第03章-广域网等(第3版)

第3章广域网 局域网与城域网技术发展趋势 计算机网络应用技术教程 第三版 本章学习要求 掌握 广域网技术掌握 局域网技术了解 宽带城域网技术 计算机网络应用技术教程 第三版 3 1广域网技术 广域网的主要特征广域网技术发展的轨迹光网络与光以太网技术 计算机网络应用技术教程 第三版 3 1 1广域网的主要特征 广域网是一种公共数据网络广域网技术研究的重点是宽带核心交换技术 计算机网络应用技术教程 第三版 3 1 2广域网技术发展的轨迹 在广域网的发展过程中 用于构成广域网的网络类型主要有 公共电话交换网 综合业务数字网 ATM网X 25网 帧中继网光以太技术 计算机网络应用技术教程 第三版 公共电话交换网 早期 利用电话交换网 publicswitchingtelephonenetwork PSTN 的模拟信道 使用调制解调器 modem 这种设备 通过拨号建立结点之间的线路连接的网络 完成计算机之间的低速数据通信 计算机网络应用技术教程 第三版 X 25网与帧中继网 X 25网是典型的分组交换网 X 25研究初期的通信线路不好 传输速率低与误码率高 X 25协议要采取各种措施解决通信质量问题帧中继网是用光纤替代传统电缆 由于光纤的传输速率高 误码率低 因此帧中继网可以简化X 25网的协议 计算机网络应用技术教程 第三版 综合业务数字网 CCITT提出将语音 数据 图像等业务综合在一个网中 即综合业务数字网 integratedservicedigitalnetwork ISDN ISDN的主要目标 提供支持各种通信服务的数字通信网络 在不同国家采用相同标准为通信网络之间的数字传输提供标准提供一个标准的用户接口 使通信网络内部变化对终端用户透明 计算机网络应用技术教程 第三版 ATM网 异步传输模式 asynchronoustransfermode ATM 是一种分组交换技术ATM采用信元 cell 作为数据传输单元ATM以统计时分多路复用方式动态分配带宽 能适应实时通信的要求ATM没有链路之间的差错与流量控制 协议简单 数据交换效率高ATM的传输速率为155Mbps 2 4Gbps 计算机网络应用技术教程 第三版 3 1 3光网络与光以太网技术 第一代传输网络以铜缆与无线射频为主 在发展过程中无法逾越带宽的瓶颈问题第二代传输网络在主干线路使用光纤 发挥光纤的高带宽 低误码率 抗干扰等优点 交换结点的电信号与光信号转换仍是带宽瓶颈第三代全光网以光结点取代现有网络的电结点 使用光纤将光结点互联成网 克服现有网络在传输和交换时的瓶颈 计算机网络应用技术教程 第三版 ASON的概念 自动交换光网络 automaticswitchedopticalnetwork ASON 引入智能控制的很多方法 解决光网络的自动路由发现 分布式呼叫连接管理 以实现光网络的动态配置连接管理 计算机网络应用技术教程 第三版 3 2局域网技术 局域网技术发展的轨迹Ethernet的基本工作原理高速Ethernet技术交换式局域网与虚拟局域网技术无线局域网技术研究与发展蓝牙技术的研究与发展无线个人区域网与IEEE802 15 4标准 计算机网络应用技术教程 第三版 3 2 1局域网技术发展的轨迹 计算机网络应用技术教程 第三版 IEEE802参考模型 IEEE802 1 定义局域网体系结构 网络互连 网络管理与性能测试IEEE802 2 定义逻辑链路控制 LLC 子层功能与服务IEEE802 3 定义Ethernet的CSMA CD总线介质访问控制子层与物理层IEEE802 11 定义无线局域网访问控制子层与物理层IEEE802 15 定义近距离个人无线网络访问控制子层与物理层IEEE802 16 定义宽带无线网络访问控制子层与物理层 计算机网络应用技术教程 第三版 3 2 2Ethernet的基本工作原理 总线形局域网的拓扑结构 计算机网络应用技术教程 第三版 CSMA CD介质访问控制方法 Ethernet通常采用双绞线等传输介质作为总线 所有结点通过总线发送或接收数据 结点通过总线以广播方式发送数据 因此需要共享总线的冲突问题Ethernet的核心技术 带有冲突检测的载波侦听多路访问 carriersensemultipleaccesswithcollisiondetection CSMA CD CSMA CD的工作流程 先听后发 边听边发 冲突停止 延迟重发 计算机网络应用技术教程 第三版 