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第九章 广域网
☆ 广域网是作用的地理范围从数十公里到数千公里，可以连接若干个城市、地区甚至跨越国界、遍及全球的一种计算机网络。有时也称为远程网。
9.1 广域网组成
(1) 美国国防高级研究计划局(DARPA)首先采用存储转发分组交换原理开发了ARPANET
(2) 美国的TELENET，加拿大的DATAPAC、欧共体的EURONET、IBM公司的SNA网、DEC公司的DECnet网等。
9.2 点到点通信
(1) 点到点的通信通常有两种情况：
第一种：成千上万各族只有各种局域网，每个局域网含有众多主机和一些联网设备以及连接至外部的路由器，通过点到点的租用线和远地路由器相连;
第二种：成千上万个用户在家里使用MODEM和拨号电话线连接到INTERNET，这是点到点连接的最主要应用。
9.2.1 SLIP协议
(1) 1984年制定，协议文本用于描述RFC 1055。
(2) SLIP协议的问题所在：
A. 没有任何纠错检错功能;
B. 只支持IP分组，当INTERNET不断发展和扩大且包含很多非IP协议的网络时，SLIP不适用;
C. 每一方需要知道另一方的IP地址，且在设置时不能动态赋予IP
D. SLIP部提供任何身份验证
E. SLIP未被接受为INTERNET标准，版本多，不易互操作。
9.2.2 PPP协议
(1) INTERNET IETF制定了PPP协议
(2) PPP协议的三大功能：
A. 成帧的方法可清楚的区分帧的介乎和下一帧的起始，帧格式还处理差错检测;
B. 链路控制协议(LCP)用于启动线路、测试，任选功能的协商以及关闭连接;
C. 网络层任选功能的协商方法独立于适用的网络层协议，因此可适用于不同的网络控制协议(NCP)
9.3 X.25公共分组数据网
(1) CCITT X.25建议是常见的公共数据网的一种协议。
(2) X.25包括相关的一组协议：CCITT X.3，X.28，X.29，X..75等，X.25描述了将一个分组终端连接到一个分组网络上所需要做的工作，它的特性是允许建立一个能提供两种类型的分组交换网络，这两种类型是高优先级类型和正常优先级类型。
(3) X.25是一种中速数据网络，一般速率在64Kbps以内。
9.4 综合业务数字网
(1) ISDN的目标是提供经济的、有效的、端到端的数字连接以支持广泛的服务。
9.4.1 ISDN的定义
(1) ISDN是由综合数字电话网发展起来的一个网络，它提供端到端的数字连接一支持广泛的服务。
(2) ISDN的特点：提供开放式的标准接口;提供端到端的数字连接;用户通过公共通道、端到端的信令，实现灵活的职能控制
9.4.2 ISDN系统结构
(1) 数字位管道：即在用户设备和传输设备之间通过位流的管道。
(2) ISDN环境应用包括如下功能：线路交换，分组交换，公共通道信令，网络操作和管理数据库以及信息处理和存储功能。
(3) ISDN的一个重要特征是使用公共通道信令技术，以实现用户网络访问和信息交换，允许使用公共通道信令通路来控制多个线路交换连接，公共通道信令在D通道上传输。
9.5 高速广域网
9.5.1 发展高速广域网的驱动因素
(1) 近20多年，计算机的速度提高了百万倍，而网络速度只提高了几千倍，因此，网络的速率以称为瓶颈。
(2) 最终用户不仅要求传输数据，还需要传输诸多的多媒体信息
(3) 大量光缆的铺设，解决了传输介质的频宽问题，而瓶颈转为交换系统的速率和频宽。
(4) 美国政府高性能计算和通信计划(HPCC)的推动。
(5) 异步转移模式(ATM)和同步光纤网络(SONET)是实现高速网络底层的主要技术和设施。用于ATM的速率为155Mbps~622Mbps，SONET的速率为51.8Mbps~9.953Gbps
9.5.2 交换式多兆位数据服务
(1) SMDS是由美国Bellcore公司提出的，提供DS-1到DS-3速率的高速城域服务，基于IEEE802.6标准.
