广域网概述——精选推荐

供了相对比较低价格的广域网服务。为了让数字设备，如计算机和路由器能使用模 拟电话线，在线路的两端都需要调制解调器。调制解调器能够把数字信号转换成能 通过电话公司本地中继异步传输的模拟信号。尽管这种方法非常方便，但是调制解 调器有一个很大的缺点：不提供高容量传输。目前的调制解调器只能提供56kbps甚 至更低的传输速率。因为调制解调器能把任何电话线、移动和家庭用户通过异步串 行线路连接到公司网络或ISP，所以利用调制解调器终端用户可以随意的建立和结束 呼叫。路由器可以使用异步串行线路利用DDR来对流量进行路由。路由器可以在传 输端点的工作站进行电路交换时启动和结束该动作。当路由器接收到远程网络的流 量传输要求时，便会建立电路，并正常传输流量。路由器会维护闲置计时器，而只 有在接收到触发性数据流量（触发性数据流量意味着路由器必须路由的流量）时才 会重新设定此计时器。如果路由器在闲置计时超过之前并未收到触发性数据流量， 便会中断电路。同样，如果接收到非触发性的数据流量且并未启动电路，路由器便 会丢弃该流量。当路由器接收到触发性数据流量时，则再启动新的电路。DDR让用 户可以在需要传输网络数据流时才进行标准的电话线路连接或ISDN连接。DDR可能 会比专线连接或多点连接等解决方案更便宜。一些路由器接了大量的异步线路以接 入大量的拨号用户。担当了呼入和呼出集中点的路由器被称为接入服务器。为了处 理或接受异步串行呼叫，路由器要至少有一个异步串行接口，例如连接调制解调器 的辅助端口（AUX）。2222ISDNISDNISDNISDN综合业务数字网络（ISDN）线路 是典型的同步拨号线路，当有需要时才提供广域网接入，而不是提供永久电路。与 异步拨号线路相比ISDN提供相对多的带宽；同时利用一根数字电话线来传输数据、 话音及其他的负载流量。ISDN通常与DDR（按需拨号）一起应用来给备份链路和负 载分担等提供远程接入。ISDN提供两种类型的服务：BRI和PRI。BRI有两个B信道 来传输数据，另外一个D信道用来发送呼叫建立和中断信号。当两个B信道一起都用 于传输数据时，ISDNBRI可以达到128kbps的速率（比POTS最高速率的两倍还多）。 对于PRI，用于北美和日本的T1有23个B信道。用于欧洲和其他地方的E1有30个B信 道。PRI也只使用一个D信道。4.4.4.4.信元交换服务（Cell-switchservice）提供了一 种专用连接交换技术，将数字化的数据组织成信元单元，然后用数字信号技术将其 在物理介质传输。信元交换服务最常用的有两种：异步传输模式 （AsychronousTransferMode，ATM）和交换式多兆比特数据服务 （SwitchedMultimegabitDataService，SMDS）。各自的特征如表11-1描述。表11-1 信元交换服务信元交换服务描述ATM与宽带ISDN密切相关。正在成为一项日益重 要的广域网技术。应用广泛并在不断增长。使用长度很短的定长信元（53字节）来 传送数据。最大带宽是622Mbps，支持更高速率的技术正在开发当中。典型的传输 介质包括双绞线对称电缆和光纤。费用高。SMDS与ATM密切相关，通常用在城域 网（MAN）中。最大带宽为44.736Mbps。典型的传输介质包括双绞线5.5.5.5.表11-2 描述了包括拨号调制解?髌鳎╠ialupmodems）、电缆调制解调器（Cablemodems）以 及地面和人造卫星的无线服务（terrestrialandsatellitewireless）等三种。表11-2拨号、 电缆和无线服务对称电缆和光纤。应用不很广。费用相对较高。广域网服务描述拨 号调制解调器（交换式模拟技术）速度有限但是很通用；工作在现有的电话线上； 最大带宽约为56kbps；费用低、应用仍然很广泛。典型介质为双绞电话线。电缆调 制解调器（共享式模拟技术）将数据信号和有线电视信号放在同一条电缆上；在已
