网络系统集成技术 广域网技术 第五章

本章内容 理论部分 实践部分 广域网概述 几种典型的广域网技术 广域网接入技术 PPP PAP验证 分组交换网（X.25网） 公共交换电话网（PSTN） 综合业务数字网（ISDN） 数字数据网（DDN） 分组交换网（X.25网） 帧中继网（FRN） 广域网接入技术 实践部分 PPP PAP验证

广域网概述 广域网的定义 局域网只能在一个相对比较短的距离内实现，当主机之 间的距离较远时，例如，相隔几十或几百公里，甚至几千公 里，局域网显然就无法完成主机之间的通信任务。这时就需 要另一种结构的网络，即广域网。广域网（Wide Area Networks，WAN）的地理覆盖范围可以从数公里到数千公 里，可以连接若干个城市、地区甚至跨越国界而成为遍及全 球的一种计算机网络。广域网将地理上相隔很远的局域网互 连起来。

广域网概述 广域网的定义 广域网（WAN，Wide area networks）也称为远程网，它所 覆盖的地理范围从几十公里到几千公里，可能覆盖一个国 家、地区，或横跨几个洲，形成国际性的远程网络。常利用 公用通信网络提供的信道进行数据传输；网络结构比较复 杂；传输速率一般低于局域网。广域网主要使用分组交换技 术。 广域网技术主要是指将计算机网络数据进行大范围长距离 传输的技术。分布在异地的计算机网络使用网络互连设备 （通常是由器）通过广域网技术连接起来，实现数据通信和 信息共享。

广域网概述 广域网的组成

广域网概述 广域网的组成 与局域网类似，广域网也由通信子网和资源子网组成。 通信子网由通信线路和一些交换设备组成，而资源子网则由 主机和终端组成。 广域网的通信子网一般由公用网络系统充当，如：公用 电话交换网（PSTN）、数字数据网(DDN)、分组交换数据网 （X.25）、帧中继（Frame Relay）、综合业务数据网 （ISDN）和交换多兆位数据服务（SMDS）等。

广域网概述 广域网采用的协议 广域网的通信子网工作在OSI/RM的下三层， OSI/RM高 层的功能由资源子网完成。 ① 物理层：定义了通信线路的电气和机械特性。 EIA/TIA-231； EIA/TIA-449； V.24，V.35； HSSI，G.703；EIA-530。 ② 数据链路层：定义了数据的通信协议。 LAPB；FrameRely；HDLC；PPP；SDLC。 ③ 网络层：由于分布在广域网中的任意两台主机之间 都可能存在多条通信线路，因此，网络层提供能在 多条通信线路中选择用于数据传输的线路的功能。 IP，ICMP，IGMP，IPX，SPX。

广域网概述 广域网的通信服务类型 电路交换

广域网概述 广域网的通信服务类型 分组交换

广域网概述 广域网的通信服务类型 租用专线

典型的广域网技术 公共交换电话网（PSTN） 公共交换电话网 (public switched telephone network， PSTN)，也称为POTS（普通旧式电话服务），是 目前普及程度最高、成本最低的公用通讯网络，它在网络互 连中也有广泛的应用。 其特点为： 电路交换，有拨号连接过程，连接后独占信道 即可传输模拟信息，也可传输数字信息 用户环路为模拟传输 数据通信时需要使用MODEM 收发双方传输速率必须相同，最高为56kb/s 无差错控制能力

典型的广域网技术 公共交换电话网（PSTN） 通过PSTN接入因特网 用户需要“猫”和拨号软件，拨通后即可启动IE上网

典型的广域网技术 公共交换电话网（PSTN） 拨号上网原理

典型的广域网技术 公共交换电话网（PSTN） 用电话拨号上网的优缺点 电话线路非常容易获得 对于移动人群特别重要 设备简单（Modem），大多数计算机中已集成 笔记本电脑和品牌电脑的标准配置 成本低 设备便宜、通信费用低 速度慢，不超过56kb/s 需要有连接过程

