廣域網(wǎng) 又名：WAN,WideAreaNetwork

簡介

　　廣域網(wǎng)（WAN，Wide Area Network）也稱遠程網(wǎng)（long haul network ）。通?？缃雍艽蟮奈锢矸秶?，所覆蓋的范圍從幾十公里到幾千公里，它能連接多個城市或國家，或橫跨幾個洲并能提供遠距離通信，形成國際性的遠程網(wǎng)絡(luò)。
　　覆蓋的范圍比局域網(wǎng)（LAN）和城域網(wǎng)（MAN）都廣。廣域網(wǎng)的通信子網(wǎng)主要使用分組交換技術(shù)。廣域網(wǎng)的通信子網(wǎng)可以利用公用分組交換網(wǎng)、衛(wèi)星通信網(wǎng)和無線分組交換網(wǎng)，它將分布在不同地區(qū)的局域網(wǎng)或計算機系統(tǒng)互連起來，達到資源共享的目的。如互聯(lián)網(wǎng)是世界范圍內(nèi)最大的廣域網(wǎng)。
　　廣域網(wǎng)是由許多交換機組成的，交換機之間采用點到點線路連接，幾乎所有的點到點通信方式都可以用來建立廣域網(wǎng)，包括租用線路、光纖、微波、衛(wèi)星信道。而廣域網(wǎng)交換機實際上就是一臺計算機，有處理器和輸入/輸出設(shè)備進行數(shù)據(jù)包的收發(fā)處理。

特點

　　廣域網(wǎng)可以分為公共傳輸網(wǎng)絡(luò)、專用傳輸網(wǎng)絡(luò)和無線傳輸網(wǎng)絡(luò)。公共傳輸網(wǎng)絡(luò)：一般是由政府電信部門組建、管理和控制，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)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(wǎng)絡(luò)大體可以分為兩類：
　　電路交換網(wǎng)絡(luò)。主要包括公共交換電話網(wǎng)（PSTN）和綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN）；
　　分組交換網(wǎng)絡(luò)。主要包括X.25分組交換網(wǎng)、幀中繼和交換式多兆位數(shù)據(jù)服務(wù)（SMDS）。
　　專用傳輸網(wǎng)絡(luò)：是由一個組織或團體自己建立、使用、控制和維護的私有通信網(wǎng)絡(luò)。一個專用網(wǎng)絡(luò)起碼要擁有自己的通信和交換設(shè)備，它可以建立自己的線路服務(wù)，也可以向公用網(wǎng)絡(luò)或其他專用網(wǎng)絡(luò)進行租用。
　　專用傳輸網(wǎng)絡(luò)主要是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)(DDN)。DDN可以在兩個端點之間建立一條永久的、專用的數(shù)字通道。它的特點是在租用該專用線路期間，用戶獨占該線路的帶寬。
　　無線傳輸網(wǎng)絡(luò)：主要是移動無線網(wǎng)，典型的有GSM和GPRS技術(shù)等。
　　廣域網(wǎng)包括以下類型通信網(wǎng)：
　　公用電話網(wǎng)。用電話網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)，用戶終端從連接到切斷，要占用一條線路，所以又稱電路交換方式，其收費按照用戶占用線路的時間而決定。在數(shù)據(jù)網(wǎng)普及以前，電路交換方式是最主要的數(shù)據(jù)傳輸手段。
　　公用分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)。分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)將信息分“組”，按規(guī)定路徑由發(fā)送者將分組的信息傳送給接收者，數(shù)據(jù)分組的工作可在發(fā)送終端進行，也可在交換機進行。每一組信息都含有信息目的的“地址”。分組交換網(wǎng)可對信息的不同部分采取不同的路徑傳輸，以便最有效地使用通信網(wǎng)絡(luò)。在接收點上，必須對各類數(shù)據(jù)組進行分類、監(jiān)測以及重新組裝。
　　數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)。它是利用光纖（或數(shù)字微波和衛(wèi)星）數(shù)字電路和數(shù)字交叉連接設(shè)備組成的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)網(wǎng)，主要為用戶提供永久、半永久型出租業(yè)務(wù)。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)可根據(jù)需要定時租用或定時專用，一條專線既可通話與發(fā)傳真、也可以傳送數(shù)據(jù)，且傳輸質(zhì)量高。
　　虛電路
