计算机网络 (2)

1、计算机网络技术计算机网络技术 之之广域网技术广域网技术局域网强调的是资源共享；而广域网则重视数据传局域网强调的是资源共享；而广域网则重视数据传输。所以对于广域网我们研究的重点是网络能够提输。所以对于广域网我们研究的重点是网络能够提供什么样的数据传输业务，以及用户如何使用网络。供什么样的数据传输业务，以及用户如何使用网络。5.1.3 通讯子网通讯子网通信子网的划分通信子网的划分因为通信子网是由：传输链路、交换节点、终端组成。因为通信子网是由：传输链路、交换节点、终端组成。按传输链路划分按传输链路划分: 有线和无线两种链路有线和无线两种链路按传输的信号划分：模拟信号和数字信号。按传输的信号划分：模

2、拟信号和数字信号。按接入的线路划分：电话线接入、光纤接入、专线接入。按接入的线路划分：电话线接入、光纤接入、专线接入。按速率不同划分：低俗、中速和高速。按速率不同划分：低俗、中速和高速。按交换节点的交换方式划分：电路交换方式的子网按交换节点的交换方式划分：电路交换方式的子网（PSTN/DDN)分组交换方式的通信子网（分组交换方式的通信子网（X.25/FR、 N-ISDN、 ATM）2.通信子网的各种方式通信子网的各种方式电路交换方式：公共交换电话网电路交换方式：公共交换电话网PSTN 数字数据网数字数据网 DDN分组交换方式：公共分组交换网分组交换方式：公共分组交换网 X.25 窄带综合业务数

3、据网窄带综合业务数据网 N-ISDN 中继网中继网 FR ATM广域网分别提供两种服务，无连接服务和面向连接服广域网分别提供两种服务，无连接服务和面向连接服务，也就是数据报服务和虚电路服务。需要说明的是务，也就是数据报服务和虚电路服务。需要说明的是数据报和虚电路都是以分组进行信息传递和传输的。数据报和虚电路都是以分组进行信息传递和传输的。w 通信子网以面向无连接服务的工作方式通信子网以面向无连接服务的工作方式 。w 为每个分组选择独立的路由，即不同的分组可以走不同为每个分组选择独立的路由，即不同的分组可以走不同的路由。的路由。w 应用：应用： 网络服务（文件服务、打印服务、邮件服务等）网络服务

4、（文件服务、打印服务、邮件服务等） 网络管理（共享资源管理、用户管理等）网络管理（共享资源管理、用户管理等）w 同一报文的各个分组的传输路径可能不同。同一报文的各个分组的传输路径可能不同。w 每个分组必须有源地址、目的地址每个分组必须有源地址、目的地址w 到达时可能出现乱序、重复和丢失现象到达时可能出现乱序、重复和丢失现象5.4.1.2 5.4.1.2 虚电路（虚电路（Virtual Circuit）w 含义：含义： 通信子网借以实现面向连接服务的工作方式，需要源与目标之通信子网借以实现面向连接服务的工作方式，需要源与目标之间建立一条逻辑上的通信链路。间建立一条逻辑上的通信链路。 w 涉及虚电

5、路逻辑连接的三个阶段：涉及虚电路逻辑连接的三个阶段： 虚电路对立虚电路对立数据传输数据传输虚电路拆除虚电路拆除发送前建立逻辑发送前建立逻辑连接的虚电路，连接的虚电路，所有分组顺序在所有分组顺序在其上传输。其上传输。w 特点： 包传输路径相同，不需要源地址与目标地址信息包传输路径相同，不需要源地址与目标地址信息 。 除了建立连接时需要路由，在数据传送过程中不需要路由只。除了建立连接时需要路由，在数据传送过程中不需要路由只。 包的传输不会出现丢失、重复和乱序现象。包的传输不会出现丢失、重复和乱序现象。w 在建立连接时，将从源端机器到目标机器的路由作为连接建立的一部分加以保存。w 在虚电路上传送的分

6、组总是取相同的路径（路由）通过通信子网。表表 6-1虚虚电电路路服服务务与与数数据据报报服服务务的的对对比比对对比比的的方方面面虚虚电电路路服服务务数数据据报报服服务务思思路路可可靠靠通通信信应应当当由由网网络络 来来保保证证可可靠靠通通信信应应当当由由用用户户 主主机机来来保保证证连连接接的的建建立立必必须须有有不不要要目目的的站站地地址址仅仅在在连连接接建建立立 阶阶段段使使 用用， 每每个个分分组组使使用用短短的的虚虚电电 路路号号每每个个分分组组都都有有目目的的站站 的的全全地地址址路路由由选选择择在在虚虚电电路路建建立立 时时进进行行 ，所所 有有分分组组均均按按同同一一路路由由每每

