广域网组网技术

2015-3-2
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广域网概述
中国教育和科研计算机网CERNET分四级管理，分别是全 国网络中心、地区网络中心和地区主节点、省教育科研网、 校园网。 全国网络中心设在清华大学，负责全国主干网的运行管理。 地区网络中心和地区主节点分别设在清华大学、北京大学、 北京邮电大学、上海交通大学、西安交通大学、华中科技大 学、华南理工大学、电子科技大学、东南大学、东北大学等 10所高校，负责地区网的运行管理和规划建设。省级节点设 在36个城市的38所大学，分布于全国除台湾省外的所有省、 市、自治区。 CERNET已经有28条国际和地区性信道，与美国、加拿大、 英国、德国、日本和香港特区联网，总带宽达到250Mb/s。
缺点
模拟信道、信道质量差，信道差错方面处理比较复杂，数据传输的网 络时延较大，端口速率低（<=64Kb/s）；适用于交换式短报文的传输， 不适合实时性要求高、信息量大的业务使用。
发展现状及未来发展
技术规程非常完备，应用广泛；由于数字技术的广泛应用，X.25技术 在一定程度上已经过时，但目前主宰着许多低速应用（如：销售终端， 电子银行系统，电子信箱应用等）； X.25 也是与国外通信的主要手段 （通过卫星线路或租用线路等）。
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3 数字数据网(DDN)
DDN 是电信部门向用户提供的一种高速通信业 务，利用数字通道提供半永久性的连接电路，提 供中高速、高质量的点对点、点对多点的数字专 用电路。
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DDN的特点
将多路复用技术应用于数字传输信道，支持多个用户共享通信资源； DDN是面向用户的数字传输技术，速度较SDH低； DDN采用时分多路复用技术将支持数字信息高速传输的光纤通道划分为 一系列的子信道； DDN仅是一条支持用户数据点到点高速传输的通道； 用户可以向电信部门定时的租用子信道（独占）； DDN的基本速率为64Kb/s，用户租用的信道速率应为64Kb/s的整数倍； DDN本身并不提供任何通信协议的支持，在DDN信道上使用何种通信协 议由用户自行决定； DDN信道的最大不足是DDN仅提供点到点通信的专用信道（也称专线）， 因此当一个用户希望和多个其它的用户使用 DDN 通信时，必须租用多个 DDN端口； 速率高、物理时延小，最高速率为150Mb/s； 支持数据、图像、声音等多种业务； 网络运行管理简便，没有任何检错、纠错功能； DDN适用于传输数据量大的业务。
补：广域网组网技术
本章主要内容 广域网概述 广域网组网技术
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本章学习要点
了解广域网的组成和结构 了解广域网的组网技术
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广域网概述
1 广域网的概念和特点
广域网的概念
广域网(Wide Area Network，WAN)是指覆盖范围广 阔(可以覆盖一个地区，一个国家，甚至全球)的一类 数据通信网络。目前，世界上最大的广域网Internet已 经覆盖了包括我国在内的 180多个国家和地区，连接 了数万个网络，终端用户已达数千万。 广域网一般是指为用户提供远距离数据通信业务的 传输网络，通常由电信部门负责建设、运营和管理， 包括电路交换和包交换网络。
帧中继的原理
帧中继技术淡化了交换设备上的层次概念，将数据链路层和网络 层进行了融合。一方面减少了层次之间的接口处理；另一方面，也 可以通过对融合的功能进行分析，发现冗余项，并进行简化。上述 的优化使得帧中继成为一种极为精简的协议，仅仅需要提供组帧、 路由选择和高速传输的功能，从而可以获得较高的性能和有效性。
PSE （分组交换设备）：将从某一物理链路传输来的数据分组根据一 定的路由选择算法转发到另一条物理链路上； PAD（分组装拆设施）：为非分组式用户终端提供接入PSDN的能力； NPT（非分组式终端）：不具有装拆分组能力的终端设备； PC（分组集中器）：将来自于多个分组式或者非分组式用户终端设备 的信息流合并为一个X.25分组流送往PSE； NMC （网络管理中心）：运行网络管理软件，管理整个网络的运行， 包括性能管理、故障检测、 差错恢复、用户入网登记 及计费等。 PEP（策略实施点）：根据 当前网络条件，对被管对象 进行安全防护。
