论SD-WAN技术在企业与多分支机构广域网互连中的应用<br /> 企业与多分支机构的广域网..

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第2题

知识点：网络层帧中继 ATM LTE MPLS net SD 广域网可靠性链路物联网运维

论SD-WAN技术在企业与多分支机构广域网互连中的应用
企业与多分支机构的广域网互联,通常采用MPLS(多协议标签交换)技术，网络层的数据包可以基于多种物理媒介进行传送,如ATM、帧中继、租赁专线/PPP等。随着5G、AI物联网等新兴技术与企业云的广泛应用，一种新的网络技术SD-WAN(软件定义广域网络)将企业的分支、总部和企业云互联起来,在不同混合链路(MPLS、Internet、5G、LTE等)之间选择最优的链路进行传输,提供优质的网络体验。通过部署SD-WAN提高了企业分支网络的可靠性、灵活性和运维效率,确保分支网络一直在线，保证业务的连续和稳定。

问题：2.1 请围绕“论SD-WAN技术在企业与多分支机构广域网互连中的应用”论题，依次对以下四个方面进行论述。
1.简要论述基于传统WAN之上的SD-WAN技术解决了传统广域互联网络中出现的哪些问题或者痛点。
2.详细叙述你参与设计和实施的网络规划与设计项目中采用的SD-WAN技术方案，包括但不限于网络的部署与配置、运维管理、网络建设成本以及网络传输等方面展开论述。
3.面对市场上众多的SD-WAN厂商,分析和评估你所实施的网络项目中采用的关键设备及指标参数如何满足网络规划与设计的需求。
4.总结你在实施项目过程中遇到的问题以及相应的解决方案。


知识点讲解
· 网络层 · 帧中继 · ATM · LTE · MPLS · net · SD · 广域网 · 可靠性 · 链路 · 物联网 · 运维

网络层

网络层将数据分成一定长度的分组，负责路由（通信子网到目标路径）的选择。以数据链路层提供的无差错传输为基础，为实现源和目标设备之间的通信而建立、维持和终止网络连接，并通过网络连接交换网络服务数据单元。它主要解决数据传输单元分组在通信子网中的路由选择、拥塞控制以及多个网络互联的问题，通常提供数据报服务和虚电路服务。网络层建立网络连接为传输层提供服务。在具有开放特性的网络中，数据终端设备都要配置网络层的功能，主要有网关和路由器。

帧中继

帧中继是在X.25协议的基础上发展起来的面向可变长度帧的数据传输技术。通信的数字化提高了网路的可靠性和终端设备的智能化程度，使数据传输的差错率降低到可以忽略不计的地步。帧中继正是利用现代通信网的这一优点，以帧为单位在网络上传输，并将流量控制、纠错等功能全部交由智能终端设备处理的一种高速网络接口技术。

帧中继的特点

取消了流量与差错控制：帧中继对协议进行了简化，取消了第3层的流量与差错控制，仅有端到端的流量与差错控制，且这部分功能由高层协议来完成。

取消了第3层的协议处理：将第3层的复用与交换功能移到了第2层，需要指出的是帧中继在数据传送阶段的协议只有两层。对交换虚电路（Switching Virtual Circuit，SVC）方式而言，在呼叫建立与释放阶段的协议有3层，其第3层为呼叫信令控制协议。目前世界上所应用的帧中继网均为固定虚电路（Permanent Virtual Circuit，PVC）方式，采用固定路由表，并不存在呼叫的建立与释放过程。

采用“带外信令”：X.25在通信建立后，通信过程中所需的某些控制、管理功能由控制数据分组传送。控制数据分组和信息数据分组具有相同的逻辑信道号，故可称为“带内信令”。而帧中继单独指定一条数据链路，专门用于传送信令，故可称为“带外信令”。

利用链路帧的拥塞通知位进行拥塞管理：帧中继没有流量控制功能，对用户发送的数据量不做强制，以满足用户传送突发数据的要求。这样有可能造成网络的拥塞，帧中继对拥塞的处理是通过链路帧的拥塞通知位，通知始发用户降低数据发送速率或暂停发送。

采用带宽管理机制：由于帧中继采用了非强制性的拥塞管理，为防止网络过度拥塞，以及防止某一用户大量地发送数据而影响对其他用户的服务质量，帧中继对用户使用的带宽进行了一定的控制。

