第6章 广域网
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计算机网络教案(第6章)
帧中继和分组交换类似，但却以比分组容量大的帧为 单位而不是以分组为单位进行数据传输，而且，它在 网络上的中间节点对数据不进行误码纠错。
6.3.3 数字数据网DDN
数字数据网(DDN，Digital Data Network)是利用数字信 道传输数据信号的数据传输网。 它的传输媒介主要是光缆，辅助于数字微波、 卫星信道 以及用户端可用的普通电缆和双绞线。 在现有的电信网(电话网或分组交换网)中，都有模拟成分 存在，需要许多模数转换及调制解调设备。而DDN则以 全数字、高速率及灵活的交叉连接复用功能为用户提供 永久性或半永久性的数字电路专线(出租)业务，为用户构 建了一个大容量的数据通信平台。数字信道与传统的模 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。
基于 ADSL 的接入网 端局或远端站 ATU-C PS 电话 分路器 用户线 PS ATU-R
区域宽带网
ATU-C ATU-C DSLAM
图3-32
至本地电话局
居民家庭
基于ADSL的接入网的组成
§6.4
异步传输方式ATM
1 ATM概述
1972年ITU-T提出了综合业务数字网(ISDN)的概 念。特别是80年代初制定的一整套关于ISDN的系列建 议，奠定了ISDN发展的基础。鉴于当时技术能力和业 务需求的限制，首先提出的只能是窄带综合业务数字网 (N-ISDN)。
2.7～3.6 km
1.4 km 0.9 km 0.3 km 4.ADSL中的“D（数字）”应理解为“使 用数字技术”。ADSL的用户线上传送 的仍然是模拟信号而不是数字信号。 ADSL在现成的用户线（铜线）的两端 各安装一个ADSL调制解调器。我国目 前采用的方案是离散多音调DMT (Discrete Multi-Tone) 调制技术。
6.3.3 数字数据网DDN
数字数据网(DDN，Digital Data Network)是利用数字信 道传输数据信号的数据传输网。 它的传输媒介主要是光缆，辅助于数字微波、 卫星信道 以及用户端可用的普通电缆和双绞线。 在现有的电信网(电话网或分组交换网)中，都有模拟成分 存在，需要许多模数转换及调制解调设备。而DDN则以 全数字、高速率及灵活的交叉连接复用功能为用户提供 永久性或半永久性的数字电路专线(出租)业务，为用户构 建了一个大容量的数据通信平台。数字信道与传统的模 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。
基于 ADSL 的接入网 端局或远端站 ATU-C PS 电话 分路器 用户线 PS ATU-R
区域宽带网
ATU-C ATU-C DSLAM
图3-32
至本地电话局
居民家庭
基于ADSL的接入网的组成
§6.4
异步传输方式ATM
1 ATM概述
1972年ITU-T提出了综合业务数字网(ISDN)的概 念。特别是80年代初制定的一整套关于ISDN的系列建 议，奠定了ISDN发展的基础。鉴于当时技术能力和业 务需求的限制，首先提出的只能是窄带综合业务数字网 (N-ISDN)。
2.7～3.6 km
1.4 km 0.9 km 0.3 km 4.ADSL中的“D（数字）”应理解为“使 用数字技术”。ADSL的用户线上传送 的仍然是模拟信号而不是数字信号。 ADSL在现成的用户线（铜线）的两端 各安装一个ADSL调制解调器。我国目 前采用的方案是离散多音调DMT (Discrete Multi-Tone) 调制技术。
第6章 广域网
•密码是加密的
第6章 广域网
14
X.25分组交换网 PDN） 分组交换网（ 6.4 X.25分组交换网（PDN）
X.25的特点 6.4.1 X.25的特点
•工作在网络体系结构的低3层 •采用分组交换，面向连接(虚电路)，可靠性高 •多路复用，一条物理链路支持多条虚电路 •点对点传输，不支持广播 •支持多种高层协议，它们均作为普通数据被封装在X.25的分组中 在网络中传送 •工作速率≤64Kbps
第6章
广域网
8
标准PPP PPP帧格式 3. 标准PPP帧格式 PPP帧格式如下图所示。它是精心设计的，以和多数常用的 硬件兼容，而且还提供在单一链路上同时复用多种网络层协议 的机制。
标识域（Flag）：指示一个帧的开始或结束； 地址域（Address）：是标准的广播地址。PPP不指定单个 工作站的地址； 控制域（Control：表示用户数据采用无序帧方式传输； 协议域（Protocol）：用于表示封装在帧的信息域中的协 议类型； 数据域（Information）：长度为零或多个字节，最多为 1500字节，包含符合协议域中指定协议的数据报； 帧检测序列（FCS）：通常为2个字节，在优先级约定中， 可以使用4字节来提高错误检测能力。
第6章
广域网
16
X.25网络的组成 网络的组成
PSE DTE
PSE DTE
D C E
X.25
PSE
广域网
PSE
PSE
D C E
X.25
PSE：分组交换设备 ： 第6章 广域网
17