专线都是数字的。如果网络需要提供实时的数据流，例如电子商务事务处理，高速
专线是最能满足需求的。专线网络常用的典型连接技术有：??56kbps。??64kbps。??T1 （1.544Mbps）美国标准。??E1（2.048Mbps）欧洲标准。??E3（34.064Mbps）欧洲 标准。??T3（44.736Mbps）美国标准。??xDSL：一种新兴的正在不断发展的针对家 庭使用的广域网技术。xDSL代表整个DSL技术家族，包括：高数据速率 （high-bit-rateDSL，HDSL）；单线DSL（single-lineDSL，SDSL）；非对称的DSL （AsymmetricDSL，ADSL）；甚高速DSL（very-high-data-rate，VDSL）。带宽随 着与电信公司设备之间距离的增加而减少。在离电信公司设备近的地方，可达到最 高速率51.84Mbps。大多数情况下带宽低得多（从几百Kbps到几Mbps）。费用中等 而且正在下降。??SONET：一系列高速的物理层技术。设计是针对光纤的，但也可 以运行在铜质电缆上；可以实现在不同等级的光纤载波（OC）上，从51.84Mbps （OC-1）到9952Mbps（OC-192）；通过波分复用可以实现高数据速率。在互联网 骨干上的使用非常广泛。路由器的同步串行连接使用如下标准连接到DCE（如 CSU/DSU）：??EIA/TIA-232 （RS-232）。??EIA/TIA-449。??V....35。??X....21。??EIA-530。又称包交换，它不 依赖于承载网提供的专用的点对点线路。而是让WAN中的多个网络设备共享一条虚 拟电路（Virtua lC irc uit）进行数据传输。实际上，数据包是利用包含在包中或帧头 的地址进行路由而通过运营商网络从源结点传送到目的结点。这意味着包交换式广 域网设备是可以被共享的，允许服务提供商通过一条物理线路一个交换机来为多个 用户提供服务。一般来讲，用户通过一条专线，如T1或分时隙的T1，来连接到包交 换网络。在包交换式网络中，提供商通过配置自己的交换设备产生虚拟电路（VC， Virtua lC irc uit）来提供端到端连接 。帧中继、SM DS和X.25都属于包交换式的广域网 技术。包交换网络可以传送大小不一的帧（数据包）或大小固定的单元。一般最常 见的包交换网络类型为帧中继。包交换式网络与点对点线路相比，提供给管理员的 管理控制权限要少，而且网络带宽也是共享的，但包交换提供了类似于专线的网络 服务，并且其服务费用的开销一般比专线要低。包交换网络类似于专线网络，通常 工作在同步串行线路上，并且速度可以从56Kbps到45Mbps（T3级）速率。当WAN 连接速率与专线的速率接近时，如果两个较大的网络结点之间要求有较高的链路使 用率，则使用包交换网络连接比较合适。在电路交换式网络中，专用物理电路只是 每一个通信对话临时建立的。交换式电路由一个初始建立信号触发所建立。这个呼 叫建立过程决定了呼叫ID、目的ID和连接类型。当传输结束时，中断信号负责中断 电路。POST是最普通的电路交换技术。使用电话服务，只有当呼叫时，电路才建立， 但是一旦临时电路建立了，它是专门属于指定的呼叫的。尽管电路交换不如其他的 广域网服务效益高，但是它比较常用，而且相对比较可靠。电路交换式链路给移动 办公和在家里办公的用户提供了接入到中枢节点或ISP的手段。公司网络使用电路交 换式链路作为备份连接，或给分公司作为主用链路来交换小的周期性的流量。在这 种方式中，路由器必须通过交换式电路来进行路由。无论任何人，付长途电话费账 单时，都知道如果交换式电路如果一直保持建立着，费用都是很高的。基于这个原 因，连接交换式电路的路由器都配置成按需呼叫路由（DDR）。配置成DDR的路由 器只有当检测到网络管理员预先定义的“感兴趣”的流量通过时才建立呼叫。典型的 电路交换式链路有如下几种：??异步串口连接（POTS）；??ISDN基本速率接口 （BRI）；??ISDN基群速率接口（PRI）。1111异步串口线路通过现有的电话网络提
