廣域網是什麼意思有什麼型別與特點

General 更新 2024年12月28日

  廣域網是由許多交換機組成的,交換機之間採用點到點線路連線,其實廣域網也是有一定的型別特點的。以下是由小編整理的廣域網的內容,希望大家喜歡!

  廣域網的主要介紹

  廣域網WAN,Wide Area Network也稱遠端網long haul network 。通常跨接很大的物理範圍,所覆蓋的範圍從幾十公里到幾千公里,它能連線多個城市或國家,或橫跨幾個洲並能提供遠距離通訊,形成國際性的遠端網路。

  覆蓋的範圍比區域網LAN和都會網路MAN都廣。廣域網的通訊子網主要使用分組交換技術。廣域網的通訊子網可以利用公用分組交換網、衛星通訊網和無線分組交換網,它將分佈在不同地區的區域網或計算機系統互連起來,達到資源共享的目的。如因特網Internet是世界範圍內最大的廣域網。

  廣域網是由許多交換機組成的,交換機之間採用點到點線路連線,幾乎所有的點到點通訊方式都可以用來建立廣域網,包括租用線路、光纖、微波、衛星通道。而廣域網交換機實際上就是一臺計算機,有處理器和輸入/輸出裝置進行資料包的收發處理。

  廣域網的主要特點

  通常廣域網的資料傳輸速率比區域網高,而訊號的傳播延遲卻比區域網要大得多。廣域網的典型速率是從56kbps到155Mbps,已有622Mbps、2.4 Gbps甚至更高速率的廣域網;傳播延遲可從幾毫秒到幾百毫秒使用衛星通道時。

  適應大容量與突發性通訊的要求;

  適應綜合業務服務的要求;

  開放的裝置介面與規範化的協議;

  完善的通訊服務與網路管理。

  廣域網連線相隔較遠的裝置,這些裝置包括:

  路由器routers——提供諸如區域網互連、廣域網介面等多種服務。

  交換機switches——連線到廣域網上,進行語音、資料及視訊通訊。

  調變解調器modems——提供話音級服務的介面,通道服務單元是T1/E2服務的介面,終端介面卡是綜合業務數字網的介面。

  通訊伺服器communication server——彙集使用者撥入和撥出的連線。

  廣域網WAN一般最多隻包含OSI參考模型的底下三層,而且大部分廣域網都採用儲存轉發方式進行資料交換,也就是說,廣域網是基於報文交換或分組交換技術的傳統的公用電話交換網除外。廣域網中的交換機先將傳送給它的資料包完整接收下來,然後經過路徑選擇找出一條輸出線路,最後交換機將接收到的資料包傳送到該線路上去,以此類推,直到將資料包傳送到目的結點。

  廣域網可以提供面向連線和無連線兩種服務模式,對應於兩種服務模式,廣域網有兩種組網方式:虛電路 virtual circuit方式和資料報 data gram方式,下面我將分別討論廣域網的兩種組網方式,並對它們進行比較。

  廣域網不同於區域網,它的範圍更廣,超越一個城市、一個國家甚至達到全球互連,因此具有與區域網不同的特點:

  覆蓋範圍廣通訊距離遠,可達數千公里以及全球。

  不同於區域網的一些固定結構,廣域網沒有固定的拓撲結構,通常使用高速光纖作為傳輸介質。

  主要提供面向通訊的服務,支援使用者使用計算機進行遠距離的資訊交換。

  區域網通常作為廣域網的終端使用者與廣域網相連。

  廣域網的管理和維護相對區域網較為困難。

  廣域網一般由電信部門或公司負責組建、管理和維護,並向全社會提供面向通訊的有償服務、流量統計和計費問題。

  廣域網的主要型別

  廣域網根據網路使用型別的不同可以分為公共傳輸網路、專用傳輸網路和無線傳輸網路。

  公共傳輸網路:一般是由政府電信部門組建、管理和控制,網路內的傳輸和交換裝置可以提供或租用給任何部門和單位使用。

  公共傳輸網路大體可以分為兩類:

