第五章广域网
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广 域 网
[1,1] 1
交换机 2
[1,3]
13
4
1
[3,2]
2 交换机
33
4
[3,3]
1234 交换机 2
[2,1] [2,2]
计算机网络
目的站 下一站
[1,1] 交换机1 交换机2 [1,3] 交换机1 的路由表 [3,2] 交换机3
[3,3] 交换机3 [2,1] 本交换机 [2,2] 本交换机
转发表中没有源站地址这一项。这是因为路由选 择中的下一跳只取决于数据报中的目的站地址，而与 源站地址无关。这是一个很重要的概念，应记住。
计算机网络
附录C:ISDN
ISDN(综合业务数字网) N-ISDN(窄带ISDN):采用共路信令,用户和 ISDN之间的连线相当于一个数字比特通道,向 用户提供两种接口
基本速率接口:提供2B+D通道 B:64Kb/s的数字PCM话音或数据通道 D:16 Kb/s或64Kb/s带外信令的通道
一次群速率接口 23B+D(北美标准) 30B+D(欧洲标准)
B-ISDN(宽带ISDN) 企图将各种业务(话音\数据\图像)等综合在一个 计宽算带网机 络网中络传送和交换.
B-ISDN与N-ISDN比较: 1)N-ISDN采用电路交换方式
B-ISDN采用快速分组交换方式 2)物理介质:N-ISDN以双绞线为主
B-ISDN以光纤为主 3)N-ISDN速率先预置
• 用“结点”表示广域网上的结点交换机 • 用连接结点与结点的“边”表示广域网中的链路。
计算机网络
1
2
1
3
4
2
3
4
结点1的路由表 结点2的路由表 结点3的路由表 结点4的路由表 目的站 下一站 目的站 下一站 目的站 下一站 目的站 下一站
第五章 广域网技术及协议介绍
• 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
DSU/CSU的功能主要有两个： 1. 把用户数据转换成适合在E1电 数字数据网（DDN） 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， 用户设备：数据终端设备、计算机、网桥、路由器等 送给路由器作为发送和接收时 网络接入单元： 钟。 • 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。
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 用于传输信令（带外信令） 通过D信道的呼叫控 • B信道：64kb/s数字信道 制协议，在B信道建 用于传输用户的数据信息 立相应的连接 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
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。
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
DSU/CSU的功能主要有两个： 1. 把用户数据转换成适合在E1电 数字数据网（DDN） 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， 用户设备：数据终端设备、计算机、网桥、路由器等 送给路由器作为发送和接收时 网络接入单元： 钟。 • 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。
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 用于传输信令（带外信令） 通过D信道的呼叫控 • B信道：64kb/s数字信道 制协议，在B信道建 用于传输用户的数据信息 立相应的连接 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
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。
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。
第5章 广域网
计算机网络
帧中继的寻址方式
• 帧中继利用数据链路标识符(DLCI)来标 识每个帧的通信地址。
计算机网络
帧中继的拥塞控制
• 显式拥塞通知： • 隐式拥塞检测技术
计算机网络
帧中继对上层协议的支持
• 帧中继支持对多种高层协议的封装，其 中包括IP、IPX、Apple Talk、Decent、 APPN和XNS 等。
计算机网络
DSL技术原理
• DSL技术是利用在电话系统中没有被利 用的高频信号传输数据。DSL利用了更 加先进的调制技术。
计算机网络
DSL分类
• 对称DSL技术
HDSL—High-bit-rate DSL(高比特率DSL) SDSL—Single-line DSL MVL—Multiple Virtual Line(多虚拟数字用户线) IDSL(ISDN数字用户线)
计算机网络
ISDN网络组成
• 用户网 • 本地网 • 长途网
计算机网络
DDN网络
• 数字数据网(Digital Data Network)是利用 数字信道传输数据信号的数据传输网络。 它的传输媒介有光缆、数字微波、卫星 信道等，用户端可用的普通电缆和双绞 线。利用数字信道传输数据信号与传统 的模拟信道相比，具有传输质量高、速 度快、带宽利用率高等一系列优点。
计算机网络
广域网技术 特点
• 广域网规模可以不断扩展
计算机网络
广域网组成
• 主机(host) • 通信子网(communication subnet)
计算机网络
广域网组成示意图
计算机网络
分组交换机
• 分组交换机是广域网中最基本的交换节 点。 • 分组交换机就是一台小的计算机，有处 理器、存储器和用于收发分组的I/O设备 。
帧中继的寻址方式
• 帧中继利用数据链路标识符(DLCI)来标 识每个帧的通信地址。