6.4.3
X.25层次结构 25层次结构
X.25由3层组成，对应于ISO/OSI互连参考模型的低3层 ① 物理层定义数据终端设备（DTE）（如计算机、智能终端、前端通 信处理机等）与数据电路终端设备（DCE）（如网络结点、分组交换 机等）之间建立物理连接和维持物理连接所必需的机械、电气、功能 和规程。 ② 链路访问层定义数据链路控制过程，即控制链路的操作过程和纠 正通信线路的差错。采用HDLC的子集LAP-B作为该层的标准。 ③ 分组层定义DTE与DCE之间数据交换的分组格式和控制过程，包括 多条逻辑信道到一条物理连接的复用，分组流量控制和差错控制等。
第6章广域网技术
广域网与局域网的区别是：公用数据网通信网由政府 通信部门建立和管理；技术落后于局域网，但差距越来越 小；局域网强调资源共享，用户更重视如何根据需求规划 网络，广域网着重数据通信，进行系统集成，侧重网络提 供什么样的数据传输业务以及用户如何介入网络。
广域网的基本特征是覆盖范围广、数据的
传输距离较长，一般都在几十km以上，可达数
对于SVC：不同于X.25。
建立连接时----主叫用户使用Setup UNI信令发连接请求（虚电 路号DLCI为0），帧中继交换机根据被叫用户地址选择路由，并 分配DLCI，虚电路建立结束；
保持期间----直接使用DLCI进行通信；
拆除连接时----用Release UNI信令。
＊DLCI只有本地意义。 DLCI分配规则：DLCI 0 为UNI信令通道；DLCI 1023 为本地管 理接口（LMI）专用；DLCI 16－－DLCI 1007 帧数据传输使用。
路由器
同步Modem
校园网 南开大学
帧中继
天津理工大学
校园网
帧中继网由三部分组成：
帧中继交换机、具有帧中继接 口的分组交换机、复用设备
FDTE
NFDTE
FRAD
帧 中 继 交 换 设 备
UNI
帧中继接入设备
路由器
帧中继网络
提供公用帧 中继业务
LAN
用户接入帧中继网的形式
帧中继的帧格式
长度为1600－2048字节，最长4096字节。 网络对信息内容不作任何处理。
2．ISDN的技术与组成
ISDN的组成部件包括用户终端、终端适配器、
网络终端等设备。
普通电话机
普通传真机
TA
NT
适配器 网络终端
广域网的基本特征是覆盖范围广、数据的
传输距离较长，一般都在几十km以上，可达数
对于SVC：不同于X.25。
建立连接时----主叫用户使用Setup UNI信令发连接请求（虚电 路号DLCI为0），帧中继交换机根据被叫用户地址选择路由，并 分配DLCI，虚电路建立结束；
保持期间----直接使用DLCI进行通信；
拆除连接时----用Release UNI信令。
＊DLCI只有本地意义。 DLCI分配规则：DLCI 0 为UNI信令通道；DLCI 1023 为本地管 理接口（LMI）专用；DLCI 16－－DLCI 1007 帧数据传输使用。
路由器
同步Modem
校园网 南开大学
帧中继
天津理工大学
校园网
帧中继网由三部分组成：
帧中继交换机、具有帧中继接 口的分组交换机、复用设备
FDTE
NFDTE
FRAD
帧 中 继 交 换 设 备
UNI
帧中继接入设备
路由器
帧中继网络
提供公用帧 中继业务
LAN
用户接入帧中继网的形式
帧中继的帧格式
长度为1600－2048字节，最长4096字节。 网络对信息内容不作任何处理。
2．ISDN的技术与组成
ISDN的组成部件包括用户终端、终端适配器、
网络终端等设备。
普通电话机
普通传真机
TA
NT
适配器 网络终端
计算机科学导论 第六章 计算机网络
传输层
网络层提供主机（点）到主机（点）的连接 功能：负责客户端和服务器进程之间的消息 的逻辑传输，是端（端口）到端（端口）的连 接 server
client
网络层只是找到网络上的主机，而传输层则是 用户如何通过客户机上的不同应用程序来实现对服 找到要访问的进程（程序）。 务器不同资源的访问，如迅雷下载服务器资源，浏 览公司网站或读取公司数据。
–总线结构的优点
• 结构简单/布线容易/可靠性高/易于扩充。 • 节省连接线/连接成本较低。 • 早期的同轴电缆局域网多采用这种结构。
–总线结构的缺点
• 故障诊断相对困难。 • 总线故障会引起整个网络的瘫痪。 • 同一时刻只能有一个结点发送数据，存在总线的使用 权争用。
8
• 环形结构
–连接方式
• 所有站点连接在一个封闭的环路中。 • 一个站点发出的数据要通过所有的站点，最后回到 起始站点。 • 某个站点接收到数据，要把此数据的目标地址与本 站点地址进行比较，相同时才接收该数据。
网络层
定义了基于IP协议的逻辑地址 功能：负责数据包从源主机到目的主机的发 送，并选择最佳路径
连接外网使用的路由器属于网络层
网络层通过IP地址对不同主机进行寻址。
IP地址
Internet是由不同物理网络互连而成，不同网 络之间实现计算机的相互通信必须有相应的地 址标识，这个地址标识称为IP地址。IP地址提 供统一的地址格式即由32Bit位组成。
域名系统
域名系统 用具有直观意义的字符串来表示地址。 域名实际就是名字，采用层次结构，按 地理域或机构域进行分层。 格式： 主机名.三级域名.二级域名.顶级域名 顶级域名一般为机构性域名和地理性 域名