帧中继的带宽管理

帧中继网络通过为用户分配带宽控制参数，对每条虚电路上传送的用户信息进行监视和控制，实施带宽管理，以合理地利用带宽资源。

（1）虚电路带宽控制。帧中继网络为每个用户分配三个带宽控制参数Bc、Be和CIR。同时，每隔Tc时间间隔对虚电路上的数据流量进行监视和控制。Tc值是通过计算得到的，Tc=Bc/CIR。CIR是网络与用户约定的用户信息传送速率。如果用户以小于或等于CIR的速率传送信息，正常情况下，应保证这部分信息的传送。Bc是网络允许用户在Tc时间间隔传送的数据量，Be是网络允许用户在Tc时间间隔内传送的超过Bc的数据量。

（2）网络容量配置。在网络运行初期，网络运营部门为保证CIR范围内用户数据信息的传送，在提供可靠服务的基础上积累网管经验，使中继线容量等于经过该中继线的所有PVC的CIR之和，为用户提供充裕的数据带宽，以防止拥塞的发生。同时，还可以多提供一些CIR为0的虚电路业务，充分利用帧中继动态分配带宽资源的特点，降低维护通信费用，以吸引更多用户。

随着用户数量的增加和经验的积累，在运营过程中，可逐步增加PVC数量，以保证网络资源的充分利用。同时，CIR为0的业务应尽量提供给那些利用空闲时间（如夜间）进行通信的用户，对要求较高的用户应尽量提供有一定CIR值的业务，以防止因发生阻塞而造成用户信息的丢失。

帧中继标准

制定帧中继标准的国际组织主要有ITU-T、ANSI和帧中继论坛（FR Forum），这3个组织目前已制定了一系列帧中继标准。

ITU-T标准

.I.122帧中继承载业务框架；

.I.233帧方式承载业务；

.I.370帧中继承载业务的拥塞管理；

.I.372帧中继承载业务的网络——网络间接口（NNI）要求；

.I.555帧中继承载业务的互通；

.I.655帧中继网络管理；

.Q.922用于帧方式承载业务的ISDN数据链路层技术规范；

.Q.933 1号数字用户信令（DSS1）帧模式基本呼叫控制的信令规范；

.X.36通过专线线路提供FRDTS的数据终端设备（DTE）和数据电路终端设备（DCE）的接口；

.X.76提供FRDTS的公用数据网网间接口；

.X.144国际帧中继PVC业务数据网络用户信息传送性能参数。

ANSI标准

.T1S1结构框架与业务描述；

.T1.620 ISDN数据链路层信令规范；

.T1.606帧中继承载业务描述；

.T1.617帧中继承载业务的信令规范；

.T1.618用于帧中继承载业务的帧协议核心部分。

帧中继论坛标准

.FRF.1用户—网络接口实施协议；

.FRF.2网络—网络接口实施协议；

.FRF.3多协议包封实施协议；

.FRF.4SVC用户—网络接口实施协议；

.FRF.5帧中继与ATM PVC网络互通实施协议；

.FRF.6帧中继业务用户网络管理实施协议；

.FRF.7帧中继PVC广播业务和协议描述实施协议；

.FRF.8帧中继与ATM业务互通实施协议。

帧中继协议

帧中继的协议主要有数据链路层帧方式接入协议（Link Access Procedures to Frame Mode Bearer Services，LAPF）和数据链路层核心协议。

LAPF

LAPF是帧方式承载业务的数据链路层协议和规程，包含在ITU-T标准Q.922中。LAPF的作用是在ISDN用户—网络接口的B、D或H通路上为帧方式承载业务，在用户平面上的数据链路业务用户之间传递数据链路层业务数据单元。

LAPF使用I.430和I.431支持的物理层服务，并允许在ISDN B/D/H通路上统计复用多个帧方式承载连接。LAPF也可以使用其他类型接口支持的物理层服务。

LAPF的一个子集，对应于数据链路层核心子层，用来支持帧中继承载业务。这个子集称为数据链路核心协议。LAPF的其余部分称为数据链路控制协议。

LAPF提供两种信息传送方式，分别为非确认信息传送方式和确认信息传送方式。

LAPF的帧由5种字段组成，分别为标志字段F、地址字段A、控制字段C、信息字段I和帧检验序列字段FCS，如下图所示。

LAPF帧结构

标志字段F是一个特殊的八位数据01111110，它的作用是标志帧的开始和结束。在地址字段之前的标志为开始标志，在FCS字段之后的标志为结束标志。

地址字段A的主要用途是区分同一通路上多个数据链路连接，以便实现帧的复用／分路。地址字段的长度一般为2字节，必要时最多可扩展到4字节。地址字段通常包括地址字段扩展位EA，命令／响应指示C/R，帧可丢失指示位DE，前向显式拥塞位FECN，后向显示拥塞位BECN，数据链路连接标识符DLCI和DLCI扩展／控制知识位D/C等7个组成部分。

