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1、网络实用技术基础 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望第五章 广域网5.1 计算机网络的一般组成5.2 广域网的主要协议5.3 典型广域网介绍5.1 计算机网络的一般组成n n从通信网络组成的观点来分析，构成计算机网络的基本要素有终端设备、传输链路和交换设备。n n交换设备实质上就是交换机，他是计算机网络的核心。基本功能有交换、控制与管理和执行等三大方面。5.2 广域网的主要协议 1 1、物理层协议：物理层是、物理层协议：物理层是OSI/RMOSI/RM
2、中的第一层，中的第一层，也是计算机网络的最低层。在这一层中规定的既也是计算机网络的最低层。在这一层中规定的既不是物理媒介，也不是物理设备，而是物理设备不是物理媒介，也不是物理设备，而是物理设备与物理媒介相连结时一些描述的方法和规定。具与物理媒介相连结时一些描述的方法和规定。具体点说，物理层定义了为激活、保持和关闭物理体点说，物理层定义了为激活、保持和关闭物理连接所应提供的关于机械的、电气的、功能的和连接所应提供的关于机械的、电气的、功能的和规程的特性及手段，通过合理的中间系统为数据规程的特性及手段，通过合理的中间系统为数据链路层的实体之间进行传输提供了保证。链路层的实体之间进行传输提供了保证。
3、（1 1）物理层功能）物理层功能 （2 2）物理层接口）物理层接口 2 2、数据链路层协议：数据链路层是以物理层为、数据链路层协议：数据链路层是以物理层为基础，向网络层提供可靠的服务，因此要求数据基础，向网络层提供可靠的服务，因此要求数据链路层能够建立、维持和拆除一条或多条无发送链路层能够建立、维持和拆除一条或多条无发送错误的数据链路。数据链路就是把实现这些规程错误的数据链路。数据链路就是把实现这些规程的硬件和软件加到链路上之后的总和。数据链路的硬件和软件加到链路上之后的总和。数据链路就像一条数字管道，在它上面可以进行数据通信，就像一条数字管道，在它上面可以进行数据通信，当采用复用技术时，一条
4、实际物理链路上又可以当采用复用技术时，一条实际物理链路上又可以有多条数据链路，因此，有时又把数据链路称为有多条数据链路，因此，有时又把数据链路称为逻辑链路。逻辑链路。数据链路层的协议就是研究如何实现数据在数据链路层的协议就是研究如何实现数据在信道中被可靠传输的规程，其发展是随着通信的信道中被可靠传输的规程，其发展是随着通信的发展而发展的。发展而发展的。（1 1）数据链路层功能）数据链路层功能 （2 2）数据链路控制规程）数据链路控制规程 （3 3）HDLCHDLC传输控制规程传输控制规程 3 3、网络层协议：网络层又叫通信子网层，是通信子网的、网络层协议：网络层又叫通信子网层，是通信子网的最高
5、层，其主要作用是完成对通信子网正常运行的控制。最高层，其主要作用是完成对通信子网正常运行的控制。在计算机网络中，要使两个机器之间能够进行通信，需要在计算机网络中，要使两个机器之间能够进行通信，需要非常复杂的过程和协议支持。网络层的主要功能就是要实非常复杂的过程和协议支持。网络层的主要功能就是要实现在整个网络系统内的连接。现在整个网络系统内的连接。网络层要完成数据通过系统的交换，就要将从高层传网络层要完成数据通过系统的交换，就要将从高层传送下来的数据打包，再进行必要的路由选择、差错控制、送下来的数据打包，再进行必要的路由选择、差错控制、流量控制以及顺序检测等处理，使发送站传输层所传下来流量控制以
