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浙江邮电职业技术学院计算机系

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Computer Networks

计算机网络
第五章 广域网连接技术

主要内容
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公用电话交换网 综合业务数字网ISDN DDN X.25网

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主要内容
帧中继 ATM网络 xDSL接入技术

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第五章 广域网连接技术
1、 广域网的构成 、
当主机之间的距离较远时,例如,相隔几十或几百 公里,甚至几千公里,局域网显然就无法完成主机 之间的通信任务。这时就需要另一种结构的网络, 即广域网。

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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

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
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应当注意
即使是覆盖范围很广的互联网,也不是广域网, 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” 因为在这种网络中,不同网络的“互连”才是其 最主要的特征。 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 单个的网络, 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 而不是用路由器连接各网络。 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 在单个网络中转发分组, 路由器在 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。 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) 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 该网内进行通信时,只需要使用其网络的物理地 即可。 址即可。

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5.1 公用电话交换网
公用电话交换网是为国内公众用户提供电话业务 而建立和经营的电信网,简称PSTN。 而建立和经营的电信网,简称 。 计算机通信利用现有的电话通信设施可以有效节 约成本。 约成本。 拔号上网就是利用公用电话交换网络,使用调制 拔号上网就是利用公用电话交换网络, 解调器通过电话拨号程序将用户的计算机连接到 已接入Internet的一台主机上,经由主机系统访 的一台主机上, 已接入 的一台主机上 问Internet,实现终端与计算机、终端之间或计 ,实现终端与计算机、 算机之间的通信。 算机之间的通信。

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5.2 综合业务数字网 综合业务数字网ISDN
综合业务数字网是一种公用电信网络,是由公用 综合业务数字网是一种公用电信网络, 电话网发展起来的,为解决电话网速度慢, 电话网发展起来的,为解决电话网速度慢,提供 功能单一的缺点而设计的能提供多种服务的综合 性网络。 性网络。 定义: 是以综合数字电话网( 定义:ISDN是以综合数字电话网(IDN)为基础 是以综合数字电话网 ) 发展演变而成的通信网, 发展演变而成的通信网,能够提供端到端的数字 连接,用来支持包括话音在内的多种电信业务, 连接,用来支持包括话音在内的多种电信业务, 用户能够通过有限的一组标准化的多用途的用户/ 用户能够通过有限的一组标准化的多用途的用户 网络接口接入网内。 网络接口接入网内。

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5.2 综合业务数字网 综合业务数字网ISDN
按传输速率分
窄带ISDN(N-ISDN) 宽带ISDN(B-ISDN)

相对电话网使用MODEM接入优点 接入优点 相对电话网使用
可同时上网和打电话 ISDN提供端到端的数字连接,方便计算机的接入 可以提供高达数百千至2兆的全双工数据带宽

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5.2 综合业务数字网 综合业务数字网ISDN ISDN网络用户接口图 网络用户接口图
ISDN终端 设备TE1 S接口 普通模 拟设备 TE2 终端适 配器TA 网络端接 设备NT U接口 ISDN交 换机

U接口是用户网络线接口 S接口是由用户终端接入的标准接口
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5.2 综合业务数字网 综合业务数字网ISDN CCITT规定了两种 规定了两种UNI 规定了两种 基本速率接口( 基本速率接口(BRI) )
包括一个D通道和两个B通道,称为2B+D。 每个B信道可以64kb/s传输,“一线通”128K的速 率就是指的2B的速率。

基群速率接口( 基群速率接口(PRI) )
30B+D,B和D均为64kb/s的数字通道。

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5.3 DDN 数字数据网是利用数字信道传输数据信号的数据 传输网。 传输网。 不具备数据交换的功能, 不具备数据交换的功能,不同于通常的报文交换 网和分级交换网。 网和分级交换网。 中国公用数字数据网( 中国公用数字数据网(ChinaDDN)的建设始于 ) 20世纪 年代初,现已基本覆盖全国大部分地区。 世纪90年代初,现已基本覆盖全国大部分地区。 世纪 年代初

