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广域网技术应用毕业论文 毕 业 论 文 论文题目广域网技术应用 姓 名XXX 院 (系) 信息学院 专业班级计算机科学与技术网络0XX班 学 号XXXXXXXXXXXX 指导教师孙永新 职 称工程师 论文答辩日期 200X年 XX月 XX日仲恺农业技术学院教务处制 摘要 随着Internet技术的不断普及,人们对于广域网技术的要求越来越高。广域网是在一个广泛范围内建立的计算机通信网,它通常跨接的物理范围很大,连接多个城市或国家并能够提供远距离通信。 广域网技术主要位于低层的3个层次,分别是物理层、数据链路层和网络层。物理层的传输介质有:双绞线、同轴电缆和光纤。复用技术有:FDM、TDM和CDMA技术。数据链路层应用的协议有:HDLC、PPP和PPPTP。广域技术的应用技术有:分组交换、ISDN、帧中继和ATM等。 在本论文中,通过对广域网的主要技术:如分组交换、ISDN、帧中继和ATM等技术详细地介绍,对数据链路层的HDLC、PPP和PPPTP协议全面剖析,对物理层复用技术的深入研究,对其主要技术在运用方面的设计,通过设计一个具体的帧中继网络通信实例,能够满足企业网络电子商务在广域网上通信的需求。DDR网络下的ISDN通信能够在帧中继网络出现故障时提供必要的冗余备份。网络技术的发展是人类历史发展中的一个伟大的里程碑,它正在对人类社会的文明悄悄地起着越来越大的作用。关键词:广域网 分组交换 ISDN 帧中继网络 ATM 电子商务 目录1 前 言11.1 问题的提出11.2 问题的解决12 物理层22.1 物理层的概念22.2 物理层的特点22.3 物理层的各种技术22.3.1 频分复用技术22.3.2 时分复用技术32.3.3 码分复用技术42.4 物理层的传输媒体42.4.1双绞线42.4.2同轴电缆52.4.3光缆53 数据链路层63.1数据链路层的概念63.2 数据链路层的几个协议63.2.1 HDLC协议63.2.2 PPP协议73.2.3 PPPTP协议84 网络层94.1网络层的概念95广域网的各种技术95.1分组交换技术95.2 ISDN的技术115.3 帧中继技术155.4 ATM技术186 广域网的拓扑结构206.1 星型拓扑结构206.2 环型拓扑结构216.3 树型拓扑结构226.4 网状拓扑结构237 广域网应用设计用例247.1 企业商务网的设计247.1.1 帧中继网络257.1.1.2 网络设备267.1.1.3 整体设计267.1.1.4 路由器的配置277.1.2 ISDN网络307.1.2.1 路由器的配置328 结束语36致 谢36参考文献 37WAN Technology Application38Abstract38学生承诺书39仲恺农业技术学院毕业论文(设计)成绩评定表401 前 言1.1 问题的提出 广域网是一种跨地区的数据通讯网络,使用电信运营商提供的设备作为信息传输平台。在OSI参考模型中,广域网技术主要位于底层的3个层次,分别是物理层,数据链路层和网络层。广域网又叫长距离网,用于长距离通信。由于分布距离太远,广域网物理网络本身往往无法构成有规则的拓扑结构,同时由于速度慢、延迟大,入网站点无法参与管理,所以它包含一组复杂的分组交换设备IMP,通过通信线连接起来,构成网状结构,由IMP完成寻径等重要管理工作,入网站点只管收发数据。如何使某个企业或某个地区的信息,能够通过广域网安全可靠的进行数据通信,这要考虑到广域网技术三层次的各种技术的选用和搭配问题3。1.2 问题的解决 广域网(WAN)是一种覆盖多个远距离区域的计算机网络,甚至遍布全世界。广域网常常连接着多个小型的网络, 一整套的交换机和路由器相互连接在一起形成,所以在各种小型的网络之间,各种网络设备的端点与端点之间如何实现安全通信是一个很关键的问题。激烈的竞争也推动运营商向客户提供类似SLA有服务质量保证的服务,网络可靠性是其中的首要也是最重要的指标。通过提高网络的可靠性,运营商可以通过提供差别化的服务,在运营商之间的竞争中占居有利的地位,进一步树立和巩固企业的品牌形象2。 