第五广域网技术教学课件

第五广域网技术第五广域网技术1、合法而稳定的权力在使用得当时很少遇到抵抗。塞约翰逊2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美德。伯克3、最大限度地行使权力总是令人反感；权力不易确定之处始终存在着危险。塞约翰逊4、权力会奴化一切。塔西佗5、虽然权力是一头固执的熊，可是金子可以拉着它的鼻子走。莎士比5.1.1.广域网的概念v1.广域网与局域网的比较广域网与局域网的比较 v广域网是由多个局域网相互连接而成的。广域网是由多个局域网相互连接而成的。局域网局域网可以利用各种网间互联设备，可以利用各种网间互联设备，如中继器、网桥、如中继器、网桥、路由器等，构成复杂的网络，并扩展成广域网。路由器等，构成复杂的网络，并扩展成广域网。v局域网与广域网不同之处如下所示：局域网与广域网不同之处如下所示：(1)作用范围作用范围 (2)结构结构 (3)通信方通信方式式 (4)通信管理通信管理 (5)通信速率通信速率 (6)工作层次工作层次 5.1.1.广域网的概念v2.广域网的类型广域网的类型 v广域网能够连接距离较远的节点。建立广域网的广域网能够连接距离较远的节点。建立广域网的方法有很多种，如果以此对广域网来进行分类，方法有很多种，如果以此对广域网来进行分类，广域网可以被划分为：电路交换网、分组交换网广域网可以被划分为：电路交换网、分组交换网和专用线路网等。和专用线路网等。5.1.1.广域网的概念v(1)电路交换网电路交换网 v电路交换网是面向连接的网络，在数据需要发送电路交换网是面向连接的网络，在数据需要发送的时候，发送设备和接收设备之间必须建立并保的时候，发送设备和接收设备之间必须建立并保持一个连接，等到用户发送完数据后中断连接。持一个连接，等到用户发送完数据后中断连接。电路交换网只有在每个通话过程中建立一个专用电路交换网只有在每个通话过程中建立一个专用信道。它有模拟和数字的电路交换服务。典型的信道。它有模拟和数字的电路交换服务。典型的电路交换网是电话拨号网和电路交换网是电话拨号网和ISDN网。网。5.1.1.广域网的概念v(2)分组交换网分组交换网 v分组交换网使用无连接的服务，系统中任意两个分组交换网使用无连接的服务，系统中任意两个节点之间被建立起来的是虚电路。信息以分组的节点之间被建立起来的是虚电路。信息以分组的形式沿着虚电路从发送设备传输到接收设备。大形式沿着虚电路从发送设备传输到接收设备。大多数现代的网络都是分组交换网，例如多数现代的网络都是分组交换网，例如X.25网、网、帧中继网等。帧中继网等。5.1.1.广域网的概念v(3)专用线路网专用线路网 v专用线路网是指两个节点之间建立一个安全永久专用线路网是指两个节点之间建立一个安全永久的信道。专用线路网不需要经过任何建立或拨号的信道。专用线路网不需要经过任何建立或拨号进行连接，它是点到点连接的网络。典型的专用进行连接，它是点到点连接的网络。典型的专用线路网采用专用模拟线路、线路网采用专用模拟线路、E1线路等。线路等。5.1.2 广域网相关技术 与数据广域网相关的技术问题主要有与数据广域网相关的技术问题主要有2个：个：v(1)路由选择：由于源和目的站不是直接连接的，路由选择：由于源和目的站不是直接连接的，因此网络必须将分组从一个节点选择路由传输到因此网络必须将分组从一个节点选择路由传输到另一个节点，最后通过整个网络。另一个节点，最后通过整个网络。v(2)拥塞控制：进入网络的通信量必须与网络的拥塞控制：进入网络的通信量必须与网络的传输量相协调，以获得有效、稳定、良好的性能。传输量相协调，以获得有效、稳定、良好的性能。5.1.2 广域网相关技术 v为了实现路由的选择，路由算法必须随时了解网为了实现路由的选择，路由算法必须随时了解网络状态的以下信息。络状态的以下信息。v(l)路由器必须确定它是否激活了对该协议组的支路由器必须确定它是否激活了对该协议组的支持。持。v(2)路由器必须知道目的地网络。路由器必须知道目的地网络。v(3)路由器必须知道哪个外出接口是到达目的地路由器必须知道哪个外出接口是到达目的地的最佳路径。的最佳路径。5.1.2 广域网相关技术 一个好的路由算法通常要具备以下的条件。一个好的路由算法通常要具备以下的条件。v(1)迅速而准确的传递分组。迅速而准确的传递分组。v(2)能适应由于节点或链路故障而引起的网络拓扑结构的能适应由于节点或链路故障而引起的网络拓扑结构的变化。变化。v(3)能适应源和目的主机之间的业务负荷的变化。能适应源和目的主机之间的业务负荷的变化。v(4)能使分组避开暂时拥塞的链路。能使分组避开暂时拥塞的链路。v(5)能确定网络的连通性。能确定网络的连通性。v(6)低开销。低开销。5.1.2 广域网相关技术 v路由算法可以分为：非自适应的和自适应的。非路由算法可以分为：非自适应的和自适应的。非自适应算法不会根据当前测量或者估计的流量和自适应算法不会根据当前测量或者估计的流量和拓扑结构来调整它们的路由决策，这个过程也称拓扑结构来调整它们的路由决策，这个过程也称为静态路由。相反，自适应算法则会改变它们的为静态路由。相反，自适应算法则会改变它们的路由决策，以反映出拓扑结构的变化，通常也会路由决策，以反映出拓扑结构的变化，通常也会反映出流量的变化情况，这个过程称为动态路由。反映出流量的变化情况，这个过程称为动态路由。5.1.2 广域网相关技术 v(1)静态路由算法：在静态路由算法中，首先要静态路由算法：在静态路由算法中，首先要根据网络的拓扑结构确定路径，然后将这些路径根据网络的拓扑结构确定路径，然后将这些路径填入路由表中，并且在相当长的时间内这些路径填入路由表中，并且在相当长的时间内这些路径保持不变。这种路由算法适合于网络拓扑结构比保持不变。这种路由算法适合于网络拓扑结构比较稳定而且网络规模比较小的网络中。当网络比较稳定而且网络规模比较小的网络中。