计算机网络
帧中继的拥塞控制
• 显式拥塞通知： • 隐式拥塞检测技术
计算机网络
帧中继对上层协议的支持
• 帧中继支持对多种高层协议的封装，其 中包括IP、IPX、Apple Talk、Decent、 APPN和XNS 等。
计算机网络
DSL技术原理
• DSL技术是利用在电话系统中没有被利 用的高频信号传输数据。DSL利用了更 加先进的调制技术。
计算机网络
DSL分类
• 对称DSL技术
HDSL—High-bit-rate DSL(高比特率DSL) SDSL—Single-line DSL MVL—Multiple Virtual Line(多虚拟数字用户线) IDSL(ISDN数字用户线)
计算机网络
ISDN网络组成
• 用户网 • 本地网 • 长途网
计算机网络
DDN网络
• 数字数据网(Digital Data Network)是利用 数字信道传输数据信号的数据传输网络。 它的传输媒介有光缆、数字微波、卫星 信道等，用户端可用的普通电缆和双绞 线。利用数字信道传输数据信号与传统 的模拟信道相比，具有传输质量高、速 度快、带宽利用率高等一系列优点。
计算机网络
广域网技术 特点
• 广域网规模可以不断扩展
计算机网络
广域网组成
• 主机(host) • 通信子网(communication subnet)
计算机网络
广域网组成示意图
计算机网络
分组交换机
• 分组交换机是广域网中最基本的交换节 点。 • 分组交换机就是一台小的计算机，有处 理器、存储器和用于收发分组的I/O设备 。
第5章 广域网原理与技术
报文分组号的作用是为了使目的节点能对收到的报文分组进行重新
排序并组装，但这个报文分组头无形中增加了网络传输的数据量， 即增加了网络传输开销。
9
第5章 广域网技术
计算机网络及应用
虚电路方式
为减轻接收端对报文分组进行重新排序的负担，可采用能保 证报文分组按发送顺序到达目标节点的服务方式，即虚电路
（Virtual Circuit）的服务方式。虚电路服务在双方进行通信之前，
（如ISDN电话、终端等）同时进行数字通信连接。从某种角
度来看，ISDN具有费用低廉、使用灵活方便、高速数据传输 且传输质量高等优点。ISDN的组成部件包括用户终端、终端 适配器、网络终端等设备。ISDN的用户终端主要分为两种类 型：类型1和类型2。
21
第5章 广域网技术
计算机网络及应用
N-ISDN系统组成
在数据链路层，可以选择运行PPP、HDLC等链路层协议，在
通信连接中被视为数据端接设备DCE。
13
第5章 广域网技术
计算机网络及应用
信道服务单元/数据服务单元
信道服务单元CSU是连接DTE到本地数字电路的一个数字装
置，它能将LAN的数据帧转化为适合通信网使用的数据帧，或者
相反。 数据服务单元DSU能够对电信线路进行保护与故障诊断。这 两种设备的典型应用就是组合成一个独立的单元，实际上相当于 一个调制解调器的作用。DSU在作为数据终端设备的计算机与 CSU之间提供类似于调制解调器的连接。CSU/DSU的数据终端 设备接口通常兼容V.xx和RS 232C或类似的串行接口。
计算机网络及应用
5.2 广域网提供的服务
5.2.1 广域网通信服务类型 5.2.2 广域网服务的常用设备
计算机网络技术-第5章_广域网
8
5.1.2
典型的广域网链路连接方式
1、广域网的基本组成 与局域网相似,广域网也由通信子网和资源子网组成,如图 所示。
通信子网
Host2
B
C D E
Host3
Host4
Host1
A
广域网的基本组成
广域网中包含很多用来运行系统程序、用户应用程序的主 机(Host)，如服务器、路由器、网络智能终端等。其通信子网 工作在OSI/RM的下3层,OSI/RM高层的功能由资源子网完成。
使用调制解调器进行广域网连接
13
5.1.3
广域网接入设备
（4）CSU/DSU 信道服务单元（CSU）/数据服务单元（DSU） 类似数据终端设备到数据通信设备之间的复用器， 可以提供 以下几方面的功能：信号再生、线路调节、误码纠正、信号 管理、同步和电路测试等。下图示意CSU/DSU在广域网下的实 现方式。
18
§5.3
综合业务数字网（ISDN）
5.3.1 ISDN 概述
ISDN（Integrated Service Digital Network）即综 合业务数字网，它利用公众电话网向用户提供了端对端的数 字信道连接，用来承载包括话音和非话音在内的各种电信业 务。综合业务数字网ISDN有窄带与宽带之分，分别称为 N.ISDN（Narrowband.ISDN）和B.ISDN（Broadband.ISDN） ，无特殊说明，ISDN 指 N-ISDN。通过ISDN（Integrated Services Digital Network），所有的用户服务都将变为数 字服务而不是模拟的，同时新技术所提供的灵活性将使按需 的用户服务变为可能。下页图显示了ISDN的接入方式。
19
5.3.1
c05广域网[dhcp]PPT课件
![c05广域网[dhcp]PPT课件](https://img.taocdn.com/s3/m/cb07d91f33687e21af45a9a5.png)
B
18
电路交换的主要特点
1. 电路交换是一种实时交换，适用于实时要求高的 话音通信( 全程 200 ms ) 。
2. 在通信前要通过呼叫为主、被叫用户建立一条物 理连接。如果呼叫请求数超过交换网的连接能力( 过负荷)，用户会听到忙音。衡量电话交换服务质 量指标之一：呼叫损失率。
3. 电路交换是预分配带宽，话路接通后，即使无信 息传送也白白占电路，据统计，传送话音时电路 利用率仅为36%。
4. 在传送信息时，没有任何差错控制措施，不利于 传输可靠性要求高的突发性数据业务。
19
电路交换的主要特点
• 电路交换网的交换设备可选用程控电话交换机 （ 数字化）。电话网的设计对象是话音通信，在电话 网的数据传输，是电话网的增值业务。
• 计算机在电路交换网上通信：点到点，遵循ITU-T 的V系列建议。
报文交换的时延特性