网络层上,分组交换网有完善的网络协议,分布式多路由的分组交换网,使网络有很好的生存性; 虚拟专用网络(VPN)使用加密的技术和其它技术配合使某个企业或单位的通信看上去好像拥有一个专用网络,可以为他们提供一个安全专用的广域网;ATM技术能支持不同速率的各种业务,选择固定长度的短信元作为传输单位, 减小时延抖动,并且小信元长度降低了时延值。它还采用流量控制技术,在连接建立之前,就通过信令协商能否保证用户的服务质量要求,只有当网络确认之后才接受入网,保证为每一个虚电路提供不同的服务质量1。 数据链路层上,数据链路层本身的作用就是通过一些数据链路层协议,在不太可靠的物理链路上实现可靠的数据传输。它的流量控制功能能及时控制发送方发送数据的速率,差错控制功能能够将检测出错的帧自动纠正过来或者丢弃掉。其中PPPTP协议现在用得最多最广泛的协议,它是在PPP协议上开发的一种新的增强型安全协议,可以通过密码身份验证协议(PAP)、可扩展身份验证协议(EAP)等方法增强安全性, 支持多协议虚拟专用网(VPN)。 物理层上,要考虑的就是端点与端点之间的接口问题,还有就是传输媒体的选用上,可以使用双绞线、同轴电缆和光纤等。在信号的传输过程中可以采用差分曼彻斯特编码,因为它可以使信号获得较好的抗干扰性能。信道上采用各种复用技术:如频分复用、时分复用和统计时分复用等技术,目前流行的还有码分多址CDMA技术,这些技术可以使数据信号更快更好更安全在物理层上进行可靠安全的传输。2物理层2.1物理层的概念物理层是IOS参考模型的最低层,物理层为建立、维护和释放数据链路实体之间的二进制比特传输的物理连接提供机械的、电气的、功能的和规程的特性。物理层考虑的是怎样才能在连接各种计算机的传输媒体中传输数据的比特流,而不是指连接计算机的具体的物理设备或具体的传输媒体。网络上物理层的基本作用主要是在尽可能地屏蔽掉物理设备和传输媒体种类的差异,使物理层上面的数据链路层感觉不到这些差异,这样就可以使数据链路层只需要考虑如何完成本层的协议和服务,而不必考虑网络具体的传输媒体是什么7。2.2物理层的特点用于物理层的协议常称为物理层规程。其主要任务可描述为确定与传输媒体的接口的一些特性,即:机械特性:指明接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等。电气特性:指明在接口电缆的哪条线上出现的电压的范围。功能特性:指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。规程特性:指明对于不同功能的各种事件的出现顺序。物理层的各种技术2.3.1 频分复用技术(FDM) 频分复用的特点如图1所示。频分复用最简单,用户在分配到一定的频带后,自始至终都占用这个频带。可见频分复用的所有用户在同样的时间占用不同带宽资源。 在使用频分复用时,若每一个用户占用的带宽不变,则当复用的用户数增加时,复用后的信道的带宽就跟着变宽。 图1频分复用图 2.3.2 时分复用技术(TDM) 时分复用则是将时间划分为一段段等长的时分复用帧(TDM帧)。每一个时分复用的用户在每一个TDM中占用固定序号的时隙。下图图2时分复用图所示。每一个用户所占用的时隙是周期性地出现的,因此TDM信号也称为等时信号。可以看出时分复用的所有用户是在不同的时间占用两样的频带宽度。时分复用更有利于数字的传输。图2时分复用图2.3.3 码分复用技术(CDMA) 码分复用CDM是一种共享信道的方法。实际上,人们更常用的名词是码分多址CDMA,每一个用户可以在同样的时间使用同样的频带进行通信。由于各用户使用经过特殊处理的不同码型,因此不会造成干扰。码分复用最初是用于军事通信,因为这种系统发送的信号有很强的抗干扰能力,其频谱类似于白噪声,不易被敌人发。随着技术的进步,CDMA设备的价格和体积都大幅度下降,因此现在已广泛使用在民用的移动通信中,特别是在无线局域网中。采用CDMA可提高通信的话音质量和数据传输的可靠性,减少干扰对通信的影响,增大通信系统的容量,降低手机的平均发射功率等等7 。