3 广域网实例
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广域网组网技术
纵观广域网组网技术的发展，是一个带宽不断升 级的过程：最早出现的 X.25 只能提供 64Kb/s 的带宽， 其后DDN（数字数据网）和FR（帧中继）使带宽提高 到 2Mb/s ， SDH （ Synchronous Digital Hierachy ： 同 步 数 字 结 构 ） 和 ATM （ Asynchronous Transfer Mode：异步传输模式）又把带宽提升到2.5Gb/s。
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广域网概述
1 广域网的概念和特点
广域网的概念
电路交换一般用在电话公司网络中，与我们日常拔打电 话类似，是一种按需拔号技术，连接时使用专用物理线路， 一般用于备份连接、场点规模小、短时间的访问。常用的 组网技术有：拔号上网、ISDN、ADSL等； 包交换技术可以实现多个网络设备共享一条从源点穿过 ISP 运营商直到目的地的点到点链路，进行数据传输。常 用的组网技术有： x.25 、帧中继和 IP over SDH/SONET 等。 优点是：由于共享物理线路，包交换连接的性价比较高， 可用于长时间、跨地域的连接。
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端用户系统
X.25网络的端用户系统是指企业、部门或者个人接入X.25网络的各种 计算机系统，包括各种大、中、小和微型计算机系统。为保证这些端用 户系统可以方便地接入网络，PSDN提供了多种接口方式。 ⑴ X25专线/拨号同步方式 每台占用PSE 或者集中器的一个端口，具有该端口对应的网络地址。 使用此计算机设备种方式接入 PSDN时，MODEM必须配置为同步工作方式。 ⑵ 专线/拨号异步方式 通过专线或者电话拨号，直接接入分组装拆设备或者集中器的端口， 与PSDN网络以异步方式交换信息。每个端用户系统都被分配一个网络用 户标识（NUI）。使用此种方式接入PSDN时，用户端的MODEM必须配置为 异步工作方式。 ⑶ 路由器接入方式 若企业内部已组建了局域网，可使用路由器作为局域网与分组交换数 据网的互连设备，保证所有局域网用户可通过局域网接入X.25网络。
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2 帧中继（FR）网络
1984年，CCITT开始了分组交换技术的“改造工程”，并提出了一 种新的分组交换技术——帧中继技术，对应的标准为CCITT Q.922。 帧中继 FR (Frame Relay)是一种支持高速交换的网络体系结构。在 许多方面非常类似于 X.25，被称为第二代的X.25。
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广域网组网技术
1 分组交换数据网络（X.25网络）
分组交换数据网络（PSDN）遵循CCITT X.25 系列 建议，因此也被称为 X.25 网络， X.25 网络曾经是使 用比较广泛的广域通信子网。
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X.25 网络的组成
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帧中继的帧格式
帧间隔符（F）：取值为01111110，标识帧的起始和结束；地址字段（Addr）： 一般占 2 个字节；信息字段（ DATA ）：存放可变长度的用户数据；帧校验字段 （ FCS ） ： 占 2 字 节 ， 采 用 循 环 冗 余 校 验 ； 数 据 链 路 连 接 标 识 符 （DLCI1+DLCI2）：占10位，标识使用的数据链路；命令/响应（C/R）：由高层 实体指明本帧的意义；扩展地址（EA）：地址字段可以扩展到3或者4字节（对应 的DLCI为17或者24位）； EA=0，表示后继字节仍属地址字段；EA=1，本字节为 地址字段的最后字节；正向拥塞通知（FECN）/反向拥塞通知（BECN）：由网络 中的交换设备置位，通知接收方与本帧同/反方向传输时曾经出现拥塞现象，并可 能继续拥塞；丢弃指示（DE）：用户置位时，表明本帧在网络出现拥塞时可以优 先丢弃；无编号标识符（UI）：一个字节，隐含了各种命令，但其中的P/F位应置 为 0 ；协议标识符（ PI ）：置为管理帧；呼叫参考（ CR ）：置为 0 ；信息类型 （Type）：帧中继仅支持两种类型（状态查询和状态报告）。
