《计算机网络技术（第２版）》-项 目 ５　广 域 网 技 术

任务１了解广域网基础知识一、什么是广域网广域网是一种超越局域网地理范围的数据通信网络。根据广域网的定义可以得出，广域网的链路可以覆盖非常长的距离。这些距离可能横跨全球，它们提供的通信链路正是人们在管理电子邮件账户、查看网页或与客户召开电话会议时使用的链路。广域网与局域网的不同之处在于：局域网连接一栋大楼内或其他较小地理区域内的计算机、外围设备和其他设备，广域网则允许跨越更远的地理距离传输数据。广域网借助服务提供商或运营商（如电话或电缆公司）提供的设施来实现组织内部场所之间，与其他组织场所、外部服务以及远程用户的互联，如图５－１所示。下一页返回任务１了解广域网基础知识二、广域网的设计模型广域网的设计采用分层设计模型，如图５－２所示。分层网络模型是一套行之有效的高级工具，可用来设计可靠的网络基础架构。它提供网络的模块化视图，从而方便设计和构建可扩展的网络。分层网络模型将广域网分为三层，如图５－３所示。接入层———允许用户访问网络设备。在网络园区中，接入层通常由局域网交换设备和端口组成，端口用于连接工作站和服务器。在广域网环境中，可以通过广域网技术为远程工作者或远程站点提供访问公司网络的功能。上一页下一页返回任务１了解广域网基础知识分布层———由众多配线间聚合而成，使用交换机将工作组划分为一个个网段，并隔离园区环境中的网络问题。同样，分布层将广域网连接聚合在园区网的边缘并进行策略性的连接。核心层（亦称为主干）———高速主干，其设计目标是尽可能迅速地交换数据包。由于核心层对网络连接非常关键，因此它必须具备很高的可用性并且能够非常迅速地适应环境的变化。还应提供良好的可扩展性和快速收敛功能。上一页下一页返回任务１了解广域网基础知识三、广域网和ＯＳＩ模型ＯＳＩ模型将网络分为七层，广域网操作主要集中在第一层和第二层上，如图５－４所示。广域网接入标准通常同时介绍物理层传输方法和数据链路层的需求，包括物理地址、流量控制和封装。ＷＡＮ接入标准由许多知名的机构制定，这些机构包括国际标准化组织（ＩＳＯ）、电信工业协会（ＴＩＡ）和电子工业联盟（ＥＩＡ）。物理层（ＯＳＩ模型第一层）协议描述连接通信服务提供商提供的服务所需的电气、机械、操作和功能特性。上一页下一页返回任务１了解广域网基础知识数据链路层（ＯＳＩ模型第二层）协议定义如何封装传向远程位置的数据以及最终数据帧的传输机制。采用的技术有很多种，例如帧中继和ＡＴＭ。这些协议当中有一些使用同样的基本组帧方法，即高级数据链路控制（ＨＤＬＣ）或其子集或变体，ＨＤＬＣ是一项ＩＳＯ标准。四、广域网物理层术语在图５－５中列出了描述广域网物理连接时常用的术语，包括：用户驻地设备（ＣＰＥ）———位于用户驻地的设备和内部布线，用户驻地设备连接到运营商的电信信道。用户可以从服务提供商处购买ＣＰＥ或租用ＣＰＥ。这里的用户是指从服务提供商或运营商订购广域网服务的公司。上一页下一页返回任务１了解广域网基础知识数据通信设备（ＤＣＥ）———也称为数据电路终端设备，ＤＣＥ由将数据放入本地环路的设备组成。ＤＣＥ主要提供一个接口，用于将用户连接到广域网网络云中的通信链路。数据终端设备（ＤＴＥ）———传送来自客户网络或主机计算机的数据以便在广域网上传输的客户设备。ＤＴＥ通过ＤＣＥ连接到本地环路。分界点———大楼或园区中设定的某个点，用于分隔客户设备和服务提供商设备。在物理上，分界点是位于客户驻地的接线盒，用于将ＣＰＥ电缆连接到本地环路。分界点通常位于技工容易操作的位置。分界点是连接责任由用户转向服务提供商的临界位置。这一点非常重要，因为出现问题时，有必要确定究竟是由用户还是服务提供商负责排除故障或修复故障。