因特网的域名举例：
• 中央电视台向因特网提供万维网服务的计算 机的域名是：
计算机网络(谢希仁)答案 第6-7章 广域网
第六章广域网6-01 试从多方面比较虚电路和数据报这两种服务的优缺点答：答：（1）在传输方式上，虚电路服务在源、目的主机通信之前，应先建立一条虚电路，然后才能进行通信，通信结束应将虚电路拆除。
而数据报服务，网络层从运输层接收报文，将其装上报头（源、目的地址等信息）后，作为一个独立的信息单位传送，不需建立和释放连接，目标结点收到数据后也不需发送确认，因而是一种开销较小的通信方式。
但发方不能确切地知道对方是否准备好接收，是否正在忙碌，因而数据报服务的可靠性不是很高。
（2）关于全网地址：虚电路服务仅在源主机发出呼叫分组中需要填上源和目的主机的全网地址，在数据传输阶段，都只需填上虚电路号。
而数据报服务，由于每个数据报都单独传送，因此，在每个数据报中都必须具有源和目的主机的全网地址，以便网络结点根据所带地址向目的主机转发，这对频繁的人—机交互通信每次都附上源、目的主机的全网地址不仅累赘，也降低了信道利用率。
（3）关于路由选择：虚电路服务沿途各结点只在呼叫请求分组在网中传输时，进行路径选择，以后便不需要了。
可是在数据报服务时，每个数据每经过一个网络结点都要进行一次路由选择。
当有一个很长的报文需要传输时，必须先把它分成若干个具有定长的分组，若采用数据报服务，势必增加网络开销。
（4）关于分组顺序：对虚电路服务，由于从源主机发出的所有分组都是通过事先建立好的一条虚电路进行传输，所以能保证分组按发送顺序到达目的主机。
但是，当把一份长报文分成若干个短的数据报时，由于它们被独立传送，可能各自通过不同的路径到达目的主机，因而数据报服务不能保证这些数据报按序列到达目的主机。
（5）可靠性与适应性：虚电路服务在通信之前双方已进行过连接，而且每发完一定数量的分组后，对方也都给予确认，故虚电路服务比数据报服务的可靠性高。
但是，当传输途中的某个结点或链路发生故障时，数据报服务可以绕开这些故障地区，而另选其他路径，把数据传至目的地，而虚电路服务则必须重新建立虚电路才能进行通信。
第 6 章 广域网及其应用
Cisco HDLC
Flag Address Control Proprietary Data FCS Flag
• Cisco的HDLC协议有一个特性位，来支持多协议的环境 的 协议有一个特性位， 协议有一个特性位
HDLC
Flag Address Control Data FCS Flag
• 支持单协议的环境
6.3.1 PPP协议组成 协议组成
6.3.2 PPP身份验证 身份验证
两个认证协议: 两个认证协议: PAP 和 CHAP
拨号或者 电路交换网络
PPP 会话连接
1 2 3 链路创建阶段 可选的认证阶段 网络层协商阶段
6.3.2 PPP身份验证 身份验证——PAP 身份验证
密码用明文传递 双方两次握手建立连接
01 id random 3640-1
02 id
MD5 hash
hash
766-1
MD5 hash
03 id “Welcome in”
6.3.3 配置 配置PPP
检验我是谁. 检验我是谁
服务提供商
验证路由器
(路由器接收呼叫 路由器接收呼叫.) 路由器接收呼叫 启动 PPP
被验证的路由器
(路由器初始一个呼叫 路由器初始一个呼叫.) 路由器初始一个呼叫 Enabling PPP
username john password urbiz
• 单向 单向CHAP认证 认证
拔号者发起CHAP呼叫 第一步 拔号者发起 呼叫
User dials in 766-1 3640-1
ppp authentication CHAP LCP协商 协商CHAP认证方式和 认证方式和MD5算法 协商 认证方式和 算法
Flag Address Control Proprietary Data FCS Flag
• Cisco的HDLC协议有一个特性位，来支持多协议的环境 的 协议有一个特性位， 协议有一个特性位
HDLC
Flag Address Control Data FCS Flag
• 支持单协议的环境
6.3.1 PPP协议组成 协议组成
6.3.2 PPP身份验证 身份验证
两个认证协议: 两个认证协议: PAP 和 CHAP
拨号或者 电路交换网络
PPP 会话连接
1 2 3 链路创建阶段 可选的认证阶段 网络层协商阶段
6.3.2 PPP身份验证 身份验证——PAP 身份验证
密码用明文传递 双方两次握手建立连接
01 id random 3640-1
02 id
MD5 hash
hash
766-1
MD5 hash
03 id “Welcome in”
6.3.3 配置 配置PPP
检验我是谁. 检验我是谁
服务提供商
验证路由器
(路由器接收呼叫 路由器接收呼叫.) 路由器接收呼叫 启动 PPP
被验证的路由器
(路由器初始一个呼叫 路由器初始一个呼叫.) 路由器初始一个呼叫 Enabling PPP
username john password urbiz
• 单向 单向CHAP认证 认证
拔号者发起CHAP呼叫 第一步 拔号者发起 呼叫