报文从用户电报终端到交换节点，或交换节点间 的存储转发过程包括四方面的时延：
(1) 传播时延 (Propagation Delay)
tprop= L / v 式中，tprop为传播时延，L为传输距离，v为电波速 度(3x105公里/秒)
(2) 传输时延 (Transmission Delay)
• 要求通信双方主机设置一致，如异步串行通信： • 数据速率 • 数据位 • 停止位 • 校验方式（E、O、N）
20
报文交换的特点：存储-转发
用户电报机A A局
B局
C局
用户电报机B
M1 M1
传播时延 传输时延 存储 / 处理时延
M1 t
M1
报文交换的传输时延
报 文
报 文
报 文 t ABCD
22
9
第五章计算机广域网
复合站：同时兼有主站和第从五章站计算功机广能域的网 站点。
四、广域网的帧封装格式
② 数据链路的配置方式
使用HDLC协议的数据链路的配置方式有2种：非平衡配置和 平
计 衡配置。
算 • 非平衡配置方式:链路的一端为主站，另一端为从站。主
机
站控制整个链路的工作，从站只有在主站轮询到它时才可
网
以向主站发送数据，否则只能等待。
计 算
第五章计算机广域网
机
网
络
第五章计算机广域网
一、广域网的概念
1、引入
当主机之间的距离较远时，例相隔几十或几百公里或更远，
局域网就无法完成主机之间的通信任务。这时就需要另一种
计 结构的网络，即广域网。
算 机 网 络
2、广域网的概念 广域网是一种跨越长距离，由交换机连接起来的两个或多个局 域网所组成的网络。
络 其结构有两种：点-点链路方式和多点链路方式，但大多应
用在多点链路方式中。
• 平衡配置方式：链路两端的两个站点都是复合站，站点间 由一条线路连接，该链路可由任何一方控制，链路两端的 站点具有同等地位，其结构只有一种：点—点链路方式。
第五章计算机广域网
点到点链路 控制链路的工作：如 初始化、建立、拆除、 差错恢复等
3、租用专线：分为模拟专线、数字专线，用户独占，费用较
高，速率较快。
第五章计算机广域网
四、广域网的帧封装格式
帧为数据链路层数据传输的单位，以太网（局域网）数据链
路一般采用广播通信方式（共享介质）；广域网数据链路主
要采用点到点的连接。
计 在广域网中用于点对点连接的数据帧协议有：HDLC和PPP
算 机 网
机 般用SDH/SONET表示。
第5章 广域网
ITU-T在各种设备之间定义了 个参考点，即R，S，T和U。 在各种设备之间定义了4个参考点 在各种设备之间定义了 个参考点， ， ， 和 。 这些点已在图2-31中标出。 中标出。 这些点已在图 中标出 U参考点是电信公司 参考点是电信公司 交换机和NT1之间的连接。目前由两 之间的连接。 参考点是电信公司ISDN交换机和 交换机和 之间的连接 根铜质双绞线构成，但是将来可能会被光纤取代。 T 参 考 点 是 NT1 上 连 接 器 提 供 给 客 户 的 连 接 点 。 S参考点是ISDN PBX和ISDN终端间的接口。 参考点是 终端间的接口。 参考点 和 终端间的接口 R参考点是终端适配器（ TA）和非 参考点是终端适配器 终端（ 参考点 是终端适配器（ ） 和非ISDN终端（ 模拟设备 ） 间 终端 模拟设备） 的连接。 参考点上可以使用多种不同类型的接口。 的连接。在R参考点上可以使用多种不同类型的接口。 参考点上可以使用多种不同类型的接口 2．ISDN接口 ． 接口 ISDN比特管道支持由时分多路复用分隔的多个信道。共有 种 比特管道支持由时分多路复用分隔的多个信道。共有7种 比特管道支持由时分多路复用分隔的多个信道 标准化的信道： 见书P228） 标准化的信道：（见书 ） A － 4kHz模拟电话信道；B － 64kbit/s数字信道，用于话音或数字 模拟电话信道； 数字信道， 模拟电话信道 数字信道 C － 8kbit/s或16kbit/s数字信道； D －16kbit/s数字信道，外部信令 数字信道； 数字信道， 或 数字信道 数字信道 E － 64kbit/s 数 字 信 道 ， 用 于 ISDN 内 部 信 令 ； H － 384kbit/s，1536kbit/s或1920kbit/s数字信道。 数字信道。 ， 或 数字信道
第五章 广域网概述
PBX
（3）分组交换
①数据报交换 分组中携带完整的目的地址，交换机根据转发表（forwarding table）或者称为 路由表（routing table）来转发分组，路由器之间无需建立连接（链路）就可以发 送分组，每个分组的转发根据其携带的全局地址进行，并且独立于前面的分组，如 果存在可替代路径则可以绕开故障交换机或者链路。代表网络为互联网，通过路由 设定的网络。 特点：没有数据传输的专用通道，各分组需要通过路由器决定转达的最佳路径， 数据传输率不固定，在路由器中设定有缓存，数据延迟较大，不适合语音传输。
DTE— DTE—数据终端设备 :路由器，主机 DCE—数据电路端接设备:调制解调器,CSU/DSU,TA/NT1，分组交换机 DCE—数据电路端接设备:调制解调器,CSU/DSU,TA/NT1，分组交换机 物理层设备：
实验室背对背环境物理层线路（接口）： DCE DTE
Service Provider
5、TCP/IP的具体协议构成 TCP/IP的具体协议构成
6、广域网连接示意图
7、工作流程
广域网技术主要集中在物理层、数据链路层 (1)广域网的物理层组成： (1)广域网的物理层组成：
信道服务单元（CSU） 数据服务单元（DSU）类似数据终端设备到数据通信设备 信道服务单元（CSU）/数据服务单元（DSU）类似数据终端设备到数据通信设备 的复用器，可以提供以下几方面的功能：信号再生，线路调节，误码纠正，信号管 理，同步和电路测试等。
4、接入网类型
（1） 常用的接入网系统有传统广域网的PSTN、X.25网、帧中继网、DDN数字数据网、综合 业务数字网ISDN和异步传输模式ATM等，此外为了解决“最后一公里问题”还提出了一些新的 网络类型比如：xDSL、FTTX、无线等网络类型。各种网络以现有网络传输介质光纤和电话线 为媒介进行信号传输。