物理层的传输媒体2.4.1 双绞线双绞线也称为双扭线,它是把两根互相绝缘的铜导线并排放在一起,然后用规则的方法绞合起来就构成的,这样可可减少对相邻导线的电磁干扰。模拟传输和数字传输都可以使用双绞线,其通信距离一般为几到十几公里。距离太长时就要加放大器以便将衰减的信号放大到合适的数值,或者加上中继器以便失真的数字信号进行整形。双绞线可分为屏蔽双绞线(STP)和无屏蔽双绞线UDP。屏蔽双绞线在双绞线上再加上一个用金属丝纺织成的屏蔽层,这样可以提高双绞线的抗电磁干扰的能力2 。2.4.2 同轴电缆同轴电缆由内导体铜质芯线、绝缘层、网状编织的外导体屏蔽层以及保护塑料外层所组成。由于外导体屏蔽的作用,同轴电缆虎具有很好的抗干扰特性,现被广泛用于较高速率的数据传输。通常按特性阻抗数值的不同,将同轴电缆分为两类: (1)50同轴电缆 它为数据通信传基带数字信号。因此,50同轴电缆又称为基带同轴电缆。用这种同轴电缆以10Mbit/s的速率将基带数字信号传送1km是完全可行的。一般来说,传输速率越高,所能传送的距离就越短。在传输基带数字信号时,可以有多种不同的编码方法。数字信号和在计算机网络中常用的有两种编码方法,即:曼彻斯物编码和差分曼彻斯编码。 (2)75同轴电缆 这种同轴电缆用于模拟传输系统,它是有线电视系统CATV中的标准传输电缆。在这种电缆上传送的信号采用了频分复用的宽带信号。这样,75同轴电缆又称为宽带同轴电缆。宽带同轴电缆用于传送模拟信号时,其频率可高达500MHz以上,而传输距离可达100km。宽带电缆通常都划分成若干个独立信道。由于在宽带系统中要用到放大器来放大模拟信号,而这种放大器只能单向工作,因此在宽带电缆的双工传输中,一定要有数据发送和数据接收两条分开的数据通路。采用双电缆系统和单电缆系统都可以达到这个目的。2.4.3 光缆 光纤通信就是利用光导纤维传递光脉冲来进行通信。有光脉冲相当于1,而没有光脉冲的相当于0,由于可见光的频率非常高,约为10的8次Mz的量级,因此一个光纤通信系统的传输带宽远远大于目前其它各种传输媒体通信系统的传输带宽。光纤通常是由非常透明的石英玻璃拉成细丝,主要由纤芯和包层构成双层通信圆柱体。它可分为多模光纤和单模光纤。多模光纤用于在每根光纤里传输多路信号。多模允许光以很多路径或模式来传输。多模光纤的较大的内核允许光被分为许多种不同的模式,在一些模式下它到过另一端的时间比在另外的模式下短得多,这就导致源信号在传输时间上被扩散开了,从而出现色散现象。单模光纤被用作每根光纤传输一个信号。单模光纤只允许信号采用一条路径通过光纤的中间部位,整个信号以同样的速率通过光纤,这就允许了更高的数据传输速率。单模光纤的传输速率通常是几百兆和几十亿比特/秒9。3数据链路层3.1 数据链路层的概念所谓链路就是一条无源的点到点的物理线路段,中间没有任何其他的交换结点。在进行数据通信时,两个计算机之间的通路往往是由许多的链路串接而成的。可见链路只是一条通路的一个组成部分。当在一条线路上传送数据时,除了必须有一条物理线路外,还必须有一些必要通信协议来控制这些数据的传输。把实现这些协议的硬件和软件回到链路上,就构成了数据链路。数据链路层的功能是为网络层提供服务。其基本服务是将源机器的网络层数据传输到目的地机器网络层。在源机器上有一实体,我们称之为进程,它将网络层的比特交给数据链路层。而数据链路层又将它们传到目的地机器,交给那里的网络层7。数据链路层的功能特点归纳如下:(1)链路管理当网络中的两个结点要进行通信时,必须先建立一条数据链路,在数据传输时要维持数据链路,而在通信完毕时要释放数据链路。这种数据链路的建立、维持和释放就叫做链路管理。(2)帧同步指接收方应当能从收到的比特流中准确地区分出一帧的开始和结束在什么地方。(3)流量控制 发送方发送数据的速率必须使接收方来得及接收。当接收方来不及接收是,就必须及时控制发送数据的速率。(4)差错控制 差错控制分为两类:前向纠错和差错检测。前向纠错是指接收方收到有差错的数据帧时,能够自动将差错改正过来。差错检测指接收方可以检测出收到的帧有差错。(5)透明传输 所谓透明传输就是不管所传数据是什么样的比特组合,都应当能够在链路上传送。