控制字段C分3种类型的帧：信息帧（I帧）用来传送用户数据，但在传送数据的同时，I帧还捎带传送流量控制和差错控制信息，以保证用户数据的正确传送；监视帧（S帧）专门用来传送控制信息，当流量和差错控制信息没有I帧可以“搭乘”时，需要用S帧来传送；无编号帧（U帧）有两个用途：传送链路控制信息及按非确认方式传送用户数据。

信息字段I包含的是用户数据，可以是任意的位序列，它的长度必须是整数字节，LAPF信息字节的最大默认长度为260字节，网络应能支持协商的信息字段的最大字节数至少为1598，用来支持例如LAN互联之类的应用，以尽量减少用户设备分段和重装用户数据的需要。

FCS是一个16位的序列。具有很强的检错能力，能检测出在任何位置上的3个以内的错误、所有的奇数个错误、16位之内的连续错误及大部分的大量突发错误。

LAPF的帧交换过程是对等实体之间在D/B/H通路或其他类型物理通路上传送和交换信息的过程，进行交换的帧有I帧、S帧和U帧。

采用非确认信息传送方式时，LAPF的工作方式十分简单，用到的帧只有一种，即无编号信号帧UI。UI帧的I段包含了用户发送的数据，UI帧到达接收端后，LAPF实体按FCS字段的内容检查传输错误，如没有错误，则将I字段的内容送到第3层实体，如有错误，则将该帧丢弃，但不论接收是否正确，接收端都不给发送端任何回答。

采用确认信息传送方式时，LAPF的帧交换分为3个阶段，分别为连接建立、数据传送和连接释放。

数据链路层核心协议

帧中继承载业务使用Q.922协议的“核心”协议作为数据链路层协议，并透明地传递DL-CORE服务用户数据。

在帧中继接口，数据链路层传输的帧由4种字段组成，分别为标志字段F、地址字段A、信息字段I和帧校验序列字段FCS，如下图所示。

数据链路层传输的帧结构

.标志字段F与LAPF标志字段一样；

.地址字段A与LAPF地址字段基本相同，只是不使用地址字段中的C/R位；

.信息字段I与LAPF的I字段一样；

.帧校验序列字段FCS与LAPF帧结构中的FCS字段一样。

数据链路层核心业务的数据传送功能是通过原语的形式来描述的。只使用一种原语类型DL-CORE-DATA，用来允许核心业务用户之间传送核心用户数据。数据传送业务不证实服务，因此只有DL-CORE-DATA请求和DL-CORE-DATA指示两种原语可供使用。

DL-CORE子层实体与其他实体之间的通信是通过原语来实现的。

在永久帧中继承载连接的情况下，与DL-CORE协议操作有关的信息均由DL-CORE层管理实体负责维护。对于即时的（On-Demand）帧中继承载连接，建立和释放DL-CORE连接均由第三层来实现。与DL-CORE协议操作有关的信息均通过第三层管理和DL-CORE子层管理之间进行协调来管理。

帧中继的寻址功能

帧中继采用统计复用技术，以虚电路机制为每一帧提供地址信息，每一条线路和每一个物理端口可容纳许多虚电路，用户之间通过虚电路进行连接。在每一帧的帧头中都包含虚电路号，即数据链路连接标识符（Data Link Connection Identifier，DLCI），这是每一帧的地址信息。目前帧中继网只提供PVC业务，每一个结点机中都存在PVC路由表，当帧进入网络时，结点机通过DLCI值识别帧的去向。DLCI只具有本地意义，它并非指终点的地址，而只是识别用户与网络间及网络与网络间的逻辑连接（虚电路段）。

帧中继的虚电路是由多段DLCI的逻辑连接链接而构成的端到端的逻辑链路。当用户数据信息被封装在帧中进入结点机后，首先识别帧头中的DLCI，然后在PVC路由表中找出对应的下段PVC的号码DLCI，从而将帧准确地送往下一结点机。

帧中继用户接入

用户和网络之间的接口称为UNI，在用户网络接口的用户侧是帧中继接入设备，用于将本地用户设备接入到帧中继网。

帧中继接入设备可以是标准的帧中继终端、帧中继装／拆设备，以及提供LAN接入的网桥或路由器等。在UNI网络侧的是帧中继网络设备，帧中继网络设备可以是电路交换的，也可以是帧交换的或是信元交换的。

