宽，需要

27、按带宽支付费用，相对费用较高。该接入方案主要是面向大的商业用户、集团用户或需求比较集中的住宅用户群。,2019/7/30,第9章 广域网技术 计算机网络,46,光纤接入技术的特点,（1）光纤可用带宽大，数据速率高，上行可达155Mbps，下行可达622Mbps。而且还有巨大潜力可以开发，能满足用户对各种业务的需求。 （2）光纤不受电磁干扰，传输质量好，网络可靠性高；损耗低，传输距离长、节约管道资源。 （3）光纤接入网提供数据业务，有完善的监控和管理系统，能适应将来宽带综合业务数字网的需要。 光纤接入网最大的问题是成本还比较高，尤其是光节点离用户越近，每个用户分摊的接入设备成本就越高。光纤接入网还需要管道资源，施工难度相对较大。,2019/7/30,第9章 广域网技术 计算机网络,47,无线通信网,无线通信网中一般采用微波、卫星、无线蜂窝等无线传输技术，实现在用户线盲点偏远地区和海岛的多个分散的用户或用户群的业务接入服务。 无线通信网络大致可分成3种类型：永久性无线网络、半永久性无线网络和移动通信系统。,