第八章第八章 廣域網路實務廣域網路實務

前言前言前言前言

本章的討論重點在於組織與組織間、城市與城市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服務數位網路 ((ISDN)ISDN) 、、以及非同步傳輸模式以及非同步傳輸模式 ((ATM)ATM) 等等常見的廣域網路應用技術。 常見的廣域網路應用技術。

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

基頻傳輸與寬頻傳輸基頻傳輸與寬頻傳輸

區域網路與廣域網路之不同 區域網路與廣域網路之不同 • 採用的傳輸技術不同 採用的傳輸技術不同 (( 基頻基頻 vs.vs. 寬頻寬頻 ))• 使用的傳輸媒介也有所不同 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 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 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 過程中大多混合接續各種媒介來完成

常見的網路線材標準常見的網路線材標準

廣域網路的傳輸模式分類廣域網路的傳輸模式分類

• 電路交換 電路交換 • 封包交換封包交換• 細胞交換細胞交換

早期的傳輸模式早期的傳輸模式 -- 人工交換 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的資料傳輸，最簡單的方式便是在此

兩端點間建立兩端點間建立專有的連線專有的連線 • 十九世紀初電話剛被發明時，必須兩兩拉一條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，便是採用專有線路實體的線路才能進行通話，便是採用專有線路的連接概念的連接概念

• 所謂「人工交換」就是電話公司將所有的線路所謂「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生」負責將有通話需求的雙方以實體線路的方以實體線路的方式連接式連接起來 起來

自動自動交換機的原理 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 直到雙方通話結束，線路才又釋放出來

電路電路交換的特性 交換的特性

• 傳送任何資料之前必須先建立兩端點的連傳送任何資料之前必須先建立兩端點的連線路徑 線路徑

• 是一種非常簡便、且值得信賴的基礎通訊是一種非常簡便、且值得信賴的基礎通訊模式 模式

• 線路在通話中會一直維繫著 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 直到傳輸結束後立即釋放連線

封包封包交換交換

• 依照依照 CCITTCCITT 對封包的解釋：對封包的解釋：– 一段一段數位訊號數位訊號的集合，通常包括的集合，通常包括使用者資料使用者資料

及及控制用資料控制用資料兩部分。使用者資料為真正所兩部分。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、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。 以及一些錯誤控制碼等。

封包交換的傳輸過程 封包交換的傳輸過程

• 封包交換的基礎傳輸概念是封包交換的基礎傳輸概念是儲存與轉送儲存與轉送• 發送端將資料往接收端傳送時，並發送端將資料往接收端傳送時，並不需要不需要事先建立連線路徑，而是直接將資料傳送事先建立連線路徑，而是直接將資料傳送至預設的交換設備 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 若繁忙則暫時儲存於緩衝區中等候傳送

封包交換的傳輸過程封包交換的傳輸過程

電路電路交換與分封交換的比較 交換與分封交換的比較

細胞細胞交換的誕生交換的誕生

• 乙太網路中資料傳輸的封包大小是允許不乙太網路中資料傳輸的封包大小是允許不一樣的 一樣的

• 資料封包的大小必須介於資料封包的大小必須介於 4646ByteByte 到到 15015000ByteByte 之間 之間

• 其實大小不固定的封包反而會造成處理設其實大小不固定的封包反而會造成處理設備額外的負擔 備額外的負擔

• 每個封包大小固定的協定因而產生每個封包大小固定的協定因而產生

封包交換與細胞封包交換與細胞交換的比較交換的比較

廣域網路實體層的傳輸方式廣域網路實體層的傳輸方式

• 公共交換電話網路公共交換電話網路 ((Public Switched Public Switched Telphone NetworksTelphone Networks ，，簡稱簡稱 PSTN) PSTN)

• T-Carrier (Trunk Carrier) T-Carrier (Trunk Carrier) • 同步光纖網路 同步光纖網路 SONET(Synchronous SONET(Synchronous

Optical Network) Optical Network) • 同步數位階層同步數位階層 ((Synchronous Digital Synchronous Digital

Hierarchy) Hierarchy)

公共交換電話網路公共交換電話網路 ((PSTN) PSTN)

• 是指我們家庭透過實體電話線路，彼此連接所是指我們家庭透過實體電話線路，彼此連接所形成的形成的大眾電信網路大眾電信網路

• 目前台灣的目前台灣的 PSTNPSTN系統主要是由中華電信所建系統主要是由中華電信所建構與管理，採用美國構與管理，採用美國 AT&TAT&T 公司的階層式架構 公司的階層式架構

• 依據功能屬性分別為依據功能屬性分別為– 端局端局 ((End OfficeEnd Office ，，簡稱簡稱 EO)EO)– 長途電話中心局長途電話中心局 ((TollCenterTollCenter ，，簡稱簡稱 TC)TC)– 主中心局主中心局 ((Primary CenterPrimary Center ，，簡稱簡稱 PC)PC)– 國際電話交換中心國際電話交換中心 ((International Switching International Switching