计算机网络(第4版)_05广域网PPT课件
[3, 3] 交换机3
例如，一个欲发往主机[3, 2]的分组到达了交换机 2。[2, 1] 直接 这时应查找交换机 2 的转发表，找目的站为[3, 2]的项目。
[1, 1] [1, 3]
❖结点交换机转发分组
1 2
交1 换2 机3
3 14
456 7
交换机 2
123
1 2 3
交 换
1
机2
4 33
[3, 2]
❖结点交换机转发分组
[1, 1] [1, 3]
1交 4
2换 5
3机 1
6 7
456 7
交换机 2
123
4 5 6
交 换
1
机2
7 33
[3, 2] [3, 3]
[2, 1] [2, 2]
每个交换机都有两组端口。一组是和本地主机相连的低 速端口，另一组是和其他交换机相连的高速端口。
❖结点交换机转发分组
❖ 提供数据报服务的特点
H2
H4
B
H1
A
D
H6 E
C H3
H5 分组交换网
例如：H1 向 H5 发送分组，可以经过A-B-E，也可经过A-C-E或AC-B-E。同时主机H2 可向 H6 发送分组。
❖ 提供虚电路服务的特点
H2
H4
D
B H6
E
H1
A
H5 C
H3
主机 H1 先向主机 H5 发出一个特定格式的控制信息分组，要求进 行通信，同时寻找一条合适路由。若主机 H5 同意通信就发回响应，然 后双方就建立了虚电路。同理，主机 H2 和主机 H6 通信之前，也要建 立虚电路。
❖ 图的应用
可用图论中的“图(graph)”来表示整个广域网。 用“结点”表示广域网上的结点交换机，用连接结点与结 点的“边”表示广域网中的链路。 连接在结点交换机上的主机与分组转发无关，因此在图中 可以不画上。
第5章广域网
第5章广域网5．1 广域网概述广域网(WAN)是指覆盖范围广阔(通常可以跨地区、跨城市、跨国家)的一类数据通信网。
5．1．1 广域网的主要特点1．广域网的特点广域网具有以下特点：(1)主要提供面向通信的服务，支持用户使用计算机进行远距离的信息交换。
(2)覆盖范围广，通信距离可从数公里到数千公里。
(3)广域网是一种跨地区的数据通信网络，一般使用电信运营商提供的设备作为信息传输平台。
(4)广域网技术主要对应于OSI参考模型底层的物理层、数据链路层和网络层。
2．广域网与局域网的比较广域网与局域网相比有以下一些明显的差异：(1)节点之间的通信方式不同。
局域网内的节点之间常采用广播方式进行通信，广域网内的节点之间常采用点到点方式进行通信。
(2)采用的网络协议层次不同。
局域网采用的协议对应于数据链路层，而广域网采用的协议只包含OSI参考模型的下三层，而且目前大部分广域网都采用存储转发方式进行数据交换。
(3)广域网的拓扑结构是网络拓扑结构。
(4)广域网交换机（结点交换机）和局域网交换机都工作在OSI参考模型的数据链路层。
局域网、广域网和互联网的区别(1)相距较远的局域网通过路由器与广域网相连，组成了一个覆盖范围很广的互联网。
互联网即使覆盖范围很广，我们也不称它为广域网。
(2)互联网必须使用路由器来连接，而广域网指的是单个的网络，它使用结点交换机(而不是用路由器)连接各主机。
(3)结点交换机和路由器都是用来转发分组，但结点交换机是在单个网络中转发分组，而路由器是在多个网络构成的互联网中转发分组。
(4)广域网和局域网有一个共同点，即连接在一个广域网或一个局域网上的主机在该网内进行通信时，只需要使用其网络的物理地址即可。
5．1．2 广域网的连接技术公共传输网络分成两大类，一类是电路交换网络，另一类是分组交换网络。
L电路交换方式两台计算机通过通信子网进行数据交换之前，首先要在通信子网中建立一个临时的专用通道。
线路交换方式的通信过程分三个阶段：电路建立、数据传输、电路拆除优点：传输时延小。
第5章广域网技术教材
5.1.4 广域网服务的选择
1．虚电路服务 对于采用虚电路服务的广域网，源节点与目的节点在通 信前，必须先建立一条从源节点到目的节点的虚电路 （即逻辑通路），然后通过该虚电路进行数据传送；数 据传输结束时，释放该虚电路，如图所示。
虚电路服务
5.1.4 广域网服务的选择
2．数据报服务 数据报服务方式中，交换机不必登记每条打开的虚电路， 它们只需要用一张表来指明到达所有可能的目的端交换 机的输出线路。由于数据报服务中的每个报文都要单独 寻址，因此，要求每个数据报包含完整的目的地址，如 图所示。
CSU/DSU在跨越广域网的点对点链路中的位置
5.1.3 广域网连接的选择
1．专线连接 点对点链路提供的是一条预先建立的、从客户端经过运营商网络
到达远端目标网络的广域网通信路径。一条点对点链路是一条租 用的专线，可以在数据收发双方之间建立起永久性的固定连接。 网络运营商负责点对点链路的维护和管理。因此，专线线路一般 是指租用线路。 数字数据网(DDN)是电信运营部门向用户提供的一种高速通信业 务，利用数字通道提供半永久性的连接电路，这是一种具有中高 速、高质量的点到点、点到多点的数字专用电路。
5.1.3 广域网连接的选择
5.1.3 广域网连接的选择
1．专线连接 对于要求持续稳定的信息流传输的应用环境，如商业网站、园区
间的核心连接或主干网络连接等，专用线路不失为一种好的选择。 专线连接时，每个连接都需要使用路由器的一个同步串行连接端 口，以及来自服务提供商的传递服务单元/数据服务单元 （CSU/DSU）和实际电路。CSU/DSU提供的可用带宽可达 1.544Mbit/s（T1美国标准）或2.048Mbit/s（E1欧洲标准），最 高能提供高达44.736Mbit/s（T3美国标准）和34.064Mbit/s（E3 欧洲标准）的带宽。
chapter5广域网
由局域网和广域网组成互联网
互联网 结点交换机
局域网
局域网
路由器
广域网
相距较远的局域网通过路由器与广域网相连 组成了一个覆盖范围很广的互联网
第 5 章 广域网
5.1 广域网的基本概述 5.1.1 广域网的构成
注意
即使是覆盖范围很广的互联网，也不是广域网，因为
在这种网络中，不同网络的“互连”才是其最主要的