User dials in 766-1 3640-1
ppp authentication CHAP LCP协商 协商CHAP认证方式和 认证方式和MD5算法 协商 认证方式和 算法
第6章 广域网
X.25
DTE DCE
X.25
公共网
DCE
X.25
DTE
13
信管 严峻
PSE DCE DTE PSE PSE
DCE DTE
DCE
PSN
DTE
数据终端设备（ Terminal） DTE 数据终端设备（Data Terminal） 数据电路终端设备（ CircuitDCE 数据电路终端设备（Data Circuit-terminating Equipment） Equipment） 分组交换设备（ Equipment） PSE 分组交换设备（Packet Switching Equipment） 分组交换网（ PSN 分组交换网（Packet Switching Network）
1
信管 严峻
图6-1-1 由局域网和广域网组成互连网
2
信管 严峻
从上图中可知，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。 广域网中的这些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。在广域网内，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，并且网络的规模很大，能实现整个网络范围内的资源共 享。
6
信管 严峻
虚电路服务的特点： (1)采用虚电路服务就必须有连接建立、数据传输和连接释放这三个 阶段。 (2)虚电路一经建立就要赋予虚电路号，它反映信息的传输通道，这 样在传输信息报文分组时，就不必再注明源站和目的站的全部地 址，相应地缩短了信息量。 (3)虚电路服务在传输数据时采用存储转发技术，即某个结点先把报 文分组接收下来，进行验证，然后在把该报文分组转发出去。 (4)在使用虚电路时，是由网络来保证报文分组按序到达，而且网络 还要负责端到端的流量控制。
DTE DCE
X.25
公共网
DCE
X.25
DTE
13
信管 严峻
PSE DCE DTE PSE PSE
DCE DTE
DCE
PSN
DTE
数据终端设备（ Terminal） DTE 数据终端设备（Data Terminal） 数据电路终端设备（ CircuitDCE 数据电路终端设备（Data Circuit-terminating Equipment） Equipment） 分组交换设备（ Equipment） PSE 分组交换设备（Packet Switching Equipment） 分组交换网（ PSN 分组交换网（Packet Switching Network）
1
信管 严峻
图6-1-1 由局域网和广域网组成互连网
2
信管 严峻
从上图中可知，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。 广域网中的这些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。在广域网内，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，并且网络的规模很大，能实现整个网络范围内的资源共 享。
6
信管 严峻
虚电路服务的特点： (1)采用虚电路服务就必须有连接建立、数据传输和连接释放这三个 阶段。 (2)虚电路一经建立就要赋予虚电路号，它反映信息的传输通道，这 样在传输信息报文分组时，就不必再注明源站和目的站的全部地 址，相应地缩短了信息量。 (3)虚电路服务在传输数据时采用存储转发技术，即某个结点先把报 文分组接收下来，进行验证，然后在把该报文分组转发出去。 (4)在使用虚电路时，是由网络来保证报文分组按序到达，而且网络 还要负责端到端的流量控制。
第6章无线广域网资料
All three zone-sites act as receivers for signals transmitted by a mobile terminal.
The BS determines which of the zone-sites has the best reception from the mobile and uses that zone-site to transmit the signal on the downlink.
主要特点
微蜂窝小区结构 采用数字化技术--语音信号数字化 用户接入方式：FDMA/TDMA；调制方式：GMSK、
QPSK等 频谱利用率高，系统容量大
第二代数字蜂窝移动通信系统-CDMA
历史回顾：
1995年，美国高通公司（Qualcomm）提出了一种采用码分 多址（CDMA)方式的数字蜂窝系统技术解决方案（IS-95 CDMA)。
The coverage of a base station antenna is restricted to part of a cell called a sector by making the antenna directional.
