2023/6/11計算機網絡技術及應用1第4章廣域網組網技術本章主要內容廣域網概述廣域網組網技術計算機網絡技術及應用全文共29頁，當前為第1頁。2023/6/11計算機網絡技術及應用2本章學習要點

了解廣域網的組成和結構了解廣域網的組網技術計算機網絡技術及應用全文共29頁，當前為第2頁。2023/6/11計算機網絡技術及應用34.1廣域網概述1廣域網的概念和特點

廣域網的概念

廣域網(WideAreaNetwork，WAN)是指覆蓋范圍廣闊(可以覆蓋一個地區(qū)，一個國家，甚至全球)的一類數據通信網絡。目前，世界上最大的廣域網Internet已經覆蓋了包括我國在內的180多個國家和地區(qū)，連接了數萬個網絡，終端用戶已達數千萬。廣域網一般是指為用戶提供遠距離數據通信業(yè)務的傳輸網絡，通常由電信部門負責建設、運營和管理，包括電路交換和包交換網絡。計算機網絡技術及應用全文共29頁，當前為第3頁。2023/6/11計算機網絡技術及應用44.1廣域網概述1廣域網的概念和特點

廣域網的概念

電路交換一般用在電話公司網絡中，與我們日常拔打電話類似，是一種按需拔號技術，連接時使用專用物理線路，一般用于備份連接、場點規(guī)模小、短時間的訪問。常用的組網技術有：拔號上網、ISDN、ADSL等；包交換也稱分組交換，它是將用戶傳送的數據劃分成一定的長度，每個部分叫做一個分組。在每個分組的前面加上一個分組頭，用以指明該分組發(fā)往何地址，然后由交換機根據每個分組的地址標志，將他們轉發(fā)至目的地，這一過程稱為分組交換。

計算機網絡技術及應用全文共29頁，當前為第4頁。2023/6/11計算機網絡技術及應用54.1廣域網概述

包交換技術可以實現多個網絡設備共享一條從源點穿過ISP運營商直到目的地的點到點鏈路，進行數據傳輸。常用的組網技術有：x.25、幀中繼和IPoverSDH/SONET等。優(yōu)點是：由于共享物理線路，包交換連接的性價比較高，可用于長時間、跨地域的連接。廣域網的特點

（1）提供面向通信的服務，支持用戶使用計算機進行遠距離的信息交換；（2）覆蓋范圍廣，通信距離遠，需要考慮的因素多，如媒體的成本、線路的冗余、媒體帶寬的利用和差錯處理等；（3）由電信部門或公司負責組建、管理和維護，并向全社會提供面向通信的有償服務、流量統(tǒng)計和計費問題。

計算機網絡技術及應用全文共29頁，當前為第5頁。2023/6/11計算機網絡技術及應用64.1廣域網概述2廣域網的組成和結構

計算機網絡的結構可以抽象為如下圖所示，邊界路由器的互連構成廣域網的核心傳輸網，局域網通過接入路由器連接到廣域網，采用網狀拓撲結構。這樣，可以簡單的把廣域網的組成理解為將放置在不同地方的核心路由器通過光纖互連而成，而廣域網的組網技術就是如何實現這些路由器的互連技術。

計算機網絡技術及應用全文共29頁，當前為第6頁。2023/6/11計算機網絡技術及應用74.1廣域網概述3廣域網實例中國教育和科研計算機網CERNET分四級管理，分別是全國網絡中心、地區(qū)網絡中心和地區(qū)主節(jié)點、省教育科研網、校園網。全國網絡中心設在清華大學，負責全國主干網的運行管理。地區(qū)網絡中心和地區(qū)主節(jié)點分別設在清華大學、北京大學、北京郵電大學、上海交通大學、西安交通大學、華中科技大學、華南理工大學、電子科技大學、東南大學、東北大學等10所高校，負責地區(qū)網的運行管理和規(guī)劃建設。省級節(jié)點設在36個城市的38所大學，分布于全國除臺灣省外的所有省、市、自治區(qū)。

CERNET已經有28條國際和地區(qū)性信道，與美國、加拿大、英國、德國、日本和香港特區(qū)聯網，總帶寬達到250Mb/s。計算機網絡技術及應用全文共29頁，當前為第7頁。2023/6/11計算機網絡技術及應用84.2廣域網組網技術