(6)寻址能够保证每一帧都能送到正确的目的站。接收方也应知道发方是哪个站。3.2数据链路层的几个协议3.2.1 HDLC协议 高级数据链路控制(HDLC)是由国际标准化组织制定的面向位的有序链路级协议。它的目的是要替代先前业已存在并广泛使用的面向字符的协议,以便更好地利用诸如高速线路和链路站中更多的智能技术。HDLC可适用于链路的两种基本配置,即非平衡配置与平衡配置。非平衡配置的特点是由一个主站控制整个链路的工作。受控的各站叫做次站或从站。在多点链路中,主站与每一个次站之间都有一个分开的逻辑链路。平衡配置的特点是链路两端的两个站都是复合站。复合站同时具有主站与次站的功能。因此每个复合站都可以发出命令和响应。HDLC的主要功能目标有三个方面:保证发射的数位流具有透明性。确定发送帧的格式及帧内各段的含义。实现链路上站之间的协调,保证有序交换。3.2.2 PPP协议 PPP是点对点协议(Point to Point Protocol)的缩写。它是TCP/IP网络协议包的一个成员。PPP是TCP/IP的扩展,它增加了两个额外的功能组:它可以通过串行接口传输TCP/IP包; 它可以安全登录。PPP提供了同步和异步电路上的路由器到路由器、主机到网络的连接。它有三个组成部分:(1)一个将IP数据报封装到串行链路的方法。PPP既支持异步链路,也支持面向比特的同步链路。PPP数据报在PPP帧中就是其信息的部分。 (2)一个用来建立、配置和测试数据链路连接的链路控制协议LCP。 (3)一套网络控制协议NCP,其中的每一个协议支持不同的网络层协议。 PPP是目前使用得最为广泛的广域网协议,这是因为它具有以下特征: ?能够控制数据链路的建立。 ?能够对IP地址进行分配和管理。 ?支持多种网络协议的复用。 ?能够配置链路并对链路进行质量测试。 ?错误检测 。 下面是使用PPP协议进行网络通信的状态图 : 图3PPP协议状态图3.2.3 PPPTP 协议PPPTP是点对点隧道协议,它为PPPTP客户机和PPPTP服务器之间提供加密通信。PPPTP可看作是PPP协议的一种扩展。它提供了一种在Internet上建立多协议的安全VPN通信方式。远端用户能够透过任何支持PPPTP和ISP访问公司的专用网络。它又是一种支持多协议虚拟专用网络的协议。通过该协议,远程用户能够跨越 不同操作系统的工作站或服务器以及其它点对点激活系统安全访问共同网络,并通过拨号本地 Internet 服务提供商安全链接它们 Internet 上的共同网络。PPPTP还是一种通过现有的TCP/IP连接来传送网络数据包的方法。VPN要求客户端和服务器之间存在有效的互连网连接。一般服务器需要与互连网建立永久性连接,而客户端则通过ISP连接互连网,并且通过拨号网入口与PPPTP服务器建立服从PPPTP协议的连接。这种连接需要访问身份证明和遵从的验证协议。当PPPTP服务器验证客户身份之后,服务器和客户端的连接才算建立起来了。PPPTP会话的作用就如同象服务器和客户端之间的一条隧道,网络数据包由一端流向另一端。数据包在起点处被加密为密文,在隧道内传送,在终点将数据解密还原。因为网络通信是在隧道内进行,所以数据对外而言是不可见的。隧道中的加密形式更增加了通信的安全级别12 。4网络层4.1 网络层的概念 网络层属于广域网的第三层,也是它的最高层,它建立在数据链路层所提供的两个相邻端点之间的数据帧的传送功能之上,将数据从源端经过若干中间 节点传送到目的端,从而向运输层提供最基本的端到端的数据传送服务。专门解决的是网络与网络之间,即网际的通信问题,而不是同一网段内部的事。网络层的主要功能即是提供合适的路由,使发送站传输层所传下来的数据能够正确无误地按地址送到目的站。 网络层的传输单元被称为分组或称包。执行路径选择算法,使分组在通信子网中有一条最佳路径;除此之外,网络层还要能够消除网络拥挤,具有流量控制和拥挤控制的能力7。概括起来有以下四点: ?路由选择:将分组从源端机器经选定的路由送到目的端机器。?拥塞控制:当到达通信子网中某一部分的分组数高于一定的水平,使得该部分网络来不及处理这些分组时,就会使这部分以至整个网络的性能下降。?