廣域網(wǎng)技術(shù)及方案設(shè)計

第4章廣域網(wǎng)技術(shù)及方案設(shè)計

4.1廣域網(wǎng)概述廣域網(wǎng)（WideAreaNetwork，WAN）是一種跨地區(qū)的數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)，使用電信運(yùn)營商提供的設(shè)備作為信息傳輸平臺。廣域網(wǎng)必須按照一定的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的協(xié)議進(jìn)行組織,以實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)的互連和相互協(xié)同工作。圖4.1列出了一些經(jīng)常使用的廣域網(wǎng)技術(shù)同OSI參考模型之間的對應(yīng)關(guān)系。4.1.1廣域網(wǎng)技術(shù)的特點(diǎn)廣域網(wǎng)傳送數(shù)據(jù)通常使用的是公共通信鏈路，利用公共載波提供的條件進(jìn)行傳輸，如由本地或長途電話公司提供的電話主干網(wǎng)。廣域網(wǎng)可能要連接多個地理位置。這些單個的地理位置就是所謂的廣域網(wǎng)節(jié)點(diǎn)。一個廣域網(wǎng)鏈接就是兩個節(jié)點(diǎn)之間的一個連接。1.點(diǎn)對點(diǎn)鏈路點(diǎn)對點(diǎn)鏈路可以提供兩種數(shù)據(jù)傳送方式。（1）數(shù)據(jù)報傳送方式，該方式主要是將數(shù)據(jù)分割成一個個小的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行傳送，其中每一個數(shù)據(jù)幀都帶有自己的地址信息，都需要進(jìn)行地址校驗(yàn)。（2）數(shù)據(jù)流傳送方式，該方式用數(shù)據(jù)流取代一個個的數(shù)據(jù)幀作為數(shù)據(jù)發(fā)送單位，整個流數(shù)據(jù)具有一個地址信息，只需要進(jìn)行一次地址驗(yàn)證即可。因?yàn)橐粋€節(jié)點(diǎn)通常只連接一個其他的節(jié)點(diǎn)。2.電路交換技術(shù)電路交換是廣域網(wǎng)所使用的一種交換方式。3.包交換技術(shù)包交換主要采用統(tǒng)計復(fù)用技術(shù)在多臺設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)電路共享。4.虛電路技術(shù)電路交換也可以提供數(shù)據(jù)報和數(shù)據(jù)流兩種傳送方式。4.1.2廣域網(wǎng)所利用的傳輸資源組建廣域網(wǎng)可利用的傳輸資源主要有：1.公共電話交換網(wǎng)公共電話交換網(wǎng)（PublicSwitchedTelephoneNetwork，PSTN）就是大多數(shù)家庭使用的典型的電話網(wǎng)絡(luò)。2.T介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)術(shù)語“專用線路”是一種通過公用電信介質(zhì)建立起的永久性專用連接，并且向用戶收取基本月租費(fèi)的線路。當(dāng)提到數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)（DigitalDateNetwork,DDN）時，通常指的都是T1、部分T1或T3線路，統(tǒng)稱為T介質(zhì)。圖4.2T1載波幀結(jié)構(gòu)3.同步光纖網(wǎng)絡(luò)同步光纖網(wǎng)絡(luò)（SynchronousOpticalNetwork,SONET）利用光纖的復(fù)用技術(shù)。4.無線載波技術(shù)作為有線接入的補(bǔ)充，無線接入技術(shù)在不便于有線接入的地區(qū)，用無線通信設(shè)備把用戶接入市話交換網(wǎng)，統(tǒng)稱為無線接入系統(tǒng)。（1）衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)（2）微波專線4.1.3廣域網(wǎng)技術(shù)1.X.25X.25協(xié)議采用的是60年代和70年代開發(fā)的包交換技術(shù)，提供了點(diǎn)對點(diǎn)的面向連接的通信。X.25協(xié)議主要定義了數(shù)據(jù)是如何從計算機(jī)等數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DataTerminalEquipment，DTE)發(fā)送到包交換機(jī)或訪問設(shè)備等數(shù)據(jù)電路端接設(shè)備(DataCircuitEqiupment，DCE)的。X.25通信使用下列設(shè)備來完成（1）DTE（2）DCE（3）包拆裝器圖4.3X.25網(wǎng)絡(luò)2.幀中繼3.綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（IntegratedServicesDigitalNetwork，ISDN）是國際電信聯(lián)盟（InternationalTelecommunicationsUnion，ITU）為了在數(shù)字線路上傳輸數(shù)據(jù)而開發(fā)的一種國際標(biāo)準(zhǔn)。圖4.5連接到ISDNPRIISDN設(shè)備有兩種速率：基本速率接口(BRI)和基群速率接口(PRI)。4.ATM異步傳輸模式(AsynchronousTransferMode，ATM)是新一代數(shù)據(jù)傳輸與分組交換技術(shù)，在LAN環(huán)境中使用ATM，可以改善普通LAN技術(shù)支持的通信業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量(QoS)。ATM的主要技術(shù)特點(diǎn)有：(1)ATM是一種面向連接的技術(shù)，數(shù)據(jù)傳輸單元長度短小而固定。(2)各類信息均采用信元為單位進(jìn)行傳送，ATM能夠支持多媒體通信。(3)以統(tǒng)計時分多路復(fù)用方式動態(tài)的分配網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)傳輸延遲小，適應(yīng)實(shí)時通信的要求。(4)沒有鏈路對鏈路的糾錯與流量控制，協(xié)議簡單，數(shù)據(jù)交換率高。5.數(shù)字用戶線路xDSL是各種類型DSL(DigitalSubscribeLine)數(shù)字用戶線路的總稱。xDSL是一種新的傳輸技術(shù)，在現(xiàn)有電話線路上采用較高的頻率及相應(yīng)調(diào)制技術(shù)，來獲得高傳輸速率(理論值可達(dá)到52Mbit/s)。圖4.6通過計算機(jī)上的DSL適配器進(jìn)行連接6.光纖同軸混合網(wǎng)光纖同軸混合網(wǎng)（HybirdFiber/CoaxialCable，HFC）的概念是At&T在1994年提出的。采用光纜將信號從有線電視的前端傳送到服務(wù)小區(qū)，用光接收機(jī)將光信號轉(zhuǎn)換稱電信號后，再用同軸電纜將其傳送到用戶家中。7.SMDS交換式多兆位數(shù)據(jù)服務(wù)（SDMS）是基于數(shù)據(jù)報的高速分組交換WAN技術(shù)，主要用于公用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的通信。SMDS接口叫做分布隊列雙總線(DQDB)，SMDS總線通常使用T載波線路，可以采用光纖介質(zhì)或銅介質(zhì)。

