计算机网络第6章 广域网

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主要用于:家庭上网、移动/远程用户连接企业LAN等
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信管 严峻
分组交换连接方式
运营商分组交换网
用户路由器 用户路由器
分组交换机
分组交换机
接入链路
虚电路
接入链路
典型技术:X.25、帧中继、ATM 分组交换包括基于帧的分组交换和基于信元的分组交换(ATM网络中使用,信 元是定长的53字节) 它是一种存储-转发交换方式,即将到达交换机的分组先送到存储器暂时存储 和处理,等到相应的输出电路有空闲时再送出。
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信管 严峻
当相距遥远的局域网互相连接起来,远距离传输数据、语 音、视频等,实现大范围的资源共享时,就需要另一种结构的 网络,即广域网。
北京
运营 商通 WAN 信网
1000km
西安
早期:基于电信运营商的通信网络设施建立远程连接(家庭拨 号上网),在相距遥远的局域网之间建立连接。 现代:多数用光纤技术
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广域网的基础——电信网络
– 提供公共传输平台 • 物理线路、技术支持、网络服务(音频、视频、数据) • 模拟通信(仅本地环路)、数字通信
各种广域网应用
PSTN ISDN xDSL ATM X.25 FR DDN
电信网络
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广域网技术
6.3 X.25分组交换网 1.产生背景 X.25网络是面向连接的网络,利用虚电路服务实现在不可靠的电话线传输数据。 为确保传输无差错,X.25有一套复杂的差错处理及重发机制,每个结点都需要作 差错检查。(传输网络的可靠性低;作为用户终端的PC机处理能力弱)
地址(主机号),并通过合适的低速端口将分组交给目的主机。
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结点交换机转发分组
[1, 1]
[1, 3]
1 换 2 机 3 1

4 5 6 7
4 5 6 7
交 1 换 2 机 3 3
[3, 2] [3, 3] 目的站 下一跳 [1, 1] [1, 3] [3, 2] [3, 3] [2, 1] [2, 2] 交换机1 交换机1 交换机3 交换机3 直接 直接
交换机 2
1 2 3
[2, 1]
[2, 2]
分组转发到交换机 3 后就查找交换机 3 的转发表。从 转发表(此处省略了)可知不必再转发分组了,把该分组 直接交付给主机[3, 2]即可。
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6.2.2 默认路由
以结点 1 和结点 2 中的转发表为例
结点 1 的转发表 1 2 目的站 1 2 3 4 下一跳 直接 3 3 3
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X.25分组交换网的结构
– 三类设备
• DTE:数据终端设备,如计算机、路由器等; PAD用于将非分组设备 • DCE:数据电路设备,其中又分为: 为了保证通信可靠性,每个
接入X.25网。位于DTE PSE至少与另外两个PSE相 – 数据电路终端设备:Modem; 与DCE之间,实现三个 连接,使得一个 PSE 故障时, – 数据电路交换设备:如数字传输设备、分组交换机 PSE 等。 功能:缓冲、打包、拆 PSE采用存储 还能通过其他路由继续传输 • PAD:分组封包 /解封包器 包。 信息。 转发的方法交 换分组。
图6-1-2 数据报服务(a)和虚电路服务(b)
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两种服务的思路 虚电路服务的思路来源于传统的电信网。电信网负责保证可
靠通信的一切措施,因此电信网的结点交换机复杂而昂贵。
数据报服务力求使网络生存性好,对网络的控制功能分散, 只能要求网络提供尽最大努力的服务。 网络要求使用较复杂且有相当智能的主机作为用户终端。
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结点交换机转发分组
[1, 1] 1 2 3
[1, 3]
交 换 机 1
1 2 3 4
1 2 3 4
交 1 换 2 机 3 3
[3, 2] [3, 3] 目的站 下一跳 [1, 1] [1, 3] [3, 2] [3, 3] [2, 1] [2, 2] 交换机1 交换机1 交换机3 交换机3 直接 直接
wenku.baidu.com
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虚电路与数据报的对比
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6.2 广域网中的路由选择机制 广域网中结点交换机通过转发表进行转发分组。