6、及顺序检测等处理，使发送站传输层所传下来的数据能够正确无误地按照地址传送到目的站，并交付给的数据能够正确无误地按照地址传送到目的站，并交付给目的站传输层。目的站传输层。（1 1）网络层提供的服务）网络层提供的服务 （2 2）虚电路与数据报）虚电路与数据报 （3 3）路由选择）路由选择 （4 4）流量控制）流量控制 （5 5）网络层协议）网络层协议4 4、传输层协议：是非常重要的层次之一，它是衔接、传输层协议：是非常重要的层次之一，它是衔接通信子网和资源子网的桥梁，起到承上启下的作通信子网和资源子网的桥梁，起到承上启下的作用。对高层用户起到屏蔽作用，使高层用户的同用。对高层用户起到屏蔽作用，使高
7、层用户的同等实体在交互过程中不会收到下层数据通信技术等实体在交互过程中不会收到下层数据通信技术希捷的影响，希捷的影响，n n任务：要根据子网的特征最佳地利用网络资源，任务：要根据子网的特征最佳地利用网络资源，并根据会话实体的要求，以最低费用、最高可靠并根据会话实体的要求，以最低费用、最高可靠性为两个端系统的会话层之间，建立一条传输连性为两个端系统的会话层之间，建立一条传输连接，以透明方式传送报文。接，以透明方式传送报文。n n功能：建立、拆除和管理传输站，负责数据传送。功能：建立、拆除和管理传输站，负责数据传送。5 5、高层协议：高层协议是指会话层、表示层和应用层的协、高层协议：高层协议是指会
8、话层、表示层和应用层的协议。对于议。对于InternetInternet的高层主要为应用层，其协议有的高层主要为应用层，其协议有FTPFTP、TelnetTelnet和和SMTPSMTP等。等。（1 1）会话层：任务就是提供一种有效的方法，以组织并协）会话层：任务就是提供一种有效的方法，以组织并协商两个表示层进程之间的会话，并管理它们之间的数据交商两个表示层进程之间的会话，并管理它们之间的数据交换。会话是指两个用户换。会话是指两个用户(表示层进程表示层进程)之间的连接，会话可之间的连接，会话可允许一个用户进入远程分时系统，或在两个用户计算机之允许一个用户进入远程分时系统，或在两个用户计算机之间
9、传送一个文件。间传送一个文件。n n会话层的主要功能。会话层的主要功能。（2 2）表示层：表示层主要解决用户信息的语法表示问题，）表示层：表示层主要解决用户信息的语法表示问题，它向上对应用层提供服务。它向上对应用层提供服务。n n表示层的功能。表示层的功能。（3 3）应用层：应用层是）应用层：应用层是OSIOSI体系结构用的最高层，它是直体系结构用的最高层，它是直接面向用户以满足用户不同需求的，是唯一向应用程序直接面向用户以满足用户不同需求的，是唯一向应用程序直接提供服务的层。接提供服务的层。n n应用层功能应用层功能5.3 典型广域网介绍1.1.分组交换网分组交换网 X.25X.25n n基
10、本原理：以分组为单位进行存储转发；采用基本原理：以分组为单位进行存储转发；采用多路复用技术使传输效率明显提高；采用多路复用技术使传输效率明显提高；采用CRCCRC检错方式对分组进行校验；采用反馈重发方式检错方式对分组进行校验；采用反馈重发方式保障分组的可靠性；采用滑动窗口控制流量；保障分组的可靠性；采用滑动窗口控制流量；采用采用X.25X.25建议的一套严密的和较为繁琐的通信建议的一套严密的和较为繁琐的通信协议。协议。n n特点：可以满足不同速率、不同型号的主机系特点：可以满足不同速率、不同型号的主机系统以及局域网之间的通信，实现资源的共享，统以及局域网之间的通信，实现资源的共享，是数据通信的
11、基础网，利用其网络平台还可以是数据通信的基础网，利用其网络平台还可以开发各种增值业务。开发各种增值业务。2.2.数字数据网（数字数据网（DDNDDN）采用光纤、数字微波和卫星等数字传输通道和数字交叉采用光纤、数字微波和卫星等数字传输通道和数字交叉复用节点（简称复用节点（简称DDNDDN节点）组成的数字数据传输网，以节点）组成的数字数据传输网，以传输数据信号为主，可以提供各种速率的高质量的数字半传输数据信号为主，可以提供各种速率的高质量的数字半永久性连接电路，专用电路和其他新业务，满足用户多媒永久性连接电路，专用电路和其他新业务，满足用户多媒体通信和组建中、高速计算机通信网的需要。体通信和组建中