圖4.7SMDSWAN4.1.4廣域網(wǎng)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議在廣域網(wǎng)環(huán)境中可以使用多種不同的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議，下面著重介紹一些較常用的廣域網(wǎng)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議。調(diào)制解調(diào)器（Modem）調(diào)制解調(diào)器在發(fā)送方，將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成線路要求的信號（如：模擬信號）發(fā)送到線路上；在接收方，調(diào)制解調(diào)器把從線路上接收的信號經(jīng)解調(diào)后還原成數(shù)字信號，傳送給計算機(jī)。這種過程稱為調(diào)制解調(diào)過程。按調(diào)制解調(diào)器與計算機(jī)的相對位置分，可將調(diào)制解調(diào)器分為內(nèi)置和外置兩類。調(diào)制解調(diào)器也可以按其他形式劃分，如按通信方式可以劃分有異步Modem和同步Modem；按使用線路劃分有撥號Modem、專線Modem、電力線Modem、CableModem、無線Modem等。（1）電話調(diào)制解調(diào)器電話調(diào)制解調(diào)器（Modem）主要用于數(shù)字和模擬信號之間的轉(zhuǎn)換，從而能夠通過話音線路傳送數(shù)據(jù)信息。（2）ISDNModem綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（IntergratedServicesDigitalNetwork，ISDN）能通過普通電話線實(shí)現(xiàn)用戶之間的雙向數(shù)字連接。（3）基帶（DDN）Modem用于接入DDN網(wǎng)絡(luò)的Modem有基帶（DDN）Modem和頻帶兩種，其中基帶傳輸是一種重要的數(shù)據(jù)傳輸方式，其作用是形成適當(dāng)?shù)牟ㄐ?，使?shù)據(jù)信號在帶寬受限的傳輸信道上通過時，不會由于波形失真而產(chǎn)生碼間干擾。通過數(shù)據(jù)終端設(shè)備接入DDN這種方式是客戶直接利用DDN提供的數(shù)據(jù)終端設(shè)備接入DDN，而無需增加單獨(dú)的調(diào)制解調(diào)器。（4）ADSLModem固定電話網(wǎng)寬帶接入的主要方法是不對稱的數(shù)字用戶環(huán)路（AsymetricDigitalSubscriberLoop,ADSL）。2.路由器路由器是一種連接多個網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)段的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，是一種用于網(wǎng)絡(luò)連接、執(zhí)行路由選擇任務(wù)的專用計算機(jī)。路由器工作于網(wǎng)絡(luò)層，主要功能是為數(shù)據(jù)包選擇路徑和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。路由器還具有過濾功能。使用路由器互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的最大優(yōu)點(diǎn)是：各互聯(lián)子網(wǎng)仍保持各自獨(dú)立，每個子網(wǎng)可以采用不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、傳輸介質(zhì)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層次分明，還有的路由器具有VLAN管理功能。3.CSU/DSU