流量控制 :用来保证发送端不会以高于接收者能承受的速率传输数据,一般涉及到接收者向发送者发送反馈。 ?差错控制 :要求每帧传送后接收方向发送方提供是否已正确接收的反馈信息,从而发送方可以据此决定是否要重发。5广域网的各种技术5.1 分组交换技术 分组交换技术是在计算机技术发展到一定程度,人们除了打电话直接沟通,通过计算机和终端实现计算机与计算机之间的通信,在传输线路质量不高、网络技术手段还较单一的情况下,应运而生的一种交换技术。分组交换也称包交换,它是将用户传送的数据划分成一定的长度,每个部分叫做一个分组。在每个分组的前面加上一个分组头,用以指明该分组发往何地址,然后由交换机根据每个分组的地址标志,将他们转发至目的地,这一过程称为分组交换。进行分组交换的通信网称为分组交换网。分组交换在线路上采用动态复用技术传送按一定长度分割为许多小段的数据?分组。每个分组标识后,在一条物理线路上采用动态复用的技术,同时传送多个数据分组。把来自用户发端的数据暂存在交换机的存储器内,接着在网内转发。到达接收端,再去掉分组头将各数据字段按顺序重新装配成完整的报文。分组交换的利用率高,传输时延小,交互性好11。12。 X.25分组交换网是分组交换技术网络运用典型的网络。X.25是一个对公用分组交换网接口的规约,它是面向连接的,能够提供可靠交付的?电路服务,能保证服务质量。下面是X.25的层次关系如下图: 图4X.25层次关系图X.25分组交换网的设计思路是将智能做在网络内。X.25网在每两个结点之间的传输都使用带有编号和确认机制的HDLC协议,而网络层使用具有流量控制的虚电路机制,可以向用户的哑终端提供可靠交付的服务。现在利用X.25网支持因特网的服务时,X.25分组交换网表现为数据链路层的链路。 在分组交换方式中,由于能够以分组方式进行数据的暂存交换,经交换机处理后,很容易地实现不同速率、不同规程的终端间通信。分组交换的特点主要有:?线路利用率高: 分组交换以虚电路的形式进行信道的多路复用,实现资源共享,可在一条物理线路上提供多条逻辑信道,极大地提高线路的利用率。使传输费用明显下降。不同种类的终端可以相互通信: 分组网以X.25协议向用户提供标准接口,数据以分组为单位在网络内存储转发,使不同速率终端,不同协议的设备经网络提供的协议变换功能后实现互相通信。?信息传输可靠性高: 在网络中每个分组进行传输时,在节点交换机之间采用差错校验与重发的功能,因而在网中传送的误码率大大降低。而且在网内发生故障时,网络中的路由机制会使分组自动地选择一条新的路由避开故障点,不会造成通信中断。?分组多路通信: 由于每个分组都包含有控制信息,所以分组型终端可以同时与多个用户终端进行通信,可把同一信息发送到不同用户。?计费与传输距离无关: 网络计费按时长、信息量计费,与传输距离无关,特别适合那些非实时性,而通信量不大的用户。 分组交换所提供的服务 基本服务 1交换型虚电路(SVC):可同时与不同的用户进行通信,方便灵活。 2永久型虚电路(PVC):可建立与一个或多个用户间的固定连接。5.2 ISDN技术 综合业务数字网ISDN是以提供了端到端的数字连接的综合数字电话网IDN为基础发展起来的通信网,用以支持电话及非话的多种业务;用户通过一组有限的标准用户网络接口接入ISDN网内。ISDN的最基本的概念就是在用户和ISDN之间的连线相当于一个数字比特管道。管道中的双向比特流可来自数字电话机或数字传真机等其他终端。这种数字比特管道用时分复用的方式可支持多个独立通路。复用的比特流的格式在接口标准中都有明确的规定。家庭用较小的带宽,而单位则可用较高的带宽,甚至多个数字比特管道5。11。 ISDN的信令采用共路信令CCS,它使各交换机之间传递和交换台必要的信息,使网络能够正常运行。共路信令在使用程控交换局的基础上,利用高速链路以分组交换方式传递局间信令。一群话路可以用分时的方式共享一共路信令的链路。共路信令主要用于: ?呼叫建立,路由选择和呼叫释放; ?内部数据库访问; ?网络运行与支持; ?计费。 