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《计算机网络高级教程》
4
《计算机网络高级教程》
可以用于构成广域网的典型网络类型和主要技术
• 公共电话交换网 PSTN
• 综合业务数字网 ISDN
• 数字数据网DDN • X.25分组交换网
• 帧中继（Frame Replay）网
• 异步传输模式 ATM网
• GE与10GE的光 Ethernet技术
“十一五”国家重点图书 计算机科学与技术学科前沿丛书
计算机科学与技术学科研究生系列教材（中文版）
计算机网络 高级教程
吴功宜 编著
1
《计算机网络高级教程》
第2章 广域网技术
2
《计算机网络高级教程》
计算机网络的分类
• 广域网（wide area network，WAN） • 局域网（local area network，LAN） • 城域网（metropolitan area network，
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《计算机网络高级教程》
分组交换技术(Packet Switching)
• 针对数据通信业务的特点而提出的一种交换方式 • 是面向无连接而采用存储转发的方式
– 将需要传送的数据按照一定的长度分割成许多小段数据，并在数据 之前增加相应的用于对数据进行选路和校验等功能的头部字段，作 为数据传送的基本单元即分组。
DTE：指的是位于用户网络接口用户端的设备，它能够作为信源、 信宿或同时为二者。数据终端设备通过数据通信设备（例如，调 制解调器）连接到一个数据网络上，并且通常使用数据通信设备 产生的时钟信号。 数据终端设备包括计算机、协议翻译器以及多路分解器等设备。
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《计算机网络高级教程》
X.25网的基本概念
– 采用分组交换技术，在通信之前不需要建立连接，每个节点首先将 前一节点送来的分组收下并保存在缓冲区中，然后根据分组头部中 的地址信息选择适当的链路将其发送至下一个节点，这样在通信过 程中可以根据用户的要求和网络的能力来动态分配带宽。
– 分组交换比电路交换的电路利用率高，但时延较大。
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《计算机网络高级教程》
– 缺点是网络的带宽利用率不高，一旦电路被建立不管通信双方是否 处于通话状态，分配的电路都一直被占用。
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《计算机网络高级教程》
报文交换技术(Message Switching)
• 采用存储转发机制 • 以报文作为传送单元 • 由于报文长度差异很大，长报文可能导致很大的时延，并且对每
个节点来说缓冲区的分配也比较困难，为了满足各种长度报文的 需要并且达到高效的目的，节点需要分配不同大小的缓冲区，否 则就有可能造成数据传送的失败。 • 主要用于传输报文较短、实时性要求较低的通信业务，如公用电 报网。 • 报文交换比分组交换出现的要早一些，分组交换是在报文交换的 基础上，将报文分割成分组进行传输，在传输时延和传输效率上 进行了平衡，从而得到广泛的应用。
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《计算机网络高级教程》
帧中继（Frame Relay）技术发展的背景
• 传输介质由原来的电缆逐步发展到光纤， 光纤的误码率很低，数据传输速率高；
• 局域网的数据传输速率提高得很快，多个 局域网之间高速互连的需求越来越强烈；
• 用户设备（例如微型计算机）性能大大提 高，主机可以承担一部分原来是由通信子 网承担的通信处理功能。
分组交换技术(Packet Switching)
• 数据报(Datagram)
– 分组传送之前不需要预先在源主机与目的主机之间建立连接 – 源主机发送的每个分组可独立选择一条传输路径 – 每个分组在广域网中可能通过不同传输路径到达目的主机 – 无连接的，尽力而为服务，不保障QoS，乱序、重复、丢失等 – 适用于突发性通信，不适合大数据量和会话式通信
• 公众电话网（PSTN网）和移动网（包括GSM网和CDMA网）采 用的都是电路交换技术。
• 采用面向连接的方式
– 通信之前需为通信双方分配一条具有固定带宽的通信电路，在通信 过程中将一直占用所分配的资源，直到通信结束，并且在电路的建 立和释放过程中都需要利用相关的信令协议；
– 优点是在通信过程中可以保证为用户提供足够的带宽，并且实时性 强，时延小，交换设备成本较低；
• 密集波分复用 DWDM技术
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《计算机网络高级教程》
广域网和用于广域网传输技术的发展过程
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《计算机网络高级教程》
广域网的主要特征
广域网是一种公共数据网络
• 由电信运营商组建广域网，是一种公共数据网 络PDN；
