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第八章 廣域網路實務

第八章 廣域網路實務. 前言. 本章的討論重點在於組織與組織間、城市與城市間、或跨國家跨洲際的網路連接技術。首先我們先看看廣域網路的傳輸技術究竟與區域網路有什麼不同，為什麼當傳輸距離較遠、幅員較廣時，就必須改採不同的網路傳送方法？此外，我們還分別從實體層與鏈結層的角度，介紹廣域網路的常見協定與標準，並探討有關整體服務數位網路( ISDN)、 以及非同步傳輸模式( ATM) 等常見的廣域網路應用技術。. 本章學習重點. 區域網路與廣域網路之比較 廣域網路的傳輸模式 廣域網路實體層的傳輸方式 廣域網路連結層的傳輸協定 整體服務數位網路( ISDN)

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第八章 廣域網路實務

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Presentation Transcript

  1. 第八章 廣域網路實務

  2. 前言 本章的討論重點在於組織與組織間、城市與城市間、或跨國家跨洲際的網路連接技術。首先我們先看看廣域網路的傳輸技術究竟與區域網路有什麼不同，為什麼當傳輸距離較遠、幅員較廣時，就必須改採不同的網路傳送方法？此外，我們還分別從實體層與鏈結層的角度，介紹廣域網路的常見協定與標準，並探討有關整體服務數位網路(ISDN)、以及非同步傳輸模式(ATM)等常見的廣域網路應用技術。

  3. 本章學習重點 • 區域網路與廣域網路之比較 • 廣域網路的傳輸模式 • 廣域網路實體層的傳輸方式 • 廣域網路連結層的傳輸協定 • 整體服務數位網路(ISDN) • 非同步傳輸模式(ATM)

  4. 基頻傳輸與寬頻傳輸

  5. 區域網路與廣域網路之不同 • 採用的傳輸技術不同 (基頻vs.寬頻) • 使用的傳輸媒介也有所不同 • 區域網路中以雙絞線、銅軸電纜、光纖為主要媒介 • 廣域網路除使用銅軸電纜與光纖外，為了跨越地形地物的限制，有時亦採用微波、衛星等通訊設施 • 廣域網路由於傳輸距離較遠，因此傳輸的過程中大多混合接續各種媒介來完成

  6. 常見的網路線材標準

  7. 廣域網路的傳輸模式分類 • 電路交換 • 封包交換 • 細胞交換

  8. 早期的傳輸模式-人工交換 • 兩端點間的資料傳輸，最簡單的方式便是在此兩端點間建立專有的連線 • 十九世紀初電話剛被發明時，必須兩兩拉一條實體的線路才能進行通話，便是採用專有線路的連接概念 • 所謂「人工交換」就是電話公司將所有的線路接到市中心的線路交換中心，然後聘請「接線生」負責將有通話需求的雙方以實體線路的方式連接起來

  9. 自動交換機的原理 • 當發話端要與遠端的收話端通話時，必須透過層層的交換機建立起一條真正即時連接的線路 • 直到雙方通話結束，線路才又釋放出來

  10. 電路交換的特性 • 傳送任何資料之前必須先建立兩端點的連線路徑 • 是一種非常簡便、且值得信賴的基礎通訊模式 • 線路在通話中會一直維繫著 • 直到傳輸結束後立即釋放連線

  11. 封包交換 • 依照CCITT對封包的解釋： • 一段數位訊號的集合，通常包括使用者資料及控制用資料兩部分。使用者資料為真正所要傳送的內容，而控制用的資料則包括如傳送端與接收端的位址、封包前後次序的編號、以及一些錯誤控制碼等。

  12. 封包交換的傳輸過程 • 封包交換的基礎傳輸概念是儲存與轉送 • 發送端將資料往接收端傳送時，並不需要事先建立連線路徑，而是直接將資料傳送至預設的交換設備 • 此交換設備若處於閒置狀態，就會依照接收端位址選擇傳送路徑傳下去 • 若繁忙則暫時儲存於緩衝區中等候傳送

  13. 封包交換的傳輸過程

  14. 電路交換與分封交換的比較

  15. 細胞交換的誕生 • 乙太網路中資料傳輸的封包大小是允許不一樣的 • 資料封包的大小必須介於46Byte到1500Byte之間 • 其實大小不固定的封包反而會造成處理設備額外的負擔 • 每個封包大小固定的協定因而產生

  16. 封包交換與細胞交換的比較

  17. 廣域網路實體層的傳輸方式 • 公共交換電話網路(Public Switched Telphone Networks，簡稱PSTN) • T-Carrier (Trunk Carrier) • 同步光纖網路 SONET(Synchronous Optical Network) • 同步數位階層(Synchronous Digital Hierarchy)

  18. 公共交換電話網路(PSTN) • 是指我們家庭透過實體電話線路，彼此連接所形成的大眾電信網路 • 目前台灣的PSTN系統主要是由中華電信所建構與管理，採用美國AT&T公司的階層式架構 • 依據功能屬性分別為 • 端局(End Office，簡稱EO) • 長途電話中心局(TollCenter，簡稱TC) • 主中心局(Primary Center，簡稱PC) • 國際電話交換中心(International Switching Center，簡稱ISC)

  19. 利用PSTN撥接上網 • 利用數據機撥接至ISP業者處，再透過業者的網路系統連上網際網路，目前這仍是大多數人上網所使用的模式

  20. 利用xDSL寬頻上網 • xDSL利用先進的數位訊號處理方式，以及多重編碼的資料演算法，將原本頻帶分割成下載(Downstream)、上傳(Upstream)及語音等三個頻帶 • 具有雙向頻寬相同的DSL(數位用戶迴路)、適合高速傳輸的HDSL(高速數位用戶迴路)、及雙向頻寬不等的ADSL(非對稱式數位用戶迴路)等產品類型

