第 6 章 广域网与 Internet 接入技术 学习内容： 6.1 广域网的概述 6.2 Internet 接入技术 6.3 PPP 协议 6.4 虚拟专用网络

1. 第6章 广域网与Internet接入技术 • 学习内容： • 6.1 广域网的概述 • 6.2 Internet接入技术 • 6.3 PPP协议 • 6.4 虚拟专用网络

2. 学习目标： 掌握广域网概念 掌握ADSL的主要特点 熟悉无线接入技术 了解帧中继的工作机制

3. 本章重点为： ①广域网的概念、广域网的工作模式及服务类型 ②常用的广域网接入技术ADSL。 ③虚拟专用网VPN 本章难点为： 虚拟专用网VPN难点内容：

4. 6.1广域网概述 6.1.1 广域网的组成 • 1. 组成要素 广域网一般由主机和通信子网组成， 通信子网的作用是在主机与主机之间传送信息， 主机主要负责数据处理。

5. 广域网的结构

6. 2、广域网的工作模式及服务类型 1) 广域网的工作模式 广域网的基本工作模式是存储转发。 交换机存储所有分组，处理器检查每个分组的目的地址，查表，等输出端口有空时进行转发。

7. 2) 广域网中网络层所提供的服务类型 • ①面向非连接的数据报（分组）服务 H4 H2 网络为每个分组独立地选择路由。 网络随时接受主机发送的分组 D B H1向 H5发送分组 H6 E H1 H2向 H6发送分组 A H5 路径可能变化 C H3 分组交换网

8. ② 面向连接的虚电路服务 在使用虚电路进行通信时，广域网采用存储转发的分组交换方式，在端与端之间只是断续地占用一段又一段的数据链路，而不是一条端到端的物理电路。 网络提供虚电路服务对通信的服务质量 QoS有 较好的保证。

9. H1向 H5发送的 所有分组都沿此 虚电路传送。 虚电路 主机H1先向主机 H5 发出一个特定格式的控制信息分组，要求进行通信，寻找一条合适路由。若主机 H5 同意通信就发回响应，双方建立了虚电路。 H4 H2 D H1要和H5通信 B H6 E H1 A H5 C H3 分组交换网

10. 主机H2和主机 H6 通信之前，也要建立虚电路。 提供虚电路服务的特点 H4 H2 D B H6 E H1 A H5 C H3 分组交换网

11. 在虚电路建立后，网络向用户提供的服务好像在两主机间建立了一条穿过网络的数字管道。所有分组按顺序进入管道，传到目的主机。 提供虚电路服务的特点 H4 H2 D B H6 E H1 A H5 C H3 分组交换网

12. 6.1.2 广域网与其他网络的区别 1.广域网和互联网的区别 广域网是单个网络，使用结点交换机连接各主机 。 互联网是不同网络通过路由器互联而成。

13. 2. 广域网和局域网的比较 (1) 广域网与局域网区别 1）覆盖范围 ：一般在几十公里以上。 2）连接方式：广网主要用点对点连接，局网普遍用广播式多点接入。 3）协议层次：局网主要在数据链路层；广网主要在网络层，主要问题是路由选择和分组转发。 局网不必用TCP/IP协议，广网普遍用TCP/IP协议。 4）广网与局网间用路由器连接。 (2) 广网和局网相同点 连在一个广网或一个局网上的主机，在该网络内部通信时，只需用网络的物理地址。

14. 6.2Internet接入技术

15. 6.2.1 公用电话交换网 • PSTN分布较广，使用简单，主要提供电话业务。 • 不适用于数字通信，用户可利用调制解调器将数字信号转成模拟信号通信，称拨号上网。

16. 6.2.2 综合业务数字网(ISDN) • ISDN是数字电话网络国际标准，是欧洲普及的电话网络形式。 • 通过普通铜缆以很高的速率和质量传输语音和数据。提供端到端的数字连接，提供语音、文字、数据、图像等综合业务的网络。

17. ISDN网络接口标准： 1）基本速率接口BRI 用现有电话网的普通用户线作 为ISDN用户线的接口，提供了两路64Kbps的B信道和一路16Kbps的D信道，即2B+D。 2）一次群速率接口PRI： （1）30B+D D信道64Kbps； （2）23B+D D信道64Kbps。