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帧中继网络的特点
（1）FR支持OSI下二层服务并提供部分的网络层功能； （2）FR采用光纤作为传输介质，传输误码率低； （3）将分组重发、流量控制、纠正错误、防止拥塞（正向拥 塞通知，反向拥塞通知，丢失指示等）等处理过程由端系统 去实现；简化了节点的处理过程，缩短了处理时间，降低了 网络时延； （4）具有灵活可靠的组网方式，可采用永久虚电路（或交换 虚电路）的方式，一条物理连接能够提供多个逻辑连接，用 户所需的进网端口数减少； （ 5 ） FR 具有按需分配带宽的特点，用户支付了一定的费用 购买“承诺信息速率”，当突发性数据发生时，在网络允许 的范围内，可以使用更高的速率； （6）使用FR，用户接入费用相应减少。
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X.25网络的特点
支持 OSI下三层服务，提供永久虚电路（PVC ）和交换虚电路（ SVC ）； 动态复用技术，可提高信道的利用率，简化物理接口；分组交换网中各 节点具有存储－转发功能，不同速率的终端可以相互通信；采用虚电路 或数据报的方式进行分组传输。
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帧中继网络的发展
帧中继可通过 X.25 更新软件实现，可在 DDN （数 字数据网）网上配置端口实现，在以ATM为主干的 网络中，帧中继仍然可以作为良好的用户接入方式。 目前大多数业务都集中在2Mb/s之内，是FR业务的 最经济有效的范畴，未来的FR业务将有很大的市场 发展潜力，有较好的投资保护。
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广域网概述
广域网的特点
（1）提供面向通信的服务，支持用户使用计算机进行 远距离的信息交换；
（2）覆盖范围广，通信距离远，需要考虑的因素多， 如媒体的成本、线路的冗余、媒体带宽的利用和差错 处理等； （3）由电信部门或公司负责组建、管理和维护，并向 全社会提供面向通信的有偿服务、流量统计和计费问 题。
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广域网概述
2 广域网的组成和结构
计算机网络的结构可以抽象为如下图所示，边界路由器 的互连构成广域网的核心传输网，局域网通过接入路由器 连接到广域网。这样，可以简单的把广域网的组成理解为 将放置在不同地方的核心路由器通过光纤互连而成，而广 域网的组网技术就是如何实现这些路由器的互连技术。
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广域网组网技术
分组交换数据网络的编址方式
分组交换数据网的编址方式遵循 CCITT X.121 建议，每个网络地址 用不大于40位的十进制数表示。我国目前使用的分组交换数据网的网 络地址采用了 15 位十进制数表示，每位十进制位占用 4 个二进制位。 网络地址的结构及其含义如下： 网络地址＝ P(1) ＋ DNIC(4) ＋ NTN(10) DNIC(4) ＝ 国家代码(3)＋网络编号(1) NTN(10) ＝ 节点机编号(4) ＋ 节点机端口号(4)＋子地址(2) P（国际前缀）用1位10进制数表示，目前取值为0； DNIC（数据网络识别码）用4位十进制数表示，其中前3位为国家或地 区代码，后 1 位为网络编号。分配给我国的国家代码为 460 ～479 ，目 前仅使用460表示。网络编号由国家自行分配； NTN（网络用户号码）用8位或者10位十进制数表示，由网络主管部 门分配；前4位表示节点机编号，中间4位表示指定节点机的端口编号， 后面的 2 位为子地址，由用户自行分配，子地址直接对应自行购置的 交换设备的端口。