　　對于采用虛電路方式的廣域網(wǎng)，源結(jié)點要與目的結(jié)點進行通信之前，首先必須建立一條從源結(jié)點到目的結(jié)點的虛電路（即邏輯連接），然后通過該虛電路進行數(shù)據(jù)傳送，最后當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸結(jié)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，用于記錄經(jīng)過該交換機的所有虛電路的情況，每條虛電路占據(jù)其中的一項。在虛電路方式中，其數(shù)據(jù)報文在其報頭中除了序號、校驗和以及其他字段外，還必須包含一個虛電路號。
　　在虛電路方式中，當(dāng)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(biāo)識，同時在該機器的虛電路表中填上一項。由于每臺機器（包括交換機）獨立選擇虛電路號，所以虛電路號僅僅具有局部意義，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(fā)生變化。
　　一旦源結(jié)點與目的結(jié)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信息。當(dāng)兩臺建立了虛電路的機器相互通信時，可以根據(jù)數(shù)據(jù)報文中的虛電路號，通過查找交換機的虛電路表而得到它的輸出線路，進而將數(shù)據(jù)傳送到目的端。
　　當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束時，必須釋放所占用的虛電路表空間，具體做法是由任一方發(fā)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(guān)項。
　　虛電路技術(shù)的主要特點是，在數(shù)據(jù)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，虛電路的概念不同于前面電路交換技術(shù)中電路的概念。后者對應(yīng)著一條實實在在的物理線路，該線路的帶寬是預(yù)先分配好的，是通信雙方的物理連接。而虛電路的概念是指在通信雙方建立了一條邏輯連接，該連接的物理含義是指明收發(fā)雙方的數(shù)據(jù)通信應(yīng)按虛電路指示的路徑進行。虛電路的建立并不表明通信雙方擁有一條專用通路，即不能獨占信道帶寬，到來的數(shù)據(jù)報文在每個交換機上仍需要緩存，并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(jié)點和目的結(jié)點之間建立一條邏輯連接。由于連接源節(jié)點與目的結(jié)點的物理鏈路已經(jīng)存在，因此不需要真正建立一條物理鏈路。
　　一次通信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、源地址等信息。分組到達的結(jié)點時不會出現(xiàn)丟失、重復(fù)與亂序的現(xiàn)象。
　　分組通過虛電路上的每個節(jié)點時，結(jié)點只需要進行差錯檢測，而不需要進行路由選擇。
　　通信子網(wǎng)中每個節(jié)點可以與任何結(jié)點建立多條虛電路連接。
　　數(shù)據(jù)報
　　廣域網(wǎng)另一種組網(wǎng)方式是數(shù)據(jù)報方式（datagram），數(shù)據(jù)報是報文分組存儲轉(zhuǎn)發(fā)的一種形式。原理是：分組傳輸前不需要預(yù)先在源主機與目的主機之間建立“線路連接”。源主機發(fā)送的每個分組都可以獨立選擇一條傳輸路徑，每個分組在通信子網(wǎng)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打開的虛電路，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，讀者想一想為什么？）。由于數(shù)據(jù)報方式中每個報文都要單獨尋址，因此要求每個數(shù)據(jù)報包含完整的目的地址。
　　數(shù)據(jù)報方式主要特點：
　　同一報文的不同分組可以經(jīng)過不同的傳輸路徑通過通信子網(wǎng)。
　　同一報文的不同分組到達目的結(jié)點是可能出現(xiàn)亂序、重復(fù)與丟失現(xiàn)象。
　　每個分組在傳輸過程中都必須帶有目的地址與源地址。
　　數(shù)據(jù)報方式的傳輸過程延遲大，適用于突發(fā)性通信，不適用于長報文，會話式通信。
　　虛電路方式與數(shù)據(jù)報方式之間的最大差別在于：虛電路方式為每一對結(jié)點之間的通信預(yù)先建立一條虛電路，后續(xù)的數(shù)據(jù)通信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；而在數(shù)據(jù)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于其他報文。而且數(shù)據(jù)報方式不能保證分組報文的丟失，發(fā)送報文分組的順序性和對時間的限制。
　　廣域網(wǎng)是采用虛電路方式還是數(shù)據(jù)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(jié)構(gòu)。一方面是從廣域網(wǎng)內(nèi)部來考察，另一方面是從用戶的角度（即用戶需要廣域網(wǎng)提供什么服務(wù)）來考察。