縱觀廣域網組網技術的發(fā)展，是一個帶寬不斷升級的過程：最早出現的X.25只能提供64Kb/s的帶寬，其后DDN（數字數據網）和FR（幀中繼）使帶寬提高到2Mb/s，SDH（SynchronousDigitalHierachy：同步數字結構）和ATM（AsynchronousTransferMode：異步傳輸模式）又把帶寬提升到2.5Gb/s。

計算機網絡技術及應用全文共29頁，當前為第8頁。2023/6/11計算機網絡技術及應用94.2廣域網組網技術1分組交換數據網絡（X.25網絡）分組交換數據網絡（PSDN）遵循CCITTX.25系列建議，因此也被稱為X.25網絡，X.25網絡曾經是使用比較廣泛的廣域通信子網。X.25規(guī)定了DTE-DCE的接口。*DTE：數據終端設備DCE：數據通信設備VC：虛電路（交換虛電路SVC

和永久虛電路PVC

）X.25接口X.25接口X.25公用分組交換網VC2VC1DTEDTEDCEDCEDCEDTEX.25接口計算機網絡技術及應用全文共29頁，當前為第9頁。2023/6/11計算機網絡技術及應用104.2廣域網組網技術

X.25網絡的組成

PSE（分組交換設備）：將從某一物理鏈路傳輸來的數據分組根據一定的路由選擇算法轉發(fā)到另一條物理鏈路上；PAD（分組裝拆設施）：為非分組式用戶終端提供接入PSDN的能力；NPT（非分組式終端）：不具有裝拆分組能力的終端設備；PC（分組集中器）：將來自于多個分組式或者非分組式用戶終端設備的信息流合并為一個X.25分組流送往PSE；NMC（網絡管理中心）：運行網絡管理軟件，管理整個網絡的運行，包括性能管理、故障檢測、差錯恢復、用戶入網登記及計費等。PEP（策略實施點）：根據當前網絡條件，對被管對象進行安全防護。

計算機網絡技術及應用全文共29頁，當前為第10頁。2023/6/11計算機網絡技術及應用114.2廣域網組網技術

分組交換數據網絡的編址方式

分組交換數據網的編址方式遵循CCITTX.121建議，每個網絡地址用不大于40位的十進制數表示。我國目前使用的分組交換數據網的網絡地址采用了15位十進制數表示，每位十進制位占用4個二進制位。網絡地址的結構及其含義如下：網絡地址＝P(1)＋DNIC(4)＋NTN(10)DNIC(4)＝國家代碼(3)＋網絡編號(1)NTN(10)＝節(jié)點機編號(4)＋節(jié)點機端口號(4)＋子地址(2)P（國際前綴）用1位10進制數表示，目前取值為0；DNIC（數據網絡識別碼）用4位十進制數表示，其中前3位為國家或地區(qū)代碼，后1位為網絡編號。分配給我國的國家代碼為460～479，目前僅使用460表示。網絡編號由國家自行分配；

NTN（網絡用戶號碼）用8位或者10位十進制數表示，由網絡主管部門分配；前4位表示節(jié)點機編號，中間4位表示指定節(jié)點機的端口編號，后面的2位為子地址，由用戶自行分配，子地址直接對應自行購置的交換設備的端口。

計算機網絡技術及應用全文共29頁，當前為第11頁。2023/6/11計算機網絡技術及應用124.2廣域網組網技術

端用戶系統(tǒng)