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5.4 X.25网 网 分组交换是一种建立在“存储 转发 转发” 分组交换是一种建立在“存储--转发”基础上发 展起来的数据交换技术, 展起来的数据交换技术,兼有电路交换和报文交 换的优点。 换的优点。 X.25 网就是 X.25 分组交换网,它是在二十多年 分组交换网, 前根据 CCITT(即现在的 ITU-T)的 X.25 建议 ( ) 书实现的计算机网络。 书实现的计算机网络。 X.25协议包含了 协议包含了OSI七层模型中的下 层,定义了 七层模型中的下3层 协议包含了 七层模型中的下 专用电路连接到公用数据网上的分组型数据终端 设备( 设备(DTE)与数据电路终端设备(DCE)之间 )与数据电路终端设备( ) 的接口标准。 的接口标准。 X.25 只是一个对公用分组交换网接口的规约。 只是一个对公用分组交换网接口的规约。 X.25 所讨论的都是以面向连接的虚电路服务为基 所讨论的都是以面向连接的虚电路服务为基 面向连接的虚电路服务 础。
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X.25 规定了 DTE-DCE 的接口

X.25 接口 DCE VC2 DCE DTE

X.25 接口 DTE DCE

VC1

DTE

X.25 公用分组交换网

X.25 接口

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5.4 X.25网 网 中国公用分组交换网( 年建立, 中国公用分组交换网(ChinaPAC)于1993年建立, 于 年建立 是由中国邮电部建设和经营的, 是由中国邮电部建设和经营的,能提供多种业务 的全国分组交换网。 的全国分组交换网。 用户进网方式有电话拨号入网和专线入网两种方 式。普通用户用一个调*獾髌魍ü玫缁巴 连到分组交换网上, 连到分组交换网上,专用用户可租用市话模拟线 或数字数据专线,采用X.28或X.25规程,方便地 规程, 或数字数据专线,采用 或 规程 进入 CHINAPAC。 。

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X.25 网退出了历史舞台
年代,情况就发生了很大的变化。 到了 20 世纪 90 年代,情况就发生了很大的变化。 通信主干线路已大量使用光纤技术, 通信主干线路已大量使用光纤技术 , 数据传输质 量大大提高使得误码率降低好几个数量级, 量大大提高使得误码率降低好几个数量级 , 而 X.25 十分复杂的数据链路层协议和分组层协议已 成为多余的。 成为多余的。 PC 机的价格急剧下降使得无硬盘的哑终端退出 了通信市场。这正好符合因特网当初的设计思想: 了通信市场 。 这正好符合因特网当初的设计思想 : 网络应尽量简单而智能应尽可能放在网络以外的 用户端。 用户端。

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5.5 帧中继
年代后期, 在 20 世纪 80 年代后期,许多应用都迫切要求增 加分组交换服务的速率。 加分组交换服务的速率。 帧中继 FR (Frame Relay)就是一种支持高速交换 就是一种支持高速交换 的网络体系结构。 的网络体系结构。 帧中继在许多方面非常类似于 X.25,被称为第二 , 代的 X.25。 。 今天的数字光纤网比早期的电话网具有低得多的 误码率,如果减少结点对每个分组的处理时间, 误码率,如果减少结点对每个分组的处理时间, 则各分组通过网络的时延亦可减少, 则各分组通过网络的时延亦可减少,同时结点对 分组的处理能力也就增大了。 分组的处理能力也就增大了。

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帧中继减少结点处理时间
帧中继不使用差错恢复和流量控制机制。 帧中继不使用差错恢复和流量控制机制。 当帧中继交换机收到一个帧的首部时, 当帧中继交换机收到一个帧的首部时,只要一查 出帧的目的地址就立即进行转发。 出帧的目的地址就立即进行转发。 因此在帧中继网络中, 因此在帧中继网络中,一个帧的处理时间比 X.25 网约减少一个数量级。这样,帧中继网络的吞吐 网约减少一个数量级。这样, 量要比 X.25 网络的提高一个数量级以上。 网络的提高一个数量级以上。

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帧中继对差错的处理
当检测到有误码时,结点要立即中止这次传输。 当检测到有误码时,结点要立即中止这次传输。 当中止传输的指示到达下个结点后, 当中止传输的指示到达下个结点后,下个结点也 立即中止该帧的传输,并丢弃该帧。 立即中止该帧的传输,并丢弃该帧。 如果需要重传出错的帧, 如果需要重传出错的帧,则由源站使用高层协议 而不是帧中继协议)请求重传该帧。 (而不是帧中继协议)请求重传该帧。 因此,仅当帧中继网络本身的误码率非常低时, 因此,仅当帧中继网络本身的误码率非常低时, 帧中继技术才是可行的。 帧中继技术才是可行的。