上一页下一页返回任务１了解广域网基础知识本地环路———将用户驻地的ＣＰＥ连接到服务提供商中心局的铜缆或光纤电话电缆。本地环路有时也叫作“最后一公里”。当地中心局（ＣＯ）———本地服务提供商的设备间或设备大楼，本地电话电缆在此通过交换机和其他设备系统连接到全数字长途光纤通信线路。五、广域网设备根据具体的广域网环境，广域网使用的设备有许多种，如图５－６所示。上一页下一页返回任务１了解广域网基础知识调制解调器———调制模拟载波信号以便编码为数字信息，还可接收调制载波信号以便对传输的信息进行解码。语音调制解调器将计算机产生的数字信号转换为可以在公共电话网络的模拟线路上传输的语音频率。在连接的另一端，另一个调制解调器将声音信号还原成数字信号以便输入到计算机或网络连接中。速度越快的调制解调器（例如电缆调制解调器和ＤＳＬ调制解调器）在传输时所用的带宽频率也就越高。上一页下一页返回任务１了解广域网基础知识ＣＳＵ／ＤＳＵ———数字线路（例如Ｔ１或Ｔ３电信线路）需要一个通道服务单元（ＣＳＵ）和一个数据服务单元（ＤＳＵ）。这两者经常合并到同一个名为ＣＳＵ／ＤＳＵ的设备中。ＣＳＵ为数字信号提供端接并通过纠错和线路监控技术确保连接的完整性。ＤＳＵ将Ｔ载体线路帧转换为广域网可以解释的帧，也可逆向转换。接入层服务器———集中处理拨入和拨出用户通信。接入层服务器可以同时包含模拟和数字接口，能够同时支持数以百计的用户。上一页下一页返回任务１了解广域网基础知识六、广域网的连接广域网的连接有多种形式，如图５－７所示，其中包括：用电话线ＲＪ－１１接口连接、拨号连接或数字用户线路（ＤＳＬ）连接、６０针串行连接。人们可能会用到其中一种物理串口电缆连接思科路由器。第一种电缆类型的思科端为ＤＢ－６０插头，网络端为公头Ｗｉｎｃｈｅｓｔｅｒ连接器。第二种类型是此类电缆中更加小巧的型号，在思科设备端有一个Ｓｍａｒｔ串行接口。必须学会识别两种不同类型才能成功连接到路由器。两种电缆的网络端都使用较大的Ｗｉｎｃｈｅｓｔｅｒ１５针连接器。人们使用电缆的此端作为与ＣＳＵ／ＤＳＵ之类物理层设备之间的Ｖ.３５连接，如图５－８所示。上一页下一页返回任务１了解广域网基础知识ＤＣＥ和ＤＴＥ用于广域网连接中。提供发送设备和接收设备双方均可接受的时钟频率，可以维持通过广域网连接实现的通信。大多数情况下由电信运营商或ＩＳＰ提供用于同步传输信，如图５－９所示。对路由器指定时钟频率即可设置该时间。这样，路由器可以调整其通信操作的速度，从而与连接的设备同步。上一页返回任务２熟悉广域网相关技术一、广域网物理层标准广域网物理层协议描述了连接广域网服务所需的电气、机械、操作和功能特性。广域网物理层还描述了ＤＴＥ和ＤＣＥ之间的接口。ＤＴＥ／ＤＣＥ接口使用不同的物理层协议，如图５－１０所示，包括：ＥＩＡ／ＴＩＡ－２３２———此协议使用２５帧Ｄ形连接器，允许以６４Ｋｂ／ｓ的速度短距离传输信号。它以前叫作ＲＳ－２３２。ＩＴＵ－ＴＶ.２４规范的效率与此相同。下一页返回任务２熟悉广域网相关技术ＥＩＡ／ＴＩＡ－４４９／５３０———此协议是ＥＩＡ／ＴＩＡ－２３２的提速版本（最高可达２Ｍｂ／ｓ）。它使用３６针Ｄ形连接器，能够传输更远的距离。它有几个版本。此标准也称为ＲＳ－４２２和ＲＳ－４２３。ＥＩＡ／ＴＩＡ－６１２／６１３———此标准描述高速串行接口（ＨＳＳＩ）协议，该协议使用６０针Ｄ形连接器，服务接入速度最高可达５２Ｍｂ／ｓ。Ｖ.３５———这是用于规范网络接入设备和数据包网络之间同步通信的ＩＴＵ－Ｔ标准。最初的版本支持的数据传输速率为４８Ｋｂ／ｓ，现在则支持使用３４针矩形连接器实现高达２.０４８Ｍｂ／ｓ的速度。Ｘ.２１———此协议是用于规范同步数字通信的ＩＴＵ－Ｔ标准。