之间的连接无论是包交换或专线还是电路交换，都使用同步或异步串行连接。许多
物理层标准定义了DTE和DCE之间接口的控制规则，如EIA/TIA-232、EIA/TIA-449、 EIA-530、EIA/TIA-612/613、V.35、X.21等。在每个WAN连接上，数据在通过WAN 链路前都被封装到帧中。为了确保验证协议被使用，必须配置恰当的第二层封装类
确的封装协议，必须为路由器的每个串行接口配置使用第二层封装类型。一般如图
11.1所示，有两种类型的广域网连接可供选择：专线和交换连接。交换连接可以是 电路交换或者是分组交换。专线连接是一种租用线路的方式，提供全天候服务。专 线通常用于传送数据资料、语音，同时也可以传送视频图像。在数据网络设计中，
专线通常提供主要网站或园区间的核心连接或主干网络连接，以及LAN对LAN的连 接。一条专线线路是两个节点间的连续可用的点对点的链路。专用的全天候连接是
式进行封装，然后传送到广域网链路。尽管存在几种不同的广域网封装，但是大多
数有相同的原理。这是因为大多数的广域网封装都是从高层数据链路控制（HDLC） 和同步数据链路控制（SDLC）演变而来的。尽管他们有相似的结构，但是每一种 数据链路协议都指定了自己特殊的帧类型，不同类型是不相容的。缺省情况下，C isco 路由器的串口封装使用HDLC协议。要使用其他封装，必须要手动配置。封装协议 的选择依赖于所使用的广域网技术和通信设备。通常的广域网协议有以下几种：（1）
务，那么广域网则主要是为了实现广大范围内的远距离数据通信，因此广域网在网
络特性和技术实现上与局域网存在明显的差异。广域网的主要特性包括:??广域网运 行在超出局域网地理范围的区域内；??使用各种类型的串行连接来接入广泛地理领 域内的带宽；??连接分布在广泛地理领域内的设备；??使用电信运营商的服务。根 据定义，广域网连接相隔较远的设备，这些设备包括：字体：大中小??路由器 （Router）：提供诸如局域网互连、广域网接口等多种服务，包括LAN和WAN的设 备连接端口。??WAN交换机（Switch）：连接到广域网带宽上，进行语音、数据资 料及视频通信。WAN交换机是多端口的网络设备，通常进行帧中继、X.25及交换百 万位数据服务（SMDS）等流量的交换。WAN交换机通常是在OSI参考模型的数据 链路层之下运行。??调制解调器（Modem）：包括针对各种语音级（VoiceGrade） 服务的不同接口，信道服务单元／数字服务单元（CSU/DSU）是T1／E1服务的接口， 终端适配器／网络终结器（TA/NT1）是综合业务数字网（ISDN）的接口。??通信 服务器（CommunicationServer）：汇集拨入和拨出的用户通信。ISO/OSI开放系统 互连参考模型7层协议同样适用于广域网，但广域网只涉及低三层：物理层、数据链 路层和网络层，它将地理上相隔很远的局域网互连起来。广域网能提供路由器、交
11111111----11.1----11.1----11.1----11.1了解广域网的特点、服务类型及实现方式；了 解常见的广域网设备；了解若干典型的广域网协议和技术，包括PPP、ISDN、ATM、 帧中继和SDH技术等。??广域网标准??广域网连接的选择??典型的广域网协议和技 术，包括PPP、ISDN、ATM、帧中继和SDH技术等。广域网是一个地理覆盖范围超 过局域网的数据通信网络。如果说局域网技术主要是为实现共享资源这个目标而服
由点对点串行链路提供的。专线一般使用同步串行链路。进行专线连接时，每个连