ISDN概念中的业务综合的核心是从用户端出发,建立了一套标准的用户和网络接口协议体系UNI:User-Network Interface。同时给出了各ISDN网络间互联的NNI接口。这样,非常简单的统一了开发标准,提供了一个厂商间开放的竞争环境。 ISDN的各种业务类型按照业务的数据率分为两级基本速率接口BRI:Basic Rate Interface,该速率由两个承载信道和一个数据控制信道构成,称为2B+D,其中BBearer为标准PCM速率64kbps,DData为16kbps。该速率适用于家用或小型企业需要。基群速率接口PRI:Primary Rate Interface,该速率支持T123B+D:1.544Mbps和E130B+D:2.048Mbps,适用于大容量用户或集团用户。D:64kbps 其中T1主要适用于日本和北美地区,E1适用于欧洲和中国等地区8。10。 ISDN用不同的协议来控制信令和用户数据。这些协议可与OSI参考模型相关联.因为信令协议和用户数据协议是不相同的,但是要运行在相同的OSI层中,所以进一步将OSI模型分解为不同的协议平面。用户平面U平面包含用于将用户数据,比如语音、视频和数据进行发送的协议。控制平面C平面包含用于交换控制信令传输所需的协议。最后,管理平面M平面控制U平面和C平面之间的流量传送。 ISDN服务或承载服务运行在OSI模型的前三层,如下图: 图5ISDN服务运行图 B信道承载直接与U平面相关的用户数据,而D信道承载直接与C平面相关的信令信息。 下图是ISDN D道呼叫的建立图: 图6ISDN D道呼叫的建立图 下图为ISDN D信道呼叫的拆除图: 图7ISDN D信道呼叫的拆除图 ISDN提供的业务有基本业务和补充业务.基本的业务又分为两种:承载业务:这是网络向用户提供的低层信息传递的能力。用户终端业务:这种业务不仅包含信息传递的低层功能,同时还包含高层功能。这是终端操作员利用终端实际上所获得的业务能力。5.3帧中继技术 帧中继技术是在分组技术充分发展,数字与光纤传输线路逐渐替代已有的模拟线路,用户终端日益智能化的条件下诞生并发展起来的。帧中继是一种减少结点处理时间的技术。当帧中继交换机收到一个帧的首部时,只要一查出帧的目的地址就立即开始转发该帧。因此在帧中继网络中,一个帧的处理时间比X.25网的约减少一个数量级。这种传输数据的帧中继方式也称为X.25流水线方式,但帧中继网络的吞吐量却要比X.25网络的提高了一个数量级以上。帧中继的这种传输方式只有当整个帧被收下后结点才能够检测到比特差错。但是当该结点检测出差错时,很可能该帧的大部分已经转发出去了4。 帧中继的数据向前传输时,数据继的长度是可变的,并且在传输链路上多路复用。上层数据被封装为帧中继分组,然后通过帧中继网络传输。下图为帧中继分组中的字段。8字节 16字节 up to 16k168标志DLCI|C/R|EA|FECN|BECN|DE 数据帧检验序列 Flag 地址字段 图8帧中继分组字段图 16位的地址字段被划分为下列的部分,每部分都有特定的作用。?DLCI:帧中继中的寻址称为数据链路连接标识(DLCI)。DLCI 是一个10位的两层地址,这个地址标识了一个虚拟电路。帧中继网络从当前未使用的号码池中取出一个DLCI,并分配给为连接的各端。接着服务供应商的帧中继网络用一个查询表将一个DLCI映射给另一个服务供应商。 ?C/R:命令/响应位,大多数帧中继网络中不使用它。?EA:扩展地址字段意味着帧中继报头中的两个附加字节,所以大大增加了可能地址的数量。?FECN:前向显示拥塞通告位让接收路由器知道帧来的路径存在拥塞。?BECN:后向显示拥塞通告位让接收路由器知道帧来的反向路径存在拥塞。?DE:如果某个帧上设置了丢弃合格DE位,就意味着如果帧中继网络变得拥塞,该帧就可以丢弃。 帧中继分组的最后两个字段也很重要:?用户数据:包含封装在帧中继分组中的上层数据。该字段的长度可变,最大为16K字节。?FCS:用于校验所收到的所有数据传输错误。帧中继网络在广域网中有两个重要的信令标准:承诺信息速率CIR 承诺信息速率是用户在任何时候所必需的最小带宽。CIR通常小于物理接口速度。