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1、计算机网络计算机网络计算机网络计算机网络保山学院计算机科学系计算机网络实验室第9章 广域网接入技术v 9.1 9.1 广域网的基本概念广域网的基本概念v 9.2 9.2 广域网中的分组转发机制广域网中的分组转发机制v 9.4 9.4 广域网接入技术广域网接入技术v 9.5 PPP9.5 PPP协议及其认证方式协议及其认证方式9.1 广域网的基本概念 v1 1 广域网的构成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。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。
2、v广广域域网网（Wide Area Network WANWAN）:是覆盖地理范围相对较广的数据通信网络。它通过若干个结点交换机和连接这些结点的物理链路将分布在异地的多个局域网或主机连接起来，形成一个范围广泛的远程网络。可以分布在一个城市、一个国家，甚至跨过许多国家分布到全球,从而可以使人们最大范围地传送信息和共享资源。9.1 广域网的基本概念 v转发是当交换结点收到分组后，根据其目的地址查找转发表(forwarding table)，并找出应从结点的哪一个接口将该分组发送出去。v路由选择是构造路由表(routing table)的过程。路由表是根据一定的路由选择算法得到的，而转发表又是根据路
3、由表构造出的。9.2 广域网中的分组转发机制图的应用图的应用：可用图论中的“图(graph)”来表示整个广域网。用“结点结点”表示广域网上的互联设置，用连接结点与结点的“边”表示广域网中的链路。连接在结点交换机上的主机与分组转发无关，因此在图中可以不画上。9.2 广域网中的分组转发机制以结点以结点 1 1 和结点和结点 2 2 中的转发表为例来讨论：中的转发表为例来讨论：9.2 广域网中的分组转发机制9.2 广域网中的分组转发机制9.3 广域网接入技术v提到接入技术，首先要涉及一个带宽问题，随着互联网技术的不断发展和完善，接入网的带宽被人们分为窄带窄带和宽带宽带，业内专家普遍认为宽带接入是未来
4、发展方向。v宽带运营商网络结构如图所示。整个城市网络由核心层核心层、汇聚层汇聚层、接入层接入层组成。v社区端到末端用户接入部分就是通常所说的最后一公里，它在整个网络中所处位置如图所示。在接入网中，目前可供选择的接入方式主要有:PSTNPSTN、ISDNISDN、DDNDDN、LANLAN、ADSLADSL、VDSLVDSL、Cable-ModemCable-Modem、PONPON和LMDSLMDS等，它们各有各的优缺点。9.3.1 PSTN:使用最广泛vPSTNPSTN（Published Switched Telephone Network，公用电话交换网）技术是利用PSTN通过调制解调器
5、拨号实现用户接入的方式。v这种接入方式是大家非常熟悉的一种接入方式，目前最高的速率为56kbps56kbps，已经达到香农定理确定的信道容量极限，这种速率远远不能够满足宽带多媒体信息的传输需求;v但由于电话网非常普及，用户终端设备Modem很便宜，大约在100500元之间，而且不用申请就可开户，只要家里有电脑，把电话线接入Modem就可以直接上网。v因此，PSTN拨号接入方式比较经济，至今仍是网络接入的常用手段。随着宽带的发展和普及，这种接随着宽带的发展和普及，这种接入方式已慢慢被淘汰入方式已慢慢被淘汰。9.3.2 ISDN拨号:通话上网两不误vISDNISDN(Integrated Serv
6、ice Digital Network，综合业务数字网)接入技术俗称“一线通”，它采用数字传输和数字交换技术，将电话、传真、数据、图像等多种业务综合在一个统一的数字网络中进行传输和处理。v用户利用一条ISDN用户线路，可以在上网的同时拨打电话、收发传真，就像两条电话线一样。vISDN基本速率接口有两条64kbps的信息通路和一条16kbps的信令通路，简称2B+D，当有电话拨入时，它会自动释放一个B信道来进行电话接听。v用户采用ISDN拨号方式接入需要申请开户，初装费根据地区不同而会不同，一般开销在几百至1000元不等。9.3.3 DDN专线:面向集团企业vDDNDDN(Digital Dat