信道服務(wù)單元（ChannelServiceUnit，CSU）/數(shù)據(jù)服務(wù)單元（Data[orDigital]ServiceUnit，DSU）是一個形如外置式調(diào)制解調(diào)器大小的硬件設(shè)備。它可以提供以下幾方面的功能：信號再生，線路調(diào)節(jié)，誤碼糾正，信號管理，同步和電路測試等。圖4.8CSU/DSU4.廣域網(wǎng)交換機(jī)廣域網(wǎng)交換機(jī)是在運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)中使用的多端口網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備。廣域網(wǎng)（WAN）交換機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)IP、無線及話音包等多種服務(wù)，在公共的幀中繼、ATM或MPLS（多協(xié)議標(biāo)簽交換）基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上有效地結(jié)合了數(shù)據(jù)、話音和視頻。壓縮、靜音抑制和其他功能最大限度地利用帶寬，而沒有降低話音質(zhì)量。5.網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān)，又叫協(xié)議轉(zhuǎn)換器，可以支持不同協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)不同協(xié)議網(wǎng)絡(luò)之間的互連。6.接入服務(wù)器接入服務(wù)器是廣域網(wǎng)中撥入和撥出連接的會聚點(diǎn)。圖4.10

接入服務(wù)器7.中繼系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議（1）HDLC（2）PPP（3）X.25（4）幀中繼（5）ATM4.2路由器技術(shù)4.2.1路由器概述路由器是一種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，是用于網(wǎng)絡(luò)連接、執(zhí)行路由選擇任務(wù)的專用計算機(jī)。在局域網(wǎng)接入廣域網(wǎng)眾多的方式中，使用路由器接入互連網(wǎng)是最為普遍的一種方式。路由器互連網(wǎng)絡(luò)的最大優(yōu)點(diǎn)是：各互連子網(wǎng)仍保持各自獨(dú)立，每個子網(wǎng)可以采用不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、傳輸介質(zhì)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。有的路由器具有VLAN管理功能，用路由器與互連網(wǎng)相連，還可屏蔽內(nèi)網(wǎng)，起到防火墻的作用。下面介紹幾種不同層次的路由器產(chǎn)品。（1）12000系列千兆位交換路由器（2）Cisco2600系列路由器（3）Cisco1700系列路由器4.2.2Cisco2600路由器簡介Cisco2600系列路由器是常用的接入級路由器。1.路由器的物理端口路由器端口提供了路由器與特定類型的網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)之間的物理連接。固定式路由器上的物理端口主要有：（1）局域網(wǎng)端口。（2）廣域網(wǎng)端口。（3）AUX口（輔助端口）。（4）Console口。2.路由器的邏輯端口路由器的邏輯端口并不是實(shí)際的硬件端口，它是一種虛擬端口，是用路由器的操作系統(tǒng)IOS的一系列軟件命令創(chuàng)建的。（1）Loopback端口。Loopback端口又稱回饋端口，一般配置在使用外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議，對兩個獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行路由的核心級路由器上。（2）Null端口。Null端口主要用來阻擋某些網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。（3）Tunnel端口。Tunnel端口也稱為隧道或通道端口，它也是一種邏輯端口，用于傳輸某些端口本來不能支持的數(shù)據(jù)包。（4）撥號器端口。撥號器端口用于按需撥號路由（DDR）。（5）橋組虛擬端口。橋組虛擬端口用于集成路由和橋接（IRB）（6）子端口。子端口是一種特殊的邏輯端口。3.路由器的軟件