典型的广域网技术 综合业务数字网（ISDN） 综合服务：语音、电报、数据、图形、视频 两类： B-ISDN 分组交换，基于异步传输模式（ATM） 高传输速率：Up to 622Mb/s or Higher N-ISDN（ISDN， “一线通”） ： 电路交换，利用现有的电话交换系统，需要拨号连 接过程 全数字传输：通信质量好，可靠性高 统一的用户网络接口：UNI 同时支持多个设备（最多连接8个，同时可以支持3 个通信） 采用带外信令，拨号连接速度快

典型的广域网技术 综合业务数字网（ISDN） ISDN的两种主要信道类型： D信道：16kb/s数字信道 B信道：64kb/s数字信道 用于传输信令（带外信令） B信道：64kb/s数字信道 用于传输用户的数据信息 在B信道上可以建立4种类型的连接： 电路交换，通过拨号建立点到点连接 半永久电路（租用专线），无需拨号，始终处于连接状态 分组交换，通过ISDN连接到X.25分组交换网 帧中继，通过ISDN连接到帧中继网络 通过D信道的呼叫控 制协议，在B信道建 立相应的连接

典型的广域网技术 综合业务数字网（ISDN） 电信公司通常把多个信道组合起来（称为数字管道或通 道）提供给用户使用，标准的组合方式有： 基本速率接口BRI：2B+D 主速率接口PRI：30B+D

典型的广域网技术 数字数据网（DDN） 数字数据网（ Digital Data Network ,DDN）是随着数据通 信业务的发展而迅速发展起来的一种新型网络。 DDN的主干网传输媒介有光纤、数字微波、卫星信道等； 到用户端多使用普通电缆和双绞线。 DDN利用数字信道传输数据信号，这与传统的模拟信道 相比有本质的区别，DDN传输的数据具有质量高、速度 快、网络时延小等一系列的优点，特别适合于计算机主机 之间、局域网之间、计算机主机与远程终端之间的大容量、 多媒体、中高速通信的传输，DDN曾是我国的中高速信 息国道。 主要应用 HOST-HOST、LAN-LAN、LAN-WAN等需要实时性、突发性、高速和大 通信量的应用场合。

典型的广域网技术 数字数据网（DDN） 用户设备：数据终端设备、计算机、网桥、路由器等 网络接入单元： DSU/CSU的功能主要有两个： 1. 把用户数据转换成适合在E1电路上传输的信号和帧结构。 2. 从E1电路信号中提取同步时钟，送给路由器作为发送和接收时钟。 数字数据网（DDN） 用户设备：数据终端设备、计算机、网桥、路由器等 网络接入单元： 可以是调制解调器、基带传输设备（DSU/CSU）以及时分复用、语音/数字复用设 备等。 DDN节点：复用及数字交叉连接系统（DCS） NMC：网管中心 对网络结构和业务进行配置，实时地监视网络运行情况，进行网络信息、网络节 点告警、线路利用情况等收集、统计和报告。

典型的广域网技术 数字数据网（DDN）的特点 DDN专线就是市内或长途的数据电路，电信部门将它们出租给用户后 就变成用户的专线，直接进入电信的DDN网络。现在我们常见的固定 DDN专线按传输速率可分为14.4K、28.8K、64K、128K、256K、 512K、768K、1.544M（即所谓“T1”线路）及44.763M（T3）等。 因为DDN的主干传输为光纤传输，采用数字信道直接传送数据，所以 传输质量高。 DDN专线属于固定连接的方式，不需经过交换机房， 不必选择路由即可直接进入主干网络，平均时延≤450us，所以速度 很快，特别适用于业务量大、实时性强的用户。 DDN专线需要铺设专用线路从用户端进入主干网络，所以使用专线要 付两种费用：一是电信月租费，就像拨号上网要付电话费一样；二是 网络使用费，另外还有电路租用费等费用，其花费对于普通用户来说 是承受不了的，所以DDN不适合普通的互联网用户。 DDN用于宽带接入时，相同带宽费用是其他上网方式的数十倍甚至上 百倍，唯一的好处就是接在主干网络上反映快，所以随着ADSL等技 术的普及，DDN的应用已趋于衰减。