18. 6.2.3 非对称数字用户线路(ADSL) 1. xDSL技术概述 数字用户线(DSL)是基于用户线为双绞铜线的高速传输技术。 • xDSL的分类 • HDSL： 高位率数字用户线。 • ADSL： 非对称数字用户线。 • RADSL： 速率自适应非对称数字用户线。 • VDSL： 甚高位率数字用户线。 • IDSL ： ISDN数字用户线。

19. 2. ADSL的特点 Asymmetric Digital Subscriber Line 用频分复用技术把电话线分成电话、上行和下行三个独立的信道，避免了相互间的干扰。 上行信道640Kbps～1Mbps 下行信道1～8Mbps 称为非对称数字用户线路。 传输距离达3～5km。

20. 6.2.4 数字数据网(DDN) • 数字数据网DDN的概述 DDN是利用数字信道提供永久性连接电路, 用基于TDM (time-division-multiplexed )的传输技术，提供一条独享的端到端透明传输信道，用户可在该信道上加载所需的各种高层业务。 DDN带宽最宽2Mbps。

21. 6.2.5 SONET/SDH光传输系统 数字传输技术曾存在两个问题： • (1) 速率标准不统一。 • (2) 不同步传输，由于频率不准而造成定时误差。 1988年，美国推出同步光纤网络(Synchronous Optical Network，SONET)标准。 国际电信联盟公布光同步数字传输网SDH (Synchronous Digital Hierarchy)。 SONET与SDH的差别很小。 SDH主要在欧洲和我国使用。

22. SONET/SDH的主要特点 • 用于话音传输的体制。 • 容量从2.5Gb/s过渡到10Gb/s，再提高到40Gb/s， • SDH正在融合路由交换功能， • 支持以太网透明传输。 • 组网能力强。 • 完善的保护功能。 • 丰富的辅助接口。 • 强大的网络管理功能。

23. 6.2.6 光纤同轴混合网 （HFC网） HFC利用有线电视(CATV)网络访问因特网的一种技术。 传统的 CATV 网络使用同轴电缆(Coax Cable)。 目前，我国CATV主干已采用光纤取代同轴电缆，但用户端仍采用同轴电缆。这种网络称为光纤同轴混合网。 有可能实现三网合一。

24. 6.2.7 光纤接入网FTTx • 用光纤接入的方式为用户提供高带宽、全业务的接入平台，采用FTTx方式传输距离可达20km。 • FTTx是“Fiber To The x”的缩写，意谓“光纤到X”， • 光纤接入网的形式 • FTTB（光纤到大楼）FTTZ（光纤到小区） FTTH（光纤到用户）FTTO（光纤到办公室） FTTF（光纤到楼层）FTTD（光纤到门）

25. 光纤接入网的特点 • 光纤接入网能满足用户对各种业务的需求。 • 光纤可克服铜缆无法克服的一些限制。 • 光纤接入网的性能不断提高，价格不断下降，而铜缆的价格在不断上涨。 • 光纤接入网提供数据业务，有完善的监控和管理系统，能适应将来宽带综合业务数字网的需要。

26. 6.2.8 无线接入 • 无线接入技术 1）CDMA 码分多址，在扩频通信上发展的无线技术。 2）GSM（Global System for Mobile Communications），全球移动通讯系统，“全球通”源于欧洲的移动通信标准。 3）GPRS（General Packet Radio Service）通用无线分组业务，基于 GSM系统的无线分组交换技术，提供端到端、广域的无线IP连接。 4）固定无线接入(Fixed Wireless Access，FWA) 提供端局到固定用户端的无线通信。 速率小于64 Kbps为窄带无线接入，64 Kbps～2 Mbps为准宽带无线接入，大于2 Mbps为宽带无线接入。

27. 5）本地多点分配服务（LMDS) 一种固定终端的无线宽带接入系统，用于综合视频、话音和高速数据业务，用户接入速率可高达155 Mbps。 6）认知无线电技术 可感知外界通信环境的智能通信系统。系统通过学习，不断感知外界环境变化，并自适应地调整其自身内部的通信达到对环境变化的适应。提高频谱资源的利用率。 7）3G技术 8）WiFi Wireless Fidelity，无线保真技术。与蓝牙技术一样，同属在办公室和家庭中使用的短距离无线技术。使用2.4GHz附近的频段，该频段尚属没用许可的无线频段。

