网络互连与广域网

,*,ACCP V4.0,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,*,西 北 农 林 科 技 大 学 基 地,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第,4,章 网络互连与广域网,计算机基础教学部：董小艳,第,4,章 网络互连与广域网,4.1,网络互联概述,4.2,网络互联设备,4.3,第三层交换技术,4.4,广域网介绍,*,5.5,广域网接入,4.1 网络互联概述,一、网络互联的基本概念,网络互连的提出：,解决网络传输介质长度限制问题；,满足更多的节点连接网络的要求；,解决异构网络的互相通信和资源共享问题；,接入,Internet,等。,？,？,Internet,4.1 网络互联概述,一、网络互联的基本概念,网络互连：,是指将分布在不同地理位置的网络、设备相连接，以构成更大规模的互连网络系统，并实现互连网络资源的共享；,实现网络之间、网络上主机间的互连、互通、互操作。,互连是,基础,，互通是,手段,，互操作是,目的,。,4.1 网络互联概述,二、网络互联的层次,传输层,网络层,数据链路层,物理层,网络,A,应用层,表示层,会话层,路由器,网桥,中继器,网关,传输层,网络层,数据链路层,物理层,网络,B,应用层,表示层,会话层,传输介质,传输介质,4.1 网络互联概述,二、网络互联的层次,物理层互联,互联设备是,中继器,，信号放大，扩大局域网连接范围。,数据链路层互联,互联设备是,网桥,；在,LAN,之间存储转发帧，提供链路层上的协议转换,。,网络层互联,互连设备是,路由器,；在不同的网间存储转发分组，提供网络层的协议转换，进行路由选择 。,高层互联,互联设备是,网关,，提供不同体系间互连接口。,4.1 网络互联概述,三、网络互联的类型,局域网,局域网互连,同构网互连：具有相同协议的局域网互连；,异构网互连：不同协议的局域网互连；,局域网,广域网互连；,广域网,广域网互连；,4.2 网络互联设备,一、中继器,中继器是最简单的局域网延伸设备，工作在,物理层,。,它是一种,信号再生放大器,，将接收到弱信号中的数据提出放大，再重新传入物理媒体。,安装简单，使用方便，几乎不需要维护，处理速度快。,网络段,1,网络段,2,中继器,物理层的互连,4.2 网络互联设备,二、网桥,网桥又称桥接器，是一种,存储转发设备,，主要用于局域网与局域网互联。,负责在数据链路层上将,数据帧,进行存储转发。,网桥的作用是扩大网络的距离，并过虑信息流减轻网络的负担。,网桥能互连,MAC,子层不同的局域网,A,F,E,网桥,1,D,C,B,H,G,K,I,J,网桥,3,网桥,2,802.3,802.3,802.5,802.4,网桥能互连,MAC,子层不同的局域网,数据链路层互连,4.2 网络互联设备,三、路由器,互联设备是路由器，主要用于局域网广域网互联。,解决的问题是在,不同网络之间存储转发分组,。包括路由选择、拥塞控制、差错处理与分段技术等。,允许互联网络的网络层及以下各层协议是相同的，也是不同的。,路由器可以隔离多个局域网的广播通信量，每一个局域网都是,独立的子网,。,网络层互连,路由器的基本工作原理（,Router,）,4.2 网络互联设备,四、网关,网关是在,高层,上实现多个网络互联的设备；,实现,不同协议的网络之间,的互联，包括不同网络操作系统的网络之间互联；,网关一般用于不同类型、差别较大的网络系统之间的互联。,实现,局域网与远程网,之间的互联。,4.3 第三层交换技术与应用,一、网桥、交换机与第二层交换,网桥的数据帧转发功能是通过,软件,来实现的，而局域网交换机的数据帧转发功能是通过,硬件,来实现的；,局域网交换机可以起到网桥的作用，同时又具有低交换传输延迟、高传输带宽的优点；,通过硬件结构，使得局域网交换机的数据帧处理的延迟时间由网桥的,几百,个,s,减少到,几十,s,。