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5.5 帧中继
帧中继交换机 路由器 局域网 路由器

帧中继网
虚电路

局域网

虚电路像一条专用电路 用户看不见帧中继网络内的帧中继交换机
虚电路 路由器 局域网 路由器 局域网

帧中继网
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5.6 ATM网络 网络
人们曾经设想过“未来最理想的”一种网络应当 人们曾经设想过“未来最理想的” 是宽带综合业务数字网 B-ISDN。 。 B-ISDN 采用新的 ATM 交换技术。这种技术结合 交换技术。 了电路交换和分组交换的优点。 了电路交换和分组交换的优点。 并没有成功, 虽然在 B-ISDN 并没有成功,但 ATM 技术还是 获得了相当广泛的应用, 获得了相当广泛的应用,并在因特网的发展中起 到了重要的作用。 到了重要的作用。

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5.6 ATM网络 网络
ATM 是建立在电路交换和分组交换的基础上的一 种面向连接的快速分组交换技术。 种面向连接的快速分组交换技术。 ATM 采用定长分组作为传输和交换的单位。这种 采用定长分组作为传输和交换的单位。 定长分组叫做信元 信元(cell)。 定长分组叫做信元 。

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ATM优点 优点
选择固定长度的短信元作为信息传输的单位,有 选择固定长度的短信元作为信息传输的单位, 利于宽带高速交换。 字节, 利于宽带高速交换 。信元长度为 53 字节 , 其首 可简称为信头) 字节。 部(可简称为信头)为 5 字节。 能支持不同速率的各种业务。 能支持不同速率的各种业务。 所有信息在最低层是以面向连接的方式传送,保 所有信息在最低层是以面向连接的方式传送, 持了电路交换在保证实时性和服务质量方面的优 点。 ATM 使用光纤信道传输。由于光纤信道的误码率 使用光纤信道传输。 极低,且容量很大,因此在ATM 网内不必在数据 极低,且容量很大,因此在 链路层进行差错控制和流量控制(放在高层处理 放在高层处理), 链路层进行差错控制和流量控制 放在高层处理 , 因而明显地提高了信元在网络中的传送速率。 因而明显地提高了信元在网络中的传送速率。
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ATM缺点 缺点
ATM 的一个明显缺点就是信元首部的开销太大, 的一个明显缺点就是信元首部的开销太大, 即 5 字节的信元首部在整个 53 字节的信元中所 占的比例相当大。 占的比例相当大。 ATM 的技术复杂且价格较高。 的技术复杂且价格较高。 ATM 能够直接支持的应用不多。 能够直接支持的应用不多。 10 千兆以太网的问世,进一步削弱了 ATM 在因 千兆以太网的问世, 特网高速主干网领域的竞争能力。 特网高速主干网领域的竞争能力。

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ATM 网络中的网络元素
ATM 端点(又称为 ATM 端系统)通过点到点链 端点( 端系统) 交换机相连。 路与 ATM 交换机相连。 ATM 交换机是一个快速分组交换机(交换容量高 交换机是一个快速分组交换机 是一个快速分组交换机( 达数百 Gb/s),其主要构件是: ) 其主要构件是:
交换结构(switching fabric) 若干个高速输入端口和输出端口 必要的缓存

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5.6 ATM网络 网络
1、ATM 的协议参考模型 、 ATM 的协议参考模型共有三层,大体上与 OSI的最低两层 的协议参考模型共有三层, 的最低两层 相当(但无法严格对应)。 相当(但无法严格对应)。
ATM 的层次 3 2 1 ATM 适配层 (AAL 层) ATM 层 物理层 TC 子层 PMD 子层 CS子层 CS SAR子层

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5.7 XDSL接入技术 接入技术 数字用户线路( 数字用户线路(DSL)是一项利用铜电话线路, )是一项利用铜电话线路, 将高带宽信息传送到家庭和小型企业的技术, 将高带宽信息传送到家庭和小型企业的技术,可 传送数据,也可以传送语音信号。 传送数据,也可以传送语音信号。 可以提供远远高于普通的模拟Modem的传输速率。 的传输速率。 可以提供远远高于普通的模拟 的传输速率 优势:利用现有的电话线路。 优势:利用现有的电话线路。

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5.7 XDSL接入技术 接入技术
DSL种类 种类 ADSL
非对称数字用户线,下行速率可高达8Mb/s,上行速率最多 为640kb/s。 ADSL采用频分复用技术,可将电话语音和数据流一起传输, 用户只需加装一个ADSL用户端设备和一个话音分离器。

HDSL
对称DSL,采用两条线实现,上下行速率相同,最大传输速 率小于ADSL。

VDSL
甚高比特率DSL,短距离电缆单向传输速率是ADSL的10倍 以上,达到55Mb/s。

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