X.25網絡的端用戶系統(tǒng)是指企業(yè)、部門或者個人接入X.25網絡的各種計算機系統(tǒng)，包括各種大、中、小和微型計算機系統(tǒng)。為保證這些端用戶系統(tǒng)可以方便地接入網絡，PSDN提供了多種接口方式。⑴X25專線/撥號同步方式每臺占用PSE或者集中器的一個端口，具有該端口對應的網絡地址。使用此計算機設備種方式接入PSDN時，MODEM必須配置為同步工作方式。⑵專線/撥號異步方式通過專線或者電話撥號，直接接入分組裝拆設備或者集中器的端口，與PSDN網絡以異步方式交換信息。每個端用戶系統(tǒng)都被分配一個網絡用戶標識（NUI）。使用此種方式接入PSDN時，用戶端的MODEM必須配置為異步工作方式。⑶路由器接入方式若企業(yè)內部已組建了局域網，可使用路由器作為局域網與分組交換數據網的互連設備，保證所有局域網用戶可通過局域網接入X.25網絡。計算機網絡技術及應用全文共29頁，當前為第12頁。2023/6/11計算機網絡技術及應用134.2廣域網組網技術X.25網絡的特點支持OSI下三層服務，提供永久虛電路（PVC）和交換虛電路（SVC）；動態(tài)復用技術，可提高信道的利用率，簡化物理接口；分組交換網中各節(jié)點具有存儲－轉發(fā)功能，不同速率的終端可以相互通信；采用虛電路或數據報的方式進行分組傳輸。缺點模擬信道、信道質量差，信道差錯方面處理比較復雜，數據傳輸的網絡時延較大，端口速率低（<=64Kb/s）；適用于交換式短報文的傳輸，不適合實時性要求高、信息量大的業(yè)務使用。發(fā)展現狀及未來發(fā)展技術規(guī)程非常完備，應用廣泛；由于數字技術的廣泛應用，X.25技術在一定程度上已經過時，但目前主宰著許多低速應用（如：銷售終端，電子銀行系統(tǒng)，電子信箱應用等）；X.25也是與國外通信的主要手段（通過衛(wèi)星線路或租用線路等）。計算機網絡技術及應用全文共29頁，當前為第13頁。2023/6/11計算機網絡技術及應用144.2廣域網組網技術2幀中繼（FR）網絡

1984年，CCITT開始了分組交換技術的“改造工程”，并提出了一種新的分組交換技術——幀中繼技術，對應的標準為CCITTQ.922。幀中繼FR(FrameRelay)是一種支持高速交換的網絡體系結構。在許多方面非常類似于X.25，被稱為第二代的X.25。幀中繼的原理

幀中繼技術淡化了交換設備上的層次概念，將數據鏈路層和網絡層進行了融合。一方面減少了層次之間的接口處理；另一方面，也可以通過對融合的功能進行分析，發(fā)現冗余項，并進行簡化。上述的優(yōu)化使得幀中繼成為一種極為精簡的協(xié)議，僅僅需要提供組幀、路由選擇和高速傳輸的功能，從而可以獲得較高的性能和有效性。幀中繼對差錯的處理：當檢測到有誤碼時，結點要立即中止這次傳輸。當中止傳輸的指示到達下個結點后，下個結點也立即中止該幀的傳輸，并丟棄該幀。如果需要重傳出錯的幀，則由源站使用高層協(xié)議（而不是幀中繼協(xié)議）請求重傳該幀。計算機網絡技術及應用全文共29頁，當前為第14頁。2023/6/11計算機網絡技術及應用154.2廣域網組網技術

幀中繼的幀格式

幀間隔符（F）：取值為01111110，標識幀的起始和結束；地址字段（Addr）：一般占2個字節(jié)；信息字段（DATA）：存放可變長度的用戶數據；幀校驗字段（FCS）：占2字節(jié)，采用循環(huán)冗余校驗；數據鏈路連接標識符（DLCI1+DLCI2）：占10位，標識使用的數據鏈路；命令/響應（C/R）：由高層實體指明本幀的意義；擴展地址（EA）：地址字段可以擴展到3或者4字節(jié)（對應的DLCI為17或者24位）；EA=0，表示后繼字節(jié)仍屬地址字段；EA=1，本字節(jié)為地址字段的最后字節(jié)；正向擁塞通知（FECN）/反向擁塞通知（BECN）：由網絡中的交換設備置位，通知接收方與本幀同/反方向傳輸時曾經出現擁塞現象，并可能繼續(xù)擁塞；丟棄指示（DE）：用戶置位時，表明本幀在網絡出現擁塞時可以優(yōu)先丟棄；無編號標識符（UI）：一個字節(jié)，隱含了各種命令，但其中的P/F位應置為0；協(xié)議標識符（PI）：置為管理幀；呼叫參考（CR）：置為0；信息類型（Type）：幀中繼僅支持兩種類型（狀態(tài)查詢和狀態(tài)報告）。計算機網絡技術及應用全文共29頁，當前為第15頁。2023/6/11計算機網絡技術及應用164.2廣域網組網技術