Lee's microcell
Lee's microcell zone technique exploits corner excited BSs to reduce the number of handoffs and eliminate partitioning of channels between sectors of a cell.
第6章 无线广域网
主要内容
6.1 概述 6.2 3G/4G技术 6.3 卫星通信系统 6.4 802.20技术
The BS determines which of the zone-sites has the best reception from the mobile and uses that zone-site to transmit the signal on the downlink.
主要特点
微蜂窝小区结构 采用数字化技术--语音信号数字化 用户接入方式：FDMA/TDMA；调制方式：GMSK、
QPSK等 频谱利用率高，系统容量大
第二代数字蜂窝移动通信系统-CDMA
历史回顾：
1995年，美国高通公司（Qualcomm）提出了一种采用码分 多址（CDMA)方式的数字蜂窝系统技术解决方案（IS-95 CDMA)。
The coverage of a base station antenna is restricted to part of a cell called a sector by making the antenna directional.
Lee's microcell
Lee's microcell zone technique exploits corner excited BSs to reduce the number of handoffs and eliminate partitioning of channels between sectors of a cell.
第6章 无线广域网
主要内容
6.1 概述 6.2 3G/4G技术 6.3 卫星通信系统 6.4 802.20技术
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异步传输模式(Asynchronous Transfer Mode） ATM的实现
采用信元交换 信元(cell)
53字节的固定长度 前５个字节为信头，载有地址信息和其他一些控制信息 后48个字节为信息段
第四章
数据链路层
ATM网络系统
A T M 终端 A T M 复用 光纤 A T M 交换机 光纤 A T M 交换机 光纤 A T M 复用 A T M 终端
通过这些简化措施，提高了网络性能，减少了 网络时延
第四章
数据链路层
6.５.2 帧中继的组成
非 FR 终端 FRAD FR交换机 FR交换机
FR 终端
FR交换机 FR交换机
FR交换机 FR交换机
FR网络 帧中继网络
LAN 路由器
FR交换机：在数据链路层完成对帧的传送 用户设备：负责把数据帧送到帧中继网络
56kbps 64kbps 1.544Mbps 2.048Mbps 34.064Mbps 2.048Mbps 44.736Mbps 51.84Mbps 155.54Mbps 466.56Mbps 622.08Mbps 933.12Mbps 1244.16Mbps 1866.24Mbps 2488.32Mbps
特性
通信网 支持端到端的数字连接 全数字化的网络 支持各种通信业务 提供标准的用户-网络接口 用户对ISDN的访问通过该接口完成
第四章
数据链路层
6.3.1 ISDN的组成
ISDN S NT2 (PBX) T U 交 换 机 R 公用网络 或 专用网络 ISDN 交 换 机
TE1
NT1
TE2
TA
第四章
第四章
节点1
数据链路层
广域网 D C E D C E 节点3
包交换
节点2
广域网交换机
将待传输的数据分成若干个等长或不等长的数 据传输单元来进行独立传输的一种服务方式 特点：
不同的来源和目的的数据包和帧共享网络线路 交换设备为这些包或帧选择一条合适的路径将其传 送到目的地 例子：帧中继和ATM
第四章
第四章
数据链路层
常见广域网服务类型和带宽
按实现方式：
专线服务、线路交换服务、包交换服务
专线服务
可以为用户提供永久的专用连接 连接性能可靠、租用费用高
用于WAN的核心连接、LAN和LAN之间的长期固定连接
第四章
数据链路层
线路交换
又称电路交换 过程：
每次通信都要首先在网络中建立一条物理线 路或连接 数据传输 撤除或结束所建立的连接 例子：传统电话网、ISDN
第四章
数据链路层
6.3.2 ISDN的速率服务
基本速率接口( basic rate interface，简称BRI)
包括两条全双工的B信道和一条全双工的D信道，简称为2B+D B信道的速率为64KB/S，用来传送用户信息 D信道的速率为16KB/S，用来传送用户网络信令或低速的分 组数据
基群速率接口PRI ，又称一次群接口
第四章
数据链路层
ISDN参考点
参考点 含 义
R