它使用１５针Ｄ形连接器。上一页下一页返回任务２熟悉广域网相关技术广域网物理层连接器如图５－１１所示。二、广域网数据链路层协议除了物理层设备之外，广域网要求数据链路层协议建立穿越整个通信线路（从发送设备到接收设备）的链路。广域网数据链路层协议定义如何封装传向远程站点的数据以及最终数据帧的传输机制。采用的技术有很多种，例如ＩＳＤＮ、帧中继或ＡＴＭ。这些协议当中有一些使用同样的基本组帧方法，即ＨＤＬＣ或其子集或变体，ＨＤＬＣ是一项ＩＳＯ标准。ＡＴＭ与其他技术不同，因为与其他分组交换技术使用变长数据包不同，ＡＴＭ使用的信元长度较短，且固定为５３字节（其中４８字节用于数据）。上一页下一页返回任务２熟悉广域网相关技术最常用的ＷＡＮ数据链路协议有（见图５－１２）：·ＨＤＬＣ；·ＰＰＰ；·帧中继；·ＡＴＭ。三、广域网的交换概念数据交换技术有电路交换（ＣｉｒｃｕｉｔＳｗｉｔｃｈｉｎｇ）和存储转发交换（ＳｔｏｒｅａｎｄＦｏｎｗａｒｄＳｗｉｃｈｉｎｇ）两种方式。存储转发交换又分为报文交换和分组交换。上一页下一页返回任务２熟悉广域网相关技术１.电路交换电路交换是一种直接交换，即采用电路交换技术进行数据传输期间，在源节点和目的节点之间有一条利用中间节点构成的专用物理连接线路，直到数据传输结束。电路交换的三个过程：电路建立、数据传输、电路拆除。电路建立：首先由一端节点发起呼叫，另一端进行回应，这时从主叫端到被叫端就建立了一条专用的电路连接，如图５－１３所示。数据传输：电路建立后，即可进行数据传输。在整个传输期间，该通路一直被通信双方占用，直到数据传输完成。上一页下一页返回任务２熟悉广域网相关技术电路拆除：数据传输结束后，要由通信双方中的任意一方发出拆除请求，然后进行拆除，把线路的控制权释放。电路交换网络是指在用户通信之前，在节点和终端之间建立专用电路（或信道）的网络。用户到交换机之间的叫用户线，归电话用户专用。交换机之间许多用户共享的叫中继线，拥有大量的话路，正在通话的用户只占用其中的一个话路，在通话的全部时间里，通话的两个用户始终占用端到端的固定传输带宽。上一页下一页返回任务２熟悉广域网相关技术２.分组交换分组交换是一种存储－转发交换方式，即将到达交换机的分组先送到存储器暂时存储和处理，等到相应的输出电路有空闲时再送出。分组交换分为数据报分组交换和虚电路分组交换。（１）数据报分组交换数据报分组交换将流量数据分割成若干个数据包，这种分割成的数据包也称为分组。每个分组带有自己的序号和地址信息在共享网络上路由，分别通过不同的路径到达目的节点，如图５－１４所示。分组交换网络不需要建立电路，它们允许许多节点对通过同一信道通信。上一页下一页返回任务２熟悉广域网相关技术（２）虚电路分组交换虚电路（ＶｉｒｔｕａｌＣｉｒｃｕｉｔ，ＶＣ）又称为虚连接或虚通道。虚电路交换是分组交换的两种传输方式中的一种。在通信和网络中，虚电路是由分组交换通信所提供的面向连接的通信服务。在两个节点或应用进程之间建立起一个逻辑上的连接或虚电路后，就可以在两个节点之间依次发送每一个分组，接收端收到分组的顺序必然与发送端的发送顺序一致，因此接收端无须负责在收集分组后重新进行排序。虚电路协议向高层协议隐藏了将数据分割成段、包或帧的过程。分组交换网络会通过交换机建立实现特定端对端连接的路由，这些路由叫作虚电路。虚电路是在共享网络内部两个网络设备之间建立的逻辑电路。上一页返回任务３设计广域网的连接方案一、连接方案的考虑因素企业或个人连接到广域网，目前有许多方案，各种方案之间存在技术、速度和成本方面的差异。熟悉这些技术对网络的设计和评估非常重要。广域网连接可以构建在私有基础架构之上，也可以构建在公共基础架构（例如Ｉｎｔｅｒｎｅｔ）之上，如图５－１５所示。