幀中繼網絡的特點（1）FR支持OSI下二層服務并提供部分的網絡層功能；（2）FR采用光纖作為傳輸介質，傳輸誤碼率低；（3）將分組重發(fā)、流量控制、糾正錯誤、防止擁塞（正向擁塞通知，反向擁塞通知，丟失指示等）等處理過程由端系統(tǒng)去實現；簡化了節(jié)點的處理過程，縮短了處理時間，降低了網絡時延；（4）具有靈活可靠的組網方式，可采用永久虛電路（或交換虛電路）的方式，一條物理連接能夠提供多個邏輯連接，用戶所需的進網端口數減少；（5）FR具有按需分配帶寬的特點，用戶支付了一定的費用購買“承諾信息速率”，當突發(fā)性數據發(fā)生時，在網絡允許的范圍內，可以使用更高的速率；（6）使用FR，用戶接入費用相應減少。

計算機網絡技術及應用全文共29頁，當前為第16頁。2023/6/11計算機網絡技術及應用174.2廣域網組網技術

幀中繼網絡的發(fā)展

幀中繼可通過X.25更新軟件實現，可在DDN（數字數據網）網上配置端口實現，在以ATM為主干的網絡中，幀中繼仍然可以作為良好的用戶接入方式。目前大多數業(yè)務都集中在2Mb/s之內，是FR業(yè)務的最經濟有效的范疇，未來的FR業(yè)務將有很大的市場發(fā)展?jié)摿?，有較好的投資保護。計算機網絡技術及應用全文共29頁，當前為第17頁。2023/6/11計算機網絡技術及應用184.2廣域網組網技術3數字數據網(DDN)

DDN是電信部門向用戶提供的一種高速通信業(yè)務，利用數字通道提供半永久性的連接電路，提供中高速、高質量的點對點、點對多點的數字專用電路。計算機網絡技術及應用全文共29頁，當前為第18頁。2023/6/11計算機網絡技術及應用194.2廣域網組網技術DDN的特點

將多路復用技術應用于數字傳輸信道，支持多個用戶共享通信資源；

DDN是面向用戶的數字傳輸技術，速度較SDH低；

DDN采用時分多路復用技術將支持數字信息高速傳輸的光纖通道劃分為一系列的子信道；

DDN僅是一條支持用戶數據點到點高速傳輸的通道；用戶可以向電信部門定時的租用子信道（獨占）；

DDN的基本速率為64Kb/s，用戶租用的信道速率應為64Kb/s的整數倍；

DDN本身并不提供任何通信協(xié)議的支持，在DDN信道上使用何種通信協(xié)議由用戶自行決定；

DDN信道的最大不足是DDN僅提供點到點通信的專用信道（也稱專線），因此當一個用戶希望和多個其它的用戶使用DDN通信時，必須租用多個DDN端口；速率高、物理時延小，最高速率為150Mb/s；支持數據、圖像、聲音等多種業(yè)務；網絡運行管理簡便，沒有任何檢錯、糾錯功能；

DDN適用于傳輸數據量大的業(yè)務。計算機網絡技術及應用全文共29頁，當前為第19頁。2023/6/11計算機網絡技術及應用204.2廣域網組網技術DDN的缺點

DDN是固定信道方式，不能進行動態(tài)復用，在數據量不大的情況下線路利用率較低；由于是點對點的通信，需要多個DDN端口才能支持與多個節(jié)點通信，進網的端口數多。發(fā)展現狀和未來發(fā)展目前，我國采用DDN組網的部門很多，發(fā)展較快。國際范圍內，DDN用于許多部門（金融、保險、航空、企業(yè)、政府部門等）。但發(fā)展勢頭趨于平穩(wěn)，主要是受ATM技術的影響和幀中繼網絡技術的影響。計算機網絡技術及應用全文共29頁，當前為第20頁。2023/6/11計算機網絡技術及應用214.2廣域網組網技術4綜合業(yè)務數字網（ISDN）

綜合業(yè)務數字網（ISDN）是20世紀80年代由CCITT引入的，用以提供語音、數據、圖像和視頻數字服務，以數字形式統(tǒng)一處理各種公用網的通信業(yè)務。采用數字技術，替代模擬通信網中的傳統(tǒng)系統(tǒng)或交換系統(tǒng)中使用的模擬技術。

ISDN設計的目標是以數字形式統(tǒng)一處理各種公用網的通信業(yè)務，設置能夠與各種通信網接續(xù)的ISDN終端交換機，并提供標準的用戶/網絡接口，使得用戶可以通過一條用戶線接入網絡，獲得各種電信服務。