12、、高速计算机通信网的需要。（1 1）DDNDDN网的工作原理网的工作原理（2 2）数字数据网的特点）数字数据网的特点 与模拟网络相比较：与模拟网络相比较：DDNDDN有传输速率高、质量好、传有传输速率高、质量好、传输距离远、可提供高速宽带业务的特点。输距离远、可提供高速宽带业务的特点。与交换型网络相比较：与交换型网络相比较：DDNDDN具有传输速率高、网络时具有传输速率高、网络时延小、高度透明性、提供灵活的连接方式和网管简便的特延小、高度透明性、提供灵活的连接方式和网管简便的特点。点。DDNDDN采用同步传输网络，信道容量大，特别是采用采用同步传输网络，信道容量大，特别是采用数字时分复用技术，
13、可以直传高速数据信号；另外，数字时分复用技术，可以直传高速数据信号；另外，DDNDDN不具备交换功能、不受任何规程或者协议的约束，不具备交换功能、不受任何规程或者协议的约束，是一个全透明的大型中继系统，因而可以支持数据、图像是一个全透明的大型中继系统，因而可以支持数据、图像和语音等各种业务，提供了灵活的组网环境。和语音等各种业务，提供了灵活的组网环境。3 3、帧中继、帧中继(FR)(FR)是随着传输介质和分组技术的发展而兴起的一种新型的数据传输方式，属于快是随着传输介质和分组技术的发展而兴起的一种新型的数据传输方式，属于快速分组交换技术的一种。从技术上说，速分组交换技术的一种。从技术上说，FR
14、FR是基于是基于OSI/RMOSI/RM的第二层上使用的简化方的第二层上使用的简化方式来传送和交换数据单元的一种技术，是以式来传送和交换数据单元的一种技术，是以X.25X.25分组网或分组网或HDLCHDLC和由和由HDLCHDLC导出的导出的LAPDLAPD等作为基础的一类协议，是为满足局域网互联所需要的大容量传送和用户对数等作为基础的一类协议，是为满足局域网互联所需要的大容量传送和用户对数据传输延迟小的要求而开发的，从本质上说，它是一种减少节点处理时间的技术。据传输延迟小的要求而开发的，从本质上说，它是一种减少节点处理时间的技术。（1 1）帧中继的原理）帧中继的原理 （2 2）帧中继的特点
15、）帧中继的特点 帧中继协议是对帧中继协议是对X.25X.25协议的简化，主要用于传递数据业务，它使用一组规程将数协议的简化，主要用于传递数据业务，它使用一组规程将数据信息以帧的形式进行传送，因此，处理效率很高，网络吞吐量大，通信时延低，据信息以帧的形式进行传送，因此，处理效率很高，网络吞吐量大，通信时延低，帧中继用户的接入速率高。帧中继用户的接入速率高。采用丢弃出错帧的传输技术，把检错与纠错功能分离开来，使网络工作侧重于传采用丢弃出错帧的传输技术，把检错与纠错功能分离开来，使网络工作侧重于传输而将纠错留给终端，这样可以提高传输效率。输而将纠错留给终端，这样可以提高传输效率。采用对物理媒介进行统
16、计复用技术，使用逻辑连接取代物理连接，这样就可以在采用对物理媒介进行统计复用技术，使用逻辑连接取代物理连接，这样就可以在一个物理连接上复用多个逻辑连接，实现对不同信息流的带宽复用和动态分配。因一个物理连接上复用多个逻辑连接，实现对不同信息流的带宽复用和动态分配。因此，较好地解决了对突发性数传要求适应能力强、减少传输时延和提高信道利用率此，较好地解决了对突发性数传要求适应能力强、减少传输时延和提高信道利用率等问题。等问题。采用与传统分组交换网不同的带外信息处理技术，将控制信号在专用信道内传输，采用与传统分组交换网不同的带外信息处理技术，将控制信号在专用信道内传输，隔离了传送用户数据的信道，既提高