非ISDN兼容设备和TA之间的参考点
S
连接NT2或用户交换设备的参考点
R、S、T、U等是ISDN 组件之间的连接规范， 被称为ISDN参考点 ISDN参考点是ISDN中 不同功能的分界点
T
从NT2向外连接NT1的参考点
U
NT1与ISDN网络连接的参考点
第四章
数据链路层
6.1.5 广域网与OSI模型
X Application Application
Presentation Session Transport Network Data Link Physical
Y
B B
Application B C
Network Data Link Physical
ATM优点
以面向连接的方式工作，保证传输的可靠性 ATM的物理线路使用光纤，误码率很低 信头的处理能基于硬件实现，处理时延小 采用短信元作为数据传输单位可以充分利用 信道空闲，提高了带宽利用率
第四章
数据链路层
6.5 帧中继
帧中继出现的背景 继承了X.25
提供统计复用功能 采用虚电路交换 简化可靠传输和差错控制机制 采用虚电路交换
可选的阶段 主要用于对链路质量进行测试，以确定其能否为上 层所选定的网络协议提供足够的支持 若连接的双方已经要求采用安全认证，则在该阶段 还要按所选定的认证方式进行相应的身份认证
第四章
数据链路层
建立PPP连接的四个阶段
网络层协议选择阶段
通过发送NCP包来选择网络层协议并进行相 应的配置，不同的网络层协议要分别进行配 置 ，从而一条完整的PPP链路就建立起来了， 可以在上面进行数据传输
第四章
数据链路层
6.1.3 常见广域网设备
路由器：
路由器 广域网 宽带交换机 调制解调器 通信服务器
主要是用来实现LAN与WAN的互连或WAN和WAN的互连
广域网交换机：
属于数据链路层的多端口存储转发设备，转发广域网数 据链路层协议帧
调制解调器
DCE设备
通信服务器
主要用来对广域网用户进行身份合法性的验证并提供服 务策略
（a）基速信道 D (64kbps) 基群信道 B1到B23或B30 (64kbps) （b）基群信道
第四章
数据链路层
6.3.3 ISDN的应用
承载业务
ISDN网络提供的单纯的信息传输业务
用户终端业务
由网络和用户终端设备共同完成的业务
补充业务
对承载业务和用户终端业务的补充和扩展
第四章
数据链路层
6.4 ATM
目的：
为路由器到路由器、主机到网络之间使用串行接口进行点到点的连接 提供了OSI第二层的服务
数据链路层：
解决链路建立、维护、拆除 上层协议协商、认证
传输介质：
第四章
数据链路层
帧格式：一种HDLC的变化形式 对网络层协议的支持：
包括了多种不同的主流协议，如IP 和IPX等
链路控制协议LCP (Link Control Protocol)
帧中继终端： 非帧中继终端：必须通过帧中继装拆设备FRAD接入帧 中继网络
数据链路层
带宽
线路类型 信号标准 传输速率
56 64 T1 E1 E3 J1 T3 OC-1 OC-3 OC-9 OC-12 OC-18 OC-24 OC-36 OC-48
DS0 DS0 DS1 ZM M3 Y1 DS3 SONET SONET SONET SONET SONET SONET SONET SONET
数据链路层
6.3.1 ISDN的组成
标准ISDN终端（TE1）: TE1是符合ISDN接口标准的用户设 备，如数字电话机和四类传真机等 非标准ISDN终端（TE2）:TE2是不符合ISDN接口标准的用户 设备，TE2需要经过终端适配器TA的转换，才能接入ISDN标 准接口 终端适配器TA：完成适配功能，包括速率适配和协议转换 等，使TE2能够接入ISDN 网络终端1（NT1）：NT1是放置在用户处的物理和电器终端 装置，它属于网络服务提供商的设备，是网络的边界 网络终端2（NT2）：NT2又称为智能网络终端，如数字PBX、 集中器等，它可以完成交换和集中的功能
第四章
数据链路层
PAP
第四章
数据链路层
CHAP
三次握手
本地节点提供一个用 于身份验证的挑战值 远程节点根据所收到 的挑战值计算出一个 回应值发送回本地节 点 若该值与本地节点的 计算结果一致，则远 程节点被验证通过
第四章
数据链路层
安全性
CHAP是由本地来控制登录的时间与频率
没有获得挑战值的远程节点是不可能尝试登 录并建立连接
链路拆除
任何时候只要用户请求断开连接或者由于链 路故障，PPP的连接都会被终止
第四章
数据链路层
PPP验证的两种类型
PAP(Password Authentication Protocol)
使用两次握手
用户名与密码对由远程网络节点不断地在链路上发送 直到被验证被本地节点确认或终结 密码在传输过程中采用的是明文方式 对于攻击没有防护措施，易受攻击 发送登录请求的时间和频率完全由远程节点控制
数据链路层
6.1.5 广域网与OSI模型
主要工作于OSI模型的下三层，即物理层、数 据链路层和网络层 物理层协议主要描述如何面向广域网的服务提 供电气、机械、规程和功能特性 数据链路层则是定义了数据如何进行帧的封装 以通过广域网链路传输到远程节点