用户接入规程是指帧中继接入设备接入到帧中继网络设备应具有的或实现的规程协议。对于用户接入规程，ITU-T、ANSI和帧中继论坛各自制订了有关UNI的标准，如下表所示。用户设备接入帧中继时，应符合其中之一的要求，并与帧中继网络设备支持的标准相兼容。由于这3种标准之间差别并不大，大多数生产厂商都支持这些标准。

FRUNI的相关标准

用户接入规程主要包括以下几部分内容。

（1）物理层接口规程。用户设备与帧中继网之间的物理层接口，通常提供下列之一的接口规程。

.X系列接口，如X.21接口等；

.V系列接口，如V.35，V.36，V.10，V.11，V.24接口等；

.G系列接口，如G.703，速率可为2Mb/s、8Mb/s、34Mb/s或155Mb/s等；

.I系列接口，如支持ISDN基本速率接入的I.430接口和支持ISDN基群速率接入的I.431接口等。

（2）数据链路传输控制。用户接入规程必须支持Q.922附件A规定的帧中继数据链路层协议，包括帧中继帧结构、地址格式、寻址方式及传输方面的规定。

（3）SVC信令。对于支持帧中继SVC业务的用户设备，其接入规程必须提供帧中继交换虚电路控制使用的信令，该信令在ITU-TQ.933标准中规定。

（4）业务参数和服务质量。帧中继承载业务的服务质量由以下一些参数来表示：吞吐量、接入速率（AR）、承诺信息速率（CIR）、承诺突发尺寸（Bc）、超过的突发尺寸（Be）、承诺时间间隔（Tc）、中转时延（Transit Delay），以及一些误传、丢失、失步、错帧数等参数。AR也等效于端口速率，对一条虚连接，CIR是在正常网络条件下网络向用户承诺的数据吞吐量，Be是在Tc时间内，网络试图转发高于Bc的最大允许，但并非承诺的数据量。网络通过确定上述参数对全网的带宽进行控制和管理。在UNI，服务质量参数值管理根据帧中继连接方式（PVC和SVC）的不同而不同。对于PVC来说，用户在申请入网时，需与网络运营者共同协商，确定上述参数。此外，还应协调丢帧率、帧长度、DLCI等参数。对于SVC来说，上述这些参数及丢帧率、帧长度等应在呼叫建立阶段在UNI处交换，或使用默认值。

ATM

ATM即异步传输模式。

同步传输模式与异步传输模式

1）同步传输模式（STM）

在同步时分多路复用中，不同的子信道通过帧内时间片位置予以区分，基于子信道的信息传输周期性地占用帧中的固定时间片，只要收、发双方在时间上严格保持同步，双方就可以从复用的信道中分解出所需的信息。同步传输模式最大的特点是时间片的静态分配，而空闲时间片浪费了信道的带宽。

当同步传输模式技术引入交换机时，出现了同步时分交换技术，将输入端口的某个时间片的内容"交换"到输出端对应的时间片中。

2）异步传输模式（ATM）

以异步时分复用概念为基础，每个时间片没有固定的占有者，各子信道的信息按照优先级和排队规则按需分配时间片。为了使得接收方可以区分使用时间片的信息所属，信息的前部增加了报头。报头和信息构成了信道上传输的分组。异步传输模式中的分组定义为53字节，也称为信元。ATM是以信元为传输单位的统计复用技术。

当异步传输模式技术引入交换机时，出现了ATM交换技术，根据输入端口的各个信元的信元头中的信息将信元"交换"到指定的输出端口。

采用ATM交换技术构造的网络称为ATM网络。

ATM体系结构

ATM网络主要含物理层和数据链路层。其中，数据链路层又被划分为两个子层：ATM适配子层（AAL）和ATM子层。AAL子层主要定义高层PDU和信元中数据域（48字节）的装拆方法。ATM子层主要定义信元头的结构以及ATM信元的组织结构等。ATM物理层主要定义物理设备和物理媒体的接口以及信元的传输编码等。

1）ATM物理层

ATM物理层又分为两个子层：物理介质相关子层（PMD）和传输汇聚子层（TC）。PMD子层负责在物理媒体上正确传输和接收比特流。TC子层实现信元流和比特流的转换。

2）ATM层

ATM层是ATM数据链路层的下子层，主要定义信元头的结构以及使用物理链路的方法。

（1）信元头结构。

ATM层定义了两种信元头结构：网络用户端接口（UNI）定义了ATM交换机面向用户的信元头格式；网络／网络端接口（NNI）定义了ATM交换机之间的接口信元头格式。在两种信元头格式中，VPI用来标识不同的虚拟路径，VCI用来标识虚拟路径中的虚拟通道。VPI/VCI在用户建立连接时分配，并在信息传输途径的ATM交换节点上建立输入／输出映射表。传输信元时，交换机根据信元头的VPI/VCI查映射表，形成新的VPI/VCI，填入信元头，物理层的TC子层形成新的循环冗余校验码，并通过媒体进行传输。