7、个个分分组组独独立立选选择择路路 由由当当结结点点出出故故障障时时所所有有通通过过出出故故 障障的的结结 点点的的 虚虚电电路路均均不不能能工工作作出出故故障障 的的结结 点点可可 能能会会 丢丢失失 分分组组 ，一一些些路路由由可可能能会会发发生生 变变化化分分组组的的顺顺序序总总是是按按发发送送顺顺序序到到达达 目目的的站站到到达达目目的的站站时时不不一一定定 按按发发送送顺顺序序端端 到到 端端 的的 差差 错错 处处理理和和流流量量控控制制由由分分组组交交换换网网负负责责由由用用户户主主机机负负责责 因为电话网络的覆盖范围较大，所以采用电话因为电话网络的覆盖范围较大，所以采用电话网络为

8、用户提供网络的接入提供了可能和方便。网络为用户提供网络的接入提供了可能和方便。5.2 电路交换方式的广域网技术电路交换方式的广域网技术PSTN采用的技术采用的技术 PSTN (Public Switched Data Network)提供的是一个模拟的专有提供的是一个模拟的专有通道，通道之间经由若干个电话交换机连接而成，是一种电通道，通道之间经由若干个电话交换机连接而成，是一种电路交换的网络。路交换的网络。由于由于PSTN是一种电路交换的方式，所以一条通路是一种电路交换的方式，所以一条通路自建立直至释放，其全部带宽仅能被通路两端的自建立直至释放，其全部带宽仅能被通路两端的设备使用，即使它们之间

9、并没有任何数据需要传设备使用，即使它们之间并没有任何数据需要传送。因此，这种电路交换的方式不能实现对网络送。因此，这种电路交换的方式不能实现对网络带宽的充分利用。带宽的充分利用。特点：实时性好，租用费用低，入网方式简单；特点：实时性好，租用费用低，入网方式简单；无存储转发，但是带宽有限，难于实现不同速无存储转发，但是带宽有限，难于实现不同速率设备之间的传输。率设备之间的传输。2. 数字数据网（数字数据网（DDN）DDN的概念的概念 DDN 的全名是数字数据网（的全名是数字数据网（Digital Data Network），它是利用数字信道提），它是利用数字信道提供永久或半永久性连接，传输数字信

10、号的数字传输网络。供永久或半永久性连接，传输数字信号的数字传输网络。 它采用的传输介质有光纤、数字微波、卫星信道以及用户端可用的普通电缆和双绞线。 它包含了数据通信、数字通信、数字传输、数字交叉连接、计算机带宽管它包含了数据通信、数字通信、数字传输、数字交叉连接、计算机带宽管理等技术，可根据用户的需要，在短时间内接通所需的带宽线路，为客户建立理等技术，可根据用户的需要，在短时间内接通所需的带宽线路，为客户建立自己的专业数据网提供条件。自己的专业数据网提供条件。DDN的特点的特点DDN的特点：的特点：（1）DDN专线是实现端到端的数字连接的同步数字传输信道，传专线是实现端到端的数字连接的同步数字

11、传输信道，传输质量高。输质量高。（2）DDN 是一种全透明的数据传输网，支持各种协议和规程，可是一种全透明的数据传输网，支持各种协议和规程，可用于传输数据、图像、话音等多种业务。用于传输数据、图像、话音等多种业务。（3）DDN 专线是临时的半固定连接网络，用户所需的数据传输速专线是临时的半固定连接网络，用户所需的数据传输速率和信道带宽可根据需要灵活设置。率和信道带宽可根据需要灵活设置。（4）DDN将检错纠错等功能放到智能化程度较高的终端完成，简将检错纠错等功能放到智能化程度较高的终端完成，简化了网络运行管理和控制的内容，保障网络的正常工作。化了网络运行管理和控制的内容，保障网络的正常工作。（5

12、）DDN 设有网络管理中心，可随时监控网络运行状态，还可以设有网络管理中心，可随时监控网络运行状态，还可以按需要在用户之间方便地建立专线电路。按需要在用户之间方便地建立专线电路。PSTN与与DDN共同点：都是一条专用线路。共同点：都是一条专用线路。PSTN与与DDN区别区别:PSTN 使用模拟通信信道，带宽窄，加入管理机制使用模拟通信信道，带宽窄，加入管理机制DDN 使用数字通信信道，带宽相对较大，无管理机使用数字通信信道，带宽相对较大，无管理机制。制。5.3 5.3 综合业务数字网综合业务数字网 ISDNISDN 1984年年10月国际电信联盟（月国际电信联盟（CCITT）给出了）给出了IS