当网络比较大的时候，静态路由算法就不太适用了，因为较大的时候，静态路由算法就不太适用了，因为它不能根据网络的故障和负载的变化来做出快速它不能根据网络的故障和负载的变化来做出快速反应。反应。5.1.2 广域网相关技术 v(2)动态路由算法：在动态路由算法中，每个路动态路由算法：在动态路由算法中，每个路由器通过与其邻居的通信，不断学习网络的状态。由器通过与其邻居的通信，不断学习网络的状态。因此网络的拓扑结构变化可以最终传播到整个网因此网络的拓扑结构变化可以最终传播到整个网络中的所有路由器。根据这些收集到的信息，每络中的所有路由器。根据这些收集到的信息，每个路由器都可以计算出到达目的主机的最佳路径。个路由器都可以计算出到达目的主机的最佳路径。但是这种算法增加了路由器的复杂性，并且增大但是这种算法增加了路由器的复杂性，并且增大了选路时延。了选路时延。5.1.2 广域网相关技术 路由算法根据控制方式还可以分为集中路由算法和分布式路路由算法根据控制方式还可以分为集中路由算法和分布式路由算法。由算法。v(1)集中路由算法：在集中式路由算法中，所有可选择的集中路由算法：在集中式路由算法中，所有可选择的路由都由一个网控中心算出，并且由网控中心将这些信息路由都由一个网控中心算出，并且由网控中心将这些信息加载到各个路由器中。这种算法只适用于小规模的网络。加载到各个路由器中。这种算法只适用于小规模的网络。v(2)分布式路由算法：在分布式路由算法中，每个路由器分布式路由算法：在分布式路由算法中，每个路由器自己进行各自的路由计算。并且通过路由消息的交换来互自己进行各自的路由计算。并且通过路由消息的交换来互相配合。这种算法可以适应大规模的网络，但是容易产生相配合。这种算法可以适应大规模的网络，但是容易产生一些不一致的路由结果。而这些不同路由器计算的不同路一些不一致的路由结果。而这些不同路由器计算的不同路由结果可能会导致路由环路的产生。由结果可能会导致路由环路的产生。5.1.2 广域网相关技术 v在路由选择算法中，需要以某种尺度来衡量路径的在路由选择算法中，需要以某种尺度来衡量路径的“长度长度”。这些尺度。这些尺度可以是跳、成本、延时或者可用带宽。为了得到这些尺度值，路由器可以是跳、成本、延时或者可用带宽。为了得到这些尺度值，路由器必须相互交换信息来协调工作。可以利用距离矢量和链路状态这两种必须相互交换信息来协调工作。可以利用距离矢量和链路状态这两种算法来获得这些信息。算法来获得这些信息。v(1)距离矢量路由算法：这种算法要求相邻路由器之间交换路由表中距离矢量路由算法：这种算法要求相邻路由器之间交换路由表中的信息。这些信息说明到目的地的距离矢量。当相邻路由器交换了这的信息。这些信息说明到目的地的距离矢量。当相邻路由器交换了这些信息后，就可以寻找最优的路由。这种算法可以逐渐地与网络拓扑些信息后，就可以寻找最优的路由。这种算法可以逐渐地与网络拓扑的变化相适配。主要以的变化相适配。主要以RIP协议为代表。协议为代表。v(2)链路状态路由算法：在这种算法中，每个路由器对连接它和相邻链路状态路由算法：在这种算法中，每个路由器对连接它和相邻路由器的链路状态信息进行扩散，使每个路由器都可以得到整个网络路由器的链路状态信息进行扩散，使每个路由器都可以得到整个网络的拓扑图。并根据这个拓扑图来计算最优路由。的拓扑图。并根据这个拓扑图来计算最优路由。如如OSPF协议。协议。5.1.2 广域网相关技术 v目前最广泛使用的路由选择算法有目前最广泛使用的路由选择算法有Bellman-Ford算法和算法和Dijkstra算法，还包括扩散法、偏算法，还包括扩散法、偏差路由算法和源路由算法。差路由算法和源路由算法。5.1.2 广域网相关技术 v(1)Bellman-Ford算法：这种算法的原理是算法：这种算法的原理是A和和B之间最短路径上的节点到之间最短路径上的节点到A节点和节点和B 节点的路节点的路径也是最短的。这种算法容易分布实现，这样每径也是最短的。这种算法容易分布实现，这样每个节点可以独立地计算该节点到每个目的地的最个节点可以独立地计算该节点到每个目的地的最小费用，但是这种算法对链路故障的反应很慢。小费用，但是这种算法对链路故障的反应很慢。有可能会产生无穷计算的问题。有可能会产生无穷计算的问题。5.1.2 广域网相关技术 v(2)Dijkstra算法：这种算法比算法：这种算法比Bellman-Ford算法更有效，但是它要求每段链路的费用为算法更有效，但是它要求每段链路的费用为正值。它的主要思想是在增加路径费用的计算中正值。它的主要思想是在增加路径费用的计算中不断标记出离源节点最近的节点。这种算法要求不断标记出离源节点最近的节点。这种算法要求所以链路的费用是可以得到的。所以链路的费用是可以得到的。5.1.2 广域网相关技术 v(3)扩散法：这种算法的原理是要求分组交换机扩散法：这种算法的原理是要求分组交换机将输入分组转发到交换机的所有端口。这样只要将输入分组转发到交换机的所有端口。这样只要源和目的地之间有一条路径，分组就可以最终到源和目的地之间有一条路径，分组就可以最终到达目的地。当路由表中的信息不能得到时，或者达目的地。当路由表中的信息不能得到时，或者对网络的健壮性要求很严格时，扩散法是一种很对网络的健壮性要求很严格时，扩散法是一种很有效的路由算法。但是扩散法很容易淹没网络。有效的路由算法。但是扩散法很容易淹没网络。因此必须对扩散进行一些控制。因此必须对扩散进行一些控制。5.1.2 广域网相关技术 v(4)偏差路由算法：这种算法要求网络为每一对源和目的偏差路由算法：这种算法要求网络为每一对源和目的地之间提供多条路径。每个交换机首先将分组转发到优先地之间提供多条路径。每个交换机首先将分组转发到优先端口，如果这个端口忙或者拥塞，再将该分组转发到其他端口，如果这个端口忙或者拥塞，再将该分组转发到其他端口。偏差路由算法可以很好地工作在有规则的网络拓扑端口。偏差路由算法可以很好地工作在有规则的网络拓扑中。