二、私有广域网连接方案私有广域网连接有专用通信链路和交换通信链路两种方案。下一页返回任务３设计广域网的连接方案１.专用通信链路需要建立永久专用连接时，可以使用点对点线路，其带宽受到底层物理设施的限制，同时也取决于用户购买这些专用线路的意愿。点对点链路通过提供商网络预先建立从客户驻地到远程目的位置的广域网通信路径。点对点线路通常向运营商租用，因此也叫作租用线路。每个租用线路连接都需要一个路由器串行端口。还需要一个ＣＳＵ／ＤＳＵ（见图５－１６）和服务提供商提供的实际电路。２.交换通信链路交换通信链路可以是电路交换或分组交换。上一页下一页返回任务３设计广域网的连接方案（１）电路交换通信链路电路交换动态建立专用虚拟连接，以便在主发送方和接收方之间进行语音或数据通信。在开始通信之前，需要通过服务提供商的网络建立连接。电路交换通信链路的示例有模拟拨号（ＰＳＴＮ）和综合业务数字网络（ＩＳＤＮ）。ＩＳＤＮ是一种电路交换技术，能够让ＰＳＴＮ本地环路传输数字信号，从而实现更高容量的交换连接。ＩＳＤＮ将ＰＳＴＮ的内部连接从传输模拟信号改为传输时分多路复用（ＴＤＭ）数字信号。ＴＤＭ允许在一个通信信道中以子信道的形式传输两个或多个信号或比特流。这些信号看起来是同时传输，但实际上是依次在信道上传输的。子信道１的数据块在时间段１期间传输，而子信道２则在时间段２期间传输，依此类推。上一页下一页返回任务３设计广域网的连接方案ＳＤＮ将本地环路转换为ＴＤＭ数字连接。这种转换使本地环路能够传输数字信号，从而实现更高容量的交换连接。此连接使用６４Ｋｂ／ｓ承载信道（Ｂ）来传输语音或数据和信令，Ｄ信道则用于建立呼叫和其他用途。ＩＳＤＮ有两种ＩＳＤＮ接口，如图５－１７所示。基本速率接口（ＢＲＩ）———ＩＳＤＮ用于家庭和小企业，提供两个６４Ｋｂ／ｓ的Ｂ信道和一个１６Ｋｂ／ｓ的Ｄ信道。ＢＲＩＤ信道的设计用途是控制呼叫，经常得不到充分利用，因为它只有两个Ｂ信道需要控制。因此，某些提供商允许Ｄ信道以较低的比特率传输数据，例如９.６Ｋｂ／ｓ的Ｘ.２５连接。上一页下一页返回任务３设计广域网的连接方案主速率接口（ＰＲＩ）———ＩＳＤＮ也可用于更大规模的安装环境。在北美，ＰＲＩ提供２３个６４Ｋｂ／ｓ的Ｂ信道和１个６４Ｋｂ／ｓ的Ｄ信道，总比特率可达１.５４４Ｍｂ／ｓ。这其中有一部分带宽用于处理同步产生的额外开销。在欧洲、澳大利亚和世界其他地区，ＩＳＤＮＰＲＩ提供３０个Ｂ信道和１个Ｄ信道，总比特率可达２.０４８Ｍｂ／ｓ，其中包括同步开销。在北美，ＰＲＩ相当于一个Ｔ１连接。国际ＰＲＩ的速率相当于一个Ｅ１或Ｊ１连接。上一页下一页返回任务３设计广域网的连接方案（２）分组交换通信链路由于数据流的波动性，许多广域网用户并未有效地利用专用、交换或永久电路提供的固定带宽。通信提供商可以为这些用户提供更适合他们的服务，即数据网络服务。在分组交换网络中，数据是封装在标记帧、信元或数据包中进行传输的。分组交换通信链路包括帧中继、ＡＴＭ、Ｘ.２５和城域以太网。Ｘ.２５———早期的广域网交换技术（见图５－１８）。Ｘ.２５是一个传统的网络层协议，它为用户提供一个网络地址。该网络将建立虚电路，将呼叫请求数据包发送到目标地址。产生的ＳＶＣ通过信道号进行标识。以信道号标记的数据包将被传递到相应的地址。一个连接上可以同时启用多个信道。上一页下一页返回任务３设计广域网的连接方案三、公共广域网连接方案公共连接使用全球Ｉｎｔｅｒｎｅｔ基础架构。直到最近，对许多企业来说，Ｉｎｔｅｒｎｅｔ都不是可行的网络方案，因为端对端的Ｉｎｔｅｒｎｅｔ连接存在严重的安全风险，而且缺乏充分的性能保证。