（2）ATM层的功能。

ATM层提供下列功能：信元的汇集和分拣；VPI/VCI的管理；信元头的增删；信元速率调整。

3）ATM适配层（AAL）

AAL的主要目的是将高层的信息转换成适合ATM网络传输要求的格式。

（1）CCITT通信业务分类。

①CLASS A。支持源／宿之间具有实时性要求的恒定位速率（CBR）业务。CBR业务采用面向连接的工作方式。

②CLASS B。支持源／宿之间具有实时性要求的可变位速率（VBR）业务。VBR业务采用面向连接的工作方式。

③CLASS C。支持源／宿之间无实时性要求的可变位速率（VBR）业务。

④CLASS D。支持面向无连接的数据传输服务。

其中，CLASS A/B支持实时信息的传输（如视频和语音传输），CLASS C/D支持非实时要求的信息传输（如高速数据传输）。

（2）AAL协议类型。

为了支持上述4种类别的业务，CCITT定义了4种类型的AAL协议，如下表所示。

AAL的分类

LTE

LTE（Long Term Evolution，长期演进）是由3GPP（The 3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划）组织制定的UMTS（Universal Mobile Telecommunications System，通用移动通信系统）技术标准的长期演进，于2004年12月在3GPP多伦多TSG RAN#26会议上正式立项并启动。LTE尽管被宣传为4G无线标准，但它其实并未被3GPP认可为国际电信联盟所描述的下一代无线通信标准，因此在严格意义上其还未达到4G的标准。只有升级版的LTE Advanced才满足国际电信联盟对4G的要求。

LTE系统引入了OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用）和MIMC（Multi-Input&Multi-Output，多输入、多输出）等关键传输技术，显著增加了频谱效率和数据传输速率（20M带宽2×2 MIMO在64QAM情况下，理论下行最大传输速率为201Mb/s，除去信令开销后大概为140Mb/s，但根据实际组网以及终端能力的限制，一般认为下行峰值速率为100Mb/s，上行为50Mb/s），并支持多种带宽分配，如1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz和20MHz等，且支持全球主流2G、3G频段和一些新增频段，因此其频谱分配更加灵活，系统容量和覆盖也得到了显著提升。

LTE网络有能力提供300Mb/s的下载速率和75Mb/s的上传速率。在E-UTRA环境下可借助QOS技术实现低于5ms的延迟。LTE可提供高速移动中的通信需求，支持多播和广播流。LTE频段的扩展度好，支持1.4～20MHz的时分多址和码分多址频段。全IP基础网络结构也被称为核心分组网演进，将替代原先的GPRS核心分组网，可向原先较旧的网络（如GSM、UMTS和CDMA 2000）提供语音数据的无缝切换。简化的基础网络结构可为运营商节约网络运营开支。例如，E-UTRA可以提供4倍于HSPA的网络容量。

MPLS

IETF开发的多协议标签交换（MultiProtocol Label Switching, MPLS, RFC3031）把第二层的链路状态信息（带宽、延迟、利用率等）集成到第三层的协议数据单元中，从而简化和改进了第三层分组的交换过程。理论上，MPLS支持任何第二层和第三层协议。MPLS报头的位置介于第二层和第三层之间，可称为第2.5层。MPLS可以承载的报文通常是IP包，当然也可以直接承载以太帧、AAL5包，甚至ATM信元等。

1）MPLS的工作原理

MPLS的工作原理是：为每个IP数据包提供一个标签，并由此决定数据包的路径以及优先级。MPLS是一种可以在多种第二层媒体上进行标签交换的网络技术，这一技术结合了第二层的高速交换（硬件交换）和第三层的灵活路由处理的特点。

2）MPLS的网络构成

MPLS网络由边缘标签路由器（LER）和标签交换路由器（LSR）组成，LER构成MPLS网的接入部分，LSR构成MPLS网的核心部分。LER发起或终止标签交换路径（LSP）连接并完成传统IP数据包转发和标签转发功能。

入口LER完成三项工作：将数据分组映射到LSP上；将数据分组封装成标签分组；将标记分组从相应端口转发出去。出口LER终止LSP，并根据弹出的标签转发剩余的包。LSR只是根据交换表完成转发功能。这样所有复杂功能都在LER内完成，LSR只完成高速转发功能，如下图所示。