CenterCenter ，，簡稱簡稱 ISC) ISC)

利用利用 PSTNPSTN 撥接上網撥接上網

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

利用利用 xDSLxDSL 寬頻上網寬頻上網

• xDSLxDSL 利用先進的數位訊號處理方式，以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，將原本頻帶及多重編碼的資料演算法，將原本頻帶分割成分割成下載下載 ((Downstream)Downstream) 、、上傳上傳((Upstream)Upstream) 及及語音語音等三個頻帶等三個頻帶

• 具有雙向頻寬相同的具有雙向頻寬相同的 DSL(DSL( 數位用戶迴數位用戶迴路路 )) 、適合、適合高速傳輸的高速傳輸的 HDSL(HDSL( 高速數位高速數位用戶迴路用戶迴路 )) 、及、及雙向頻寬不等的雙向頻寬不等的 ADSLADSL(( 非對稱式數位用戶迴路非對稱式數位用戶迴路 )) 等產品類型 等產品類型

ADSLADSL 上網架構圖上網架構圖

T-Carrier (Trunk Carrier) T-Carrier (Trunk Carrier)

• 採用單一線路來傳輸資料採用單一線路來傳輸資料• 必須以必須以多工多工 ((Multiplexing)Multiplexing) 的處理模式的處理模式

來完成具備來完成具備 2424 個即時語音通訊的能力 個即時語音通訊的能力 • 採採分時多工分時多工 ((Time Division Time Division

MultiplexingMultiplexing ，， TDM)TDM) 的技術 來執行多的技術 來執行多工工

北美洲北美洲 T-CarrierT-Carrier 家族的傳輸規家族的傳輸規範 範

歐洲歐洲 E -CarrierE -Carrier 家族的傳輸規家族的傳輸規範 範

SONET/SDH SONET/SDH

• BellcoreBellcore 為了解決各家業者不相容的問題，遂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目前同步光纖網路的標準主要分為北美標準的SONETSONET(Synchronous Optical Network)(Synchronous Optical Network) ，，與國際電信聯盟與國際電信聯盟 ((ITU-T) ITU-T) 的的同步數位階層同步數位階層((Synchronous Digital Hierarchy)Synchronous Digital Hierarchy)

• 此兩套標準合稱為此兩套標準合稱為 SONET/SDHSONET/SDH 。 。

SONETSONET 的傳輸速率對照表 的傳輸速率對照表

廣域網路連結層的傳輸協定 廣域網路連結層的傳輸協定

• 高階資料連線控制高階資料連線控制 ((HDLC)HDLC)• 序列連線協定序列連線協定 ((SLIP)SLIP)• 點對點連線協定點對點連線協定 ((PPP) PPP) • 訊框傳送訊框傳送 ((Frame Relay) Frame Relay) • 整合式服務數位網路整合式服務數位網路 ((ISDN)ISDN)• 非同步傳輸模式非同步傳輸模式 ((ATM)ATM)

資料連結層的封裝標準資料連結層的封裝標準

資料鏈結層最主要的功能 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決定實體層的位元資料如何組合成框架((frame)frame)

• 處理點對點的傳輸錯誤處理點對點的傳輸錯誤 ((error control) error control) • 流量的控制與調整流量的控制與調整 ((flow control) flow control) • 框架傳送的多工處理 框架傳送的多工處理

高階資料連線控制高階資料連線控制 ((HDLC)HDLC)

• HDLCHDLC 為位元導向的協定 為位元導向的協定 • HDLCHDLC 框架的內容包含框架的內容包含

– 檢測每個框架起始位置的檢測每個框架起始位置的同步位元欄同步位元欄– 記錄框架的發送端位址與目的端位址的記錄框架的發送端位址與目的端位址的位址欄位址欄 – 標明框架序號與上下層服務埠的標明框架序號與上下層服務埠的流量及服務控制欄流量及服務控制欄– 檢查框架是否發生傳輸錯誤的檢查框架是否發生傳輸錯誤的錯誤控制欄錯誤控制欄

序列連線協定序列連線協定 ((SLIP)SLIP)

• SLIPSLIP 是由是由 Rick AdamsRick Adams 在在 19841984 年所制年所制定的一種使用定的一種使用數據機撥接數據機撥接線路，能讓線路，能讓SUNSUN 工作站連結至網際網路的協定 工作站連結至網際網路的協定

• SLIPSLIP 不作任何不作任何錯誤偵測錯誤偵測 • SLIPSLIP 只支援只支援 TCP/IPTCP/IP ，，不提供不提供身份認證身份認證 • 不支援不支援 DHCPDHCP 動態指定動態指定 IPIP• SLIPSLIP 並不是一個驗證過的標準協定 並不是一個驗證過的標準協定

點對點連線協定點對點連線協定 ((PPP)PPP)

• PPPPPP 採用字元連結導向而非位元連結導向 採用字元連結導向而非位元連結導向 • 處理錯誤偵測 處理錯誤偵測 • 支援多重路由協定 支援多重路由協定 • 允許連接過程協商與分配允許連接過程協商與分配 IP IP • 具備身份驗證 具備身份驗證 • 幾乎改善所有幾乎改善所有 SLIPSLIP 的缺失的缺失