交换结点收到分组后,根据其目的地址查找转发表,并找出应 从结点的哪一个接口将该分组发送出去。 路由选择是构造路由表的过程。 路由选择协议 构造路由表 转发表 广域网采用层次地址结构。主机地址划分为两部分: 前一部分表示主机所连接的节点交换机编号,后一部分表示所
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分组交换网络
X.25 、Frame Relay、ATM
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6.1.2 数据报和虚电路
(1)无连接的网络服务,即数据报服务(如图6-1-2(a)); (2)面向连接的网络服务,即虚电路服务(如图6-1-2(b))。
从应用层次上看,广域网使用协议可达网络层。网络层提供的服务有两大类:
X.25
DTE DCE
X.25
公共网
DCE
X.25
DTE
一条物理线路可支持4095个虚电路。 DTE之间端到端的通信是通过双向虚电路来完成。 X.25支持的虚电路类型包括永久虚电路PVC和交换虚电路SVC: PVC:预先配置的、半永久性的,无需建立/拆除过程 适用于频繁的、数据量较大的、猝发的数据传输 SVC:通过呼叫建立的、动态的
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信管 严峻
广域网是由一些结点交换机以及连接交换机的链路组成。 结点交换机的交换方式采用报文或分组存贮转发方式。结 点之间都是点到点连接。 从层次上考虑,局域网使用的协议主要在数据链路层,而 广域网使用的协议可达网络层。
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信管 严峻
图6-1-1 由局域网和广域网组成互连网
广域网和局域网都是互连网的重要组成构件。 互连网必须使用路由器来连接,而广域网是使用结点交换机来连接。 广域网中链路一般采用光纤线路或点对点的卫星链路等高速链路,其距 离没有限制。这些结点交换机和它们之间的链路一般由电信部门提供,网络 由多个部门或多个国家联合组建而成。
3.提供面向连接的虚电路服务。
4.仅能检测到传输错误,而不试图纠正错误,而只是简单地将 错误帧丢弃。
非分组终端
X.25
DCE
PSE
PSE
DCE
X.25
X.25网卡
PC机
DCE PSE PSE
DCE
LAN
主机
X.25
PDN
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X.25 Router
信管 严峻
IP包通过X.25网络传送
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6.4 帧中继FR (Frame Relay,FR) 6.4.1 帧中继概述 帧中继协议是在X.25分组交换技术的基础上发展起来的一种链 路层快速分组交换技术,是改进了的X.25协议。使用光纤作为传输 介质,能实现近似无差错传输。(传输网络的可靠性大大提高;作 为用户终端的PC微机已经具备了强大的数据处理能力) 特点: 1. 帧中继网络不执行纠错功能,数据传输速率和传输时延比 X.25网络要分别高或低至少一个数量级。 2.以帧的形式传递数据信息
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广域网连接方式
专线方式
异步/同步专线 点对点
协议:PPP,帧中继
电路交换方式
PSTN/ISDN
点对点
分组交换方式 X.25/帧中继/ATM 点对多点
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专线连接方式
运营商通信网
用户路由器 用户路由器
DTE
DCE
运营商 传输设备
DCE
DTE
运营商 传输设备
本地线缆
接入线路
远程线路
4 5 6 7
交换机 2
1 2 3
交换机 2 的转发表
[2, 1] [2, 2]
如,一个欲发往主机[3, 2]的分组到达了交换机 2。
这时应查找交换机 2 的转发表,找目的站为 [3, 2]的项目。 17 信管 严峻
结点交换机转发分组
[1, 1] 1 2 3
[1, 3]
交 换 机 1
1 2 3 4 4 5 6 7
4 5 6 7
交换机 2
1 2 3
[2, 1]
[2, 2]
目的站是[3, 2]吗?
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信管 严峻
查找转发表中的下一个项目。
结点交换机转发分组
[1, 1] 1 2 3
[1, 3]
交 换 机 1
1 2 3 4
1 交 1 2 换 2 3 机 4 3 3
[3, 2] [3, 3] 目的站 下一跳 [1, 1] [1, 3] [3, 2] [3, 3] [2, 1] [2, 2] 交换机1 交换机1 交换机3 交换机3 直接 直接
1 2 3 4
交 1 换 2 机 3 3
[3, 2] [3, 3] 目的站 下一跳
交换机 2
1 2 3
[1, 1] [1, 3] [3, 2] [3, 3] [2, 1] [2, 2]
交换机1 交换机1 交换机3 交换机3 直接 直接
[2, 1]
[2, 2]
目的站是[3, 2]吗?
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查找转发表中的下一个项目。