帧中继网络跟踪某段时间内某些数量的分组的传输。当段时间内数据速率超过CIR,帧中继网络就会给余下的分组设置DE位,直到这段时间过去。如果网络拥塞,它就会开始丢弃具有DE位的分组,否则这些分组就会通过该网络。CIR是保证正常数据传输所需的某个带宽。本地管理接口LMI 本地管理接口是服务供应商网络和终端用户设备之间的信令发送协议。在规定时间间隔内轮询和确认消息在用户和网络之间交换。除了轮询机制,LMI还负责为终端站点提供本地DLCI地址并负责察看已指定的DLCI的状态。终端对于帧中继的网络来说,不仅其网络中的各结点没有网络层,并且数据链路层只具有有限的差错控制功能。只有在通信的两端主机中的数据链层才具有完全的差错控制功能。帧中继的数据链路层也没能流量控制功能,其流量控制也由高层来完成8。LMI过程的主要目标是: 1.确定路由器所知的多条PVC的操作状态。 2.发送维持分组,以确保PVC处于激活状态,不会因休止状态而失效。 3.通知路由器哪些PVC是可以使用的。 4.通过路由器伤得命令可以调用3种LMI类型:ansi、cisco、q933a。 帧中继主要是在OSI的第二层以简化的方式传送数据,完成物理层与数据链路层核心子层的功能,而对于传统的基于时分复用TDM的电话网络技术,帧中继又是一种统计时分复用技术,它按需为每个用户分配带宽资源,不会出现用户绝对占有带宽资源现象,因而大大节省了有效的带宽资源。 帧中继网络提供的业务有两种:永久虚电路和交换虚电路。永久虚电路是指在帧中继终端用户之间建立固定的虚电路连接,并在其上提供数据传送业务。交换虚电路是指在两个帧中继终端用户之间通过虚呼叫建立虚电路连接,网络在建好的虚电路上提供数据信息的传送服务,终端用户通过呼叫清除操作终止虚电路4。8。10。 帧中继技术适用于以下三种情况: 当用户需要数据通信,其带宽要求为64kbit/s2Mbit/s,而参与通信的各方多 于两个的时候使用帧中继是一种较好的解决方案。2、通信距离较长时,应优选帧中继。应为帧中继的高效性使用户可以享有较好 的经济性。3、当数据业务量为突发性时,由于帧中继具有动态分配带宽的功能,选用帧中 继可以有效地处理突发性数据。 帧中继服务的几个主要组成部分,如下图: 图9帧中继服务图帧中继的主要优点有:减少了网络互连的代价。网络中复杂性减少但性能却提高了。由于使用了国际标准,增加了互操作性。协议的独立性。5.4ATM技术 异步传递方式ATM就是建立在电路交换和分组交换的基础上的一种面向连接的快速分组交换技术,它采用了定长分组,能够较好地对宽带信息进行交换。它是以一种有效的方式在公用和私有网络上高速传送文本、音频、视频等数据信息。ATM综合了时分多路复用(TDM)技术和数据网络的包交换技术,前者具有固定的时间延迟,可以不失真的传送声音信号,而包交换技术具有可变长的数据单元,广泛应用于计算机网络,同时,ATM还避免了TDM和PSND的弱点。通过使用定长的信元,ATM具有ADM的同步性以及PSDN的高效率。 ATM的模型分为三个功能层:ATM物理ATM层和ATM适配层。ATM物理层控制数据位在物理介质上的发送和接收,另外它还负责跟踪ATM信元边界,以及根据所使用的物理介质类型,将ATM信元封装成类型和大小都合适的数据帧。物理层之上是ATM层,主要负责建立虚连接并通过ATM网络传送ATM信元,为了完成上述任务,ATM层必须使用包含每个ATM细胞头中的有关信息。紧跟ATM之上的是ATM适配层,其主要任务是在上层协议处理所产生的大型服务性数据单元(SDU)和ATM信元之间建立一种转换关系。ATM适配层接收上层协议的封包,并将它们分解成具有48个字节大小的数据段,每一个48个字节大小的数据段形成ATM细胞单元中的一个负载字段2。8。10。 ATM适配层通常可以分为几种类型,即ALL1、ALL3/4、ALL4和ALL5。下表为ATM各种类型的特点及服务 特点 ALL1 ALL3/4 ALL4 ALL5 需要定时数据传输率 连接模式 传输类型 是 固定 面向连接语音和电路仿真 否 可变面向连接 数据 否可变面向连接 数据 否可变 面向连接 数据 表1ATM的类型及其服务 ATM的主要优点如下:选择固定长度的短信元作为信息传输的单位,有利于宽带高速交换。