这种算法的优点是交换机可以不用缓存区，但是由于中。这种算法的优点是交换机可以不用缓存区，但是由于分组可以走其他的替代路径，因此不能保证分组的按序传分组可以走其他的替代路径，因此不能保证分组的按序传递。它是光纤网络中最强有力的候选算法。而且还可以实递。它是光纤网络中最强有力的候选算法。而且还可以实现许多高速分组交换。现许多高速分组交换。5.1.2 广域网相关技术 v(5)源路由算法：这种算法不要求中间节点保持源路由算法：这种算法不要求中间节点保持路由表，但要求源主机承担更繁重的工作。它可路由表，但要求源主机承担更繁重的工作。它可以用在数据报或者虚电路的分组交换网中。在分以用在数据报或者虚电路的分组交换网中。在分组发送之前，源主机必须知道目的地主机的完整组发送之前，源主机必须知道目的地主机的完整路由，并将该信息包含在分组头中。根据这个路路由，并将该信息包含在分组头中。根据这个路由信息，分组节点可以将分组转发到下一个节点。由信息，分组节点可以将分组转发到下一个节点。5.1.2 广域网相关技术 4.拥塞控制拥塞控制 v拥塞现象是指到达通信子网中某一部分的分组数拥塞现象是指到达通信子网中某一部分的分组数量过多，使得该部分网络来不及处理，以致引起量过多，使得该部分网络来不及处理，以致引起这部分乃至整个网络性能下降的现象，严重时甚这部分乃至整个网络性能下降的现象，严重时甚至会导致网络通信业务陷入停顿，即出现死锁现至会导致网络通信业务陷入停顿，即出现死锁现象。象。v 对资源的需求可用资源对资源的需求可用资源 5.1.2 广域网相关技术 v目前已经提出了各种拥塞控制算法，可以把拥塞控制分为目前已经提出了各种拥塞控制算法，可以把拥塞控制分为两大类：开环控制算法和闭环控制算法。两大类：开环控制算法和闭环控制算法。v开环控制算法是通过保证源所产生的业务流不会把网络性开环控制算法是通过保证源所产生的业务流不会把网络性能降低到规定的能降低到规定的QOS以下，来防止拥塞的出现。如果预计以下，来防止拥塞的出现。如果预计当加入新的业务流使当加入新的业务流使QOS无法得到保证，就必须拒绝。无法得到保证，就必须拒绝。v闭环算法通常是根据网络的状态来调整业务流。闭环算法通常是根据网络的状态来调整业务流。5.1.3 广域网接口介绍 v路由器不仅能实现局域网之间连接，更重要的应用还是在路由器不仅能实现局域网之间连接，更重要的应用还是在于局域网与广域网、广域网与广域网之间的相互连接。路于局域网与广域网、广域网与广域网之间的相互连接。路由器可将不同协议的广域网连接起来，使不同协议、不同由器可将不同协议的广域网连接起来，使不同协议、不同规模的网络之间进行互通。而路由器与广域网连接的接口规模的网络之间进行互通。而路由器与广域网连接的接口就被称之为广域网接口就被称之为广域网接口(WAN接口接口)。常见的广域网接口。常见的广域网接口有以下几种有以下几种：v1.RJ-45端口端口 2.高速同步串口高速同步串口(SERIAL)v3.异步串口异步串口 4.ISDN BRI端口端口 v5.FDDI端口端口 6.光纤端口光纤端口 5.2 X.25网v所谓分组交换，实质上是一种建立在所谓分组交换，实质上是一种建立在“存储存储转发转发”基础基础上发展起来的数据交换技术。它兼有电路交换和报文交换上发展起来的数据交换技术。它兼有电路交换和报文交换的优点。的优点。v分组交换在线路上采用动态复用技术传送按一定长度分割分组交换在线路上采用动态复用技术传送按一定长度分割为许多小段的数据（即分组）。每个分组信息都在有接收为许多小段的数据（即分组）。每个分组信息都在有接收和发送地址的标识，在一条物理线路上采用多路复用的技和发送地址的标识，在一条物理线路上采用多路复用的技术，同时传送多个数据分组。把来自用户发送短的数据暂术，同时传送多个数据分组。把来自用户发送短的数据暂存在交换机的存储器内，接着在网内转发。达到接收端，存在交换机的存储器内，接着在网内转发。达到接收端，再去掉分组头将各数据字段按顺序重新装配成完整的报文。再去掉分组头将各数据字段按顺序重新装配成完整的报文。5.2 X.25网v分组交换网是一种采用分组交换方式的数据通信分组交换网是一种采用分组交换方式的数据通信网，网，1976年年CCITT的的X.25协议就是针对分组交协议就是针对分组交换网而制定的国际标准。因此，分组交换网又称换网而制定的国际标准。因此，分组交换网又称X.25网。网。5.2 X.25网v事实上事实上X.25只是一个对公用分组交换网接口的规只是一个对公用分组交换网接口的规约。许多人使用术语约。许多人使用术语“X.25网络网络”，这导致许多人，这导致许多人错误地认为错误地认为X.25定义了网络协议。但事实并非如定义了网络协议。但事实并非如此，此，X.25只是定义了数据终端设备只是定义了数据终端设备DTE与公用分与公用分组交换网相连的数据电路终端设备组交换网相连的数据电路终端设备DCE之间的接之间的接口（如图口（如图5.1所示）。所示）。5.2 X.25网 图5.1 X.25规定了DTE-DCE的接口5.2 X.25网v从从ISO/OSI体系结构的观点看，体系结构的观点看，X.25包含了包含了OSI七层七层模型中的下模型中的下3层：物理层、数据链路层、网络层，定义了层：物理层、数据链路层、网络层，定义了专用电路连接到公用数据网上的分组型数据终端设备专用电路连接到公用数据网上的分组型数据终端设备（DTE）与数据电路终端设备（）与数据电路终端设备（DCE）之间的接口标准。）之间的接口标准。vX.25定义了一系列的规定，它们决定了分组型终端设备定义了一系列的规定，它们决定了分组型终端设备如何把控制信息和数据装入分组，建立呼叫，保持和拆除如何把控制信息和数据装入分组，建立呼叫，保持和拆除呼叫，以及传输的管理和流量的控制。呼叫，以及传输的管理和流量的控制。X.25定义了定义了3级通级通信协议：物理级、链路级和分组级。信协议：物理级、链路级和分组级。