特征。
广域网是单个的网络，它使用结点交换机连接各主机 而不是用路由器连接各网络。
结点交换机在单个网络中转发分组，而路由器在多个 网络构成的互联网中转发分组。
连接在一个广域网（或一个局域网）上的主机在该网 内进行通信时，只需要使用其网络的物理地址即可。
第 5 章 广域网
5.1 广域网的基本概述 5.1.2 数据报与虚电路
第 5 章 广域网
5.2 广域网中的分组转发机制
图
2
3
4
3
4
第 5 章 广域网
5.2 广域网中的分组转发机制
1 3
2 4
结点 1 的转发表
目的站
1 2 3 4
下一跳 直接
3 3 3
结点 2 的转发表
目的站 下一跳
1
3
2
直接
3
3
4
4
第 5 章 广域网
5.2 广域网中的分组转发机制 5.2.2 在路由表中使用默认路由
第 5 章 广域网
5.1 广域网的基本概述
两者对比
对比的方面 分组的转发
当结点出 故障时
虚电路服务
数据报服务
属于同一条虚电路 每个分组独立选择
的分组均按照同一 路由进行转发 路由进行转发
第5章广域网
6
K
15
K
J的新路由表
分布式路由选择方法的几个要素： · 对于网络的某种特性的测量过程。 · 关于如何传播上述特性的测量结果的协议。 · 如何计算出所确定的路由。
时延的测量方法： 早期ARPANET把在一个结点中向某条链路发送 的等待队列中的分组数目再加上一个常数（即偏 移）作为此链路的时延。
存在的问题： • 当一个分组到达某一个结点时，还需要经过一段处理时
个目的地址应走哪条链路进行转发。这些表是在整个系统进 行配置时生成的，并且在此后的一段相当时间保持固定不变。
方法：将网络内任何两个结点之间的最短通路事先计算 好，然后根据这些最短通路制成路由表，存放在各个结点中。
关键点：算出给定网络中任意两个结点之间的最短通路。 即寻找从源结点到网络中其他各结点的最短通路。
数据报和虚电路的比较：
项目
数据报
虚电路
建立连接
寻址方式
路由选择
结点失败的影 响 分组的顺序
端到端的差错 处理 端到端的流量 控制 拥塞控制
不需要
每个分组都有源端和目的 端的全地址 每个分组独立选择路由
出故障的路由器可能会丢失 分组，一些路由可能会发生 变化
不一定按发送顺序到达目 的站 由主机负责
由主机负责
Σ对资源的需求>可用资源 1）解决网络拥塞是一项系统工程
网络拥塞往往是由许多因素引起的. 2）拥塞控制与流量控制的关系密切
拥塞控制是一个全局性的过程 流量控制往往指在给定的发送端和接收端之间的点对点通信量， 是一个局部的过程
3）进行拥塞控制需要付出代价 4）死锁问题
当网络负载继续增大到某一数值时,网络的吞吐量就下降到零, 网络已无法工作。这就是所谓的死锁（Deadlock） （1）直接死锁：由互相占用对方需要的资源而造成的死锁 （2）重装死锁： 5）拥塞特点
第五章广域网
❖电路交换，分组交换和ATM交换方式的比较
优点
缺点
电路交换
1.适合固定速率的业务。 2.没有接入时 延。
1.信息速率种类较少。 2.网络资源及电路利用率不高。
1.适合可变速率的业务。
分组交换
2.通过合并若干个分组，
1.由于时延大，不适合实时业务。 2.可变的分组长度增加了处理成本。
可以达到各种速率
VCy
VCx VCy VCz
虚通道
❖ VCI 与 VPI
在ATM方式中，可以把一条通信线路划分成若干个子路径。例如在一条 宽带ISDN用户线路上，要进行5个通信，其中到A地三个通信，到B地两 个通信，这些通信里有电话通信，数据通信等。可以用VPI=1表示向A地 的 通 信 ， VPI=2 表 示 向 B 地 的 通 信 。 到 A 地 的 三 个 通 信 分 别 用 VCI=4 、 VCI=5、VCI=6来代表，到B地的两个通信用VCI=5、VCI=6来表示。在线 路上所有VPI=1的信元属于一个子路径，所有VPI=2的信元属于另一个子 路径，一般把这两个子信道都叫做虚路径，每个虚路径还可划分为若干 个虚通道。ATM方式的重要优点是可以灵活地把用户线路分割成速率不 同的各个子信道，以适应不同的通信要求。
DDN采用时分复用将支持数字信息高速传输的光纤 通道划分为一系列的子信道，用户可以向电信部门租用 这些子信道。DDN基本速率为64kbps，用户租用速率应 为64kbps的整数倍。
DDN特点是：速率高、时延小、支持数据、图像、声 音等多种业务，网络运行简便，无检错、纠错功能。
DDN缺点是：信道固定，利用率较低；点-点通信在 与多点通信时需要多个DDN端口。
❖ X.25 网络模型
X.25 接口
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H2 H4 D
H1 要和 H5 通信 虚电路
H1 A
B
H1 向 H5 发送的 所有分组都沿此 虚电路传送。
H6 E
H5 C H3
12
分组交换网
第五章 广域网
同理，主机 H2 和主机 H6 通信之前，也要建立虚电路。
提供虚电路服务的特点
H2 D H4
B
H6 H1 E A H5 C H3
13
分组交换网
H2 H4 D
H1 向 H5 发送分组 路径可能变化
H1 A
H2 向 H6 发送分组
H6 E
B
H5 C H3
7
分组交换网
第五章 广域网
网络尽最大努力地将分组交付给目的主机， 但网络对源主机没有任何承诺。
提供数据报服务的特点
H2 D H4
B
H6 H1 E A H5 C H3
8
分组交换网
第五章 广域网
第五章 广域网
5
相关概念Biblioteka 5.1.2 数据报和虚电路 网络层为接在网络上的主机所提供 的服务可以有两大类，即无连接的网络 服务和面向连接的网络服务。这两种服 务的具体实现就是通常所谓的数据报服 务和虚电路服务。
6
第五章 广域网
网络随时接受主机发送的分组（即数据报） 网络为每个分组独立地选择路由。
提供数据报服务的特点
第五章 广域网
22
相关概念
数据报服务和虚电路服务 都各有一些优缺点