(2) 对于N个局域网的联接，全联接方案要租用n(n-1)/2条长距离线，而SMDS只需租用n条最邻近SMDS路由器的短距离线。
(3) SMDS的基本服务是无连接的分组传递服务，分组的格式包含三部分：即目的地址，源地址、以及可变长的用户数据，最长为9188字节。
(4) SMDS处理猝发式通信的机制如下：接到每个访问线的路由器包含一个计数器，并以常速率计数。当分组到达路由器时，每次检查一下计数器的读数是否超过分组长度，如果是，则无延迟的被发送，并将计数器的数减去已被传送的分组长度;如果分组长度大于计数器的数，则分组被丢弃，这种机制一方面为用户提供了快速的服务响应，另一方面也可限制用户使用超出起伏废的相应频宽。
9.5.3 帧中继
(1) 是一种只是简单地提供面向连接的、将数据从甲地传递至乙地的、廉价的、中速的公共网。
(2) 帧中继只提供最低的服务，即决定每个帧的起始和结束，以及甲侧传输差错。如果接收到一个坏的帧，帧中继只是简单地把它丢弃，由高层协议来处理这个差错，不像x.25，帧中继部提供响应和正常的流控。
9.5.4 宽带ISDN和ATM
(1) 使BISDN有可能实现的一种技术称为异步转移模式(ATM)。ATM的基本概念是使用一种称为信元的、小的、固定大小的分组传送所有的信息。
(2) 信元长度为53字节，其中5个字接为信元头，48个字节为用户数据。
(3) ATM的速率为155Mbps和622Mbps
(4) ATM的特点：
A. 面向连接的技术;
B. 采用固定长度的信元;
C. 每个信元由标识符作为标志;
D. 话音、视频和数据都可由ATM信元的信息域传输，ATM对各类信息都一样处理，实时通信可获得确保的频带;
E. 无连路对联路的纠错控制;无连路对链路的流控;
F. ATM信元的高速交换，根据输入信元的报头信号做路由判断;地址是基于虚拟通道和虚拟通路的概念。 9.5.5 从窄带到宽带ISDN
1. 传输模式的概念
(1) 传输模式是指通信网络中采用的传输、多路复用及交换技术。
(2) 线路交换是在通信双方两个站之间有意条专用的通信通路，用于线路交换的典型技术是频分多路复用(FDM)和同步是分多路复用(STDM)
(3) 分组交换是将用户信息封装成分组，其中包含了用于路由和其他网络内部控制的信息，采用存储-转发方式。
2. 服务的发展
(1) 交互服务的种类：
A. 会话服务
B. 信报服务
C. 检索服务
(2)传播服务的种类：
A. 无用户控制功能的传播服务
B. 具有用户控制能力的传播服务
(3)宽带服务的三个主要特性：
A. 不是所有服务都要求很高的传输速率和带宽，但活动图像传输服务及高速数据通信确实有这种要求。
B. 某些服务由很高的猝发性，用高峰位率与平均位率之比来表示猝发性，对面向连接的数据传送为1Mbps~50Mbps，文本传送为1Mbps~20Mbps，电视会议为1Mbps~5Mbps。
C. 对网络的要求是能支持各种不同速率的服务，能支持猝发性的通信，要考虑信息丢失敏感的应用和延迟敏感的应用
3. 网络的进展
采用单一的传送模式并能支持所有服务的方案具有的特点：
(1) 全数字式;
(2) 简单是线非常高速的交换，只有端对端的差错恢复过程;
(3) 灵活。对未来可能出现的服务没有严格的限制，可提供高效的、可变速率的服务，能妥善处理数字信号处理算法及编码解码器技术的发展。
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