5.2 X.25网v分组交换网一般由分组交换机、网络管理中心、分组交换网一般由分组交换机、网络管理中心、远程集中器、分组装拆设备、用户接入设备和传远程集中器、分组装拆设备、用户接入设备和传输线路等基本设备组成。输线路等基本设备组成。v作为作为X.25网的代表中国公用分组交换网网的代表中国公用分组交换网（CHINAPAC）于）于1993年建立，是由中国邮电年建立，是由中国邮电部建设和经营的，能提供多种业务的全国分组交部建设和经营的，能提供多种业务的全国分组交换网。换网。5.3 综合业务数字网ISDNv综合业务数字网（综合业务数字网（ISDN，Integrated Services Digital Network）是一种公用电）是一种公用电信网络，是由公用电话网发展起来的。为解决电信网络，是由公用电话网发展起来的。为解决电话网速度慢，提供服务单一的缺点，话网速度慢，提供服务单一的缺点，ISDN将其将其基础结构设计成能够提供综合的语音、数据、视基础结构设计成能够提供综合的语音、数据、视频、图像及其他应用的服务。频、图像及其他应用的服务。5.3 综合业务数字网ISDNvISDN起源于起源于1967年，但是直到年，但是直到1984年才被明确定义。年才被明确定义。国际电信标准化组织国际电信标准化组织CCITT（现（现ITU-T）对）对ISDN是这是这样定义的：样定义的：“ISDN是以综合数字电话网（是以综合数字电话网（IDN）为基础）为基础发展演变而成的通信网，能够提供端到端的数字连接，用发展演变而成的通信网，能够提供端到端的数字连接，用来支持包括话音在内的多种电信业务，用户能够通过有限来支持包括话音在内的多种电信业务，用户能够通过有限的一组标准化的多用途用户的一组标准化的多用途用户/网络接口接入网内。网络接口接入网内。”vISDN按信道的传输速率可分为窄带按信道的传输速率可分为窄带ISDN（N-ISDN）和宽带（和宽带（B-ISDN）两类。）两类。5.3 综合业务数字网ISDNvISDN网络体系结构是在普通电话网的基础上发展起来的，网络体系结构是在普通电话网的基础上发展起来的，在交换机用户接口板和用户终端一侧都有相应的改进，而在交换机用户接口板和用户终端一侧都有相应的改进，而对网络的用户线来说，两者是完全兼容的，无需变换，从对网络的用户线来说，两者是完全兼容的，无需变换，从而使普通电话升级接入而使普通电话升级接入ISDN网所要付出的代价较低。网所要付出的代价较低。ISDN的用户网络接口（的用户网络接口（UNI）如图）如图5.2所示。所示。ISDN终 端设备TE1普通模拟设备TE2终端适配器TA网络端接设备NTISDN交换机S接口U接口图5.2 ISDN网络用户接口5.3 综合业务数字网ISDNv在在ISDN的的UNI中提供了两种类型的信道：一种中提供了两种类型的信道：一种是信息信道（如是信息信道（如B通道），用来传送各种信息流；通道），用来传送各种信息流；另一种是信令信道（如另一种是信令信道（如D通道），用来传送对用户通道），用来传送对用户的网络实施控制的信令信息。由于信道不同，他的网络实施控制的信令信息。由于信道不同，他们的带宽和速度也不同，们的带宽和速度也不同，B信道较宽、较快，速率信道较宽、较快，速率为为64kb/s，用来传送语音或数据资料，而，用来传送语音或数据资料，而D信信道则可以用来传输信令信息，也可以用来传输低道则可以用来传输信令信息，也可以用来传输低速数据，其传输速率只有速数据，其传输速率只有16kb/s。5.3 综合业务数字网ISDNvCCITT规定了两种规定了两种UNI，即基本速率接口（，即基本速率接口（BRI）和基群速率接口）和基群速率接口（PRI）。）。v基本速率接口是将现有的电话网的普通用户线作为基本速率接口是将现有的电话网的普通用户线作为ISDN用户线而规用户线而规定的接口，也是定的接口，也是ISDN的最基本的的最基本的UNI。它包括一个。它包括一个D通道及两个通道及两个B通道，一般称为通道，一般称为2B+D。一般所说的。一般所说的“一线通一线通”128k的速率就是指的的速率就是指的2B的速率。这三条信道被分时复用至的速率。这三条信道被分时复用至1个数字化语音或一个数据。由个数字化语音或一个数据。由于包括两个于包括两个B信道，故基本速率接口能够使用户在传输数据的同时，信道，故基本速率接口能够使用户在传输数据的同时，利用一条电话线进行通话。利用一条电话线进行通话。v我国采用的基群速率接口为我国采用的基群速率接口为2048kb/s，它包括一个，它包括一个D通道及通道及30个个B通道，一般称为通道，一般称为30B+D。B和和D均为均为64kb/s的数字信道。的数字信道。B信道主信道主要用于传送信息流；要用于传送信息流；D通道主要用于传送电路交换的信息。通道主要用于传送电路交换的信息。5.3 综合业务数字网ISDNvISDN用户端设备主要有以下用户端设备主要有以下4种：种：ISDN网络终端网络终端（NT1）、）、ISDN终端适配器（终端适配器（TA）、）、ISDN接入适配接入适配卡和卡和ISDN数字电话机。数字电话机。v目前中国电信已经为用户开展提供国际窄带综合业务数字目前中国电信已经为用户开展提供国际窄带综合业务数字网（网（“一线通一线通”业务），该网可以把各种电信业务（电话、业务），该网可以把各种电信业务（电话、电报、传真、数据图像等）综合在同一个网内处理并传输，电报、传真、数据图像等）综合在同一个网内处理并传输，并可在不同的业务终端之间实现互通。用户只要用一个电并可在不同的业务终端之间实现互通。用户只要用一个电话端口即可实现电话、传真与图像的同时传送。话端口即可实现电话、传真与图像的同时传送。5.3 综合业务数字网ISDNISDN的基本业务主要包括有：的基本业务主要包括有：（1）承载业务）承载业务v承载业务是网络向客户提供的一种低层的信息转移能力，与终端的类承载业务是网络向客户提供的一种低层的信息转移能力，与终端的类型无关。