接都需要路由器的一个同步串行连接端口，以及来自服务提供商的CSU/DSU和实际 电路。通过CSU/DSU时可用的典型带宽可达2Mbps（E1），最高能提供高达45Mbps （T3）和34Mbps（E3）的带宽。而其数据链路层的各种封装方法提供了使用者数据 流量的弹性及可靠性。CSU/DSU（通道服务单元/数字服务单元）是一个数字接口 装置（或两个分离的数字装置），用以适配和连接数据终端设备（DTE）上的物理 接口和电信运营商交换网络中的数据电路端接设备（DC E）（如一个电信交?换┥ 舷嘤Φ慕涌凇 SU/DSU也为上述设备间的通信提供信号时钟。图11.11.11.11.2显示 了CSU/DSU在网络中的位置。线路一般都承载着高速的传输。考虑到建设和维护传 输设备的费用，专线线路大多数都是从电话公司或其他承载网租用的。因此专线线
换机以及它们所支持的局域网之间的数据分组／帧交换。广域网的物理层协议描述
了如何提供电气、机械、操作和功能的连接到通信服务提供商所提供的服务。广域
网物理层描述了数据终端设备（DTE）和数据通信设备（ TC E）之间的接口。连接 到广域网的设备通常是一台路由器，它被认为是一台DTE。而连接到另一端的设备 为服务提供商提供接口，这就是一台DCE。WAN的物理层描述了连接方式，WAN 的连接基本上属于专用或专线连接、电路交换连接、包交换连接等三种类型。它们
点对点协议（PPP）：PPP是一种标准协议，规定了同步或异步电路上的路由器对路 由器、主机对网络的连接。（2）串行线路互联协议（SerialLineInternetProtocol，SLIP）： SLIP是PPP的前身，用于使用TCP/IP的点对点串行连接。SLIP已经基本上被PPP取代。 （3）HDLC：HDLC标准是私有的，它是点对点、专用链路和电路交换连接上默认 的封装类型。HDLC是按位访问的同步数据链路层协议，它定义了同步串行链路上 使用帧标识和校验和的数据封装方法。当连接不同设备商的路由器时，要使用PPP 封装（基于标准）。HDLC同时支持点对点与点对多点连接。（4）X.25/平衡式链路 访问程序（LAPB）：X.25是帧中继的原型，它指定LAPB为一个数据链路层协议。 LAPB是定义DTE与DCE之间如何连接的ITU-T标准，是在公用数据网络上维护远程 终端访问与计算机通信的。LAPB用于包交换网络，用来封装位于X.25中第二层的 数据包。X.25提供 的模拟铜线电路上实现的。（5）帧中继：帧中继是一种高性能的包交换式广域网协 议，可以被应用于各种类型的网络接口。帧中继适用于更高可靠性的数字传输设备 上。（6）ATM：ATM是信元交换的国际标准，在定长（53字节）的信元中能实现 传送各种各样的服务类型（如话音、音频、数据）。ATM适于利用高速传输介质如 SONET。（7）C isco /IETF：用来封装帧中继流量。C isco定义的专属选项，只能在 Cisco路由器之间使用。（8）综合业务数字网（ISDN）：一组数字服务，可经由现 有的电话线路传输语音和数据资料。最常用的两个广域网协议是HDLC和PPP，所有 串行线路的封装共享一个公共的帧格式，帧格式在第4章数据链路层已经介绍过。每 种广域网连接类型使用一个第二层的协议来封装广域网链路的数据。为确保使用正
型。协议的选择主要取决于WAN的拓扑和通信设备。WAN数据链路层定义了传输 到远程站点的数据的封装形式（详见下一节），并描述了在单一数据路径上各系统
间的帧传送方式。著名的广域网网络层协议，有CCITT的X.25协议和TCP/IP协议中 的IP协议等。为了确保使用恰当的协议，必须在路由器配置适当的第2层封装。协议 的选择需要根据所采用的广域网技术和通信设备确定。路由器把数据包以二层帧格
路一般指leasedline（租用线路）。一条点对点专线利用承载网依据客户的需求预先 建立了一条简单的广域网路径。专线实际上并不是一条线路。而是通过承载网预先 建立的一条交换式电路。因此，专线是运营商依据客户自己的需求保留的一条电路。
专线的私有性允许租用公司最大程度地利用自己的广域网链接。今天，几乎所有的