4.建于IPV4的WAN、LAN与其所需设备

建于建于 IPV4IPV4 的的 WANWAN LANLAN 与其所需设备与其所需设备 一 广域网 一 广域网 WANWAN 广域网 是一种跨地区的数据通讯网络 使用电信运营商提供的设备作为信息传输平 台 网络划分最常见的是按网络的作用范围和计算机之间互联的距离划分 有广域网 局域 网和城域网三种类型 广广域域网网的的四四种种网网络络 1 点对点链路2 电路交换 3 包交换4 虚拟链路 点点对对点点链链路路 点对点链路提供的是一条预先建立的从客户端经过运营商网络到达远端 目标网络的广域网通信路径 一一条条点点对对点点链链路路就就是是一一条条租租用用的的专专线线 可以在数据收发 双方之间建立起永久性的固定连接 下图所显示的就是一个典型的跨越广域网的点对点 链路 电电路路交交换换 电路交换是广域网所使用的一种交换方式 可以通过运行商网络为每一次 会话过程建立 维持和终止一条专用的物理电路 电路交换也可以提供数数据据报报和和数数据据 流流两种传送方式 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 综合业务数字网 isdn 就是一种采用电路交换技术的广域网 技术 电路交换技术的示意图如下 包包交交换换 包交换也是一种广域网上经常使用的交换技术 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 统统计计复复用用技技术术 在多台设备之间实现电路共享 ATM 帧中继 以及 x 25 等都是采用包 交换技术的广域网技术 广域网上进行包交换的示意图如下 虚虚拟拟链链路路 虚拟电路是一种逻辑电路 可以在两台网络设备之间实现可靠通信 虚 拟电路在帧中继和 X 25 中使用 虚拟电路有两种不同形式 交换虚拟电路 svc 永久性虚拟电路 pvc s sv vc c 是一种按照需求动态建立的虚拟电路 当数据传送结束时 电路将会被自动终 止 svc 上的通信过程包括 3 个的阶段 电电路路创创建建 数数据据传传输输 和和电电路路终终止止 电路创 建阶段主要是在通信双方设备之间建立起虚拟电路 数据传输阶段通过虚拟电路在设备 之间传送数据 电路终止阶段则是撤消在通讯设备之间已经建立起来的虚拟电路 svc 主要适用于非经常性的数据传送网络 这是因为在电路创建和终止阶段svc 需要 占用更多的网络带宽 不过相对于永久性虚拟电路来说 svc 的成本较低 p pv vc c 是一种永久性建立的虚拟电路 只具有数据传输一种模式 pvc 可以应用于 数据传送频繁的网络环境 这是因为p pv vc c 不不需需要要为为创创建建或或终终止止电电路路 而使用额外的带宽 所以对带宽的利用率更高 不过永久性虚拟电路的成本较高 广域网相对 ISO 七层模型来说 只占第一层和第二层 如图所示 1 1 广域网的物理层概念广域网的物理层概念 广域网的物理层描述了接口特性 DTE 和 DCE DTE Data Terminal Equipment 数据终端设备 如终端 是广义的概念 PC 也可以 是终端 一般广域网常用 DTE 设备有 路由器 终端主机 DCE Data Communication Equipment DCE 是数据通信设备 如 MODEM 连接 DTE 设备的通信设备 一般广域网常用 DCE 设备有 CSU DSU 广域网交换机 MODEM 广域网的物理层标准 EIA TIA 232 EIA TIA 449 530 EIA TIA 612 613 V 35 X 21 2 2 广域网的链路层概念 广域网的链路层概念 HDLCHDLC HDLC 高级数据链路控制 High Level Data Link Control 或简称 HDLC 是一个在同 步网上传输 数据 面向比特的数据链路层协议 它是由国际标准化组织 ISO 根据 IBM 公 司的 SDLC Synchronous Data Link Control 协议扩展开发而成的 HDLC 是一个面向比特的同步数据链路层协议 HDLC 定义了一个二层封装的帧结构 允许流量控制和错误控制 HDLC 运用了一个叫做帧的分隔符来标记帧的开始和结束 HDLC 只运行于同步串行线路 Cisco 提供了 HLDC 的扩展 通过提供多协议的支持 HDLCHDLC 的帧格式 的帧格式 1 标志字段 标志字段为 01111110 的比特模式 用以标志帧的起始和前一帧的终止 标志字段也可 以作为帧与帧之间的填充字符 通常 在不进行帧传送的时刻 信道仍处于激活状态 在 这种状态下 发方不断地发送标志字段 便可认为一个新的帧传送已经开始 采用 0 比 特插入法 可以实现 