不过，由于虚拟专用网络（ＶＰＮ）技术的诞生，现在，在性能保证并非关键因素的情况下，Ｉｎｔｅｒｎｅｔ已成为连接远程工作人员和远程办公室的经济又安全的方案。Ｉｎｔｅｒｎｅｔ广域网连接链路通过宽带服务（例如ＤＳＬ、电缆调制解调器和无线宽带）提供网络连接，同时利用ＶＰＮ技术确保Ｉｎｔｅｒｎｅｔ传输的隐私性。上一页下一页返回任务３设计广域网的连接方案帧中继虚电路由ＤＬＣＩ唯一标识，这样可以确保两个ＤＴＥ设备之间的双向通信，如图５－１９所示。大多数帧中继连接都是ＰＶＣ，而不是ＳＶＣ。帧中继提供永久、共享的中等带宽连接，能够传输语音和数据流量。帧中继是连接企业局域网的理想方案。即使使用了多个虚电路，局域网中的路由器也只需要一个接口。由于租用线路到帧中继网络边缘的距离很短，因此在高度分散的局域网之间使用帧中继可以实现经济、有效的连接。上一页下一页返回任务３设计广域网的连接方案１.宽带服务宽带连接方案通常用于通过Ｉｎｔｅｒｎｅｔ将远程工作人员连接到公司站点。这些方案包括电缆、ＤＳＬ和无线。（１）ＤＳＬＤＳＬ技术是永久在线的连接技术，它使用现有的双绞电话线传输高带宽的数据并为用户提供ＩＰ服务。ＤＳＬ调制解调器将用户设备发送的以太网信号转换为ＤＳＬ信号，然后再传输到中心局，如图５－２１所示。上一页下一页返回任务３设计广域网的连接方案（２）无线宽带无线技术使用免授权的无线频谱收发数据。任何拥有无线路由器并且所用设备支持无线技术的用户都可访问此免授权的频谱。直到最近之前，无线接入都有一个限制，就是必须位于无线路由器的发射覆盖范围内（通常不到１００英尺①）之内。然而，随着无线宽带技术中下列新发展的不断涌现，这种情况已有改观。ＷｉＦｉ———英文全称为ＷｉｒｅｌｅｓｓＦｉｄｅｌｉｔｙ，俗称无线宽带，是一种可以将ＰＣ、手持设备（如ＰＤＡ、手机）等终端以无线方式互相连接的技术。上一页下一页返回任务３设计广域网的连接方案许多城市已经开始铺设市政无线网络。市政网络仅用于城市，可让公安、消防部门和其他城市公务员远程处理某些工作。要连接到市政Ｗｉ-Ｆｉ，用户通常需要一个无线调制解调器，它提供比传统无线适配器更强的无线电和定向天线。如图５－２２所示。２.ＶＰＮ技术当远程工作人员或远程办公室使用宽带服务通过Ｉｎｔｅｒｎｅｔ访问公司的广域网时，会带来一定的安全风险。为解决安全隐患，宽带服务提供ＶＰＮ的功能，通过ＶＰＮ连接到通常位于公司站点的ＶＰＮ服务器。上一页下一页返回任务３设计广域网的连接方案ＶＰＮ是公共网络（例如Ｉｎｔｅｒｎｅｔ）之上多个私有网络之间的加密连接。ＶＰＮ并不使用专用的第二层连接（例如租用线路），而是使用称为ＶＰＮ隧道的虚拟连接，ＶＰＮ隧道通过Ｉｎ-ｔｅｒｎｅｔ从公司的私有网络路由到远程站点或员工主机上，如图５－２３所示。四、广域网的封装协议在每个广域网连接上，数据在通过广域网链路传输之前都会封装成帧。要确保使用正确的协议，需要配置适当的第二层封装类型。协议的选择取决于广域网技术和通信设备。图５－２４中列出了常见的广域网协议及其适用场合，随后是简短的说明。上一页下一页返回任务３设计广域网的连接方案（１）ＨＤＬＣ当链路两端均为思科设备时，ＨＤＬＣ是点对点连接、专用链路和交换电路连接上的默认封装类型。ＨＤＬＣ现在是同步ＰＰＰ的基础，许多服务器使用同步ＰＰＰ连接到广域网（最常见的是连接到Ｉｎｔｅｒｎｅｔ）。配置ＨＤＬＣ封装步骤如下。ＣｉｓｃｏＨＤＬＣ是思科设备在同步串行线路上使用的默认封装方法。在连接两个思科设备的租用线路上，可以使用ＣｉｓｃｏＨＤＬＣ作为其点对点协议。如果连接的不是思科设备，则应使用同步ＰＰＰ。上一页下一页返回任务３设计广域网的连接方案（２）ＰＰＰ通过同步电路和异步电路提供路由器到路由器和主机到网络的连接。ＰＰＰ可以和多种网络层协议协同工作，例如ＩＰ和互联网分组交换（ＩＰＸ）。