Cisco路由器的軟件就是網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)操作系統(tǒng)IOS（InternetworkOperatingSystem,）。特性集分為以下三類：（1）基本特性集。（2）加強(qiáng)特性集。（3）加密特性集。4.Cisco2600系列路由器的內(nèi)存體系結(jié)構(gòu)（1）ROM（2）FLASH（3）DRAM（4）NVRAM5.路由器的基本配置方式（1）Console口接終端或運(yùn)行終端仿真軟件的微機(jī)，通過console進(jìn)行配置，這種方式是用戶對路由器的主要配置方式。（2）通過AUX端口連接Modem進(jìn)行遠(yuǎn)程配置（3）通過Ethernet上的TELNET程序（4）通過Ethernet上的SNMP網(wǎng)管工作站。（5）通過Ethernet上的TFTP服務(wù)器，通過tftp服務(wù)器下載路由器配置文件。圖4.13路由器的5種配置方式4.2.3Cisco路由器的啟動和初始化4.2.3Cisco路由器的啟動和初始化（1）確定要支持的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（2）確定每一種協(xié)議的下面的有關(guān)參數(shù)（3）按路由器的型號說明書進(jìn)行硬件配置（4）以9600波特、8位數(shù)據(jù)位，1位停止位配置PC終端仿真程序4.2.4路由器的工作模式在命令行狀態(tài)下，主要有幾種工作模式：1.一般用戶模式（UserEXEC）用戶模式的提示符為：Router> 在沒有進(jìn)行任何配置的情況下，默認(rèn)的路由器提示符為：Route>如果配置了路由器的名字，則提示符為：路由器的名字>用logout命令退出。2.特權(quán)模式(PrivilegedEXEC)默認(rèn)的特權(quán)模式的提示符為：

Router#如果配置了路由器的名字，則提示符為 路由器的名字#退出方法：用exit或disable命令退到userEXEC模式3.全局配置模式（GobalConfiguration）全局配置模式的提示符為：Router(config)#退出方法：可使用exit或end或Ctrl-Z命令退到特權(quán)模式。4.全局配置模式下的配置子模式配置子模式提示符說明InterfaceRouter(config-if)#端口配置SubinterfaceRouter(config-subif)#子端口配置ControllerRouter(config-controller)#控制器配置Map-listRouter(config-map-list)#影象表配置Map-classRouter(config-map-class)#影象類配置5.SETUP模式在特權(quán)模式下，任何時候鍵入setup即進(jìn)入該模式。6.ROM監(jiān)視器(RXBOOT)模式有兩種方式可以進(jìn)入RXBOOT模式。方法１：在路由器加電60秒內(nèi)，在WINDOWS95或NT的超級終端下，同時按ctrl+break鍵3-5秒左右就進(jìn)入RXBOOT模式。方法２：在全局配置模式下，config-register0x0然后關(guān)電源重啟動，或在超級權(quán)限下，鍵入reload則進(jìn)入RXBOOT模式RXBOOT模式的提示符為>4.2.5IP路由1.配置路由器IP地址的基本原則圖4.14相鄰路由器及相鄰路由器的端口要使Cisco路由器在IP網(wǎng)絡(luò)中正常工作，路由器端口的IP地址的配置一般要遵循一些規(guī)則：1.一般地，路由器的物理網(wǎng)絡(luò)端口通常要有一個IP地址2.相鄰路由器的相鄰端口IP地址必須在同一IP網(wǎng)絡(luò)上3.同一路由器的不同端口的IP地址必須在不同IP網(wǎng)段上4.除了相鄰路由器的相鄰端口外，所有網(wǎng)絡(luò)中路由器所連接的網(wǎng)段即所有路由器的任何兩個非相鄰端口都必須不在同一個網(wǎng)段上。2.IP地址配置IP協(xié)議配置的主要任務(wù)包括：配置端口IP地址，配置廣域網(wǎng)線路協(xié)議，配置IP地址與物理網(wǎng)絡(luò)地址的映射，配置路由和其它配置等。（1）為端口配置一個IP地址：ipaddress