第三层 第二层 第一层 第二层 第一层 MODEM 广域网 MODEM DCE设备 第三层 第二层 第一层 第二层 第一层
交换虚电路(Switched Virtual Circuits ， SVCs) 永久虚电路(Permanent Virtual Circuits， PVCs)
第四章
数据链路层
与X.25比较
网络层次上
X.25：三层体系 FR：只有物理层和链路层两层
相对于X.25的数据链路层，
取消了流量控制、纠错及确认等处理功能 流量控制和差错控制等委托给用户终端或本地节点机来完成 将统计复用、数据交换、路由选择等功能定义在数据链路层 执行 并且数据交换以帧为单位(故称为帧交换)
局域网
几公里到几十公里 小范围内的资源共享 通常采用基带传输
所有者
网络拓扑结构
私有性
总线拓扑，环拓扑
采用网状拓扑
第四章
数据链路层
6.1.2 广域网服务的实现模型
中心交换机 用户端设备 分界
广域网服务提供商 的长途网络 S S S
S S
S
采用信元交换 信元(cell)
53字节的固定长度 前５个字节为信头，载有地址信息和其他一些控制信息 后48个字节为信息段
第四章
数据链路层
ATM网络系统
A T M 终端 A T M 复用 光纤 A T M 交换机 光纤 A T M 交换机 光纤 A T M 复用 A T M 终端
通过这些简化措施，提高了网络性能，减少了 网络时延
第四章
数据链路层
6.５.2 帧中继的组成
非 FR 终端 FRAD FR交换机 FR交换机
FR 终端
FR交换机 FR交换机
FR交换机 FR交换机
FR网络 帧中继网络
LAN 路由器
FR交换机：在数据链路层完成对帧的传送 用户设备：负责把数据帧送到帧中继网络
56kbps 64kbps 1.544Mbps 2.048Mbps 34.064Mbps 2.048Mbps 44.736Mbps 51.84Mbps 155.54Mbps 466.56Mbps 622.08Mbps 933.12Mbps 1244.16Mbps 1866.24Mbps 2488.32Mbps
特性
通信网 支持端到端的数字连接 全数字化的网络 支持各种通信业务 提供标准的用户-网络接口 用户对ISDN的访问通过该接口完成
第四章
数据链路层
6.3.1 ISDN的组成
ISDN S NT2 (PBX) T U 交 换 机 R 公用网络 或 专用网络 ISDN 交 换 机
TE1
NT1
TE2
TA
第四章
第四章
节点1
数据链路层
广域网 D C E D C E 节点3
包交换
节点2
广域网交换机
将待传输的数据分成若干个等长或不等长的数 据传输单元来进行独立传输的一种服务方式 特点：
不同的来源和目的的数据包和帧共享网络线路 交换设备为这些包或帧选择一条合适的路径将其传 送到目的地 例子：帧中继和ATM
第四章
第四章
数据链路层
常见广域网服务类型和带宽
按实现方式：
专线服务、线路交换服务、包交换服务
专线服务
可以为用户提供永久的专用连接 连接性能可靠、租用费用高
用于WAN的核心连接、LAN和LAN之间的长期固定连接
第四章
数据链路层
线路交换
又称电路交换 过程：
每次通信都要首先在网络中建立一条物理线 路或连接 数据传输 撤除或结束所建立的连接 例子：传统电话网、ISDN
第四章
数据链路层
6.3.2 ISDN的速率服务
基本速率接口( basic rate interface，简称BRI)
包括两条全双工的B信道和一条全双工的D信道，简称为2B+D B信道的速率为64KB/S，用来传送用户信息 D信道的速率为16KB/S，用来传送用户网络信令或低速的分 组数据
基群速率接口PRI ，又称一次群接口
第四章
数据链路层
ISDN参考点
参考点 含 义
R
非ISDN兼容设备和TA之间的参考点
S
连接NT2或用户交换设备的参考点
R、S、T、U等是ISDN 组件之间的连接规范， 被称为ISDN参考点 ISDN参考点是ISDN中 不同功能的分界点
T
从NT2向外连接NT1的参考点
U
NT1与ISDN网络连接的参考点
第四章
数据链路层
6.1.5 广域网与OSI模型
X Application Application
Presentation Session Transport Network Data Link Physical
Y
B B
Application B C
Network Data Link Physical
ATM优点
以面向连接的方式工作，保证传输的可靠性 ATM的物理线路使用光纤，误码率很低 信头的处理能基于硬件实现，处理时延小 采用短信元作为数据传输单位可以充分利用 信道空闲，提高了带宽利用率
第四章
数据链路层
6.5 帧中继
帧中继出现的背景 继承了X.25
提供统计复用功能 采用虚电路交换 简化可靠传输和差错控制机制 采用虚电路交换
可选的阶段 主要用于对链路质量进行测试，以确定其能否为上 层所选定的网络协议提供足够的支持 若连接的双方已经要求采用安全认证，则在该阶段 还要按所选定的认证方式进行相应的身份认证
第四章
数据链路层
建立PPP连接的四个阶段