ＰＰＰ还具有内置安全机制，例如ＰＡＰ和ＣＨＡＰ。本章主要介绍ＰＰＰ。ＰＰＰ封装的设计非常谨慎，保留了对大多数常用支持硬件的兼容性。ＰＰＰ对数据帧进行封装以便在第二层物理链路上传输。ＰＰＰ使用串行电缆、电话线、中继（Ｔｒｕｎｋ）线、手机、专用无线链路或光缆链路建立直接连接。ＰＰＰ具有许多优点，它不是专用协议便是其中之一。更重要的是，它包含ＨＤＬＣ中没有的许多功能：上一页下一页返回任务３设计广域网的连接方案链路质量管理功能，监视链路的质量，如果检测到过多的错误，ＰＰＰ会关闭链路；ＰＰＰ支持ＰＡＰ和ＣＨＡＰ身份验证。ＰＰＰ包含三个主要组件，如图５－２５所示：用于在点对点链路上封装数据报的ＨＤＬＣ协议；用于建立、配置和测试数据链路连接的可扩展链路控制协议（ＬＣＰ）；用于建立和配置各种网络层协议的一系列网络控制协议（ＮＣＰ）。ＰＰＰ允许同时使用多个网络层协议。较常见的ＮＣＰ有Ｉｎｔｅｒｎｅｔ协议控制协议、Ａｐｐｌｅｔａｌｋ控制协议、ＮｏｖｅｌｌＩＰＸ控制协议、思科系统控制协议、ＳＮＡ控制协议和压缩控制协议。上一页下一页返回任务３设计广域网的连接方案在物理层，可在一系列接口上配置ＰＰＰ，这些接口包括：异步串行、同步串行、ＨＳＳＩ、ＩＳＤＮ，如图５－２６所示。ＰＰＰ的大部分工作都在数据链路层和网络层由ＬＣＰ和ＮＣＰ执行。ＬＣＰ设置ＰＰＰ连接及其参数，ＮＣＰ处理更高层的协议配置，ＬＣＰ切断ＰＰＰ连接。在串行接口上实际配置ＰＰＰ之前，先了解一下这些命令及其语法。以下示例说明了如何配置ＰＰＰ及其部分选项。上一页下一页返回任务３设计广域网的连接方案（３）串行线路Ｉｎｔｅｒｎｅｔ协议（ＳＬＩＰ）使用ＴＣＰ／ＩＰ实现点对点串行连接的标准协议。在很大程度上，ＳＬＩＰ已被ＰＰＰ取代。（４）Ｘ.２５／平衡式链路接入协议（ＬＡＰＢ）ＬＡＰＢ是ＩＴＵ－Ｔ标准，它定义了如何为公共数据网络中的远程终端访问和计算机通信维持ＤＴＥ与ＤＣＥ之间的连接。Ｘ.２５指定ＬＡＰＢ，ＬＡＰＢ是一种数据链路层协议。Ｘ.２５是帧中继的前身。（５）帧中继帧中继是行业标准，是处理多个虚电路的交换数据链路层协议。帧中继是Ｘ.２５之后的下一代协议。帧中继消除了Ｘ.２５中使用的某些耗时的过程（例如纠错和流控制）。上一页下一页返回任务３设计广域网的连接方案（６）ＡＴＭＡＴＭ是信元中继的国际标准，在此标准下，设备以固定长度（５３字节）的信元发送多种类型的服务（例如语音、视频或数据）。固定长度的信元可通过硬件处理，从而减少了传输延迟。ＡＴＭ使用高速传输介质（Ｍｅｄｉａ），例如Ｅ３、ＳＯＮＥＴ和Ｔ３。上一页返回任务４帧中继的工作原理及帧中继的配置一、帧中继与专用线路的比较下面将以大型企业网络为例说明使用帧中继广域网的优势。在图５－２７的示例中，联想公司在中国有５个园区网。与大多数组织一样，联想公司的带宽需求并不适合采用“以一套百”的解决方案。首先要考虑的是每个站点的带宽需求。为确保离开总部的正常工作，北京到上海的连接需要最高２５６Ｋｂ／ｓ的速度，其他三个站点到总部的连接需要最高４８Ｋｂ／ｓ的速度，而上海和广州分部之间的连接则仅需１２Ｋｂ／ｓ的速度。（１）在帧中继问世之前，联想公司租用了专用线路下一页返回任务４帧中继的工作原理及帧中继的配置使用租用线路时，联想公司的每个站点都通过本地环路与本地电话公司中心局（ＣＯ）的交换机连接，从而贯穿整个网络（见图５－２７）。北京和上海站点分别使用一条Ｔ１专用线路（相当于２４个ＤＳ０通道）连接到交换机，而其他站点则使用ＩＳＤＮ连接（５６Ｋｂ／ｓ）。由于广州站点同时连接到上海和北京，因此它有两条本地租用线路。网络提供商已经为联想公司的各个ＣＯ之间分别提供了一个ＤＳ０连接，但北京到上海的连接例外，其带宽为４ＤＳ０。