数据的透明传输 2 地址字段 地址字段的内容取决于所采用的操作方式 在操作方式中 有主站 从站 组合站之 分 每一个从站和组合站都被分配一个唯一的地址 命令帧中的地址字段携带的是对方站 的地址 而响应帧中的地址字段所携带的地址是本站的地址 某一地址也可分配给不止一 个站 这种地址称为组地址 利用一个组地址传输的帧能被组内所有拥有该组一样的站接 收 但当一个站或组合站发送响应时 它仍应当用它唯一的地址 还可用全 1 地址来表 示包含所有站的地址 称为广播地址 含有广播地址的帧传送给链路上所有的站 另外 还规定全 0 地址为无站地址 这种地址不分配给任何站 仅作作测试 3 控制字段 控制字段用于构成各种命令和响应 以便对链路进行监视和控制 发送方主站或组合 站利用控制字段来通知被寻址的从站或组合站执行约定的操作 相反 从站用该字段作对 命令的响应 报告已完成的操作或状态的变化 该字段是 的关键 控制字段中的 第一位或第一 第二位表示传送帧的类型 中有信息帧 帧 监控帧 帧 和无编号帧 帧 三种不同类型的帧 PPP PPP 点到点协议 有丰富功能的同异步链路层协议 PPPPPP 协议的优点 协议的优点 认证认证 CHAPCHAP CHAP 采用周期性的验证 并且认证内容经过 MD5 加密后再传送 安全性要比 PAP 高 PAPPAP PAP 只需进行一次认证 并且只在链路初始状态时执行 而且用户名与密码的 传送方式是明文的 压缩压缩 错误检测错误检测 多链路多链路 PPPPPP 回拨回拨 P PP PP P 主主要要由由以以下下几几部部分分组组成成 1 封装 一种封装多协议数据报的方法 PPP 封装提供了不同网络层协议同时在 同一链路传输的多路复用技术 2 链路控制协议 LCP PPP 提供的 LCP 功能全面 适用于大多数环境 LCP 用 于就封装格式选项自动达成一致 处理数据包大小限制 探测环路链路和其他普通的配 置错误 以及终止链路 LCP 提供的其他可选功能有 认证链路中对等单元的身份 决定链路功能正常或链路失败情况 3 网络控制协议 NCP 一种扩展链路控制协议 用于建立 配置 测试和管理数 据链路连接 P PP PP P 封封装装支支持持的的接接口口 同步串行接口 异步串行接口 HSSI 高速串行接口 High Speed Serial Interface ISDN 综合业务数字网 Integrated Services Digital Network 广广域域网网涉涉及及的的设设备备 接接入入服服务务器器 如图所示 接入服务器是广域网中拨入和拨出连接的会聚点 下图说明了接入服务器如何将多 条拨出连接集合在一起接入广域网 调调制制解解调调器器 如图所示 调制解调器主要用于数字和模拟信号之间的转换 从而能够通过话音线路传送数据 信息 在数据发送方 计算机数字信号被转换成适合通过模拟通信设备传送的形式 而 在目标接收方 模式信号被还原为数字形式 下图是跨越广域网的调制解调器之间的简 单连接形式 c cs su u d ds su u 如图所示 信道服务单元 csu 数据服务单元 dsu 类似数据终端设备到数据通信设备的 复用器 可以提供以下几方面的功能 信信号号再再生生 线线路路调调节节 误误码码纠纠正正 信信号号管管理理 同同步步和和电电路路测测试试等等 下图示意 csu dsu 在广域网下的实现方式 i is sd dn n 终终端端适适配配器器 如图所示 isdn 终端适配器是用来连接 isdn 基本速率接口 bri 到其它接口 如 EIA TIA 232 的设备 从本质上说 isdn 终端适配器就相当于一台 isdn 调制解调器 下图显示出 isdn 环境下 终端适配器的放置方式 二二 局局域域网网 L LA AN N 局域网 Local Area Network 简称 LAN 是指在某一区域内由多台计算机互联 成的计算机组 某一区域 指的是同一办公室 同一 建筑物 同一公司和同一学校 等 一般是方圆几千米以内 局域网可以实现文件管理 应用软件共享 打印机共享 扫描仪共享 工作组内的日程安排 电子邮件和传真通信服务等功能 局域网是封闭 型的 可以由办公室内的两台计算机组成 也可以由一个公司内的上千台计算机组成 局域网的特性 局域网的特性 覆盖范围有限 数据率较高 误码率较低 支持广播或组播 单一管理 局域网的几种拓扑结构 局域网的几种拓扑结构 总线型总线型 采用单根传输线作为总线 所有工作站都共用一条总线 当其中一个工作 站发送信息时 该信息将通过总线传到每一个工作站上 工作站在接到信息时 先要分 析该信息的目标地址与本地地址是否相同 若相同则接收该信息 若不相同 则拒绝接 收 总线型拓扑结构的优点是电缆长度短 