• 用户可以在公共数据网络PDN上开发各种网络 服务系统；
• 用户要使用广域网服务，必须向广域网的运营 商购买服务；
• 虚电路(Virtual Circuit)
– 将数据报与线路交换结合 – 分组发送前需要预先在源主机与目的主机之间建立一条逻辑
连接的虚电路
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《计算机网络高级教程》14来自《计算机网络高级教程》
X.25网的基本概念
X.25协议是数据终端设备（DTE）和数据电路终接设备（DCE）之 间的接口规程。
DCE：该设备和其与通信网络的连接构成了网络终端的用户网络接 口。它提供了到网络的一条物理连接、转发业务量，并且提供了 一个用于同步DCE设备和DTE设备之间数据传输的时钟信号。 调制解调器和接口卡都是DCE设备的例子。
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《计算机网络高级教程》
X.25与帧中继的比较
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《计算机网络高级教程》
帧中继的特点
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《计算机网络高级教程》
X.25协议的层次结构
• X.21：物理层协议，定义DTE-DCE交互的物理电气特性。 • LAPB(Link Access Procedure, Balanced)：负责DTE-DCE之间通信
和数据包帧的组织过程，来源于面向比特的同步协议：High Level Data Link Control（高级数据链路控制规程）。
• 有特殊需要的国家部门与大型企业也需要组建 自己使用和管理的专用的广域网。
广域网技术研究的重点是宽带核心交换技术
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《计算机网络高级教程》
广域网组成与结构
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《计算机网络高级教程》
广域网数据交换方式的类型
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《计算机网络高级教程》
线路交换技术（Circuit Switching）
• 网络交换技术共经历了四个发展阶段，线路交换技术、报文交换 技术、分组交换技术和ATM技术。
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《计算机网络高级教程》
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《计算机网络高级教程》
可以用于构成广域网的典型网络类型和主要技术
• 公共电话交换网 PSTN
• 综合业务数字网 ISDN
• 数字数据网DDN • X.25分组交换网
• 帧中继（Frame Replay）网
• 异步传输模式 ATM网
• GE与10GE的光 Ethernet技术
“十一五”国家重点图书 计算机科学与技术学科前沿丛书
计算机科学与技术学科研究生系列教材（中文版）
计算机网络 高级教程
吴功宜 编著
1
《计算机网络高级教程》
第2章 广域网技术
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《计算机网络高级教程》
计算机网络的分类
• 广域网（wide area network，WAN） • 局域网（local area network，LAN） • 城域网（metropolitan area network，
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《计算机网络高级教程》
分组交换技术(Packet Switching)
• 针对数据通信业务的特点而提出的一种交换方式 • 是面向无连接而采用存储转发的方式
– 将需要传送的数据按照一定的长度分割成许多小段数据，并在数据 之前增加相应的用于对数据进行选路和校验等功能的头部字段，作 为数据传送的基本单元即分组。
DTE：指的是位于用户网络接口用户端的设备，它能够作为信源、 信宿或同时为二者。数据终端设备通过数据通信设备（例如，调 制解调器）连接到一个数据网络上，并且通常使用数据通信设备 产生的时钟信号。 数据终端设备包括计算机、协议翻译器以及多路分解器等设备。
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《计算机网络高级教程》
X.25网的基本概念
– 采用分组交换技术，在通信之前不需要建立连接，每个节点首先将 前一节点送来的分组收下并保存在缓冲区中，然后根据分组头部中 的地址信息选择适当的链路将其发送至下一个节点，这样在通信过 程中可以根据用户的要求和网络的能力来动态分配带宽。
– 分组交换比电路交换的电路利用率高，但时延较大。