网络上传送的报文长度，在很多情况下 都很短。 用数据报既迅速又经济。 若用虚电路，为了传送一个分组而建立 虚电路和释放虚电路就显得太浪费网络 资源了。
23
第五章 广域网
相关概念
数据报服务和虚电路服务 都各有一些优缺点
在使用数据报时，每个分组必须携带完 整的地址信息。 在使用虚电路的情况下，每个分组不需 要携带完整的目的地址，而仅需要有个 很简单的虚电路号码的标志。 这就使分组的控制信息部分的比特数减 少，因而减少了额外开销。
第五章 广域网
24
相关概念
数据报服务和虚电路服务 都各有一些优缺点
在使用数据报时，主机承担端到端的差 错控制和流量控制。 在使用虚电路时，分组按顺序交付，网 络可以负责差错控制和流量控制。
18
第五章 广域网
相关概念
虚电路: 信令协议（signaling protocols）
用来建立、维护、断开 VC 应用在 ATM, 帧中继, X.25（电信级服务） 不是应用在今天的 Internet
application transport 5. Data flow begins network 4. Call connected data link 1. Initiate call physical
广域网 路由器
相距较远的局域网通过路由器与广域网相连 组成了一个覆盖范围很广的互联网
4 第五章 广域网
相关概念
应当注意
即使是覆盖范围很广的互联网，也不是广域 网，因为在这种网络中，不同网络的“互连” 才是其最主要的特征。 广域网是单个的网络，它使用结点交换机连 接各主机而不是用路由器连接各网络。 结点交换机在单个网络中转发分组，而路由 器在多个网络构成的互联网中转发分组。 连接在一个广域网（或一个局域网）上的主 机在该网内进行通信时，只需要使用其网络 的物理地址即可。
10
分组交换网
第五章 广域网
数据报提供的服务是不可靠的， 它不能保证服务质量。 实际上“尽最大努力交付”的服务 提供数据报服务的特点 就是没有质量保证的服务。
H2 D H4
B
H6 H1 E A H5 C H3
11
分组交换网
第五章 广域网
主机 H1 先向主机 H5 发出一个特定格式的控制信息分组， 要求进行通信，同时寻找一条合适路由。若主机 H5 同意 通信就发回响应，然后双方就建立了虚电路。 提供虚电路服务的特点
第五章 广域网
2
相关概念
下图表示相距较远的局域网通过路由器 与广域网相连，组成了一个覆盖范围很 广的互联网。 广域网并没有严格的定义。通常是指覆 盖范围很广(远远超过一个城市的范围) 的长距离网络，一般都是由电信公司所 拥有。
3
第五章 广域网
由局域网和广域网组成互联网
互联网
局域网 结点交换机 局域网
可靠通信由用户终端中的软件（即TCP）来 保证。
第五章 广域网
16
相关概念
面向连接——虚电路（virtual circuit): 首先要发出连接请求，与目的端建立连接 数据通信 拆除连接 非连接——数据报(datagram) 每个分组头都必须包含目的地址 每个分组在途径节点上被单独处理 同一数据流的分组可以走不同的路径
网络不保证所传送的分组不丢失 也不保证按源主机发送分组的先后顺序 以及在时限内必须将分组交付给目的主机 提供数据报服务的特点
H2 D H4
B
H6 H1 E A H5 C H3
9
分组交换网
第五章 广域网
当网络发生拥塞时 网络中的结点可根据情况将一些分组丢弃
提供数据报服务的特点
H2 D H4
B
H6 H1 E A H5 C H3
第五章 广域网
20
相关概念
数据报（Datagram ）网络: 因特网模型
在网络层没有联接建立过程 路由器: 没有端对端的连接状态 在网络层不存在“联接”的概念 一般分组使用信宿主机的ID进行路由选择 同样收发双方的不同分组可能经由的路径可能不同
application transport 2. Receive data network data link physical
[1, 1]
[1, 3]
1 换 2 机 3 1
交
4 5 6 7 4 5 6 7
4 5 6 7
交 1 换 2 机 3 3
[3, 2]
application transport network data link 1. Send data physical
21
第五章 广域网
相关概念
数据报服务与虚电路服务之争
让网络只提供数据报服务就可大大简化网 络层的结构。 但技术的进步使得网络出错的概率已越来 越小，因而让主机负责端到端的可靠性不 但不会给主机增加更多的负担，反而能够 使更多的应用在这种简单的网络上运行。 因特网发展到今天的规模，充分说明了在 网络层提供数据报服务是非常成功的。
第五章 广域网
28
广域网中的分组转发机制
5.2.1 在结点交换机中查找转发表
1．层次结构的地址结构
为了减少查找转发表所花费的时间，在广域网 中一般都采用层次结构的地址(hierarchical addressing)。
局域网采用了平面地址结构 (flat addressing)。P98
对局域网，这种结构非常方便。
第五章 广域网
5.2 广域网中的分组转发机制
分组交换网的分组转发是基于查表的。 转发就是在交换结点收到分组时，检查其目的 地址，然后用查找转发表(forwarding table) 的方法，找出应从结点的哪一个接口将该分组 发送出去。 路由选择则是构造路由表 (routing table)① 的过程。路由表是用路由选择算法得到的，而 转发表则是根据路由表得出的。
广域网中一般都采用层次地址结构 (hierarchical addressing)。
第五章 广域网
29
广域网中的分组转发机制
最简单的层次结构地址举例
用二进制数表示的主机地址划分为前后两部分。 前一部分的二进制数表示该主机所连接的分组交 换机的编号。 后一部分的二进制数表示所连接的分组交换机的 端口号，或主机的编号。
17
第五章 广域网
相关概念
虚电路的特点
一条物理链路可以对应多条逻辑信道 一条虚电路由各物理链路上的逻辑信道级联而 成，占用了节点上的一条逻辑信道实际上就是 占用了该节点上缓存器内的一个存储空间 分组靠逻辑信道号（LCN）选择路由，因LCN只 有局部意义，所以减少了分组头标的开销和处 理的复杂度 能有效的防止拥塞