7、a Network 数字数据网络)是随着数据通信业务发展而迅速发展起来的一种新型网络。DDN的主干网传输媒介有光纤、数字微波、卫星信道等，用户端多使用普通电缆和双绞线。DDN将数字通信技术、计算机技术、光纤通信技术以及数字交叉连接技术有机地结合在一起，提供了高速度、高质量的通信环境，可以向用户提供点对点、点对多点透明传输的数据专线出租电路，为用户传输数据、图像、声音等信息。DDN的通信速率可根据用户需要在N64kbps(N=132)之间进行选择，当然速度越快租用费用也越高。v用户租用DDN业务需要申请开户。DDN的收费一般可以采用包月制和计流量制，这与一般用户拨号上网的按时计费方式不同。DDN
8、的租用费较贵，普通个人用户负担不起，DDN主要面向集团公司等需要综合运用的单位。DDN按照不同的速率带宽收费也不同，例如在中国电信申请一条128kbps的区内DDN专线，月租费大约为1000元。因此它不适合社区住户的接入，只对社区商业用户有吸引力。9.3.4 ADSL:个人宽带流行风vADSLADSL(Asymmetrical Digital Subscriber Line，非对称非对称数字用户环路)是一种能够通过普通电话线提供宽带数据业务的技术，也是目前极具发展前景的一种接入技术。ADSL素有“网络快车”之美誉，因其下行速率高、频带宽、性能优、安装方便、不需交纳电话费等特点而深受广大用户喜爱
9、，成为继Modem、ISDN之后的又一种全新的高效接入方式。vADSL方案的最大特点是不需要改造信号传输线路，完全可以利用普通铜质电话线作为传输介质，配上专用的Modem即可实现数据高速传输。ADSL支持上行速率640kbps1Mbps，下行速率1Mbps8Mbps，其有效的传输距离在35公里范围以内。在ADSL接入方案中，每个用户都有单独的一条线路与ADSL局端相连，它的结构可以看作是星形结构，数据传输带宽是由每一个用户独享的。ADSL的典型连接结构 9.3.4 ADSL:个人宽带流行风利用交换机连接的ADSL9.3.4 ADSL:个人宽带流行风宽带路由器宽带路由器ADSL ModemADS
10、L ModemInternetInternet集线器或交换机集线器或交换机利用宽带路由器连接的ADSL9.3.4 ADSL:个人宽带流行风9.3.5 VDSL:更高速的宽带接入vVDSLVDSL（Very-high-bit-rate Digital Subscriber line）甚高速数字用户环路，简单地说，VDSL就是ADSL的快速版本。使用VDSL，短距离内的最大下传速率可达55Mbps，上传速率可达19.2Mbps，甚至更高。vVDSL是利用中国电信深入千家万户的电话网络，先天形成星型结构的网络拓扑构造，骨干网络采用中国电信遍布全城全国的光纤传输，信息传递快速可靠安全。v VDSL数据
11、信号和电话音频信号以频分复用原理频分复用原理调制于各自频段互不干扰。上网的同时可以拨打或接听电话，避免了拨号上网时不能使用电话的烦恼。在现有电话线上安装VDSL，只需在用户侧安装一台VDSL modem。最重要的是，无须为宽带上网而重新布设或变动线路。9.3.6 Cable-modem:用于有线网络vCable-ModemCable-Modem(线缆调制解调器)利用现成的有线电视(CATV)网进行数据传输，已是比较成熟的一种技术。随着有线电视网的发展壮大和人们生活质量的不断提高，通过Cable Modem利用有线电视网访问Internet已成为越来越受业界关注的一种高速接入方式。v由于有线电视
12、网采用的是模拟传输协议，因此网络需要用一个Modem来协助完成数字数据的转化。Cable-Modem与以往的Modem在原理上都是将数据进行调制后在Cable(电缆)的一个频率范围内传输，接收时进行解调，传输机理与普通Modem相同，不同之处在于它是通过有线电视CATV的某个传输频带进行调制解调的。vCable Modem连接方式可分为两种：即对称速率型和非对称速率型。前者的Data Upload(数据上传)速率和Data Download(数据下载)速率相同，都在500kbps2Mbps之间；后者的数据上传速率在500kbps10Mbps之间，数据下载速率为2Mbps40Mbps。v采用Ca