ipaddress

mask（2）給一個端口指定多個IP地址：ipaddress

ip-addressmasksecondary

（3）無編號IP地址(IPunnumberedAddress)ipunnumbered

typenumber（4）可變長子網(wǎng)掩碼VLSM4.2.6路由器簡單配置實(shí)例1．定義路由器機(jī)器名2．設(shè)置特權(quán)模式密碼3．配置以太網(wǎng)端口信息4．配置同步端口5．添加靜態(tài)路由表6．查看配置7．保存配置4.2.7路由選擇協(xié)議路由選擇協(xié)議的作用是獲得目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的最新路徑，來更新和維護(hù)路由表。1.路由器獲得目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)路徑的方法獲得到達(dá)各目的網(wǎng)絡(luò)的路徑有三種方法：（1）靜態(tài)路由：網(wǎng)管員手工指定下一跳地址的方式到達(dá)目的網(wǎng)絡(luò)。（2）默認(rèn)路由：網(wǎng)管員手工指定一個網(wǎng)絡(luò)/子網(wǎng)地址，作為路由表中沒有到達(dá)目地的路由時所選用的下一步將要到達(dá)的網(wǎng)絡(luò)路徑。（3）動態(tài)路由：通過路由器之間互相更新信息學(xué)習(xí)來的到達(dá)目的網(wǎng)絡(luò)的路徑。路由器將獲得的到達(dá)目的網(wǎng)絡(luò)的路徑存儲在路由表中，供以后選擇路徑時使用。2.常用路由選擇協(xié)議分類可根據(jù)路由選擇算法的不同，將路由選擇協(xié)議分為3類：（1）距離向量路由選擇：計算網(wǎng)絡(luò)中所有鏈路的向量（方向）和距離。例如，主要用于中小型網(wǎng)絡(luò)路由信息協(xié)議RIP就是一種距離向量協(xié)議。（2）鏈路狀態(tài)路由選擇：定時重新發(fā)現(xiàn)整個網(wǎng)絡(luò)（或路由器所在部分的網(wǎng)絡(luò)）的確切拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。公認(rèn)的國際標(biāo)準(zhǔn)路由協(xié)議OSPF就是一種鏈路狀態(tài)路由協(xié)議。（3）混合路由選擇：結(jié)合了鏈路狀態(tài)和距離向量兩者的特點(diǎn)。例如Cisco公司開發(fā)的著名的內(nèi)部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議IGRP和增強(qiáng)型內(nèi)部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議EIGRP就是混合路由選擇協(xié)議。3.常用的內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（1）路由信息協(xié)議RIP（2）內(nèi)部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議IGRP（3）增強(qiáng)型內(nèi)部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議EIGRP（4）開放式最短路徑優(yōu)先OSPF4.2.8路由選擇協(xié)議的配置從全局模式進(jìn)入路由協(xié)議模式，使用router和network命令配置需要的協(xié)議，并指定路由器直連的使用該協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)。router命令：配置一個路由選擇協(xié)議。network命令：指定路由器直連的使用該協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)。1.配置RIP路由選擇協(xié)議2.配置OSPF路由選擇協(xié)議（1）指定使用OSPF協(xié)議。routerospf

process-id

（

2）指定與該路由器相連的網(wǎng)絡(luò)，定義參與ospf的子網(wǎng).該子網(wǎng)屬于哪一個OSPF路由信息交換區(qū)域。network

addresswildcard-mask

areaarea-id（3）OSPF區(qū)域間的路由信息總結(jié)配置，對某一特定范圍的子網(wǎng)進(jìn)行總結(jié)：areaarea-idrangerange-mask(4)指明網(wǎng)絡(luò)類型。在需要進(jìn)行OSPF路由信息的端口中，配置：ip

ospfnetwork[broadcast|non-broadcast|point-to–mutlipoint](5)指定與該路由器相鄰的節(jié)點(diǎn)地址。 neighbor

ip-address

4.3VPN技術(shù)基礎(chǔ)4.3.1VPN的概念VPN（VirtualPrivateNetwork）：虛擬專用網(wǎng)絡(luò)，是一種網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)。它為我們提供了一種通過公用網(wǎng)絡(luò)，安全地對企業(yè)內(nèi)部專用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問的連接方式。圖4.17VPN構(gòu)成示意圖VPN服務(wù)器：接受來自VPN客戶機(jī)的連接請求。VPN客戶機(jī)：可以是終端計算機(jī)也可以是路由器。隧道：數(shù)據(jù)傳輸