典型的广域网技术 数字数据网（DDN）

典型的广域网技术 分组交换网（X.25网） 分组交换也称包交换，它是将用户传送的数据划分成一 定的长度，每个部分叫做一个分组。在每个分组的前面加上 一个分组头，用以指明该分组发往何地址，然后由交换机根 据每个分组的地址标志，将他们转发至目的地，这一过程称 为分组交换。

典型的广域网技术 分组交换网（X.25网） X.25简介 X.25是一个基于分组的、面向连接的传输协议，传输速率为 300bit/s~2Mbit/s ，它定义了数据终端设备（DTE）和数据电路终接设备 （DCE）之间的接口规程。 X.25协议定义了一共三层的内容： 1. X.25第三层（分组层）规程描述了分组层所使用分组的格式和 两个三层实体之间进行分组交换的规程； 2. X.25第二层（链路层）规程也叫做平衡型链路访路规程LAPB， 定义了DTE与DCE之间交互的帧的格式和规程； 3. X.25第一层（物理层）则定义了DTE与DCE之间进行连接时的 一些物理电气特性。

典型的广域网技术 分组交换网（X.25网） X.25分组交换网采用虚电路和数据报文两种服务方式实现网络的信息 通信。 X.25网络设备分为数据终端设备（DTE）、数据电路终端设备 （DCE）及分组交换设备（PSE）。DTE是X.25的末端系统，如终端、 计算机或网络主机，一般位于用户端，Cisco路由器就是DTE设备。 DCE设备是专用通信设备，如调制解调器和分组交换机。PSE是公共 网络的主干交换机。

典型的广域网技术 分组交换：虚电路方式 传送前要先建立预定的路 由（各节点虚电路表中记 录虚电路号） 通过呼叫建立连接(握手) 每个分组中含有虚电路号 而非目标地址 对使用同一虚电路的所有 分组只需做一次路由选择 有序传送，接收后无需排 序 清除请求，断开电路 并非独享线路(存储转发而 非透明直连）

典型的广域网技术 分组交换：数据报方式 每个分组相互独立 每个分组可以使用任何可用的 路线 需为每个分组（需自带地址） 选择路由 分组的到达可能无序 分组在传送中可能丢失 在接收端对分组重新排序并对 丢失的分组进行补救处理

典型的广域网技术 分组交换网（X.25网）的应用

典型的广域网技术 帧中继（FR） 帧中继(Frame Relay)是从X.25分组通信技术演变而来的，于1992年 起步，1994年开始获得迅速发展，是一种网络与数据终端设备(DTE) 接口标准。为了保证分组的可靠传输，防止分组在传输和交换过程中 的丢失、错发、漏发、出错，分组通信制定了一套严密的，较为繁琐 的通信协议（在分组网与用户设备间的X.25规程就起到了上述作用）。 帧方式实质上也是分组通信的一种形式，只不过它将X.25分组网中分 组交换机之间的恢复差错，防止拥塞的处理过程进行了简化，大大缩 短了处理时间，提高了效率。帧中继网内部的纠错功能很大一部分都 交由用户终端设备来完成。 帧中继的主要特点是：使用光纤作为传输介质，因此误码率极低，能 实现近似无差错传输，减少了进行差错校验的开销，提高了网络的吞 吐量；帧中继用户的接入速率在64kbit/s至2Mbit/s，使 用复用技术时， 其传输速率可高达44.6Mbps。但是，帧中继不适合于传输诸如话音、 电视等实时信息，它仅限于传输数据。 采用分组交换技术