  電路交換網路,主要包括公共交換電話網PSTN和綜合業務數字網ISDN。

  分組交換網路,主要包括X.25分組交換網、幀中繼和交換式多兆位資料服務SMDS。

  專用傳輸網路:是由一個組織或團體自己建立、使用、控制和維護的私有通訊網路。一個專用網路起碼要擁有自己的通訊和交換裝置,它可以建立自己的線路服務,也可以向公用網路或其他專用網路進行租用。

  專用傳輸網路主要是數字資料網DDN。DDN可以在兩個端點之間建立一條永久的、專用的數字通道。它的特點是在租用該專用線路期間,使用者獨佔該線路的頻寬。

  無線傳輸網路:主要是移動無線網,典型的有GSM和GPRS技術等。

  以下是常見的廣域網型別通訊網:

  公用電話網。用電話網傳輸資料,使用者終端從連線到切斷,要佔用一條線路,所以又稱電路交換方式,其收費按照使用者佔用線路的時間而決定。在資料網普及以前,電路交換方式是最主要的資料傳輸手段。

  公用分組交換資料網。分組交換資料網將資訊分“組”,按規定路徑由傳送者將分組的資訊傳送給接收者,資料分組的工作可在傳送終端進行,也可在交換機進行。每一組資訊都含有資訊目的的“地址”。分組交換網可對資訊的不同部分採取不同的路徑傳輸,以便最有效地使用通訊網路。在接收點上,必須對各類資料組進行分類、監測以及重新組裝。

  數字資料網。它是利用光纖或數字微波和衛星數位電路和數字交叉連線裝置組成的數字資料業務網,主要為使用者提供永久、半永久型出租業務。數字資料網可根據需要定時租用或定時專用,一條專線既可通話與發傳真、也可以傳送資料,且傳輸質量高。

  虛電路

  對於採用虛電路方式的廣域網,源結點要與目的結點進行通訊之前,首先必須建立一條從源結點到目的結點的虛電路即邏輯連線,然後通過該虛電路進行資料傳送,最後當資料傳輸結束時,釋放該虛電路。在虛電路方式中,每個交換機都維持一個虛電路表,用於記錄經過該交換機的所有虛電路的情況,每條虛電路佔據其中的一項。在虛電路方式中,其資料報文在其報頭中除了序號、校驗和以及其他欄位外,還必須包含一個虛電路號。

  在虛電路方式中,當某臺機器試圖與另一臺機器建立一條虛電路時,首先選擇本機還未使用的虛電路號作為該虛電路的標識,同時在該機器的虛電路表中填上一項。由於每臺機器包括交換機獨立選擇虛電路號,所以虛電路號僅僅具有區域性意義,也就是說報文在通過虛電路傳送的過程中,報文頭中的虛電路號會發生變化。

  一旦源結點與目的結點建立了一條虛電路,就意味著在所有交換機的虛電路表上都登記有該條虛電路的資訊。當兩臺建立了虛電路的機器相互通訊時,可以根據資料報文中的虛電路號,通過查詢交換機的虛電路表而得到它的輸出線路,進而將資料傳送到目的端。

  當資料傳輸結束時,必須釋放所佔用的虛電路表空間,具體做法是由任一方傳送一個撤除虛電路的報文,清除沿途交換機虛電路表中的相關項。

  虛電路技術的主要特點是,在資料傳送以前必須在源端和目的端之間建立一條虛電路。

  值得注意的是,虛電路的概念不同於前面電路交換技術中電路的概念。後者對應著一條實實在在的物理線路,該線路的頻寬是預先分配好的,是通訊雙方的物理連線。而虛電路的概念是指在通訊雙方建立了一條邏輯連線,該連線的物理含義是指明收發雙方的資料通訊應按虛電路指示的路徑進行。虛電路的建立並不表明通訊雙方擁有一條專用通路,即不能獨佔通道頻寬,到來的資料報文在每個交換機上仍需要快取,並在線路上進行輸出排隊。