MPLS的基本原理

MPLS网络中各LSR通过专门标签分发协议（Label Distribution Protocol， LDP）交换报文，并找出相应的LSP。

3）MPLS的工作过程

MPLS的工作过程如下。

（1）当IP数据包到达LER（标签边缘路由器）时，LER首先分析IP包头的信息。对于每一个FEC, LER根据标签信息库（LIB）为该IP数据包分配一个标签，并将使用该标签封装的数据包从LIB所规定的下一个接口发送出去。

（2）当带有标签的数据包到达MPLS网络内部LSR时，LSR提取局部标签，同时使用该标签到LIB查找输出标签和下一个接口，并使用输出标签代替数据包的输入标签后将新数据包从下一个接口发送出去。

（3）数据包到达MPLS域的另外一端，这时LER去掉封装的标签，仍然按照IP包的路由方式将数据包继续传送到目的地。

net

在网络管理中，最为常用的就是net命令家族。常用的net命令有以下几个。

.net view命令：显示由指定的计算机共享的域、计算机或资源的列表。

.net share：用于管理共享资源，使网络用户可以使用某一服务器上的资源。

.net use命令：用于将计算机与共享的资源相连接或断开，或者显示关于计算机连接的信息。

.net start命令：用于启动服务，或显示已启动服务的列表。

.net stop命令：用于停止正在运行的服务。

.net user命令：可用来添加或修改计算机上的用户账户，或者显示用户账户的信息。

.net config命令：显示正在运行的可配置服务，或显示和更改服务器服务或工作站服务的设置。

.net send命令：用于将消息（可以是中文）发送到网络上的其他用户、计算机或者消息名称上。

.net localgroup命令：用于添加、显示或修改本地组。

.net accounts命令：可用来更新用户账户数据库、更改密码及所有账户的登录要求。

SD卡（Secure Digital Memory Card）是一种基于半导体快闪记忆器的新一代记忆设备。SD卡由日本松下、东芝及美国SanDisk公司于1999年8月共同开发研制。大小犹如一张邮票的SD记忆卡，重量只有2g，但却拥有高记忆容量、快速数据传输率、极大的移动灵活性以及很好的安全性。

SD卡在24mm×32mm×2.1mm的体积内结合了SanDisk快闪记忆卡控制与MLC（Multilevel Cell）技术和Toshiba（东芝）0.16μ及0.13μ的NAND技术，通过9针的接口界面与专门的驱动器相连接，不需要额外的电源来保持其上记忆的信息。而且它是一体化固体介质，没有任何移动部分，所以不用担心机械运动的损坏。

广域网

广域网（Wide Area Network，WAN）是在传输距离较长的前提下所发展的相关技术的集合，用于将大区域范围内的各种计算机设备和通信设备互联在一起组成一个资源共享的通信网络。其主要特点如下。

（1）长距离。跨越城市，甚至联通全球进行远距离连接。

（2）低速率。一般情况下，广域网的传输速率是以Kb/s为单位的。随着应用的需要，以及技术的不断创新，现在也出现了许多像ISDN和ADSL这样的高速广域网，其传输速率也能达到Mb/s，当然费用也大大地提高了。

（3）高成本。相对于城域网和局域网来说，广域网的架设成本是很昂贵的，当然它所带来的经济效益也是极大的。像现在的Internet就给世界带来了前所未有的大发展。

WAN一般用电话线路，当然也可以用其他的媒介如光纤、卫星来建立。目前，经常采用的几种电话线路技术如下。

（1）公用交换电话网（PSTN）。在大多数家庭中使用。

（2）综合业务数字网（ISDN）。最常用的是基带ISDN，被分为三条信道，两条用于数据传输，一条用于控制，称为2B+D，每条B信道速率为64Kb/s，而D信道则为16Kb/s。

（3）T1线路。主要用于商业应用，其传输速率达到了1.544Mb/s。

WAN由通信子网与资源子网两个部分组成，通信子网通常由通信节点和通信链路组成。通信节点往往就是一台计算机，它一方面提供通信子网与资源子网的接口，另一方面对其他节点而言又是一个存储转发节点。作为网络接口节点，它能提供信息的接口，并对传输及网络信息进行控制。通信子网中，软件必须遵循网络协议，实现对链路及节点存储器的管理，还必须提供与主处理器、终端集中器进信息交换的接口。资源子系统是指连在网上的各种计算机、终端和数据库等。这不仅指硬件，也包括软件和数据资源。通信子网主要使用分组交换技术，根据网络通信原理，局域网与广域网的互联一般是通过第三层设备路由器实现的。