17、了数据信道利用率，又避免了控制信号和数据隔离了传送用户数据的信道，既提高了数据信道利用率，又避免了控制信号和数据信号之间的相互干扰。信号之间的相互干扰。帧中继的帧信息长度远比帧中继的帧信息长度远比X.25X.25分组长度要长，最大帧长度可达分组长度要长，最大帧长度可达16001600字节字节/帧，适帧，适合于封装局域网的数据单元，适合传送突发性业务，如压缩的视频业务、合于封装局域网的数据单元，适合传送突发性业务，如压缩的视频业务、WWWWWW业业务等。务等。采用灵活的接入方式，即对用户来说，接入简便灵活，接入的数率高；对网络来采用灵活的接入方式，即对用户来说，接入简便灵活，接入的数率高；对网络
18、来说，组网方式灵活并能够提供多种业务。说，组网方式灵活并能够提供多种业务。它是以广域网为基础的，并设计成使它是以广域网为基础的，并设计成使LANLAN通过通过WANWAN互连的一种通信方式。互连的一种通信方式。4 4、ATMATM：ATMATM称为异步转移模式，是一种结合电路交换和分组交换优点而形称为异步转移模式，是一种结合电路交换和分组交换优点而形成的一个网络技术，它以信元成的一个网络技术，它以信元(Cell)(Cell)为信息传输、复接和交换的基本单位，为信息传输、复接和交换的基本单位，是一种使用异步时分复用原理的、面向固定长度分组的特定转移模式，它进是一种使用异步时分复用原理的、面向固定
19、长度分组的特定转移模式，它进一步简化了网络层的功能，不参与任何数据链路层的功能。一步简化了网络层的功能，不参与任何数据链路层的功能。（1 1）ATMATM的原理的原理（2 2）ATMATM的特点的特点具有综合多种业务的能力。可以在同一网络中支持语音、数据、图形和图象具有综合多种业务的能力。可以在同一网络中支持语音、数据、图形和图象等多媒体业务，并实现它们之间的无缝连接。等多媒体业务，并实现它们之间的无缝连接。实时性好。采用固定长度的短信元，节约缓存，减少排队时延和由于信息长实时性好。采用固定长度的短信元，节约缓存，减少排队时延和由于信息长度不等带来的时延抖动，另外，可用硬件来收发信元，减少了软
20、件控制，满度不等带来的时延抖动，另外，可用硬件来收发信元，减少了软件控制，满足了实时性要求。足了实时性要求。实现了动态的按需带宽分配。应用面向连接工作方式，要求用户先向网络提实现了动态的按需带宽分配。应用面向连接工作方式，要求用户先向网络提出呼叫请求，并给出业务的需求，如峰值比特率、平均比特率、突发性、质出呼叫请求，并给出业务的需求，如峰值比特率、平均比特率、突发性、质量要求、优先等级等，然后网络根据用户要求再动态的决定虚通道的分配。量要求、优先等级等，然后网络根据用户要求再动态的决定虚通道的分配。简化了信元头的功能。由于信头主要标志了虚电路、头信息的检验、优先级简化了信元头的功能。由于信头主
21、要标志了虚电路、头信息的检验、优先级及简单维护等，不需要交换机对信元的内容进行处理，提高了交换机的处理及简单维护等，不需要交换机对信元的内容进行处理，提高了交换机的处理速度。速度。提高了网络的处理速度。由于采用光纤线路，误码率低，所以提高了网络的处理速度。由于采用光纤线路，误码率低，所以ATMATM不进行逐不进行逐段的差错控制和流量控制，而是留给终端设备去完成，这样就把交换机的处段的差错控制和流量控制，而是留给终端设备去完成，这样就把交换机的处理负担从交换机转移到通信终端上。理负担从交换机转移到通信终端上。可靠性好，灵活性与适应性强，可满足不同业务提出的服务质量（可靠性好，灵活性与适应性强，可满足不同业务提出的服务质量（QoSQoS：Quality of ServiceQuality of Service）要求。）要求。方便地实现方便地实现LANLAN与与WANWAN互通，省去路由器所要进行的信息格式转换。互通，省去路由器所要进行的信息格式转换。