13、DN 的定的定义：义：“ISDN是由综合业务数据电话网发展起来的一个网是由综合业务数据电话网发展起来的一个网络，它提供端到端的数据连接以支持广泛的服务，包括语络，它提供端到端的数据连接以支持广泛的服务，包括语音的和非语音的。用户的访问是通过少量、多用途的网络音的和非语音的。用户的访问是通过少量、多用途的网络标准实现的。标准实现的。简言之，简言之，ISDN是对模拟音频电话系统（是对模拟音频电话系统（PSTN）的再设）的再设计，它将决定用户设备同全局网络的连接，能方便的用计，它将决定用户设备同全局网络的连接，能方便的用数字的形式来处理声音、传真、影像和图像通信。数字的形式来处理声音、传真、影像和图

14、像通信。 综合业务数字网（综合业务数字网（Integrated Service Digital Network ，简称简称ISDN）是基于现有的电话网络来实现数字传输服务的）是基于现有的电话网络来实现数字传输服务的标准标准,与后来提出的宽带与后来提出的宽带ISDN相对应。传统的相对应。传统的ISDN又被称为又被称为窄带窄带(Narrowed)ISDN即即N-ISDN，简称，简称ISDN。 ISDN 特点特点可以承载多种类型的网络流量（如数据，语音和视频）可以承载多种类型的网络流量（如数据，语音和视频）(一线多能：一根电话线上可同时传输语音、数据、图像等多种信一线多能：一根电话线上可同时传输语音

15、、数据、图像等多种信息息) 数据传输速率比传统调制解调器快的两种信道数据传输速率比传统调制解调器快的两种信道 上网速度上网速度64KB/s-128KB/s,更快于更快于modem；一线二用一线二用, 一条普通电话线上连接的两部终端同时使用。一条普通电话线上连接的两部终端同时使用。(即打电话、即打电话、上网可同时进行上网可同时进行) 高速上网支持以高速上网支持以64k-128k的速率接入互联网。的速率接入互联网。 B-ISDN B-ISDN的产生原因的产生原因N-ISDN受其设计限制，已经不适应未来的发展需求，具体表现在：受其设计限制，已经不适应未来的发展需求，具体表现在：（1）带宽窄）带宽窄

16、N-ISDN 很难提供高质量的宽带数据通信和多媒体业务。很难提供高质量的宽带数据通信和多媒体业务。（2）业务综合能力有限）业务综合能力有限 N-ISDN 通过适配器在用户网络接口实现业务综合，网络内部仍需要电路通过适配器在用户网络接口实现业务综合，网络内部仍需要电路交换和分组交换并存。交换和分组交换并存。（3）网络资源利用率不高）网络资源利用率不高 N-ISDN 一般只能提供一般只能提供 64kbps 的数字交换速率，但先进的编码算法使话的数字交换速率，但先进的编码算法使话音业务的速率一般达不到音业务的速率一般达不到 64kbps，网络资源会因为低速率的业务而被，网络资源会因为低速率的业务而被

17、浪费。浪费。 正是因为正是因为 N-ISDN 的这些缺点，的这些缺点，20 世纪世纪 80 年代出现了一种全新的以异年代出现了一种全新的以异步传输模式步传输模式 ATM 为核心的为核心的 B-ISDN 。B-ISDN与与N-ISDN的主要区别。的主要区别。5. 4 X.25分组交换网分组交换网分组交换设备分组交换设备数据终端设备数据终端设备(DTE) 主机主机数据连接设备数据连接设备(DCE) 调制解调器调制解调器 交换机交换机分组交换设备分组交换设备(PSE) 网间交换设备网间交换设备X.25特点：特点：X.25的网络传输基本上借用了模拟电话线路，容易受噪的网络传输基本上借用了模拟电话线路，

18、容易受噪音的干扰，产生误码。所以为了确保无差错的传输，在音的干扰，产生误码。所以为了确保无差错的传输，在每个节点每个节点X.25 都要做大量的处理，这种使系统开销相当都要做大量的处理，这种使系统开销相当大，传输效率低。大，传输效率低。帧中继定义帧中继定义 帧中继帧中继FR(Frame Relay)是在分组交换技术的基础上，是在分组交换技术的基础上，在通信环境改善和用户对高速传输技术需求的推动下发展在通信环境改善和用户对高速传输技术需求的推动下发展起来的。起来的。帧中继技术是由帧中继技术是由X.25分组交换技术演进而来的，和分组交换技术演进而来的，和X.25属属于相同类型的标准，但是帧中继是一种

19、可变帧长的快速分于相同类型的标准，但是帧中继是一种可变帧长的快速分组交换技术。组交换技术。5.5 帧中继帧中继1. 优点优点（1） 可靠性强，处理能力强。可靠性强，处理能力强。FR可将可将X.25分组网中通过节点的分组重发和流量控制来分组网中通过节点的分组重发和流量控制来纠正差错和防止拥塞的处理过程从低层移到端系统中去实现，从而简化了节点的处理过纠正差错和防止拥塞的处理过程从低层移到端系统中去实现，从而简化了节点的处理过程，缩短了处理时间。程，缩短了处理时间。（2） 吞吐量高、时延小、适合突发性业务。因为吞吐量高、时延小、适合突发性业务。因为FR不在节点使用差错控制和流量控制，不在节点使用差错