訊框傳送訊框傳送 ((Frame Relay)Frame Relay)

• 融合了融合了電路交換電路交換與與分封交換分封交換的概念，或稱之為的概念，或稱之為虛擬連線虛擬連線 ((Virtual Circuit)Virtual Circuit)

• 訊框傳送會在兩端點間的公眾電路上選擇一條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 「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包交換的運作模式來進行

• 可再分為可再分為永久性永久性的虛擬線路的虛擬線路 ((PVC)PVC) 、、和和交換式交換式的虛擬線路的虛擬線路 ((SVC) SVC)

訊框傳送訊框傳送 ((Frame Relay)Frame Relay)

整合式服務數位網路整合式服務數位網路 ((ISDN)ISDN)

• 19841984 年全球的電話公司在年全球的電話公司在 CCITTCCITT 的贊的贊助下，聯合所制定的助下，聯合所制定的完全數位化完全數位化電話系電話系統規範，當時即命名為統規範，當時即命名為 ISDNISDN

• ISDNISDN 主要的目標是要整合主要的目標是要整合語音與非語音語音與非語音的服務 的服務

• 將語音、數據資料與影像等多種服務，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 全面性地整合到同一條數位線路上

ISDNISDN 的通道種類的通道種類

• BB 通道通道 ((Bearer Channel)Bearer Channel) ：：為為 6464KbpsKbps的的數位通道數位通道，可用來傳送，可用來傳送數位或語音數位或語音資資料 料

• DD 通道通道 ((Delta Channel)Delta Channel) ：：為為 1616KbpsKbps或或 6464KbpsKbps 的數位通道，主要是用來傳的數位通道，主要是用來傳送送控制用的訊號控制用的訊號

ISDNISDN 的介面種類的介面種類

• 基本級介面基本級介面 ((Basic Rate Interface) Basic Rate Interface) – 由由 22個個 BB 通道再加上一個通道再加上一個 1616KbpsKbps 的的 DD 通通道所組成，因此常寫成道所組成，因此常寫成 22B+1DB+1D 來表達來表達

• 主要級介面主要級介面 ((Primary Rate Interface) Primary Rate Interface) – 由由 2323個個 BB 通道再加上一個通道再加上一個 6464KbpsKbps 的的 DD 通通道所組成，常寫成道所組成，常寫成 2323B+1DB+1D 來表達 來表達

ISDNISDN 的運作架構的運作架構 (( 一一 ))

ISDNISDN 的運作架構的運作架構 ((二二 ))

ISDNISDN 的優點的優點

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

非同步傳輸模式非同步傳輸模式 ((ATM)ATM)

• 所有資料的傳輸改以小而且固定長度的所有資料的傳輸改以小而且固定長度的封包來傳送 封包來傳送

• 這種小而固定長度的封包就稱之為細胞這種小而固定長度的封包就稱之為細胞• 每個細胞長度為每個細胞長度為 5353個個 ByteByte ，，其中其中 55個個

ByteByte 為標頭，為標頭， 4848個個 ByteByte 為資料 為資料

同步傳輸與非同步傳輸之比較同步傳輸與非同步傳輸之比較

ATMATM 的特質與優點的特質與優點

• 採硬體交換設計，能大幅提昇採硬體交換設計，能大幅提昇資料傳輸資料傳輸效率效率

• 所有服務皆採相同格式能所有服務皆採相同格式能增加彈性增加彈性 • 細胞交換能細胞交換能整合多元媒體整合多元媒體的應用 的應用 • 細胞傳送有利於細胞傳送有利於即時影音即時影音之網路服務之網路服務

ATMATM 區域網路的基本架構區域網路的基本架構

• ATMATM 的基層設備為的基層設備為 ATMATM 交換器交換器 • ATMATM 網路主機與網路主機與 ATMATM 交換機的連接介交換機的連接介面稱為面稱為使用者網路介面使用者網路介面 ((UNI)UNI)

• ATMATM 交換機與交換機與 ATMATM 交換機間的連接介交換機間的連接介面則稱之為面則稱之為網路與網路間介面網路與網路間介面 ((NNI) NNI)

• NNINNI 介面一般又稱之為介面一般又稱之為 P-NNIP-NNI ，，也就是也就是私用網路介面私用網路介面 ((Private NNI)Private NNI) 之意 之意

ATMATM 區域網路的基本架構區域網路的基本架構

ATMATM 與與 EthernetEthernet 的連接的連接

• 通常通常 ATMATM 系統均會透過邊際交換器系統均會透過邊際交換器((Edge Switch)Edge Switch) 來與傳統的來與傳統的 EthernetEthernet網路連接網路連接

• 邊際交換器能進行封包與細胞格式之間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 的轉換，並進行協定堆疊的對映處理

廣域網路上廣域網路上 ATMATM 運作架構運作架構

Chapter-8 The EndChapter-8 The End