能支持不同速率的各种业务。所有信息在最低层是以面向连接的方式传送,民保持电路交换适合于传送实时性很强的业务的优点。ATM使用光纤信道传输。ATM的一个明显缺点就是信元首部的开销太大,即5字节的信元首部在整个53字节的信元所在地占的比例太大。ATM业务介绍 ATM是ASYNCHRONOUS TRANSFER MODE (异步转移模式)的英文缩写,是在分组交换技术上发展起来的快速分组交换技术,它采用统计时分复用技术,并且综合吸收了分组交换高效率和电路交换速度的优点,针对分组交换速率比较低的缺陷,利用电路交换几乎与协议处理无关的特点,通过高性能的硬件设备来提高处理速度,实现高速化传输5,10。ATM业务业务特点: 1、灵活性:按需要动态分配电路带宽,可以将一条物理传输通道动态地划分若干个子信道,每个子信道都能够提供不同速率的业务。 2、高速率:ATM 简化了协议的控制,时延少,传输速率达到N*2MBPS?622MBPS,可以满足局域网和广域网通信的各种业务要求。 3、多业务:ATM网络作为多业务接入平台,可以满足数据、语音、图象等不同传输速率的数字业务要求。 4、可靠性:ATM网络提供良好的质量保证机制,可以保证视频点播等带宽实时业务的实现。 5、安全性:用户占用的带宽相互独立,完全消除共享带宽带来的非法入侵等不安全因素。6广域网的拓扑结构6.1 星型拓扑结构 星型结构是指各网络结点以星型方式连接成网。网络有中央结点,其他结点都与中央直接相连。这种结构以中央结点为中心,因此又称为集中式网络。 星型拓扑结构整个网络由中心节点执行集中式通行控制管理,各节点间的通信都要通过中心节点。每一个要发送数据的节点都将要发送的数据发送中心节点,再由中心节点负责将数据送到目地节点。因此,中心节点相当复杂,而各个节点的通信处理负担都很小,只需要满足链路的简单通信要求7。星型拓扑结构的特点如下。可靠性强 在网络中,连接点往往容易产生故障。故障诊断和隔离容易 由于每个节点直接连接到中心节点,如果是某一节点的通信出现问题,就能很方便地判断出有故障的连接,方便的将该节点从网络中删除。(三)所需电缆多 由于每个节点直接于中心节点连接,所以整个网络需要大量电缆,增加了组网成本。(四)可靠性依赖于中心节点 如果中心节点出现故障,则全网不可能工作。星型结构拓扑图如下:图10星型拓扑图6.2环型拓扑结构 环型结构所有结点彼此串行连接,像自行车的链条一样,构成一个回路,这种连接形式称为环型拓扑结构。在环型拓扑结构中,数据是单方面被传输的,两个结点之间仅有唯一的通路,大大简化了路径选择的控制,同时控制软件较简单,并且可靠性高。 环型结构在LAN中使用较多。这种结构中的传输媒体从一个端用户到另一个端用户,直到将所有的端用户连成环型。数据在环路中沿着一个方向在各个节点间传输,信息从一个节点传到另一个节点。这种结构显而易见消除了端用户通信时对中心系统的依赖性6。7。环型结构的特点是:每个端用户都与两个相临的端用户相连,因而存在着点到点链路,但总是以单向方式操作,于是便有上游端用户和下游端用户之称;信息流在网中是沿着固定方向流动的,两个节点仅有一条道路,故简化了路径选择的控制;环路上各节点都是自举控制,故控制软件简单;由于信息源在环路中是串行地穿过各个节点,当环中节点过多时,势必影响信息传输速率,使网络的响应时间延长;环路是封闭的,不便于扩充;可靠性低,一个节点故障,将会造成全网瘫痪;维护难,对分支节点故障定位较难。 环型结构拓扑图如下: 图11 环型拓扑图 6.3树型拓扑结构 树型结构是分级的集中控制式网络,与星型相比,它的通信线路总长度短,成本较低,节点易于扩充,寻找路径比较方便,但除了叶节点及其相连的线路外,任一节点或其相连的线路故障都会使系统受到影响。 图12树型拓扑图 6.4网状拓扑结构所有站点彼此连接,任何一结点到其他结点均有两条以上的路径,从而构成一个网状链路,这种连接形式称为网型拓扑结构。在网型拓扑结构中,数据传输路径选择的控制较复杂,即为数据包寻找最佳传输路径的控制软件较复杂。由于任何一结点到其他结点均有