承载业务又分为电路交换的承载业务和分组交换的承载业务。型无关。承载业务又分为电路交换的承载业务和分组交换的承载业务。在电路交换的承载业务中有话音业务，二类在电路交换的承载业务中有话音业务，二类/三类传真业务以及超高三类传真业务以及超高速传真和电视图像业务等。采用分组交换方式可以建立虚呼叫和永久速传真和电视图像业务等。采用分组交换方式可以建立虚呼叫和永久性虚电路承载业务。性虚电路承载业务。（2）用户终端业务）用户终端业务v用户终端业务是指利用窄带综合业务数字网和一些特定的终端能够提用户终端业务是指利用窄带综合业务数字网和一些特定的终端能够提供的业务。主要包括：数字电话、智能用户电报、四类传真、混合通供的业务。主要包括：数字电话、智能用户电报、四类传真、混合通信、可视图文、用户电报、数据通信、视频业务。信、可视图文、用户电报、数据通信、视频业务。5.4 DDNv数字数据网（数字数据网（DDN，Digital Data Network）是利用数字信道传输数据信号的数据）是利用数字信道传输数据信号的数据传输网。他的传输媒介有光缆、数字微波、卫星传输网。他的传输媒介有光缆、数字微波、卫星信道以及用户端可用的普通和双绞线。通常是将信道以及用户端可用的普通和双绞线。通常是将数万、数十万条以光缆为主体的数字电路，通过数万、数十万条以光缆为主体的数字电路，通过数字电路管理设备，构成一个传输速率高、质量数字电路管理设备，构成一个传输速率高、质量好、网络时延小、全透明、高流量的数据传输基好、网络时延小、全透明、高流量的数据传输基础网络。础网络。5.4 DDNvDDN利用数字信道来连续传输数据信号，它不具利用数字信道来连续传输数据信号，它不具备数据交换的功能，不同于通常的报文交换网和备数据交换的功能，不同于通常的报文交换网和分级交换网。归纳起来分级交换网。归纳起来DDN主要具有以下特点：主要具有以下特点：v（1）传输速率高，网络时延小。）传输速率高，网络时延小。v（2）传输质量较高。）传输质量较高。v（3）DDN为全透明网。为全透明网。v（4）DDN是同步数据网。是同步数据网。5.4 DDNvDDN网是由数字传输电路和相应的数字交叉复用设备组成网是由数字传输电路和相应的数字交叉复用设备组成（如图（如图5.3所示）。其中，数字传输电路主要以光缆为主，所示）。其中，数字传输电路主要以光缆为主，数字交叉连接复用设备对数字电路进行半固定交叉连接和数字交叉连接复用设备对数字电路进行半固定交叉连接和子速率的复用。子速率的复用。图 5.3 DDN网络结构5.4 DDNv中国公用数字数据网中国公用数字数据网ChinaDDN的建设始于的建设始于20世纪世纪90年年代初，到目前为止，已覆盖全国的大部分地区。它是由中代初，到目前为止，已覆盖全国的大部分地区。它是由中国电信经营的、向社会各界提供服务的公共信息平台，已国电信经营的、向社会各界提供服务的公共信息平台，已成为国民经济信息化、国家三金工程（金桥、金卡、金关）成为国民经济信息化、国家三金工程（金桥、金卡、金关）的主要通信平台。的主要通信平台。v我国我国DDN网络规模大、数量多，为了组网灵活、扩容方便、网络规模大、数量多，为了组网灵活、扩容方便、业务组织管理清晰，按网络功能层次划分，可把业务组织管理清晰，按网络功能层次划分，可把DDN分分为核心层、接入层和用户接口层为核心层、接入层和用户接口层3层网络结构。层网络结构。5.5 帧中继5.5 帧中继v由于传输技术的发展，数据传输误码率大大降低，由于传输技术的发展，数据传输误码率大大降低，分组通信的差错恢复机制显得过于繁琐。为此，分组通信的差错恢复机制显得过于繁琐。为此，人们采用了帧中继技术来解决这个问题。帧中继人们采用了帧中继技术来解决这个问题。帧中继舍去了分组交换舍去了分组交换X.25协议中的分组层，采用物理协议中的分组层，采用物理层和链路层二级结构，在链路层完成统计复用层和链路层二级结构，在链路层完成统计复用/帧帧透明传输和错误检测，省去了帧编号、流控、应透明传输和错误检测，省去了帧编号、流控、应答和监视等机制，节省了交换机开销，降低了时答和监视等机制，节省了交换机开销，降低了时延，提高了效率。延，提高了效率。5.5 帧中继v帧中继是帧中继是20世纪世纪80年代末发展起来的一种数据通信技术，年代末发展起来的一种数据通信技术，其英文名为其英文名为Frame Relay，简称，简称FR。v帧中继是在用户与网络接口之间提供用户信息流的双向传帧中继是在用户与网络接口之间提供用户信息流的双向传送，并保持顺序不变的一种承载业务。送，并保持顺序不变的一种承载业务。v用户信息以帧为单位进行传输，并对用户信息进行统计复用户信息以帧为单位进行传输，并对用户信息进行统计复用。帧中继是综合业务数字网标准化过程中产生的一种重用。帧中继是综合业务数字网标准化过程中产生的一种重要技术，它是在数字光纤传输线路逐渐代替原有的模拟线要技术，它是在数字光纤传输线路逐渐代替原有的模拟线路，用户终端智能化的情况下，由路，用户终端智能化的情况下，由X.25分组交换技术发分组交换技术发展起来的一种传输技术。展起来的一种传输技术。5.5 帧中继可以将帧中继技术归纳为一下几点：可以将帧中继技术归纳为一下几点：v（1）帧中继技术主要用于传递数据业务，它使用一组规程将数据信）帧中继技术主要用于传递数据业务，它使用一组规程将数据信息以帧的形式（简称帧中继协议）有效地进行传送。它是广域网通信息以帧的形式（简称帧中继协议）有效地进行传送。它是广域网通信的一种方式。的一种方式。v（2）帧中继所使用的是逻辑连接，而不是物理连接，在一个物理连）帧中继所使用的是逻辑连接，而不是物理连接，在一个物理连接上可复用多个逻辑连接（即可建立多条逻辑信道），可实现带宽的接上可复用多个逻辑连接（即可建立多条逻辑信道），可实现带宽的复用和动态分配。复用和动态分配。