典型的广域网技术 帧中继网（FRN）

典型的广域网技术 帧中继（FR）：与众不同之处 传统的数据通信业务（如DDN），用户预定了一条64K的电路，那么 它只能以固定速率来传送数据。而帧中继技术在数据业务量为突发性 时，具有动态分配带宽的功能 ，即用户向帧中继业务供应商预定的 是约定信息速率(简称CIR)，而实际使用过程中用户可以以高于CIR的 速率发送数据，却不必承担额外的费用（物超所值）。 举例来说，一个用户预定了CIR=64Kbit/s的帧中继电路，并且与供应 商鉴定了另外两个指标，Bc(承诺突发量)、Be (超过的突发量)，当用 户以等于或低于64Kbit/s的速率发送数据时，网络定将负责地传送， 当用户以大于64Kbit/s的速率发送数据时，只要网络有空(不拥塞)， 且用户在一定时间(Tc)内的发送的量（突发量）小于Bc+Be时，网络 还会传送，当突发量大于Bc+Be时，网络将丢弃帧；所以帧中继用户 虽然付了64Kbit/s的信息速率费(收费依CIR来定)，却可以传送高于 64Kbit/s的数据，这是帧中继吸引用户的主要原因之一。

典型的广域网技术 帧中继（FR）：应用 帧中继是一种广域网技术，它采用虚电路技术，对分组交换技术进行 简化，具有吞吐量大、时延小、适合突发性业务等特点，能充分利用 网络资源。帧中继为多区域间，全国范围内以及国际间实现通信提供 了一个灵活高效的广域网解决方案。 帧中继业务目前已广泛在局域网（LAN）互连、计算机辅助设计 （CAD）、计算机辅助制造（CAM）、文件传送、开放远程医疗、 图象查询业务和图象监视业务等网络应用中。

广域网接入技术 接入技术分类 接入网的概念 分或全部代替传统的用户本地线路网，可以包含复用、交叉 连接和传输功能。 Cable Modem 指本地交换机与用户端设备之间的传输系统，它可 以部 分或全部代替传统的用户本地线路网，可以包含复用、交叉 连接和传输功能。 接入技术分类 铜线接入技术 Cable Modem 光纤接入 HFC接入网 无线接入技术 电力线载波接入技术

广域网接入技术 铜线接入技术 和编码技术，提高铜线的传输速率。目前，铜线接入技术主 要有以下几种： Modem HDSL ADSL 指以现有的电话线为传输介质，采用各种先进的调制技 术 和编码技术，提高铜线的传输速率。目前，铜线接入技术主 要有以下几种： Modem HDSL ADSL VDSL/VHDSL

广域网接入技术 xDSL（数字用户线） 开发目的： 关键：提高电话线路的传输带宽！ DSL的主要应用： 宽带接入：满足视频、音频、多媒体、互联网等需要高带 宽的应用。 利用现有的、广泛应用的电话铜线，而不是重新布线。 关键：提高电话线路的传输带宽！ 方案：利用4kHz以上语音通信未使用的频带 DSL的主要应用： 网吧、住宅小区的用户接入互联网 WWW，文件/电影/音乐下载

广域网接入技术 DSL包括以下几种技术： ADSL 非对称数字用户线（我国使用最广泛） RADSL 速率自适应非对称数字用户线 HDSL 高比特率数字用户线 VDSL 甚高比特率数字用户线 SDSL 单线对HDSL数字用户线（HDSL2）

广域网接入技术 ADSL的具有非对称性，其下行速率比上行速率高。 将双绞线的带宽1.1MHz划分成3个频段，分别为用户话音、上行和下行。 它是为用户接入Internet而设计的，不适合商业应用。 ADSL的极限传输距离为4.6 ~ 5.5km。

广域网接入技术

广域网协议 企业网络通过广域网互联，需要使用适用于广域网 的网络协议 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。

PPP的配置 路由器上的配置 RA(config)# interface seriel 1/2 RA(config-if)# encapsulation ppp 注：路由器广域网默认封装方式为HDLC PPP可配置身份认证方式

PPP PAP验证 PAP验证特点： 两次握手协议 明文方式进行验证 Client Server Request RA RB 用户名+密码 验证成功 RA RB 验证失败 Hostname: ruijie Password: 123 username ruijie password 123 PAP验证特点： 两次握手协议 明文方式进行验证

PAP验证的配置 客户端（被验证方） RA(config)#interface seril 0 RA(config-if)# encapsulation ppp RA(config-if)#ppp pap sent-username ruijie password 123

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