ＤＳ０的价格因地区而异，在各个地方价格通常比较固定。这些线路实际上是网络提供商为联想公司保留的专用线路。这里不存在共享的问题，无论联想公司使用了多少带宽，联想公司都需要为整个端对端线路支付费用。上一页下一页返回任务４帧中继的工作原理及帧中继的配置（２）联想公司采用帧中继网络（见图５－２８）帧中继具有较低的成本。首先，使用专用线路时，用户需要为端对端连接付费，这包括本地环路和网络链路。而使用帧中继时，用户只需为本地环路以及从网络提供商购买的带宽付费，节点之间的距离无关紧要。尽管在专用线路模型中，用户可以使用带宽以６４Ｋｂ／ｓ的增量步进的专用线路，但帧中继用户可以更精确地定义其虚电路需求，其步进增量通常只有４Ｋｂ／ｓ。上一页下一页返回任务４帧中继的工作原理及帧中继的配置二、帧中继的运作ＤＴＥ设备和ＤＣＥ设备之间的连接由物理层组件和链路层组件组成。物理层组件定义了设备间连接的机械、电气、功能和规程规范。最常用的一种物理层接口规范是ＲＳ－２３２规范。数据链路层组件定义了在ＤＴＥ设备（例如路由器）和ＤＣＥ设备（例如交换机）之间建立连接的协议。在架设ＷＡＮ时，无论选择何种传输方案，也无论是连接哪两个站点，都至少需要涉及三个基本的组件或组件群。每个站点都需要有自己的设备（ＤＴＥ）来访问为该地区服务的电话公司的中心局（ＤＣＥ）。上一页下一页返回任务４帧中继的工作原理及帧中继的配置如图５－２９所示，运营商使用帧中继互联局域网时，每个局域网上的路由器就是ＤＴＥ。串行连接（例如Ｔ１／Ｅ１租用线路）在运营商最近的入网点（ＰＯＰ）将路由器连接到运营商的帧中继交换机。帧中继交换机是ＤＣＥ设备。网络交换机在网络上传输来自某个ＤＴＥ的帧，这些帧途经各个ＤＣＥ设备后被发送到其他ＤＴＥ。即使计算设备不在局域网上，数据也可通过帧中继网络来发送。计算设备使用帧中继接入设备（ＦＲＡＤ）作为ＤＴＥ。ＦＲＡＤ有时也叫作帧中继组合器／分解器，是一种专用设备或为支持帧中继而配置的路由器。它位于用户驻地并连接到服务提供商网络上的交换机端口上。然后，服务提供商会将各台帧中继交换机进行互联。上一页下一页返回任务４帧中继的工作原理及帧中继的配置三、虚电路两个ＤＴＥ之间通过帧中继网络实现的连接叫作虚电路（ＶＣ）。这种电路之所以叫作虚电路是因为端到端之间并没有直接的电路连接。这种连接是逻辑连接，数据不通过任何直接电路即从一端移动到另一端。利用虚电路，帧中继允许多个用户共享带宽，而无须使用多条专用物理线路，便可在任意站点间实现通信。（１）建立虚电路的方法ＳＶＣ，即交换虚电路，是通过向网络发送信令消息（ＣＡＬＬＳＥＴＵＰ、ＤＡＴＡＴＲＡＮＳＦＥＲ、ＩＤＬＥ、ＣＡＬＬＴＥＲＭＩＮＡＴＩＯＮ）动态建立的。上一页下一页返回任务４帧中继的工作原理及帧中继的配置（２）建立虚电路的过程如图５－３０所示，发送节点和接收节点之间有一条虚电路。虚电路流经路径Ａ、Ｂ、Ｃ和Ｄ。帧中继创建虚电路的过程如下：在每台交换机的内存中存储输入端口到输出端口的映射，以便将各台交换机首尾相接，直到找到从电路的一端到另一端的连续路径为止。虚电路可以经过帧中继网络范围内任意数量的中间设备（交换机）。上一页下一页返回任务４帧中继的工作原理及帧中继的配置那么如何标识各个节点和交换机？帧中继协议是一种统计复用的协议，它在单一物理传输线路上能够提供多条虚电路。每条虚电路都是用数据链路连接标识符（ＤａｔａＬｉｎｋＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＩｄｅｎｔｉｆｉｅｒＤＬＣＩ）来标识，如图５－３１所示。虚电路提供一台设备到另一台设备之间的双向通信路径。