网络互连与广域网.ppt

第4章 网络互连与广域网,计算机基础教学部：董小艳,第4章 网络互连与广域网,4.1 网络互联概述4.2 网络互联设备4.3 第三层交换技术4.4 广域网介绍*5.5 广域网接入,4.1 网络互联概述,一、网络互联的基本概念网络互连的提出：解决网络传输介质长度限制问题；满足更多的节点连接网络的要求；解决异构网络的互相通信和资源共享问题；接入Internet等。,4.1 网络互联概述,一、网络互联的基本概念网络互连：是指将分布在不同地理位置的网络、设备相连接，以构成更大规模的互连网络系统，并实现互连网络资源的共享；实现网络之间、网络上主机间的互连、互通、互操作。互连是基础，互通是手段，互操作是目的。,4.1 网络互联概述,二、网络互联的层次,4.1 网络互联概述,二、网络互联的层次物理层互联互联设备是中继器，信号放大，扩大局域网连接范围。数据链路层互联互联设备是网桥；在LAN之间存储转发帧，提供链路层上的协议转换。网络层互联互连设备是路由器；在不同的网间存储转发分组，提供网络层的协议转换，进行路由选择。高层互联互联设备是网关，提供不同体系间互连接口。,4.1 网络互联概述,三、网络互联的类型局域网局域网互连同构网互连：具有相同协议的局域网互连；异构网互连：不同协议的局域网互连；局域网广域网互连；广域网广域网互连；,4.2 网络互联设备,一、中继器中继器是最简单的局域网延伸设备，工作在物理层。它是一种信号再生放大器，将接收到弱信号中的数据提出放大，再重新传入物理媒体。安装简单，使用方便，几乎不需要维护，处理速度快。,物理层的互连,4.2 网络互联设备,二、网桥网桥又称桥接器，是一种存储转发设备，主要用于局域网与局域网互联。负责在数据链路层上将数据帧进行存储转发。网桥的作用是扩大网络的距离，并过虑信息流减轻网络的负担。,网桥能互连MAC子层不同的局域网,网桥能互连MAC子层不同的局域网,数据链路层互连,4.2 网络互联设备,三、路由器互联设备是路由器，主要用于局域网广域网互联。解决的问题是在不同网络之间存储转发分组。包括路由选择、拥塞控制、差错处理与分段技术等。允许互联网络的网络层及以下各层协议是相同的，也是不同的。路由器可以隔离多个局域网的广播通信量，每一个局域网都是独立的子网。,网络层互连,路由器的基本工作原理（Router）,4.2 网络互联设备,四、网关网关是在高层上实现多个网络互联的设备；实现不同协议的网络之间的互联，包括不同网络操作系统的网络之间互联；网关一般用于不同类型、差别较大的网络系统之间的互联。实现局域网与远程网之间的互联。,4.3 第三层交换技术与应用,一、网桥、交换机与第二层交换 网桥的数据帧转发功能是通过软件来实现的，而局域网交换机的数据帧转发功能是通过硬件来实现的；局域网交换机可以起到网桥的作用，同时又具有低交换传输延迟、高传输带宽的优点；通过硬件结构，使得局域网交换机的数据帧处理的延迟时间由网桥的几百个s减少到几十s。,4.3 第三层交换技术与应用,二、第三层交换技术将局域网交换机设计思想应用在路由器的设计中，就出现了第三层交换的概念；传统的路由器通过软件来实现路由选择功能，而第三层交换的路由器通过专用集成电路芯片来实现路由选择功能，将数据包处理时间从传统路由器的几千s减少到几十s，大大缩短数据包在交换设备中的传输延迟时间；,4.3 第三层交换技术与应用,三、第三层交换应用,标准的路由器作为主干结点的结构,4.3 第三层交换技术与应用,增加一个第三层交换机的主干结点结构,三、第三层交换应用,4.4 广域网简介*,一、广域网概述广域网的结构,4.4 广域网简介*,一、广域网概述广域网的特点没有固定的拓扑结构，但通信子网多为网状形拓扑结构。通常使用高速光纤作为传输介质。通信子网主要工作在物理层、数据链路层和网络层主干带宽大，目前可达10bps，但提供给单个终端用户的带宽小。数据传输距离远，经过多个设备转发，延时较长。,4.4 广域网简介*,二、公用数据通信网公用电话交换网络（PSTN）；综合业务数字网（ISDN）；公用分组交换网络（X.25）；数字数据网络（DDN）；帧中继（FR）；,公用电话网(PSTN),PSTN介绍 PSTN电话交换网即公共电信网，通过PSTN可拨打电话，也可利用调制解调器（Modem）进行数据通信。PSTN提供的是一个模拟的专有通道，通道之间经由若干个电话交换机连接而成。通过公用电话交换网，可以实现下面的功能：拨号接入Internet/Intranet/LAN；实现两个或多个LAN之间互连；和其它广域网的互连。,通过PSTN实现网络互连,通过普通拨号电话线；通过租用电话专线。