v（3）帧中继协议是对）帧中继协议是对X.25协议的简化，因此处理效率很高，网络吞协议的简化，因此处理效率很高，网络吞吐量高，通信时延低，帧中继用户的接入速率达到吐量高，通信时延低，帧中继用户的接入速率达到64kb/s2Mb/s甚至可达到甚至可达到34Mb/s。v（4）帧中继的帧信息长度远比）帧中继的帧信息长度远比X.25分组长度要长，最大帧长度可达分组长度要长，最大帧长度可达1600字节字节/帧，适合于封装局域网的数据单元和突发业务（如压缩视帧，适合于封装局域网的数据单元和突发业务（如压缩视频业务、频业务、WWW业务等）。业务等）。5.5 帧中继局域网路由器或FRADFR网局域网路由器或FRAD帧中继通信过程如图5.4所示。图5.4 帧中继通信5.5 帧中继v帧中继网络是由许多帧中继交换机通过中继电路帧中继网络是由许多帧中继交换机通过中继电路连接组成。一般来说，连接组成。一般来说，FR路由器路由器(或或FRAD)放在放在离局域网相近的地方，路由器可以通过专线电路离局域网相近的地方，路由器可以通过专线电路接到电信局的交换机。用户只要购买一个带帧中接到电信局的交换机。用户只要购买一个带帧中继封装功能的路由器（一般的路由器都支持），继封装功能的路由器（一般的路由器都支持），再申请一条接到电信局帧中继交换机的再申请一条接到电信局帧中继交换机的DDN专线专线电路或电路或HDSL专线电路，就具备开通长途帧中继专线电路，就具备开通长途帧中继电路的条件。电路的条件。5.5 帧中继5.5 帧中继v帧中继提供永久虚电路帧中继提供永久虚电路PVC业务。帧中继的主要业务。帧中继的主要应用：传输多种类型信息；用于终端与主机的通应用：传输多种类型信息；用于终端与主机的通信；用于局域网与局域网的通信；用于语音交换、信；用于局域网与局域网的通信；用于语音交换、传真交换；混合复用以上的通信。传真交换；混合复用以上的通信。5.6 ATM网络v根据前面所学过的知识，根据前面所学过的知识，ISDN按信道的传输速率可分为按信道的传输速率可分为窄带窄带ISDN（N-ISDN）和宽带）和宽带ISDN（B-ISDN）两类。）两类。v异步传输模式（异步传输模式（ATM，Asynchronous Transfer Mode）就是用于宽带综合业务数字网（）就是用于宽带综合业务数字网（B-ISDN）的一）的一种交换技术，它是种交换技术，它是CCITT于于1998年制定的标准。定义如年制定的标准。定义如下：下：“ATM是一种转换模式，在这一模式中信息被组织成是一种转换模式，在这一模式中信息被组织成信元，而包含一段信息的信元（信元，而包含一段信息的信元（cell）并不需要周期性地）并不需要周期性地出现。出现。”从这个意义上来说，这种转换模式是异步的。从这个意义上来说，这种转换模式是异步的。5.6 ATM网络vATM实在分组交换基础上发展起来的，它使用固实在分组交换基础上发展起来的，它使用固定长度分组，并使用空闲信元来填充信道，从而定长度分组，并使用空闲信元来填充信道，从而使信道分成等长的时间小段。由于光纤通信提供使信道分成等长的时间小段。由于光纤通信提供了低误码率的传输通道，因而流量控制和差错控了低误码率的传输通道，因而流量控制和差错控制便可移动到用户终端，网络只负责信息的交换制便可移动到用户终端，网络只负责信息的交换和传送，从而使传输时延减小。所以和传送，从而使传输时延减小。所以ATM适用于适用于高速数据交换业务。高速数据交换业务。5.6 ATM网络v信元实际上就是分组，只是为了区别于信元实际上就是分组，只是为了区别于X.25的分组，才的分组，才将将ATM的信息单元叫做信元。的信息单元叫做信元。v信元主要由两部分构成，即信元头和信元净荷。信元头所信元主要由两部分构成，即信元头和信元净荷。信元头所包含的是地址和控制信息，信元净荷是用户数据。包含的是地址和控制信息，信元净荷是用户数据。ATM信信元是固定长度的分组，共有元是固定长度的分组，共有53个字节。前面个字节。前面5个字节为信个字节为信头，主要完成寻址的功能；后面的头，主要完成寻址的功能；后面的48个字节为信息段，用个字节为信息段，用来装载来自不同用户、不同业务的信息。来装载来自不同用户、不同业务的信息。v话音、数据、图像等所有的数字信息都要经过切割，封装话音、数据、图像等所有的数字信息都要经过切割，封装成统一格式的信元在网中传递，并在接收端恢复所需格式。成统一格式的信元在网中传递，并在接收端恢复所需格式。5.6 ATM网络v由于由于ATM技术简化了交换过程，去除了不必要的技术简化了交换过程，去除了不必要的数据校验，采用易于处理的固定信元格式，所以数据校验，采用易于处理的固定信元格式，所以ATM交换速率大大高于传统的数据网，如交换速率大大高于传统的数据网，如X.25、DDN、帧中继等。另外，对于如此高速的数据网，、帧中继等。另外，对于如此高速的数据网，ATM网络采用了一些有效的业务流量监控机制，网络采用了一些有效的业务流量监控机制，对网上用户数据进行实时监控，把网络拥塞发生对网上用户数据进行实时监控，把网络拥塞发生的可能性降到最小。的可能性降到最小。5.6 ATM网络v对不同业务赋予不同的对不同业务赋予不同的“特权特权”，如语音的实时性，如语音的实时性特权最高，一般数据文件传输的正确性特权最高。特权最高，一般数据文件传输的正确性特权最高。网络对不同业务分配不同的网络资源，这样不同网络对不同业务分配不同的网络资源，这样不同的业务在网络中才能做到的业务在网络中才能做到“和平共处和平共处”。vATM网络的目的是给出一套与网络所传输的信息网络的目的是给出一套与网络所传输的信息类型无关的网络服务。类型无关的网络服务。ATM提供的服务由提供的服务由B-ISDN参考模型来定义。图参考模型来定义。图5.5给出了给出了B-ISDN参考模型。参考模型。