可靠性

（1）完备性。完备性评价指标及测量，如下表所示。

完备性评价指标及测量

（2）连续性。连续性评价指标及测量，如下表所示。

连续性评价指标及测量

（3）稳定性。稳定性评价指标及测量，如下表所示。

稳定性评价指标及测量

（4）有效性。有效性评价指标及测量，如下表所示。

有效性评价指标及测量

（5）可追溯性。可追溯性评价指标及测量，如下表所示。

可追溯性评价指标及测量

链路

链路（link）指的是从发信点到收信点（即从信源到信宿）的一串结点和线路。链路通信是指端到端的通信。

计算机网络从逻辑结构上可以分成两部分：负责数据处理、向网络用户提供各种网络资源及网络服务的外层用户资源子网和负责数据转发的内层通信子网。通信子网由分组交换结点（简记为R）及连接这些结点的链路组成，负责在主机（Host，H）间传输分组。资源子网由连在网上的主机构成，为网上用户提供共享资源，入网途径和方法。局域网中的每台主机都通过网卡连接到传输介质上，网卡负责在各个主机间传递数据，显然，网卡和传输介质构成了局域网的通信子网，而主机集合则构成了资源子网。用户子网指的是由主计算机、终端、通信控制设备、连网外设、各种软件资源等组成。通信子网分为点对点通信子网和广播式通信子网。它主要有三种组织形式：结合型、专用型和公用型，如下图所示。

网络的组织形式

计算机网络也可以看作是在物理上分布的相互协作的计算机系统。其硬件部分除了单体计算机、光纤、同轴电缆以及双绞线等传输媒体之外，还包括插入计算机中用于收发数据分组的各种通信网卡（在操作系统中，这些网卡不当成一种外部设备），把多台计算机连接到一起的集线器（hub，该设备近年正逐步被相应的交换机取代），扩展带宽和连接多台计算机用的交换机（switch）以及负责路径管理、控制网络交通情况的路由器或ATM交换机等。其中路由器或ATM交换机是构成广域网络的主要设备，而交换机和集线则是构成局域网络的主要设备。这些设备都可看作一种专用的计算机。

综上所述，计算机网络是一个由不同传输媒体构成的通信子网，与这个通信子网连接的多台地理上分散的具有唯一地址的计算机，将数据划分为不同长度分组进行传输和处理的协议软件以及应用系统所组成的传输和共享信息的系统。

物联网

物联网概念及关键技术

（1）物联网概念。物联网（IoT: Internet of Things）即“物物相联之网”，指通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把物与物、人与物进行智能化连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种新兴网络。从计算机的协同处理来划分，可分为独立计算、互联网和物联网时代，如下图所示。

物联网时代的划分图

物联网不是一种物理上独立存在的完整网络，而是架构在现有互联网或下一代公网或专网基础上的联网应用和通信能力，是具有整合感知识别、传输互联和计算处理等能力的智能型应用。

物联网概念的3个方面：

.物：客观世界的物品，主要包括人、商品、地理环境等。

.联：通过互联网、通信网、电视网以及传感网等实现网络互联。

.网：首先，应和通信介质无关，有线无线都可。其次，应和通信拓扑结构无关，总线、星型均可。最后，只要能达到数据传输的目的即可。

（2）物联网架构。物联网从架构上面可以分为感知层、网络层和应用层，如下图所示。

物联网架构

感知层：负责信息采集和物物之间的信息传输，信息采集的技术包括传感器、条码和二维码、RFID射频技术、音视频等多媒体信息，信息传输包括远近距离数据传输技术、自组织组网技术、协同信息处理技术、信息采集中间件技术等传感器网络。是实现物联网全面感知的核心能力，是物联网中包括关键技术、标准化方面、产业化方面亟待突破的部分，关键在于具备更精确、更全面的感知能力，并解决低功耗、小型化和低成本的问题。

网络层：是利用无线和有线网络对采集的数据进行编码、认证和传输，广泛覆盖的移动通信网络是实现物联网的基础设施，是物联网三层中标准化程度最高、产业化能力最强、最成熟的部分，关键在于为物联网应用特征进行优化和改进，形成协同感知的网络。

应用层：提供丰富的基于物联网的应用，是物联网发展的根本目标，将物联网技术与行业信息化需求相结合，实现广泛智能化应用的解决方案集，关键在于行业融合、信息资源的开发利用、低成本高质量的解决方案、信息安全的保障以及有效的商业模式的开发。

各个层次所用的公共技术包括编码技术、标识技术、解析技术、安全技术和中间件技术。

（3）物联网关键技术。感知层作为物联网架构的基础层面，主要是达到信息采集并将采集到的数据上传的目的，感知层主要包括：自动识别技术产品和传感器（条码、RFID、传感器等），无线传输技术（WLAN、Bluetooth、ZigBee、UWB），自组织组网技术和中间件技术，如下图所示。