Ethernet网卡结构 发送与接收信号的收发器曼彻斯特编码与解码器Ethernet数据链路控制部分帧装配部分与主机的接口 计算机网络应用技术教程 第三版 Ethernet物理地址 Ethernet物理地址用于IEEE802 3协议的介质访问控制 MAC 子层的帧中 它被称为MAC地址Ethernet物理地址的长度为48位 因此允许分配的地址应该有247个Ethernet物理地址在全球范围唯一 IEEE注册管理委员会 RAC 为每个网卡分配地址的前三字节 计算机网络应用技术教程 第三版 局域网发展的基本思路 提高Ethernet的数据传输速率 从10Mbps提高到100Mbps 1Gbps 甚至10Gbps 导致高速局域网技术的研究将大型局域网划分成多个用网桥或路由器互联的子网 导致局域网互联技术的发展将共享介质方式改为交换方式 导致交换式局域网技术的发展 计算机网络应用技术教程 第三版 3 2 3高速Ethernet技术 快速以太网 fastEthernet FE 吉比特以太网 GigabitEthernet GE 十吉比特以太网 10GigabitEthernet 10GE 计算机网络应用技术教程 第三版 fastEthernet IEEE802 3u标准保留传统以太帧的结构与MAC子层的CSMA CD方法 对物理层进行调整定义新物理层标准 并提供10Mbps与100Mbps速率自动协商功能定义介质专用接口 mediaindependentinterface MII 将MAC子层与物理层分隔开 传输介质和信号编码方式的变化不影响MAC子层 计算机网络应用技术教程 第三版 GigabitEthernet IEEE802 3z标准保留传统Ethernet的帧结构与帧的最小 最大长度规定 以和低速率Ethernet通信定义千兆介质专用接口 gigabitMII GMII 将MAC子层与物理层分隔开 修改CSMA CD介质控制方法 冲突窗口时间 载波扩展 短帧发送 帧突发处理延续自动协商的概念 并将它扩展到光纤连接中 主要用于协调链路两端结点 计算机网络应用技术教程 第三版 10GigabitEthernet IEEE802 3ae标准保留传统Ethernet的帧结构与帧的最小 最大长度规定 以和低速率Ethernet通信传输速率高达10Gbps 传输介质不使用双绞线 而只使用光纤 以在城域网和广域网范围工作只是工作在全双工方式 不存在介质争用的问题 传输距离不受冲突检测的限制 计算机网络应用技术教程 第三版 3 2 4交换式局域网与虚拟局域网技术 随着局域网规模的扩大 网络通信负荷加重时 网络效率就会急剧下降为克服网络规模与性能的矛盾 将共享介质方式改为交换方式 导致交换式局域网发展交换式局域网的核心设备是交换机 在多个端口之间建立多个并发连接 计算机网络应用技术教程 第三版 交换机的工作原理 计算机网络应用技术教程 第三版 交换机的交换方式 直接交换 cutthrough 方式存储转发 storeandforward 方式改进直接交换方式 计算机网络应用技术教程 第三版 交换机的性能参数 最大转发速率汇集转发速率转发等待时间 计算机网络应用技术教程 第三版 虚拟局域网VLAN 计算机网络应用技术教程 第三版 3 2 5无线局域网技术 IEEE802 11工作组 计算机网络应用技术教程 第三版 无线局域网的应用领域 作为传统局域网的扩充用于建筑物之间的互连用于移动结点的漫游访问用于构建特殊的移动网络 计算机网络应用技术教程 第三版 无线局域网技术的分类 红外线局域网扩频局域网跳频扩频 frequencyhoppingspreadspectrum FHSS 直接序列扩频 directsequencespreadspectrum DSSS 窄带微波局域网 计算机网络应用技术教程 第三版 IEEE802 11协议 IEEE802 11定义两种设备 无线结点 无线接入点 accesspoint AP IEEE802 11采用带冲突避免的载波侦听多路访问 carriersensemultipleaccesswithcollisionavoidance CSMA CA 方法IEEE802 11物理层标准主要包括 IEEE802 11b IEEE802 11a和IEEE802 11g 计算机网络应用技术教程 第三版 IEEE802 11b协议 IEEE802 11b目前应用最广泛IEEE802 11b的传输速率可达到11MbpsIEEE802 