,4.3 第三层交换技术与应用,二、第三层交换技术,将局域网,交换机设计思想,应用在路由器的设计中，就出现了第三层交换的概念 ；,传统的路由器通过软件来实现路由选择功能，而第三层交换的路由器通过专用,集成电路,芯片来实现路由选择功能，将数据包处理时间从传统路由器的,几千,s,减少到,几十,s,，大大缩短数据包在交换设备中的传输延迟时间；,4.3 第三层交换技术与应用,三、第三层交换应用,标准的路由器作为主干结点的结构,4.3 第三层交换技术与应用,增加一个第三层交换机的主干结点结构,三、第三层交换应用,4.4 广域网简介*,一、广域网概述,广域网的结构,交换机,交换机,交换机,交换机,交换机,交换机,交换机,局域网,路由器,路由器,路由器,路由器,局域网,用户终端,路由器,用户终端,4.4 广域网简介*,一、广域网概述,广域网的特点,没有固定的拓扑结构，但通信子网多为网状形拓扑结构。,通常使用高速光纤作为传输介质。,通信子网主要工作在物理层、数据链路层和网络层,主干带宽大，目前可达,10,bps,，但提供给单个终端用户的带宽小。,数据传输距离远，经过多个设备转发，延时较长。,4.4 广域网简介*,二、公用数据通信网,公用电话交换网络（,PSTN,）；,综合业务数字网（,ISDN,） ；,公用分组交换网络（,X.25,）；,数字数据网络（,DDN,）；,帧中继（,FR,）；,公用电话网(PSTN),PSTN,介绍,PSTN,电话交换网即公共电信网，通过,PSTN,可,拨打电话,，也可利用调制解调器（,Modem,）进行,数据通信,。,PSTN,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。,通过公用电话交换网，可以实现下面的功能：,拨号接入,Internet/Intranet/LAN,；,实现两个或多个,LAN,之间互连；和其它广域网的互连。,通过,PSTN,实现网络互连,通过普通拨号电话线；,通过租用电话专线。,综合业务数字网ISDN,ISDN介绍,将多种业务集成在一个网内，提供经济有效的数字化综合服务，,包括电话、传真、可视图文及数据通信等,。,ISDN,使用单一入网接口，利用此接口可实现多个终端同时进行数字通信连接。,可实现可视电话、视频会议或,LAN,间的高速网络互连。,公共分组交换数据网（X.25）,X.25,介绍,公共分组交换数据网是一个以,数据通信,为目标的公共数据网,PDN,（,Public Data Network,）。,工作在网络体系结构的低,3,层，采用分组交换，一条物理链路支持多条虚电路 ，点对点传输，可靠性高。,在,PDN,内各节点是由,交换机（,PSE,）,组成的。交换机间交换的数据,单元是分组（数据包）,，交换机具有,存储转发分组,的能力。,采用,CCITTX.25,国际标准，习惯上称为,X.25,网。,X.25,网的特点,通过公用分组交换网，可以实现下面的功能：,拨号接入,Internet/Intranet/LAN,；,实现两个或多个,LAN,之间互连；和其它广域网互连。,帧中继（Frame Relay）,帧中继,介绍,帧中继类似于,X.25,网络，都是点对点的交换网络。,帧中继与,X.25,不同,X.25,强调网内数据传输的高度可靠性；,帧中继则着眼于数据的快速传递，最大程度地提高网络的吞吐量。,帧中继具有高的网络吞吐量、低延时等特性，向用户提供的入网速率可由低速到高速（,64Kbps,2.048Mbps,）；,FR,网络的组成,FRS,FRS,FRS,FRS,网桥,CSU/DSU,Router,Router,广域网,PSTN, X.25, DDN,Router,帧中继在这里工作,Host,Bridge,LAN,LAN,LAN,帧中继在,用户设备,(,路由器、网桥、主机,),和,网络设备,（如交换节点）之间提供,数据包交换,能力。