28. 6.2.9 帧中继FR • 当收到一个帧的目的地址立即进行转发称快速分组交换 根据网络中传送的帧长划分： 帧长为固定时(帧叫信元)是异步传递方式ATM信元； 帧长为可变时是帧中继Frame Relay。 1. 工作原理 当整帧被结点接收后,检测传输差错，当检测到有误时，结点立即中止传输。当中止指令传到下个结点，下个结点也立即中止该帧传输，并丢弃该帧。 目的站使用高层协议请求重传该帧。

29. 帧中继提供虚电路服务 虚电路像一条用户看不见的专用电路 为了区分开不同的永久虚电路 PVC，每一条 PVC 两端点都各有一个数据链路连接标识符 DLCI。 2. 工作过程 在局域网上传送的 MAC 帧传到与帧中继网络相连的路由器。 帧中继交换机 路由器 路由器 局域网 帧中继网 局域网 虚电路

30. 路由器剥去 MAC 帧首部，将 IP 数据报交给路由器网络层。 网络层再将 IP 数据报传给帧中继接口卡。 帧中继接口卡把 IP 数据报封装到帧中继帧的信息字段。 加上首部（包括帧中继的标志字段和地址字段），进行CRC 检验后，加上帧中继帧的尾部（包含帧检验序列字段和标志字段），构成了帧中继帧。 首部 MAC 帧 IP 数据报 首部 尾部 字节 1 2 可 变 2 1 帧检验序列 标 志 标 志 地 址 帧中继帧

31. 帧中继接口卡将封装好的帧通过电信专线发给网中的帧中继交换机。帧中继接口卡将封装好的帧通过电信专线发给网中的帧中继交换机。 交换机收到帧中继帧，按虚电路号转发帧（若查出有错则丢弃）。 当帧被转发到终点路由器时，终点路由器剥去帧的首部和尾部，加上局域网的首部和尾部，交给目的主机。 目的主机若发现有差错，则报告上层的TCP协议处理，重传。 虚电路 路由器 路由器 局域网 局域网 帧中继网

32. 6.2.10 以太网接入 LAN方式接入是利用以太网技术，采用光缆+双绞线的方式对社区进行综合布线。 • 可充分利用小区局域网的资源优势，为居民提供10M以上的共享带宽，可根据用户的需求升级到100M以上。 • 以太网技术成熟、成本低、结构简单；稳定性、可扩充性好; 便于网络升级，同时可实现实时监控、智能化物业管理等功能。

33. 结点交换机 局域网 局域网 互联网 路由器 广域网

34. 6.2.11 卫星Internet接入技术 • 卫星Internet接入的特点 • 市场发展潜力大 • 使用数据包分发技术来提高传输速度 • 总通信成本低廉。 • 发展需求大 • 具有先进的技术优势 • 能提供IP视频流多点传送 • 高速接入 • 数据传输性能稳定

35. 6.3PPP协议 1、PPP协议组成 1）将IP数据报封装到串行链路的方法。 2）建立、配置和测试数据链路的链路控制协议 LCP（Link Control Protocol）。 3）网络控制协议NCP（Network Control Protocol），支持不同的网络层协议，

36. 2、PPP的帧格式 前、后1字节F表示帧的起始或结束的标志字段，值为7E。 在点对点的链路上，无须知道对方地址，地址字段A无意义，填全1的广播地址。控制域C没意义，填03表示无序号帧。 协议字段不同，信息字段类型就不同。 当信息字段出现和标志字段一样的比特“7E”时，须使用特殊的字符填充，将“7E”值变成2字节（7D，5E）。 “7D”转变成2字节（7D，5D）。ASCII码的控制字符前加入“7D”。防止控制字符被误解释。

37. 3、PPP的链路工作过程 当用户拨号接入ISP时，路由器的调制解调器对拨号做出应答，并建立一条物理连接。这时PC机向路由器发送一系列的LCP分组。 这些分组及响应选择了将要使用的一些PPP参数，接着进行网络层配置，NCP -PPP网络控制协议给新接入的PC机分配一个临时的IP地址。 使PC机成为Internet上一个主机。 进行数据传输。 传输结束，NCP回收IP地址，LCP释放链路。

38. 6.4虚拟专用网络 1、虚拟专用网络概述 • 虚拟专用网(VPN)指在公共网络中建立专用网络的技术。 • 因为整个VPN网络的任意两个结点之间的连接并没有传统专用网所需的端到端的物理链路，数据通过安全的“加密管道”在公共网络中传播。

39. 2、VPN实现原理