  虛電路方式主要的特點:

  在每次分組傳輸前,都需要在源節點和目的結點之間建立一條邏輯連線。由於連線源節點與目的結點的物理鏈路已經存在,因此不需要真正建立一條物理鏈路。

  一次通訊的所有分組都通過虛電路順序傳送,因此分組不必自帶目的地址、源地址等資訊。分組到達的結點時不會出現丟失、重複與亂序的現象。

  分組通過虛電路上的每個節點時,結點只需要進行差錯檢測,而不需要進行路由選擇。

  通訊子網中每個節點可以與任何結點建立多條虛電路連線。

  資料報

  廣域網另一種組網方式是資料報方式datagram,資料報是報文分組儲存轉發的一種形式。原理是:分組傳輸前不需要預先在源主機與目的主機之間建立“線路連線”。源主機發送的每個分組都可以獨立選擇一條傳輸路徑,每個分組在通訊子網中可能通過不同的傳輸路徑到達目的主機。即:交換機不必登記每條開啟的虛電路,它們只需要用一張表來指明到達所有可能的目的端交換機的輸出線路在虛電路方式中,同樣需要這些表,讀者想一想為什麼?。由於資料報方式中每個報文都要單獨定址,因此要求每個資料報包含完整的目的地址。

  資料報方式主要特點:

  同一報文的不同分組可以經過不同的傳輸路徑通過通訊子網。

  同一報文的不同分組到達目的結點是可能出現亂序、重複與丟失現象。

  每個分組在傳輸過程中都必須帶有目的地址與源地址。

  資料報方式的傳輸過程延遲大,適用於突發性通訊,不適用於長報文,會話式通訊。

  虛電路方式與資料報方式之間的最大差別在於:虛電路方式為每一對結點之間的通訊預先建立一條虛電路,後續的資料通訊沿著建立好的虛電路進行,交換機不必為每個報文進行路由選擇;而在資料報方式中,每一個交換機為每一個進入的報文進行一次路由選擇,也就是說,每個報文的路由選擇獨立於其他報文。而且資料報方式不能保證分組報文的丟失,傳送報文分組的順序性和對時間的限制。

  廣域網是採用虛電路方式還是資料報方式,涉及到的因素比較多。下面我們主要是從兩個方面來比較這兩種結構。一方面是從廣域網內部來考察,另一方面是從使用者的角度即使用者需要廣域網提供什麼服務來考察。

  在廣域網內部,虛電路和資料報之間有好幾個需要權衡的因素。一個因素是交換機的記憶體空間與線路頻寬的權衡。虛電路方式允許資料報文只含位數較少的虛電路號,而並不需要完整的目的地址,從而節省交換機輸入輸出線路的頻寬。虛電路方式的代價是在交換機中佔用記憶體空間用於存放虛電路表,而同時交換機仍然要儲存路由表。

  另一個因素是虛電路建立時間和路由選擇時間的比較。在虛電路方式中,虛電路的建立需要一定的時間,這個時間主要是用於各個交換機尋找輸出線路和填寫虛電路表,而在資料傳輸過程中,報文的路由選擇卻比較簡單,僅僅查詢虛電路表即可。資料報方式不需要連線建立過程,每一個報文的路由選擇單獨進行。

  虛電路還可以進行擁塞避免,原因是虛電路方式在建立虛電路時已經對資源進行了預先分配如緩衝區。而資料報廣域網要實現擁塞控制就比較困難,原因是資料報廣域網中的交換機不儲存廣域網狀態。

  廣域網內部使用虛電路方式還是資料報方式正是對應於廣域網提供給使用者的服務。虛電路方式提供的是面向連線的服務;而資料報方式提供的是無連線的服務。由於不同的集團支援不同的觀點,20世紀70年代發生的“虛電路”派和“資料報”派的激烈爭論就說明了這一點。