连接的节点交换机的端口号。
所连接的交换机的编号
所连接的交换机端口的编号
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结点交换机转发表重要的两个内容:目的站,下一站(节点)。 注意:转发选择中的下一站只取决于数据报中的目的站地址,而与源站地址 无关。

转发分组时,只根据分组的主机地址中的交换机号来查找转发表。
只有当分组到达与目的主机相连的结点交换机时,交换机才检查第二部分
第6章 广域网
6.1 广域网的基本概念 6.1.1广域网的产生 局域网主要完成工作站、终端、服务器等在较小物理范围内的 互联,只能解决局部的资源共享。
WAN LAN 北京 1000km 西安
以太网等局域网技术无法支持远程传输; 企图通过大量设备级连将局域网扩展到超远距离是不现实的; 即使可以扩展局域网的范围,但普通组织没有专用的长距离线路.
3
4
可以合并
这三个项目的“下一跳” 都是转发到“3”(结点 3)。
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结点 1 的转发表 1 2 目的站 下一跳
1 默认 3
4
直接 3
默认路由 注:用默认路由代替所有的具有相同的“下一跳”的项目。 但默认路由比其它项目的优先级低。
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结点 2 的转发表
1
2
目的站 1 2 3 4
下一跳 3 直接 3 4
可以合并
3
4
这两个项目的“下一跳” 都是转发到“3”(结点 3)。
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结点 2 的转发表 1 2
目的站
2 4 默认
下一跳
直接 4 3
3
4
默认路由
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常见的广域网接口有以下几种: 1. RJ-45 端口; 2. 高速同步串口(SERIAL):主要是用于连接以前应用非常广泛的 DDN、帧中继(Frame Relay)、X.25、PSTN(模拟电话线路)等网 络连接模式; 3. 异步串口:异步串口(ASYNC)主要是应用于Modem 或Modem 池 的连接,用于实现远程计算机通过公用电话网拨入网络; 4. ISDN BRI 端口:用于ISDN 线路通过路由器实现与Internet 或其 他远程网络的连接,用于目前的大多数双绞线铜线电话线。 ISDN BRI 的3 个通道总带宽为144 kb/s; 5. FDDI 端口:只支持光缆和5 类电缆; 6. 光纤端口。
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主要的广域网技术
X.25:公共分组交换网 – 使用X.25协议进行分组交换的数据通信技术 Frame Relay:帧中继(FR) – 一种高速的在链路层进行分组交换的技术 ATM:异步传输模式 – 一种基于异步时分多路复用的、采用信元交换代替分组 交换的技术 ISDN:综合业务数据网 – 一种可以在电话线路上同时提供音频、视频和数据服务 的数字网络 xDSL:数字用户线 – 一种利用电话线路进行数字传输的高速接入技术 DDN:数字数据网 – 一种利用数字信道提供半永久性连接电路的数字网络
电路交换连接方式
运营商通信网
用户路由器 用户路由器
DTE
DCE
广域网 交换机
DCE 广域网 交换机
DTE
本地线缆
接入线路
远程交换电路
接入线路
本地线缆
按需拨号建立连接,独占线路,带宽固定 典型技术:PSTN、ISDN、ADSL
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电路交换线路
PSTN、 ISDN、ADSL
低速,不超过144kb/s
接入线路
本地线缆
点到点永久性独占线路,固定带宽 DTE是客户端设备,DCE是服务器端,运营商设定带宽。 链路层常使用HDLC、PPP 、SDLC(IBM协议)等
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租用线路
模拟专线:半永久性地租用电话线路
数字专线:半永久性地租用电信网络的子信道,如DDN 昂贵,只适用于企业用户
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DDN
信管 严峻
4 5 6 7
交换机 2
1 2 3
[2, 1]
[2, 2]
目的站是[3, 2]吗? 是
根据转发表指出的下一跳把分组转发到交换机 3。
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信管 严峻
结点交换机转发分组
[1, 1] 1 2 3
[1, 3]
交 换 机 1
1 2 3 4
1 2 3 4
交 1 换 2 机 3 3
[3, 2] [3, 3]
4 5 6 7
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