网络层协议选择阶段
通过发送NCP包来选择网络层协议并进行相 应的配置，不同的网络层协议要分别进行配 置 ，从而一条完整的PPP链路就建立起来了， 可以在上面进行数据传输
第四章
数据链路层
6.1.3 常见广域网设备
路由器：
路由器 广域网 宽带交换机 调制解调器 通信服务器
主要是用来实现LAN与WAN的互连或WAN和WAN的互连
广域网交换机：
属于数据链路层的多端口存储转发设备，转发广域网数 据链路层协议帧
调制解调器
DCE设备
通信服务器
主要用来对广域网用户进行身份合法性的验证并提供服 务策略
（a）基速信道 D (64kbps) 基群信道 B1到B23或B30 (64kbps) （b）基群信道
第四章
数据链路层
6.3.3 ISDN的应用
承载业务
ISDN网络提供的单纯的信息传输业务
用户终端业务
由网络和用户终端设备共同完成的业务
补充业务
对承载业务和用户终端业务的补充和扩展
第四章
数据链路层
6.4 ATM
目的：
为路由器到路由器、主机到网络之间使用串行接口进行点到点的连接 提供了OSI第二层的服务
数据链路层：
解决链路建立、维护、拆除 上层协议协商、认证
传输介质：
第四章
数据链路层
帧格式：一种HDLC的变化形式 对网络层协议的支持：
包括了多种不同的主流协议，如IP 和IPX等
链路控制协议LCP (Link Control Protocol)
帧中继终端： 非帧中继终端：必须通过帧中继装拆设备FRAD接入帧 中继网络
数据链路层
带宽
线路类型 信号标准 传输速率
56 64 T1 E1 E3 J1 T3 OC-1 OC-3 OC-9 OC-12 OC-18 OC-24 OC-36 OC-48
DS0 DS0 DS1 ZM M3 Y1 DS3 SONET SONET SONET SONET SONET SONET SONET SONET
数据链路层
6.3.1 ISDN的组成
标准ISDN终端（TE1）: TE1是符合ISDN接口标准的用户设 备，如数字电话机和四类传真机等 非标准ISDN终端（TE2）:TE2是不符合ISDN接口标准的用户 设备，TE2需要经过终端适配器TA的转换，才能接入ISDN标 准接口 终端适配器TA：完成适配功能，包括速率适配和协议转换 等，使TE2能够接入ISDN 网络终端1（NT1）：NT1是放置在用户处的物理和电器终端 装置，它属于网络服务提供商的设备，是网络的边界 网络终端2（NT2）：NT2又称为智能网络终端，如数字PBX、 集中器等，它可以完成交换和集中的功能
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数据链路层
PAP
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数据链路层
CHAP
三次握手
本地节点提供一个用 于身份验证的挑战值 远程节点根据所收到 的挑战值计算出一个 回应值发送回本地节 点 若该值与本地节点的 计算结果一致，则远 程节点被验证通过
第四章
数据链路层
安全性
CHAP是由本地来控制登录的时间与频率
没有获得挑战值的远程节点是不可能尝试登 录并建立连接
链路拆除
任何时候只要用户请求断开连接或者由于链 路故障，PPP的连接都会被终止
第四章
数据链路层
PPP验证的两种类型
PAP(Password Authentication Protocol)
使用两次握手
用户名与密码对由远程网络节点不断地在链路上发送 直到被验证被本地节点确认或终结 密码在传输过程中采用的是明文方式 对于攻击没有防护措施，易受攻击 发送登录请求的时间和频率完全由远程节点控制
数据链路层
6.1.5 广域网与OSI模型
主要工作于OSI模型的下三层，即物理层、数 据链路层和网络层 物理层协议主要描述如何面向广域网的服务提 供电气、机械、规程和功能特性 数据链路层则是定义了数据如何进行帧的封装 以通过广域网链路传输到远程节点
第三层 第二层 第一层 第二层 第一层 MODEM 广域网 MODEM DCE设备 第三层 第二层 第一层 第二层 第一层
交换虚电路(Switched Virtual Circuits ， SVCs) 永久虚电路(Permanent Virtual Circuits， PVCs)
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数据链路层
与X.25比较
网络层次上
X.25：三层体系 FR：只有物理层和链路层两层
相对于X.25的数据链路层，
取消了流量控制、纠错及确认等处理功能 流量控制和差错控制等委托给用户终端或本地节点机来完成 将统计复用、数据交换、路由选择等功能定义在数据链路层 执行 并且数据交换以帧为单位(故称为帧交换)
局域网
几公里到几十公里 小范围内的资源共享 通常采用基带传输
所有者
网络拓扑结构
私有性
总线拓扑，环拓扑
采用网状拓扑
第四章
数据链路层
6.1.2 广域网服务的实现模型
中心交换机 用户端设备 分界
广域网服务提供商 的长途网络 S S S
S S
S