  支援虛電路方式如X . 2 5的人認為,網路本身必須解決差錯和擁塞控制問題,提供給使用者完善的傳輸功能。而虛電路方式在這方面做得比較好,虛電路的差錯控制是通過在相鄰交換機之間“區域性”控制來實現的。也就是說,每個交換機發出一個報文後要啟動定時器,如果在定時器超時之前沒有收到下一個交換機的確認,則它必須重發資料。而擁塞避免是通過定期接收下一站交換機的“允許傳送”訊號來實現的。這種在相鄰交換機之間進行差錯和擁塞控制的機制通常叫做“跳到跳”h o p - b y - h o p控制。

  而支援資料報方式如I P的人認為,網路最終能實現什麼功能應由使用者自己來決定,試圖通過在網路內部進行控制來增強網路功能的做法是多餘的,也就是說,即使是最好的網路也不要完全相信它。可靠性控制最終要通過使用者來實現,利用使用者之間的確認機制去保證資料傳輸的正確性和完整性,這就是所謂的“端到端”e n d - t o - e n d控制。

  以前支援相鄰交換機之間實現“區域性”控制的唯一理由是,傳輸差錯可以迅速得到糾正。網路的傳輸介質誤位元速率非常低,例如微波介質的誤位元速率通常少於1 0-7,而光纖介質的誤位元速率通常低於1 0-9,因傳輸差錯而造成報文丟失的概率極小,可見“端到端”的資料重傳對網路效能影響不大。既然使用者總是要進行“端到端”的確認以保證資料傳輸的正確性,若再由網路進行“跳到跳”的確認只能是增加網路開銷,尤其是增加網路的傳輸延遲。與偶爾的“端到端”資料重傳相比,頻繁的“跳到跳”資料重傳將消耗更多的網路資源。實際上,採用不合適的“跳到跳”過程只會增加交換機的負擔,而不會增加網路的服務質量。

  由於在虛電路方式中,交換機儲存了所有虛電路的資訊,因而虛電路方式在一定程度上可以進行擁塞控制。但如果交換機由於故障且丟失了所有路由資訊,則將導致經過該交換機的所有虛電路停止工作。與此相比,在資料報廣域網中,由於交換機不儲存網路路由資訊,交換機的故障只會影響在該交換機排隊等待傳輸的報文。因此從這點來說,資料報廣域網比虛電路方式更強壯些。

  總而言之,資料報廣域網無論在效能、健壯以及實現的簡單性方面都優於虛電路方式。

  基於資料報方式的廣域網將得到更大的發展。

  廣域網的連線方案

  區域網連線方案又分為:點對點、點對多和無線接力方案,下面我就就簡單的給大家講解下目前這三種比較常見的方式。

  點對點連線方案

  當兩個區域網之間採用光纖或雙絞線等有線方式難以連線時,可採用點對點的無線連線方式。只需在每個網段中都安裝一個AP,即可實現網段之間點到點連線,也可以實現有線主幹的擴充套件如圖1所示。在點對點連線方式中,一個AP設定為Master,一個AP設定為Slave。在點對點連線方式中,無線天線最好全部採用定向天線。

  點對多點連線方案

  當三個或三個以上的區域網之間採用光纖或雙絞線等有線方式難以連線時,可採用點對多點的無線連線方式。只需在每個網段中都安裝一個AP,即可實現網段之間點到點連線,也可以實現有線主幹的擴充套件如圖2所示。在點對多點連線方式中,一個AP設定為Master,其他AP則全部設定為Slave。在點對多點連線方式中,Master必須採用全向天線,Slave則最好採用定向天線。

  無線接力方案

  當兩個區域網絡間的距離已經超過無線網路產品所允許的最大傳輸距離時,或者,雖然兩個網路間的距離並不遙遠,在兩個網路之間有較高的阻擋物時,可以在兩個網路之間或在阻擋物上架設一個戶外無線AP,實現傳輸訊號的接力。


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