13、ble-Modem上网的缺点是由于Cable Modem模式采用的是相对落后的总线型网络结构，这就意味着网络用户共同分享有限带宽;另外，购买Cable-Modem和初装费也都不算很便宜，这些都阻碍了Cable-Modem接入方式在国内的普及。但是，它的市场潜力是很大的，毕竟中国CATV网已成为世界第一大有线电视网，其用户已达到8000多万。9.3.7 LMDS接入:无线通信vLMDSLMDS(Local Multipoint Distribution Services,区域多点传输服务)。这是一种微波的宽带业务，工作在28GHz附近频段，在较近的距离双向传输话音、数据和图像等信息。vLMDS采
14、用一种类似蜂窝的服务区结构，将一个需要提供业务的地区划分为若干服务区，每个服务区内设基站，基站设备经点到多点无线链路与服务区内的用户端通信。每个服务区覆盖范围为几公里至十几公里，并可相互重叠。v 一个基站可以覆盖直径20公里的区域，每个基站可以负载2.4万用户，每个终端用户的带宽可达到25Mbps9.4 PPP协议vPPP(Point-to-Point Protocol)是 SLIP(Serial Line Interface Protocal)的继承者,这提供了跨过同步和异步电路实现路由器到路由器(rounter-to-rouner)和主机到网络(host-to-netword)的连接vPP
15、P协议是目前使用最广泛的广域网协议，这是因为它具有以下特性：能够控制数据链路的建立；能够对IP地址进行分配和使用；允许同时采用多种网络层协议；能够配置和测试数据链路；能够进行错误检测；有协商选项，能够对网络层的地址和数据压缩等进行协商。9.4 PPP协议PPPPPP协议结构协议结构1 1(EIA/TIA-232,V.24,V.35)(EIA/TIA-232,V.24,V.35)物理层(IP,IPX,AppleTalk)(IP,IPX,AppleTalk)3 3网络层LCP(LCP(连接控制协议连接控制协议)NCP(NCP(网络控制协议网络控制协议)2 2数据链路层IPCP IPXCP BCPI
16、PCP IPXCP BCP9.4 PPP协议PPPPPP会话建立过程会话建立过程vv链路质量检测vv通信的发送方发送LCP帧来配置和检测数据链路,主要用于协商选择将要采用的PPP参数,包括身份验证、压缩、回拨路捆绑等通信的发送方发送NCP帧以选择配置网络层协议。配置完成后，通信双方可以发送各自的网络层协议数据报通信链路将一直保持到LCP或NCP帧关闭链路，或者是发生一些外部事件9.4 PPP协议PPPPPP协议的优点协议的优点vPPP不仅适用于拨号用户，而且适用于租用的路由器线路v采用NCP协议（如IPCP、IPXCP），支持更多的网络层协议v具有验证协议CHAP、PAPv更好了保证了网络的安
17、全性9.4 PPP协议PPPPPP的身份认证方法的身份认证方法vPPP提供两种可选的身份认证方法:口令验证协议(Password Authentication Protocol,PAPPAP)挑战握手协议(Challenge Handshake Authentication Protocol CHAPCHAP)9.4 PPP协议PPP PAPPPP PAP验证验证ClientClientServerServerHostname:Hostname:jkxjkxPassword:123 Password:123 RequestRequestRequestRequest用户名用户名+密码密码验证成功
18、验证成功验证失败验证失败username username jkxjkxpassword 123 password 123 vPAP验证特点：两次握手协议明文方式进行验证RBRA9.4 PPP协议PPP CHAPPPP CHAP验证验证ClientClientServerServerHostname:RAHostname:RAPassword:123Password:123 Hostname:RBHostname:RBPassword:123 Password:123 ChallengeChallengeSuccessSuccessFailureFailureRB+RB+挑战报文挑战报文ResponseResponseResponseResponseRA+RA+加密后的口令加密后的口令验证成功验证成功验证失败验证失败vCHAP验证特点：CHAP为三次握手协议只在网络上不传输用户名，而传输加密口令安全性要比PAP高，但认证报文耗费带宽RBRA9.4 PPP协议使用竞争握手确认协议（CHAP）建立连接 9.4 PPP协议习题v1、对于如下的网络拓扑图，写出各结点的转发表v2、简述PAP认证的过程v3、简述CHAP认证的过程