ＤＬＣＩ值通常由帧中继服务提供商（例如电话公司）分配。上一页下一页返回任务４帧中继的工作原理及帧中继的配置（３）多条虚电路帧中继是统计复用电路，这意味着它每次只传输一个数据帧，但在同一物理线路上允许同时存在多个逻辑连接。连接到帧中继网络的帧中继接入设备（ＦＲＡＤ）或路由器可能通过多条虚电路连接到各个端点。同一物理线路上的多条虚电路可以相互区分，因为每条虚电路都有自己的ＤＬＣＩ。ＤＬＣＩ通常仅具有本地意义，并且在虚电路的每一端可能不同。如图５－３２所示，一条接入线路上有两条虚电路，每条虚电路都有自己的ＤＬＣＩ，两者均连接到同一路由器（Ｒ１）上。上一页下一页返回任务４帧中继的工作原理及帧中继的配置四、帧中继的地址映射路由器要在帧中继上传输数据，需要先知道哪个本地ＤＬＣＩ映射到远程目的地的第三层地址。路由器支持帧中继上的所有网络层协议，例如ＩＰ、ＩＰＸ和ＡｐｐｌｅＴａｌｋ。这种地址到ＤＬ-ＣＩ的映射可通过静态映射或动态映射完成。上一页下一页返回任务４帧中继的工作原理及帧中继的配置１.逆向ＡＲＰ逆向地址解析协议（ＡＲＰ）从第二层地址（例如帧中继网络中的ＤＬＣＩ）中获取其他站点的第三层地址。逆向地址解析协议主要用于帧中继和ＡＴＭ网络，在这两种网络中，虚电路的第二层地址有时从第二层信号中获取，但在虚电路投入使用之前，必须解析出对应的第三层地址。ＡＲＰ将第三层地址转换为第二层地址，逆向ＡＲＰ则反其道而行之。上一页下一页返回任务４帧中继的工作原理及帧中继的配置２.动态映射动态地址映射依靠逆向ＡＲＰ将下一跳的网络协议地址解析为本地ＤＬＣＩ值。帧中继路由器在其永久虚电路上发送逆向ＡＲＰ请求，以向帧中继网络告知远程设备的协议地址。路由器将请求的响应结果填充到帧中继路由器或接入服务器上的地址到ＤＬＣＩ的映射表中。路由器建立并维护该映射表，映射表中包含所有已解析的逆向ＡＲＰ请求，包括动态和静态映射条目。３.静态映射用户可以选择手动补充下一跳协议地址到本地ＤＬＣＩ的静态映射来代替动态逆向ＡＲＰ映射。静态映射的工作方式与动态逆向ＡＲＰ相似，它将指定的下一跳协议地址关联到某个本地帧中继ＤＬＣＩ。不能对同一个ＤＬＣＩ和协议同时使用逆向ＡＲＰ和ｍａｐ语句。上一页下一页返回任务４帧中继的工作原理及帧中继的配置在连接到非Ｃｉｓｃｏ路由器时，使用关键字ｉｅｔｆ。图５－３３是在Ｃｉｓｃｏ路由器上执行静态映射的示例。本例中，静态地址映射在串行接口０／０／０上执行，ＤＬＣＩ１０２上使用的帧中继封装为ＣＩＳＣＯ。正如配置步骤中所讲的那样，使用ｆｒａｍｅ－ｒｅｌａｙｍａｐ命令对地址执行静态映射允许用户选择每条虚电路上使用的帧中继封装类型。下一节将会更详细地介绍静态映射的配置。上一页下一页返回任务４帧中继的工作原理及帧中继的配置五、帧中继的配置帧中继使用ＣｉｓｃｏＩＯＳ命令行界面（ＣＬＩ）在思科路由器上配置。本节扼要地介绍在网络上启用帧中继所需的步骤以及一些用来增强或定制配置的可选步骤。１.启用帧中继封装如图５－３４所示，如何在串行接口上配置帧中继。此配置步骤包括指定ＩＰ地址、设置封装类型和分配带宽。以帧中继链路两端的路由器Ｒ１和Ｒ２为例，讲述两台路由器的帧中继配置。上一页下一页返回任务４帧中继的工作原理及帧中继的配置２.配置静态帧中继映射思科路由器支持帧中继上的所有网络层协议，例如ＩＰ、ＩＰＸ和ＡｐｐｌｅＴａｌｋ，地址到ＤＬＣＩ的映射可通过静态映射或动态映射完成。动态映射通过逆向ＡＲＰ功能来完成。由于逆向ＡＲＰ为默认启用的配置，因此无须另外执行任何命令即可在接口上配置动态映射。静态映射需要在路由器上手动进行配置。静态映射的建立应根据网络需求而定。要在下一跳协议地址和ＤＬＣＩ目的地址之间进行映射，可使用ｆｒａｍｅ－ｒｅｌ