11b包括两种模式点对点模式基本模式 计算机网络应用技术教程 第三版 3 2 6蓝牙技术的研究与发展 蓝牙 Bluetooth 技术由IBM Intel Nokia和Toshiba公司发起蓝牙是用于将计算机与通信设备 附加部件和外部设备 通过短距离的 低功耗的 低成本的无线信道连接的无线标准IBM Intel Nokia和Toshiba公司成立SIG组织 并且发布蓝牙规范1 0版 计算机网络应用技术教程 第三版 3 2 7无线个人区域网与IEEE802 15 4标准 随着手机 便携式计算机和移动设备的广泛应用 提出自身附近几米范围内的个人操作空间设备联网的需求无线个人区域网络 wirelesspersonalareanetwork WPAN 在这个背景下出现IEEE802 15工作组成立 致力于WPAN的物理层与数据链路层的协议标准化 计算机网络应用技术教程 第三版 IEEE802 15 4标准的特点 在不同的载波频率下 实现3种不同传输速率 20kbps 40kbps和250kbps支持星形 点到点等2种网络拓扑结构使用16位和64位两种地址格式 其中64位地址是全球惟一的扩展地址支持冲突避免的载波多路侦听CSMA CA技术支持确认机制 保证传输可靠性 计算机网络应用技术教程 第三版 3 3宽带城域网技术 城域网概念的发展与演变宽带城域网的结构与层次划分设计与组建宽带城域网注意的问题接入网技术的基本概念 计算机网络应用技术教程 第三版 3 3 1城域网概念的发展与演变 根据IEEE802委员会的最初表述 城域网是以光纤为传输介质 提供45Mbps到150Mbps传输速率 支持数据 语音与视频业务的数据传输 覆盖跨度在50到100公里的城市范围 实现高速宽带传输的数据通信网络早期城域网的首选技术光纤环网 典型产品是光纤分布式数据接口 fiberdistributeddatainterface FDDI 计算机网络应用技术教程 第三版 宽带城域网的定义 从当前城域网技术与应用现状 现代城域网一定是宽带城域网 它是网络运营商在城市范围内组建的 提供各种信息服务的网络的集合宽带城域网是以宽带光传输网为开放平台 以TCP IP协议为基础 通过各种网络互联设备 实现语音 数据 图像 视频 IP电话 IP电视 IP接入和各种增值业务 并与计算机网络 广播电视网 电话交换网互联互通的本地综合业务网络 计算机网络应用技术教程 第三版 宽带城域网的特点 完善的光纤传输网是宽带城域网的基础传统电信 有线电视与IP业务的融合成为宽带城域网的核心业务高端路由器和多层交换机是宽带城域网设备的核心扩大宽带接入是发展宽带城域网应用的关键 计算机网络应用技术教程 第三版 3 3 2宽带城域网的结构 计算机网络应用技术教程 第三版 宽带城域网的网络结构 核心层承担高速数据交换的功能汇聚层承担路由与流量汇聚的功能接入层承担用户接入与本地流量控制的功能 计算机网络应用技术教程 第三版 3 3 3设计与组建宽带城域网需要注意的问题 根据实际需求确定网络总体结构宽带城域网的可运营性宽带城域网的可管理性宽带城域网的可盈利性宽带城域网的可扩展性支持宽带城域网的运营的关键技术 计算机网络应用技术教程 第三版 3 3 4接入网技术 Internet接入服务是指利用接入服务器和相应的软硬件资源建立业务结点 并利用公用电信基础设施将业务结点与Internet骨干网相连接 以便为各类用户提供接入Internet的服务 计算机网络应用技术教程 第三版 接入技术的基本类型 数字用户线xDSL技术光纤同轴电缆混合网HFC技术光纤接入技术无线接入技术无线局域网接入无线城域网接入无线自组网接入局域网接入技术 计算机网络应用技术教程 第三版 xDSL接入技术 xDSL技术的典型 非对称数字用户线ADSL 计算机网络应用技术教程 第三版 HFC接入技术 光纤同轴电缆混合网 hybridfibercoax HFC 是双向传输系统光纤结点将光纤干线和同轴分配线互连光纤结点通过同轴电缆下引线为500到2000个用户服务 计算机网络应用技术教程 第三版 光纤接入技术 光纤到路边 fibertothecurb FTTC 光纤到小区 fibertothezone FTTZ 光纤到大楼 fibertothebuilding FTTB 光纤到办公室 fibertotheoffice FTTO 光纤到户 fibertothehome FTTH 计算机网络应用技术教程 第三版