,综合业务数字网ISDN,ISDN介绍将多种业务集成在一个网内，提供经济有效的数字化综合服务，包括电话、传真、可视图文及数据通信等。ISDN使用单一入网接口，利用此接口可实现多个终端同时进行数字通信连接。可实现可视电话、视频会议或LAN间的高速网络互连。,公共分组交换数据网（X.25）,X.25介绍公共分组交换数据网是一个以数据通信为目标的公共数据网PDN（Public Data Network）。工作在网络体系结构的低3层，采用分组交换，一条物理链路支持多条虚电路，点对点传输，可靠性高。在PDN内各节点是由交换机（PSE）组成的。交换机间交换的数据单元是分组（数据包），交换机具有存储转发分组的能力。采用CCITTX.25国际标准，习惯上称为X.25网。,X.25网的特点,通过公用分组交换网，可以实现下面的功能：拨号接入Internet/Intranet/LAN；实现两个或多个LAN之间互连；和其它广域网互连。,帧中继（Frame Relay）,帧中继介绍帧中继类似于X.25网络，都是点对点的交换网络。帧中继与X.25不同X.25强调网内数据传输的高度可靠性；帧中继则着眼于数据的快速传递，最大程度地提高网络的吞吐量。帧中继具有高的网络吞吐量、低延时等特性，向用户提供的入网速率可由低速到高速（64Kbps 2.048Mbps）；,FR网络的组成,帧中继在用户设备(路由器、网桥、主机)和网络设备（如交换节点）之间提供数据包交换能力。,数字数据网DDN,DDN介绍为用户提供专用的中高速数字数据传输信道，利用数字信道传输数据的一种数据接入业务网络。集合数据通讯、数字通信、光纤通信等技术，为用户提供点对点、点对多点的中、高速电路。可支持任何类型的用户设备入网，如计算机、PC机、终端，也可以是图像设备、语音设备或LAN等，支持数据、图像、声音等多种业务。,DDN节点,DDN节点,DDN节点,DDN节点,数字专线,数字专线,DTE,DTE,DSU/CSU:数据服务单元。可以是调制解调器或基带传输设 备，以及时分复用、语音/数字复用等设备。NMC:网管中心。DDN节点:数字交叉连接时分复用设备,NMC,DDN的组成,4.5 广域网接入,一、网络接入的概念广域网接入就是解决网络用户（局域网用户、群体用户、个人用户等）终端如何接入到广域网（特别是Internet）的问题，即“最后一公里接入”问题。接入技术包括以电话线为传输介质的宽带接入技术、混合光纤同轴接入、DDN数字专线技术、帧中继技术、无线接入技术、光纤接入技术、以太网宽带接入技术等，不同的接入技术采用不同的接入方式。,4.5 广域网接入,二、网络服务提供商网络服务提供商(Internet Service Provider，ISP)是网络的拥有者和管理者，为网络用户提供网络接入技术支持和服务。用户接入网络(Internet)，需要与当地ISP支持，得到技术支持和信息服务，取得合法的使用权限。中国三大基础运营商中国电信、中国移动、中国联通,4.5 广域网接入,三、接入Internet方式ISP是用户接入Internet的入口点；不管使用哪种方式接入Internet，首先都要连接到ISP的主机。用户通过某种通信线路连接到ISP，再通过ISP的连接通道接入Internet。拨号接入：局域网接入,4.5 广域网接入,四、接入Internet方式ISP是用户接入Internet的入口点；不管使用哪种方式接入Internet，首先都要连接到ISP的主机。用户通过某种通信线路连接到ISP，再通过ISP的连接通道接入Internet。拨号接入：局域网接入,基本的Internet接入方法,4.5 广域网接入,五、拨号接入通过电话网接入Internet是指用户计算机使用调制解调器，通过电话网与ISP相连接，再通过ISP的连接通道接入Internet；电话网是为传输模拟信号而设计的，计算机中的数字信号无法直接在普通电话线上传输，因此需要使用调制解调器；ISP能提供的电话中继线数目，关系到与ISP建立连接的成功率。,通过电话网接入Internet的结构,ADSL工作原理,ADSL简介铜质双绞线在4km的距离内带宽可达1.1MHzADSL把1.1MHz的频带分为3个频率段：0 4kHz 仍然用于传输电话语音信号10 50kHz 用作上行信息流的传输带宽52kHz 1.1MHz 用作下行信息流的传输带宽,ADSL的典型连接结构,4.5 广域网接入,六、局域网接入通过局域网接入Internet是指用户局域网使用路由器，通过数据通信网与ISP相连接，再通过ISP的连接通道接入Internet；采用局域网接入方式时，用户花费在租用线路上的费用比较昂贵，用户端通常是有一定规模的局域网，例如企业网或校园网。,通过局域网接入Internet的结构,