第五章 广域网
在虚电路建立后，网络向用户提供的服务就好像在 两个主机之间建立了一对穿过网络的数字管道。 所有发送的分组都按顺序进入管道，然后按照 提供虚电路服务的特点 先进先出的原则沿着此管道传送到目的站主机。
H2 D H4
B
H6 H1 E A H5 C H3
14
分组交换网
第五章 广域网
到达目的站的分组顺序就与发送时的顺序一致， 因此网络提供虚电路服务对通信的 服务质量 QoS (Quality of Service)有较好的保证。 提供虚电路服务的特点
25
第五章 广域网
相关概念
数据报服务和虚电路服务 都各有一些优缺点
数据报服务对军事通信有其特殊的意义。 当某个结点发生故障时，后续的分组就 可另选路由，因而提高了可靠性。 但在使用虚电路时，结点发生故障就必 须重新建立另一条虚电路。 数据报服务还很适合于将一个分组发送 到多个地址(即广播或多播)。
[3, 2]
[3, 3]
交换机 2
1 2 3
[2, 1]
31
[2, 2]
第五章 广域网
每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口 主机地址[1, 3]是指连接在交换机 1 的 3 号低速端口 主机地址[3, 2]是指连接在交换机 3 的 2 号低速端口
H1 要和 H5 通信 虚电路
H1 A
B
H1 向 H5 发送的 所有分组都沿此 虚电路传送。
H6 E
H5 C H3
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分组交换网
第五章 广域网
同理，主机 H2 和主机 H6 通信之前，也要建立虚电路。
提供虚电路服务的特点
H2 D H4
B
H6 H1 E A H5 C H3
13
分组交换网
H2 H4 D
H1 向 H5 发送分组 路径可能变化
H1 A
H2 向 H6 发送分组
H6 E
B
H5 C H3
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分组交换网
第五章 广域网
网络尽最大努力地将分组交付给目的主机， 但网络对源主机没有任何承诺。
提供数据报服务的特点
H2 D H4
B
H6 H1 E A H5 C H3
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分组交换网
第五章 广域网
第五章 广域网
5
相关概念Biblioteka 5.1.2 数据报和虚电路 网络层为接在网络上的主机所提供 的服务可以有两大类，即无连接的网络 服务和面向连接的网络服务。这两种服 务的具体实现就是通常所谓的数据报服 务和虚电路服务。
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第五章 广域网
网络随时接受主机发送的分组（即数据报） 网络为每个分组独立地选择路由。
提供数据报服务的特点
第五章 广域网
22
相关概念
数据报服务和虚电路服务 都各有一些优缺点
网络上传送的报文长度，在很多情况下 都很短。 用数据报既迅速又经济。 若用虚电路，为了传送一个分组而建立 虚电路和释放虚电路就显得太浪费网络 资源了。
23
第五章 广域网
相关概念
数据报服务和虚电路服务 都各有一些优缺点
在使用数据报时，每个分组必须携带完 整的地址信息。 在使用虚电路的情况下，每个分组不需 要携带完整的目的地址，而仅需要有个 很简单的虚电路号码的标志。 这就使分组的控制信息部分的比特数减 少，因而减少了额外开销。
第五章 广域网
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相关概念
数据报服务和虚电路服务 都各有一些优缺点
在使用数据报时，主机承担端到端的差 错控制和流量控制。 在使用虚电路时，分组按顺序交付，网 络可以负责差错控制和流量控制。
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第五章 广域网
相关概念
虚电路: 信令协议（signaling protocols）
用来建立、维护、断开 VC 应用在 ATM, 帧中继, X.25（电信级服务） 不是应用在今天的 Internet
application transport 5. Data flow begins network 4. Call connected data link 1. Initiate call physical
广域网 路由器
相距较远的局域网通过路由器与广域网相连 组成了一个覆盖范围很广的互联网
4 第五章 广域网
相关概念
应当注意
即使是覆盖范围很广的互联网，也不是广域 网，因为在这种网络中，不同网络的“互连” 才是其最主要的特征。 广域网是单个的网络，它使用结点交换机连 接各主机而不是用路由器连接各网络。 结点交换机在单个网络中转发分组，而路由 器在多个网络构成的互联网中转发分组。 连接在一个广域网（或一个局域网）上的主 机在该网内进行通信时，只需要使用其网络 的物理地址即可。
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分组交换网
第五章 广域网
数据报提供的服务是不可靠的， 它不能保证服务质量。 实际上“尽最大努力交付”的服务 提供数据报服务的特点 就是没有质量保证的服务。
H2 D H4
B
H6 H1 E A H5 C H3
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分组交换网
第五章 广域网
主机 H1 先向主机 H5 发出一个特定格式的控制信息分组， 要求进行通信，同时寻找一条合适路由。若主机 H5 同意 通信就发回响应，然后双方就建立了虚电路。 提供虚电路服务的特点
第五章 广域网
2
相关概念