布线容易 便于扩充 其缺点主要是总线中 任一处发生故障将导致整个网络的瘫痪 且故障诊断困难 星型星型 星型网络由中心节点和其它从节点组成 中心节点可直接与从节点通信 而从 节点间必须通过中心节点才能通信 在星型网络中中心节点通常由一种称为集线器或交换 机的设备充当 因此网络上的计算机之间是通过集线器或交换机来相互通信的 是目前局 域网最常见的方式 环型环型 环型网络将计算机连成一个环 在环型网络中 每台计算机按位置不同有一个 顺序编号 见图 4 在环型网络中信号按计算机编号顺序以 接力 方式传输 如图 4 中 若计算机 A 欲将数据传输给计算机 D 时 必须先传送给计算机 B 计算机 B 收 到信号后发现不是给自己的 于是再传给计算机 C 这样直到传送到计算机 D 如图 局域网使用的媒介 局域网使用的媒介 双绞线 非屏蔽双绞线 UTP 和屏蔽双绞线 STP 同轴电缆 10BASE T 10Mbps B 代表基带传输 T 代表双绞线 10BASE 5 10Mbps 5 代表粗缆 最大传输距离 500m 10BASE 2 10Mbps 2 代表细缆 最大传输距离 185m 光纤 多模光纤 单模光纤 无线 红外 局域网的工作模式 局域网的工作模式 1 专用服务器结构专用服务器结构 Server Baseb 又称为 工作站 文件服务器 结构 由若干台微机工作站与一台或多台文件服务器 通过通信线路连接起来组成工作站存取服务器文件 共享存储设备 文件服务器自然以共享磁盘文件为主要目的 对于一般的数据传递来说已经够用了 但是当数据库系统和其它复杂而被不断增加的用户 使用的应用系统到来的时候 服务器已经不能承担这样的任务了 因为随着用户的增多 为每个用户服务的程序也增多 每个程序都是独立运行的大文件 给用户感觉极慢 因此 产生了客户机 服务器模式 2 客户机客户机 服务器模式服务器模式 client server 其中一台或几台较大的计算机集中进行共享数据库的管理和存取 称为服务器 而将 其它的应用处理工作分散到网络中其它微机上去做 构成分布式的处理系统 服务器控制 管理数据的能力己由文件管理方式上升为数据库管理方式 因此 C S 由的服务器也称为 数据库服务器 注重于数据定义及存取安全后备及还原 并发控制及事务管理 执行诸如 选择检索和索引排序等数据库管理功能 它有足够的能力做到把通过其处理后用户所需的 那一部分数据而不是整个文件通过网络传送到客户机去 减轻了网络的传输负荷 C S 结 构是数据库技术的发展和普遍应用与局域网技术发展相结合的结果 3 对等式网络对等式网络 Peer to Peer 在拓扑结构上与专用 Server 与 C S 相同 在对等式网络结构中 没有专用服务器 每一个工作站既可以起客户机作用也可以起服务器作用 局域网涉及技术 以太网和令牌环局域网涉及技术 以太网和令牌环 以太网 指的是由 Xerox 公司创建并由 Xerox Intel 和 DEC 公司联合开发的基带局域 网规范 以太网络使用 CSMA CD 载波监听多路访问及冲突检测技术 技术 并以 10M S 的 速率运行在多种类型的电缆上 以太网与 IEEE802 3 系列标准相类似 它不是一种具体的网络 是一种技术规范 它不是一种具体的网络 是一种技术规范 以太网是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准 该标准定义了在局域网 LAN 中采用的电缆类型和信号处理方法 以太网在互联设备之间以 10 100Mbps 的速率 传送信息包 双绞线电缆 10BaseT 以太网由于其低成本 高可靠性以及 10Mbps 的速率而成 为应用最为广泛的以太网技术 直扩的无线以太网可达 11Mbps 许多制造供应商提供的产 品都能采用通用的软件协议进行通信 开放性最好 以太网的工作原理 以太网的工作原理 以太网采用带冲突检测的载波帧听多路访问 CSMA CD 机制 以太网中节点都可以看 到在网络中发送的所有信息 因此 我们说以太网是一种广播网络 以太网的工作过程如 下 当以太网中的一台主机要传输数据时 它将按如下步骤进行 1 帧听信道上收否有信号在传输 如果有的话 表明信道处于忙状态 就继续帧听 直到信道空闲为止 2 若没有帧听到任何信号 就传输数据 3 传输的时候继续帧听 如发现冲突则执行退避算法 随机等待一段时间后 重新执 行步骤 1 当冲突发生时 涉及冲突的计算机会发送会返回到帧听信道状态 注意 每台计算机一次只允许发送一个包 一个拥塞序列 以警告所有的节点注意 每台计算机一次只允许发送一个包 一个拥塞序列 以警告所有的节点 4 若未发现冲突则发送成功 计算机所有计算机在试图再一次发送数据之前 必须在