　　在廣域網(wǎng)內(nèi)部，虛電路和數(shù)據(jù)報之間有好幾個需要權(quán)衡的因素。一個因素是交換機的內(nèi)存空間與線路帶寬的權(quán)衡。虛電路方式允許數(shù)據(jù)報文只含位數(shù)較少的虛電路號，而并不需要完整的目的地址，從而節(jié)省交換機輸入輸出線路的帶寬。虛電路方式的代價是在交換機中占用內(nèi)存空間用于存放虛電路表，而同時交換機仍然要保存路由表。
　　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，這個時間主要是用于各個交換機尋找輸出線路和填寫虛電路表，而在數(shù)據(jù)傳輸過程中，報文的路由選擇卻比較簡單，僅僅查找虛電路表即可。數(shù)據(jù)報方式不需要連接建立過程，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(jīng)對資源進行了預(yù)先分配（如緩沖區(qū)）。而數(shù)據(jù)報廣域網(wǎng)要實現(xiàn)擁塞控制就比較困難，原因是數(shù)據(jù)報廣域網(wǎng)中的交換機不存儲廣域網(wǎng)狀態(tài)。
　　廣域網(wǎng)內(nèi)部使用虛電路方式還是數(shù)據(jù)報方式正是對應(yīng)于廣域網(wǎng)提供給用戶的服務(wù)。虛電路方式提供的是面向連接的服務(wù)；而數(shù)據(jù)報方式提供的是無連接的服務(wù)。由于不同的集團支持不同的觀點，20世紀(jì)70年代發(fā)生的“虛電路”派和“數(shù)據(jù)報”派的激烈爭論就說明了這一點。
　　支持虛電路方式（如X . 2 5）的人認(rèn)為，網(wǎng)絡(luò)本身必須解決差錯和擁塞控制問題，提供給用戶完善的傳輸功能。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“局部”控制來實現(xiàn)的。也就是說，每個交換機發(fā)出一個報文后要啟動定時器，如果在定時器超時之前沒有收到下一個交換機的確認(rèn)，則它必須重發(fā)數(shù)據(jù)。而擁塞避免是通過定期接收下一站交換機的“允許發(fā)送”信號來實現(xiàn)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。
　　而支持?jǐn)?shù)據(jù)報方式（如I P）的人認(rèn)為，網(wǎng)絡(luò)最終能實現(xiàn)什么功能應(yīng)由用戶自己來決定，試圖通過在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部進行控制來增強網(wǎng)絡(luò)功能的做法是多余的，也就是說，即使是最好的網(wǎng)絡(luò)也不要完全相信它?？煽啃钥刂谱罱K要通過用戶來實現(xiàn)，利用用戶之間的確認(rèn)機制去保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性，這就是所謂的“端到端”（e n d - t o - e n d）控制。
　　以前支持相鄰交換機之間實現(xiàn)“局部”控制的唯一理由是，傳輸差錯可以迅速得到糾正。網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)誤碼率非常低，例如微波介質(zhì)的誤碼率通常少于1 0-7，而光纖介質(zhì)的誤碼率通常低于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”的數(shù)據(jù)重傳對網(wǎng)絡(luò)性能影響不大。既然用戶總是要進行“端到端”的確認(rèn)以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性，若再由網(wǎng)絡(luò)進行“跳到跳”的確認(rèn)只能是增加網(wǎng)絡(luò)開銷，尤其是增加網(wǎng)絡(luò)的傳輸延遲。與偶爾的“端到端”數(shù)據(jù)重傳相比，頻繁的“跳到跳”數(shù)據(jù)重傳將消耗更多的網(wǎng)絡(luò)資源。實際上，采用不合適的“跳到跳”過程只會增加交換機的負擔(dān)，而不會增加網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量。
　　由于在虛電路方式中，交換機保存了所有虛電路的信息，因而虛電路方式在一定程度上可以進行擁塞控制。但如果交換機由于故障且丟失了所有路由信息，則將導(dǎo)致經(jīng)過該交換機的所有虛電路停止工作。與此相比，在數(shù)據(jù)報廣域網(wǎng)中，由于交換機不存儲網(wǎng)絡(luò)路由信息，交換機的故障只會影響在該交換機排隊等待傳輸?shù)膱笪摹Ｒ虼藦倪@點來說，數(shù)據(jù)報廣域網(wǎng)比虛電路方式更強壯些。
　　總而言之，數(shù)據(jù)報廣域網(wǎng)無論在性能、健壯以及實現(xiàn)的簡單性方面都優(yōu)于虛電路方式。
　　基于數(shù)據(jù)報方式的廣域網(wǎng)將得到更大的發(fā)展。