20、控制和流量控制，当当FR交换机收到一个帧的首部时，只要一查出帧的目的地址就立即进行转发，因此在交换机收到一个帧的首部时，只要一查出帧的目的地址就立即进行转发，因此在FR网络中，一个帧的处理时间比网络中，一个帧的处理时间比X.25网约减少一个数量级。这样，网约减少一个数量级。这样，FR网络的吞吐量要网络的吞吐量要比比 X.25 网络的提高一个数量级以上。而且因为网络的提高一个数量级以上。而且因为FR不采用存储转发技术，时延小。不采用存储转发技术，时延小。（3） 灵活可靠的组网方式。采用灵活可靠的组网方式。采用PVC(永久虚电路永久虚电路)使得用户可以在传输数据之前设定路使得用户可以在传输数据之前

21、设定路由，因不同的用户和上网条件随时选择最佳路由，而不必像租用线业务一样即使没有业由，因不同的用户和上网条件随时选择最佳路由，而不必像租用线业务一样即使没有业务发生也存在物理连接的线路，浪费网络资源。再加之在一条物理连接上能够提供多个务发生也存在物理连接的线路，浪费网络资源。再加之在一条物理连接上能够提供多个逻辑连接逻辑连接(PVC或或SVC)，所需进网端口数相应减少，进网设备也相应减少，用户接入费，所需进网端口数相应减少，进网设备也相应减少，用户接入费用也随之相应减少。用也随之相应减少。（4） 按需分配带宽。虽然用户在支付了一定数量的金额购买的是承诺信息速率，但是按需分配带宽。虽然用户在支付

22、了一定数量的金额购买的是承诺信息速率，但是突发性数据发生的时候，在网络允许的范围内，可以使用更高的速率。突发性数据发生的时候，在网络允许的范围内，可以使用更高的速率。（5） 兼容性好。兼容性好。FR保护了用户对网络接口和网络对网络接口的详细定义，不同的厂家保护了用户对网络接口和网络对网络接口的详细定义，不同的厂家制造的系统可以互通。制造的系统可以互通。2. 缺点缺点（1） 差错控制能力较差，不适合在误码率高的线路上传输。差错控制能力较差，不适合在误码率高的线路上传输。（2） 在提供更高速率链路上能力不足，目前最高提供在提供更高速率链路上能力不足，目前最高提供T3/E3速率。速率。（3） 对新业

23、务对新业务(如如IP语音和多媒体等应用语音和多媒体等应用)支持不足。支持不足。 (Asynchronous Transfer Mode):CCITTCCITT在在I I系列建议中系列建议中给给ATMATM下了这样的定义：下了这样的定义：ATMATM是一种转换模式，在这一模式是一种转换模式，在这一模式中信息被组织成信元（中信息被组织成信元（CellCell），包含一段信息的信元并不），包含一段信息的信元并不需要周期性地出现在信道上，从这个意义上说，这种传输需要周期性地出现在信道上，从这个意义上说，这种传输是异步的。是异步的。 5.6 ATM异步传输模式异步传输模式 虚通道（虚通道（VPVP，Vi

24、rtual PathVirtual Path）和虚通路（）和虚通路（VCVC，Virtual ChannelVirtual Channel）都是用来描述都是用来描述ATMATM信元单向传输的路由。信元单向传输的路由。 在一条物理链路中由多条虚通道，而在一条虚通道中又包含了多在一条物理链路中由多条虚通道，而在一条虚通道中又包含了多条虚通路。条虚通路。 物理通道、虚通道和虚通路是物理通道、虚通道和虚通路是ATMATM中的三个重要概念，三者之间的中的三个重要概念，三者之间的关系如图所示。关系如图所示。ATMATM的体系结构的体系结构 由三部分组成：由三部分组成：v用户面用户面v控制面控制面v管理面管理面高层物理层ATM层ATM适配层(AAL)控制面用户面管理面面管理层管理应用层数据链路层网络层传输层会话层表示层物理层OSI参考模型 用户面：提供用户信息传输以及相关控制功能，如流量控制、差错用户面：提供用户信息传输以及相关控制功能，如流量控制、差错控制等。控制等。 控制面：用于完成呼叫和连接的控制，连接释放等功能。控制面：用于完成呼叫和连接的控制，连接释放等功能。 管理面：分为面管理和层管理。面管理不分层，执行与系统整体有管理面：分为面管理和层管理。面管理不分层，执行与系统整体有关的管理功能，协调各平面之间的关系。层管理执行与各层实体中的资关的管理功能