ISDN所提供的業(yè)務（即服務）主要有：語音業(yè)務允許用戶將ISDN終端或計算機接入ISDN；可視圖文；智能用戶電報、傳真業(yè)務；遙測和告警業(yè)務。

計算機網絡技術及應用全文共29頁，當前為第21頁。2023/6/11計算機網絡技術及應用224.2廣域網組網技術ISDN的組成

在ISDN中，用戶和綜合業(yè)務數字網之間的連線相當于一個數字比特管道，管道中的比特流可以來自數字電話機、數字傳真機或其它終端，并且比特流可以雙向流動。

ISDN的用戶類型：一個家庭或小單位（如下左圖）；一個較大單位（如下右圖）。計算機網絡技術及應用全文共29頁，當前為第22頁。2023/6/11計算機網絡技術及應用234.2廣域網組網技術小單位ISDN接入大單位ISDN接入*NT1:用戶端接設備*PBX：專用小換局計算機網絡技術及應用全文共29頁，當前為第23頁。2023/6/11計算機網絡技術及應用244.2廣域網組網技術ISDN

的兩種接入速率

B通道：透明地傳輸用戶信息（數字化語音和數據），用戶可以采用任意的通信協(xié)議；

D通道：主要用于用戶和網絡之間的控制信息交換，包括建立和拆除連接等，也可支持較低速率要求的數據傳輸；

（1）基本速率接口（BRI）

兩個B通路和一個D通路（2B＋D），通常速率為144Kbps。兩條64Kbps的B通路，支持話音和數據傳輸；一條D通道，用于傳輸控制信號和數據，16Kbps全雙工數據通道。適用于家庭或小單位，可以通過BRI接口傳送語音、數據、傳真及一般質量的圖像，可傳輸可視電話、電視會議。至少可使三個一般的終端同時在2B＋D的信道上傳輸數據。（2）一次群速率接口（PRI）

T1系統(tǒng)（1.544Mbps）：美國、日本等國采用23個64Kbps的B通路和1個64Kbps的D通路的速率接口（23B＋D）。

E1系統(tǒng)（2.048Mbps）：歐洲國家采用的是30個64Kbps的B通路和1個64Kbps的D通路的速率接口（30B＋D）。

計算機網絡技術及應用全文共29頁，當前為第24頁。2023/6/11計算機網絡技術及應用254.2廣域網組網技術

寬帶綜合業(yè)務數字網（B-ISDN）

ISDN通過一條線路滿足用戶使用多種通信業(yè)務的需求，但在推廣過程中卻遇到了一些問題，而最主要的問題就是ISDN提供的固定接口速率。一方面，目前數字化語音傳輸只要32Kb/s通道即可，仍舊利用64Kb/s的B信道支持數字化語音傳輸，50％以上的信道容量會被浪費。另一方面，圖像的傳輸已逐步成為人們需求的重點，為支持圖像傳輸，64Kb/s的信道容量又嫌不足。為解決這一新問題，CCITT在原有ISDN的基礎上，公布了有關寬帶ISDN的系列建議。寬帶意味著更高的傳輸速率，B-ISDN的傳輸速率可達155Mb/s到1Gb/s以上。為了表示區(qū)別，原有的ISDN技術被稱為窄帶ISDN（N-ISDN）。N-ISDN和B-ISDN在性能上的差異：（1）N-ISDN以電話網為基礎，用戶環(huán)路主要采用雙絞線，而B-ISDN的用戶環(huán)路和長途干線都采用光纜；（2）N-ISDN的各種通道的速率固定（如：B通道為64Kb/s），而B-ISDN的速率是可變的；（3）N-ISDN以傳輸數字化語音為主，而B-ISDN可以傳輸各種數字化信息（如：語音、數據和圖像等）。

計算機網絡技術及應用全文共29頁，當前為第25頁。2023/6/11計算機網絡技術及應用264.2廣域網組網技術5SONET/SDH

同步光纖網（SONET）

同步光纖網（SONET）標準，是由美國在1988年推出的一個新標準。新標準著重于高次群的統(tǒng)一，方便國際間光纖干線的互通。（1）以51.84Mbps為基準進行遞增；（2）對于基于銅纜的電信號傳輸稱為第一級同步傳送信號（STS-1）；（3）對于基于光纖的光信號傳輸稱為第一級光載波（OC