  21. ADSL上網架構圖

  22. T-Carrier (Trunk Carrier) • 採用單一線路來傳輸資料 • 必須以多工(Multiplexing)的處理模式來完成具備24個即時語音通訊的能力 • 採分時多工(Time Division Multiplexing，TDM)的技術 來執行多工

  23. 北美洲T-Carrier家族的傳輸規範

  24. 歐洲E -Carrier家族的傳輸規範

  25. SONET/SDH • Bellcore為了解決各家業者不相容的問題，遂提出同步光纖網路的構想，劃分出各種光纖媒體等級的連線傳輸速率 • 目前同步光纖網路的標準主要分為北美標準的SONET(Synchronous Optical Network)，與國際電信聯盟(ITU-T) 的同步數位階層(Synchronous Digital Hierarchy) • 此兩套標準合稱為SONET/SDH。

  26. SONET的傳輸速率對照表

  27. 廣域網路連結層的傳輸協定 • 高階資料連線控制(HDLC) • 序列連線協定(SLIP) • 點對點連線協定(PPP) • 訊框傳送(Frame Relay) • 整合式服務數位網路(ISDN) • 非同步傳輸模式(ATM)

  28. 資料連結層的封裝標準

  29. 資料鏈結層最主要的功能 • 決定實體層的位元資料如何組合成框架(frame) • 處理點對點的傳輸錯誤(error control) • 流量的控制與調整(flow control) • 框架傳送的多工處理

  30. 高階資料連線控制(HDLC) • HDLC為位元導向的協定 • HDLC框架的內容包含 • 檢測每個框架起始位置的同步位元欄 • 記錄框架的發送端位址與目的端位址的位址欄 • 標明框架序號與上下層服務埠的流量及服務控制欄 • 檢查框架是否發生傳輸錯誤的錯誤控制欄

  31. 序列連線協定(SLIP) • SLIP是由Rick Adams在1984年所制定的一種使用數據機撥接線路，能讓SUN工作站連結至網際網路的協定 • SLIP不作任何錯誤偵測 • SLIP只支援TCP/IP，不提供身份認證 • 不支援DHCP動態指定IP • SLIP並不是一個驗證過的標準協定

  32. 點對點連線協定(PPP) • PPP採用字元連結導向而非位元連結導向 • 處理錯誤偵測 • 支援多重路由協定 • 允許連接過程協商與分配IP • 具備身份驗證 • 幾乎改善所有SLIP的缺失

  33. 訊框傳送(Frame Relay) • 融合了電路交換與分封交換的概念，或稱之為虛擬連線(Virtual Circuit) • 訊框傳送會在兩端點間的公眾電路上選擇一條「專屬」的虛擬連線路徑 • 建立虛擬連線之後，資料的傳送方式卻採用封包交換的運作模式來進行 • 可再分為永久性的虛擬線路(PVC)、和交換式的虛擬線路(SVC)

  34. 訊框傳送(Frame Relay)

  35. 整合式服務數位網路(ISDN) • 1984年全球的電話公司在CCITT的贊助下，聯合所制定的完全數位化電話系統規範，當時即命名為ISDN • ISDN主要的目標是要整合語音與非語音的服務 • 將語音、數據資料與影像等多種服務，全面性地整合到同一條數位線路上

  36. ISDN的通道種類 • B通道(Bearer Channel)：為64Kbps的數位通道，可用來傳送數位或語音資料 • D通道(Delta Channel)：為16Kbps或64Kbps的數位通道，主要是用來傳送控制用的訊號

  37. ISDN的介面種類 • 基本級介面(Basic Rate Interface) • 由2個B通道再加上一個16Kbps的D通道所組成，因此常寫成2B+1D來表達 • 主要級介面(Primary Rate Interface) • 由23個B通道再加上一個64Kbps的D通道所組成，常寫成23B+1D來表達

  38. ISDN的運作架構(一)

  39. ISDN的運作架構(二)

  40. ISDN的優點 • 服務內容多元化 • 穩定而快速的連線 • 支援通道頻寬合併 • 支援通道動態配置 • 絕佳備援線路

  41. 非同步傳輸模式(ATM) • 所有資料的傳輸改以小而且固定長度的封包來傳送 • 這種小而固定長度的封包就稱之為細胞 • 每個細胞長度為53個Byte，其中5個Byte為標頭，48個Byte為資料

  42. 同步傳輸與非同步傳輸之比較

  43. ATM的特質與優點 • 採硬體交換設計，能大幅提昇資料傳輸效率 • 所有服務皆採相同格式能增加彈性 • 細胞交換能整合多元媒體的應用 • 細胞傳送有利於即時影音之網路服務

  44. ATM區域網路的基本架構 • ATM的基層設備為ATM交換器 • ATM網路主機與ATM交換機的連接介面稱為使用者網路介面(UNI) • ATM交換機與ATM交換機間的連接介面則稱之為網路與網路間介面(NNI) • NNI介面一般又稱之為P-NNI，也就是私用網路介面(Private NNI)之意

  45. ATM區域網路的基本架構

  46. ATM與Ethernet的連接 • 通常ATM系統均會透過邊際交換器(Edge Switch)來與傳統的Ethernet網路連接 • 邊際交換器能進行封包與細胞格式之間的轉換，並進行協定堆疊的對映處理

  47. 廣域網路上ATM運作架構

  48. Chapter-8 The End

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