,数字数据网DDN,DDN,介绍,为用户提供专用的,中高速数字数据传输信道,，利用数字信道传输数据的一种数据接入业务网络。,集合数据通讯、数字通信、光纤通信等技术，为用户提供点对点、点对多点的中、高速电路。,可,支持任何类型的用户设备入网,，如计算机、,PC,机、终端，也可以是图像设备、语音设备或,LAN,等，支持数据、图像、声音等多种业务。,DDN,节点,DDN,节点,DDN,节点,DDN,节点,数字专线,数字专线,DTE,DTE,DSU/CSU:,数据服务单元。可以是调制解调器或基带传输设,备，以及时分复用、语音,/,数字复用等设备。,NMC:,网管中心。,DDN,节点,:,数字交叉连接时分复用设备,NMC,DDN,的组成,4.5 广域网接入,一、网络接入的概念,广域网接入就是解决网络用户（局域网用户、群体用户、个人用户等）终端,如何接入到广域网,（特别是,Internet,）的问题，即 “最后一公里接入”问题。,接入技术包括以,电话线,为传输介质的宽带接入技术、混合光纤同轴接入、,DDN,数字专线技术、帧中继技术、无线接入技术、光纤接入技术、,以太网宽带接入,技术等，不同的接入技术采用不同的接入方式。,4.5 广域网接入,二、网络服务提供商,网络服务提供商,(Internet Service Provider,，,ISP),是网络的拥有者和管理者，,为网络用户提供网络接入技术支持和服务,。,用户接入网络,(Internet),，需要与当地,ISP,支持，得到技术支持和信息服务，取得合法的使用权限。,中国三大基础运营商,中国电信、中国移动、中国联通,4.5 广域网接入,三、接入,Internet,方式,ISP,是用户接入,Internet,的入口点；不管使用哪种方式接入,Internet,，首先都要连接到,ISP,的主机。,用户通过某种通信线路连接到,ISP,，再通过,ISP,的连接通道接入,Internet,。,拨号接入：,局域网接入,4.5 广域网接入,四、接入,Internet,方式,ISP,是用户接入,Internet,的入口点；不管使用哪种方式接入,Internet,，首先都要连接到,ISP,的主机。,用户通过某种通信线路连接到,ISP,，再通过,ISP,的连接通道接入,Internet,。,拨号接入：,局域网接入,基本的,Internet,接入方法,4.5 广域网接入,五、拨号接入,通过电话网接入,Internet,是指用户计算机使用调制解调器，通过电话网与,ISP,相连接，再通过,ISP,的连接通道接入,Internet,；,电话网是为传输模拟信号而设计的，计算机中的数字信号无法直接在普通电话线上传输，因此需要使用调制解调器；,ISP,能提供的电话中继线数目，关系到与,ISP,建立连接的成功率。,通过电话网接入,Internet,的结构,ADSL,工作原理,中速上行信道,语音信道,高速下行信道,铜质线缆,ADSL,简介,铜质双绞线在,4km,的距离内带宽可达,1.1MHz,ADSL,把,1.1MHz,的频带分为,3,个频率段：,0,4kHz,仍然用于传输电话语音信号,10,50kHz,用作上行信息流的传输带宽,52kHz,1.1MHz,用作下行信息流的传输带宽,ADSL,的典型连接结构,4.5 广域网接入,六、局域网接入,通过局域网接入,Internet,是指用户局域网使用路由器，通过数据通信网与,ISP,相连接，再通过,ISP,的连接通道接入,Internet,；,采用局域网接入方式时，用户花费在租用线路上的费用比较昂贵，用户端通常是有一定规模的局域网，例如企业网或校园网。,通过局域网接入,Internet,的结构,