5.6 ATM网络高层高层信令信令A A级级B B级级C C级级D D级级ATMATM适适配器配器信令信令AALAALAAL2AAL2AAL3/4AAL3/4或或AAL5AAL5ATMATM层层物理层物理层图5.5 B-ISDN参考模型5.6 ATM网络v1.ATM物理层物理层vATM物理层定义了载波信号的电气性能（如电压物理层定义了载波信号的电气性能（如电压和频率）、传输介质的物理特性以及光纤和连接和频率）、传输介质的物理特性以及光纤和连接头的类型。头的类型。ATM信元基本上能在任何物理介质上信元基本上能在任何物理介质上传输。但大多数情况，物理层使用基于光纤链路传输。但大多数情况，物理层使用基于光纤链路的同步光线网（的同步光线网（SONET）。）。5.6 ATM网络v2.ATM层层v为了给网络中的用户和应用提供一套公共的传输服务，应为了给网络中的用户和应用提供一套公共的传输服务，应用可以采用高层协议功能，如数据、语言或视频应用等。用可以采用高层协议功能，如数据、语言或视频应用等。ATM层提供的基本服务是为了完成层提供的基本服务是为了完成ATM网络上的用户和网络上的用户和设备之间的信息传输，信息传输需要通过在用户和设备之设备之间的信息传输，信息传输需要通过在用户和设备之间建立连接来实现。在间建立连接来实现。在ATM网络中，使用了两种类型的网网络中，使用了两种类型的网络接口：用户至网络接口络接口：用户至网络接口UNI，定义了，定义了ATM用户和用户和ATM网络之间的界面；网络至网络接口网络之间的界面；网络至网络接口NNI，定义了公用，定义了公用ATM网络中两个网络中两个ATM交换机之间的界面。交换机之间的界面。5.6 ATM网络v3.ATM适配层适配层vATM适配层主要负责将用户层的信息转换成适配层主要负责将用户层的信息转换成ATM网络可用的格式。当用户层把一个较长的数据包网络可用的格式。当用户层把一个较长的数据包提交给提交给ATM适配层后，由适配层后，由ATM适配层负责将数据适配层负责将数据包分割成若干信元载体，再传给包分割成若干信元载体，再传给ATM层。层。5.6 ATM网络vATM采用了采用了ALL、AAL2、AAL3、AAL4、AAL5多种适配层，以适应多种适配层，以适应ATM网络的传输服务。传输服务可分为网络的传输服务。传输服务可分为5种类型，种类型，A级、级、B级、级、C级、级、D级这级这4种不同的用户业务由种不同的用户业务由ATM适配层提供，第五种则是由用户或厂家自定义的服适配层提供，第五种则是由用户或厂家自定义的服务。务。v（1）A级。固定比特率（级。固定比特率（CRB）业务，由）业务，由AAL1适配。支持面向连接的业务，适配。支持面向连接的业务，其比特率固定，常见业务为其比特率固定，常见业务为64kb/s话音业务、固定码率非压缩的视频通信话音业务、固定码率非压缩的视频通信及专用数据网的租用电路。及专用数据网的租用电路。v（2）B级。可变比特率（级。可变比特率（VBR）业务，由）业务，由AAL2适配。支持面向连接的业务，适配。支持面向连接的业务，其比特率是可变的。常见业务为压缩的分组语音通信和压缩的视频传输。其比特率是可变的。常见业务为压缩的分组语音通信和压缩的视频传输。v（3）C级。面向连接的数据服务，由级。面向连接的数据服务，由AAL3或或AAL4适配。该业务为面向连适配。该业务为面向连接的业务，适用于文件传递和数据网业务，其连接是在数据被传送以前建立接的业务，适用于文件传递和数据网业务，其连接是在数据被传送以前建立的。它是可变比特率的。的。它是可变比特率的。v（4）D级。无连接数据业务，常见业务为数据报业务和数据网业务。在传递级。无连接数据业务，常见业务为数据报业务和数据网业务。在传递数据前，其连接不会建立。数据前，其连接不会建立。AAL3、AAL4或或AAL5均支持此业务。均支持此业务。5.6 ATM网络一个一个ATM的传输过程包括一下的传输过程包括一下3个阶段：个阶段：v（1）呼叫建立。传送者和接收者之间叫做）呼叫建立。传送者和接收者之间叫做“虚电路虚电路”（Virtual Circuits）的点对点连接首先被建立起来，这是应传送者的要求由）的点对点连接首先被建立起来，这是应传送者的要求由ATM网络完成的。传送者使用一个叫网络完成的。传送者使用一个叫“信令信令”的过程来创建这些连接。的过程来创建这些连接。v（2）数据传输。一旦）数据传输。一旦ATM连接建立起来，数据就被划分成多个连接建立起来，数据就被划分成多个ATM信元，通过虚电路组成的连接进行传输。信元，通过虚电路组成的连接进行传输。ATM模型中的虚电路由虚路模型中的虚电路由虚路径和虚信道组成。虚路径和虚信道是径和虚信道组成。虚路径和虚信道是ATM网络中信元运输和路由的机网络中信元运输和路由的机制。制。v（3）呼叫中止。一旦数据传输完成，）呼叫中止。一旦数据传输完成，ATM客户机再次使用信令过程客户机再次使用信令过程访问网络（通过标准的、预定义的虚信道识别符），告知网络会话已访问网络（通过标准的、预定义的虚信道识别符），告知网络会话已经结束，然后由虚电路提供的连接将被网络释放。这将通过清除所有经结束，然后由虚电路提供的连接将被网络释放。这将通过清除所有交换机的转发表中对应的交换机的转发表中对应的VPI和和VCI，释放所有交换机为此连接所保，释放所有交换机为此连接所保留的资源来完成。留的资源来完成。5.6 ATM网络vATM技术与其他技术相比有吞吐量高、支持时延可变、技术与其他技术相比有吞吐量高、支持时延可变、支持面向连接和无连接、用户介入速率高等特点支持面向连接和无连接、用户介入速率高等特点.v主要应用于以下几个领域：多媒体应用、客户主要应用于以下几个领域：多媒体应用、客户/服务器结服务器结构、高速主干、构、高速主干、ATM工作组等。工作组等。ATM的实现需要将的实现需要将LAN的环境集成到的环境集成到ATM网络中。提供跨越网络中。提供跨越ATM的的LAN到到LAN以及以及LAN到到LAN的网际连接。的网际连接。