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《计算机网络高级教程》
– 缺点是网络的带宽利用率不高，一旦电路被建立不管通信双方是否 处于通话状态，分配的电路都一直被占用。
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《计算机网络高级教程》
报文交换技术(Message Switching)
• 采用存储转发机制 • 以报文作为传送单元 • 由于报文长度差异很大，长报文可能导致很大的时延，并且对每
个节点来说缓冲区的分配也比较困难，为了满足各种长度报文的 需要并且达到高效的目的，节点需要分配不同大小的缓冲区，否 则就有可能造成数据传送的失败。 • 主要用于传输报文较短、实时性要求较低的通信业务，如公用电 报网。 • 报文交换比分组交换出现的要早一些，分组交换是在报文交换的 基础上，将报文分割成分组进行传输，在传输时延和传输效率上 进行了平衡，从而得到广泛的应用。
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《计算机网络高级教程》
帧中继（Frame Relay）技术发展的背景
• 传输介质由原来的电缆逐步发展到光纤， 光纤的误码率很低，数据传输速率高；
• 局域网的数据传输速率提高得很快，多个 局域网之间高速互连的需求越来越强烈；
• 用户设备（例如微型计算机）性能大大提 高，主机可以承担一部分原来是由通信子 网承担的通信处理功能。
分组交换技术(Packet Switching)
• 数据报(Datagram)
– 分组传送之前不需要预先在源主机与目的主机之间建立连接 – 源主机发送的每个分组可独立选择一条传输路径 – 每个分组在广域网中可能通过不同传输路径到达目的主机 – 无连接的，尽力而为服务，不保障QoS，乱序、重复、丢失等 – 适用于突发性通信，不适合大数据量和会话式通信
• 公众电话网（PSTN网）和移动网（包括GSM网和CDMA网）采 用的都是电路交换技术。
• 采用面向连接的方式
– 通信之前需为通信双方分配一条具有固定带宽的通信电路，在通信 过程中将一直占用所分配的资源，直到通信结束，并且在电路的建 立和释放过程中都需要利用相关的信令协议；
– 优点是在通信过程中可以保证为用户提供足够的带宽，并且实时性 强，时延小，交换设备成本较低；
• 密集波分复用 DWDM技术
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《计算机网络高级教程》
广域网和用于广域网传输技术的发展过程
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《计算机网络高级教程》
广域网的主要特征
广域网是一种公共数据网络
• 由电信运营商组建广域网，是一种公共数据网 络PDN；
• 用户可以在公共数据网络PDN上开发各种网络 服务系统；
• 用户要使用广域网服务，必须向广域网的运营 商购买服务；
• 虚电路(Virtual Circuit)
– 将数据报与线路交换结合 – 分组发送前需要预先在源主机与目的主机之间建立一条逻辑
连接的虚电路
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《计算机网络高级教程》14来自《计算机网络高级教程》
X.25网的基本概念
X.25协议是数据终端设备（DTE）和数据电路终接设备（DCE）之 间的接口规程。
DCE：该设备和其与通信网络的连接构成了网络终端的用户网络接 口。它提供了到网络的一条物理连接、转发业务量，并且提供了 一个用于同步DCE设备和DTE设备之间数据传输的时钟信号。 调制解调器和接口卡都是DCE设备的例子。
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《计算机网络高级教程》
X.25与帧中继的比较
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《计算机网络高级教程》
帧中继的特点
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《计算机网络高级教程》
X.25协议的层次结构
• X.21：物理层协议，定义DTE-DCE交互的物理电气特性。 • LAPB(Link Access Procedure, Balanced)：负责DTE-DCE之间通信
和数据包帧的组织过程，来源于面向比特的同步协议：High Level Data Link Control（高级数据链路控制规程）。
• 有特殊需要的国家部门与大型企业也需要组建 自己使用和管理的专用的广域网。
广域网技术研究的重点是宽带核心交换技术
7
《计算机网络高级教程》
广域网组成与结构
8
《计算机网络高级教程》
广域网数据交换方式的类型
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《计算机网络高级教程》
线路交换技术（Circuit Switching）
• 网络交换技术共经历了四个发展阶段，线路交换技术、报文交换 技术、分组交换技术和ATM技术。