下图表示相距较远的局域网通过路由器 与广域网相连，组成了一个覆盖范围很 广的互联网。 广域网并没有严格的定义。通常是指覆 盖范围很广(远远超过一个城市的范围) 的长距离网络，一般都是由电信公司所 拥有。
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第五章 广域网
由局域网和广域网组成互联网
互联网
局域网 结点交换机 局域网
可靠通信由用户终端中的软件（即TCP）来 保证。
第五章 广域网
16
相关概念
面向连接——虚电路（virtual circuit): 首先要发出连接请求，与目的端建立连接 数据通信 拆除连接 非连接——数据报(datagram) 每个分组头都必须包含目的地址 每个分组在途径节点上被单独处理 同一数据流的分组可以走不同的路径
网络不保证所传送的分组不丢失 也不保证按源主机发送分组的先后顺序 以及在时限内必须将分组交付给目的主机 提供数据报服务的特点
H2 D H4
B
H6 H1 E A H5 C H3
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分组交换网
第五章 广域网
当网络发生拥塞时 网络中的结点可根据情况将一些分组丢弃
提供数据报服务的特点
H2 D H4
B
H6 H1 E A H5 C H3
第五章 广域网
20
相关概念
数据报（Datagram ）网络: 因特网模型
在网络层没有联接建立过程 路由器: 没有端对端的连接状态 在网络层不存在“联接”的概念 一般分组使用信宿主机的ID进行路由选择 同样收发双方的不同分组可能经由的路径可能不同
application transport 2. Receive data network data link physical
[1, 1]
[1, 3]
1 换 2 机 3 1
交
4 5 6 7 4 5 6 7
4 5 6 7
交 1 换 2 机 3 3
[3, 2]
application transport network data link 1. Send data physical
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第五章 广域网
相关概念
数据报服务与虚电路服务之争
让网络只提供数据报服务就可大大简化网 络层的结构。 但技术的进步使得网络出错的概率已越来 越小，因而让主机负责端到端的可靠性不 但不会给主机增加更多的负担，反而能够 使更多的应用在这种简单的网络上运行。 因特网发展到今天的规模，充分说明了在 网络层提供数据报服务是非常成功的。
第五章 广域网
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广域网中的分组转发机制
5.2.1 在结点交换机中查找转发表
1．层次结构的地址结构
为了减少查找转发表所花费的时间，在广域网 中一般都采用层次结构的地址(hierarchical addressing)。
局域网采用了平面地址结构 (flat addressing)。P98
对局域网，这种结构非常方便。
第五章 广域网
5.2 广域网中的分组转发机制
分组交换网的分组转发是基于查表的。 转发就是在交换结点收到分组时，检查其目的 地址，然后用查找转发表(forwarding table) 的方法，找出应从结点的哪一个接口将该分组 发送出去。 路由选择则是构造路由表 (routing table)① 的过程。路由表是用路由选择算法得到的，而 转发表则是根据路由表得出的。
广域网中一般都采用层次地址结构 (hierarchical addressing)。
第五章 广域网
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广域网中的分组转发机制
最简单的层次结构地址举例
用二进制数表示的主机地址划分为前后两部分。 前一部分的二进制数表示该主机所连接的分组交 换机的编号。 后一部分的二进制数表示所连接的分组交换机的 端口号，或主机的编号。
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第五章 广域网
相关概念
虚电路的特点
一条物理链路可以对应多条逻辑信道 一条虚电路由各物理链路上的逻辑信道级联而 成，占用了节点上的一条逻辑信道实际上就是 占用了该节点上缓存器内的一个存储空间 分组靠逻辑信道号（LCN）选择路由，因LCN只 有局部意义，所以减少了分组头标的开销和处 理的复杂度 能有效的防止拥塞
第五章 广域网
在虚电路建立后，网络向用户提供的服务就好像在 两个主机之间建立了一对穿过网络的数字管道。 所有发送的分组都按顺序进入管道，然后按照 提供虚电路服务的特点 先进先出的原则沿着此管道传送到目的站主机。
H2 D H4
B
H6 H1 E A H5 C H3
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分组交换网
第五章 广域网
到达目的站的分组顺序就与发送时的顺序一致， 因此网络提供虚电路服务对通信的 服务质量 QoS (Quality of Service)有较好的保证。 提供虚电路服务的特点
25
第五章 广域网
相关概念
数据报服务和虚电路服务 都各有一些优缺点
数据报服务对军事通信有其特殊的意义。 当某个结点发生故障时，后续的分组就 可另选路由，因而提高了可靠性。 但在使用虚电路时，结点发生故障就必 须重新建立另一条虚电路。 数据报服务还很适合于将一个分组发送 到多个地址(即广播或多播)。
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交换机 2
1 2 3
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第五章 广域网
每个主机地址中后面的数字是指该交换机的低速端口 主机地址[1, 3]是指连接在交换机 1 的 3 号低速端口 主机地址[3, 2]是指连接在交换机 3 的 2 号低速端口