vATM的缺点主要有：的缺点主要有：ATM的许多概念尚未标准化，尚需的许多概念尚未标准化，尚需时间才能成为一种成熟的标准技术，因此互操作性能不够时间才能成为一种成熟的标准技术，因此互操作性能不够完善；现有网络操作系统对完善；现有网络操作系统对ATM的支持不够完善；的支持不够完善；ATM网络构件的生产规模不大，价格较高。网络构件的生产规模不大，价格较高。5.7 xDSL接入技术v数字用户线路（数字用户线路（DSL，Digital Subscriber Line）是一项利用铜电话线路，将高带宽信息传）是一项利用铜电话线路，将高带宽信息传送到家庭和小型企业的技术。它们的传输速率要送到家庭和小型企业的技术。它们的传输速率要远远高于普通的模拟远远高于普通的模拟Modem,甚至能够提供比普甚至能够提供比普通模拟通模拟Modem快快300倍的兆级传输速率。一条倍的兆级传输速率。一条DSL线路既可以传送数据，也可以传送语言信号，线路既可以传送数据，也可以传送语言信号，并且线路的数据部分是持续连接的。并且线路的数据部分是持续连接的。5.7 xDSL接入技术vDSL最大的优势在于利用现有的电话网络构架，最大的优势在于利用现有的电话网络构架，为用户提供更高的传输速度，这就使得动画、音为用户提供更高的传输速度，这就使得动画、音频甚至频甚至3D图像的连接传输成为可能。所以人们可图像的连接传输成为可能。所以人们可以利用它来进行各种高速数据应用，包括视频会以利用它来进行各种高速数据应用，包括视频会议、高速议、高速Internet接入、多媒体应用、在线银行、接入、多媒体应用、在线银行、连接远程网络，等等。连接远程网络，等等。5.7 xDSL接入技术v近年各种以铜电话线为介质的近年各种以铜电话线为介质的DSL技术得到了迅技术得到了迅速发展，它包括普通速发展，它包括普通DSL、HDSL（对称（对称DSL）、）、ADSL（不对称（不对称DSL）、）、VDSL（甚高比特率（甚高比特率DSL）、）、SDSL（单线制（单线制DSL）、）、CDSL（Consumer DSL）等，一般称之为）等，一般称之为xDSL。xDSL不但能加快不但能加快Internet接入的速度，接入的速度，还能减轻交换网的负荷，因此备受电信运营公司还能减轻交换网的负荷，因此备受电信运营公司的青睐。的青睐。5.7 xDSL接入技术v1.ADSLv非对称数字用户线（非对称数字用户线（ADSL，Asymmetric Digital Subscriber Line），），ADSL被称为被称为“非对称非对称”是由其双向或双工带宽中的大部分被分配是由其双向或双工带宽中的大部分被分配给了下行方向，即向用户发送数据的方向。只有给了下行方向，即向用户发送数据的方向。只有一小部分带宽供上行方向或发送用户交互信息的一小部分带宽供上行方向或发送用户交互信息的方向使用。方向使用。5.7 xDSL接入技术v此外，由于此外，由于ADSL采用频分复用技术，可将电话采用频分复用技术，可将电话语音和数据流一起传输，用户只需要加装一个语音和数据流一起传输，用户只需要加装一个ADSL用户端设备，通过分流器（话音与数据分用户端设备，通过分流器（话音与数据分离器）与电话并联，便可使一条普通电话线同时离器）与电话并联，便可使一条普通电话线同时通话和上网互不干扰。通话和上网互不干扰。5.7 xDSL接入技术vADSL常用的业务有：数据业务、常用的业务有：数据业务、Internet/Extranet/Intranet业务、帧中继业务、帧中继FR接入业务、接入业务、ATM业务、语音业务、视频业务、业务、语音业务、视频业务、VPN虚拟专网业务等。目前，虚拟专网业务等。目前，ADSL主要应用于主要应用于家庭办公、远程办公、高速上网远程教育、家庭办公、远程办公、高速上网远程教育、VOD视频点播、视频会议、网间互联等领域。视频点播、视频会议、网间互联等领域。5.7 xDSL接入技术v2.RADSLvRADSL是是ADSL技术的一种，在这项技术中，软件可以技术的一种，在这项技术中，软件可以决定在特定客户电话线上信号的传输速率，相应地调整传决定在特定客户电话线上信号的传输速率，相应地调整传输速率，因而具有很强的灵活性。输速率，因而具有很强的灵活性。RADSL可以使可以使Internet用户避免在强噪声条件下中断通信，因为它能用户避免在强噪声条件下中断通信，因为它能自适应地降低传输速率而不中断通信，用户也可以根据自自适应地降低传输速率而不中断通信，用户也可以根据自己的需要选择传输速率。因为传输速率不同，费用不同。己的需要选择传输速率。因为传输速率不同，费用不同。5.7 xDSL接入技术v3.HDSLv应用最广的应用最广的DSL的最早期版本要算的最早期版本要算HDSL了。这了。这项技术被用于企业站点内部和电话公司与客户之项技术被用于企业站点内部和电话公司与客户之间的宽带数据传输。间的宽带数据传输。ADSL用一条线作双向传输，用一条线作双向传输，而而HDSL用两条线来实现，它的两条线是对称的，用两条线来实现，它的两条线是对称的，即两种方向的带宽相等。因此，其最大传输速率即两种方向的带宽相等。因此，其最大传输速率要低于要低于ADSL。5.7 xDSL接入技术v4.VDSLvVDSL是是ADSL的更高的版本。在的更高的版本。在VDSL中，短距中，短距电缆的单向传输速率是电缆的单向传输速率是ADSL的的10倍以上，达到倍以上，达到55Mb/s，如此高的速率即使是第二代，如此高的速率即使是第二代Internet使用也绰绰有余。目前，使用也绰绰有余。目前，VDSL系统传系统传输的距离较短，一般不超过输的距离较短，一般不超过1.5km。同。同ADSL一一样，样，VDSL也主要用于实时视频传输和高速数据也主要用于实时视频传输和高速数据访问。访问。5.7 xDSL接入技术v5.IDSLvIDSL的速率与的速率与ISDN的的128kb/s的数据速率和服务很接的数据速率和服务很接近，它可以提供近，它可以提供ISDN的基本速率（的基本速率（2B+D）或基群速率）或基