物联网关键技术设备

物联网应用

物联网的产业链（如下图所示）包括传感器和芯片、设备、网络运营及服务、软件与应用开发和系统集成。作为物联网“金字塔”的塔座，传感器将是整个链条需求总量最大和最基础的环节。将整体产业链按价值分类，硬件厂商的价值较小，占产业价值大头的公司通常都集多种角色为一体，以系统集成商的角色出现。

物联网产业链

（1）智能微尘：智能微尘（smart dust）（2001，美国国防部计划）是指具有电脑功能的一种超微型传感器，它可以探测周围诸多环境参数，能够收集大量数据，进行适当计算处理，然后利用双向无线通信装置将这些信息在相距1000英尺的微尘器件间往来传送。智能微尘的应用范围很广，除了主要应用于军事领域外，还可用于健康监控、环境监控、医疗等许多方面。

（2）智能电网：物联网技术在传感技术、电网通信整合、安全技术和先进控制方法等关键技术领域助力美国新一代智能电网的建设，使配电系统进入计算机智能化控制的时代，以美国的可再生能源为基础，实现美国发电、输电、配电和用电体系的优化管理。

（3）智慧物流：大型零售企业沃尔玛，拥有全美最大的送货车队，车辆全部安装了综合了GPS卫星定位、移动通信网络等功能的车载终端，调度中心可实时掌握车辆及货物的情况高效利用物流资源设施，使沃尔玛的配送成本仅占销售额的2%，远低于同行高达10%甚至20%的物流成本。提高物流效率，实现物流的全供应链流程管理支持。

（4）智能家居：提供基于网络的通信，进行家居和建筑的自动化控制和外部共享信息，应用包括家庭安防类、信息服务类和家电设备管理等应用。

（5）智能交通：瑞典在解决交通拥挤问题时，通过使用RFID技术、激光扫描、自动拍照和自由车流路边系统，自动检测标识车辆，向工作进出市中心的车辆收取费用。提供汽车信息服务，支持交通管理，车辆控制和安全系统，公共交通管理，商用车运营管理，交通应急管理以及出行和交通需求管理等领域。

（6）智慧农业：荷兰阿姆斯特丹对城市建筑有另一个层面的应用，即利用城市内废弃建筑的多层结构提高种植面积，并利用物联网的感知与智能技术就地改造建筑内的LED照明设备与供水排水管道，形成自动根据天气条件补充光照与水分的城市农业。整合新型传感器技术，全流程的牧业管理和支持精细农业，应用涉及食品安全溯源，环境检测等应用。

（7）环境保护：环境监测、河流区域监控、森林防火、动物监测等应用。

（8）医疗健康：基于RFID技术的医疗健康服务管理，应用涉及医疗健康服务管理，药品和医疗器械管理以及生物制品管理等应用。

（9）城市管理：应用物联网支撑城市综合管理，实现智慧城市。

（10）金融服务保险业：依靠物联网支撑金融和保险行业体系，实现便捷和健壮的服务，应用涉及安全监控，手机钱包等。

（11）公共安全：主要应用于机场防入侵，安全防范，城市轨道防控，城市公共安全等方面。

运维

运维是运行维护的简称，是一种IT服务形态。在《信息技术服务分类与代码》（GB/T 29264-2012）中，对运行维护服务（operation maintenance service）给出的定义是“采用信息技术手段及方法，依据需方提出的服务级别要求，对其信息系统的基础环境、硬件、软件及安全等提供的各种技术支持和管理服务”。

运维是信息系统全生命周期中的重要阶段，也是内容最多、最繁杂的部分，是对信息系统提供维护和技术支持以及其他相关的支持和服务。运维服务的主要对象包括基础设施、硬件平台、基础软件、应用软件以及依赖于IT基础设施的数据中心、业务应用等信息系统，其范围可以是单个IT基础设施的运维，也可以是整体IT基础设施和业务应用的总体运维。运维服务交付内容主要包括咨询评估、例行操作、响应支持和优化改善。

在《信息技术服务分类与代码》（GB/T 29264-2012）中，将运行维护服务分成基础环境运维、硬件运维服务、软件运维服务、安全运维服务、运维管理服务和其他运行维护服务六类，每类运维服务及其说明见下表。

运维服务分类与代码

任何组织和个人提供运维服务需要依据需方提出的服务级别要求，并确保提供的运行维护服务符合与需方约定的质量要求。因此，具备相应运维服务能力是服务组织提供服务的必要条件，比如规范和明确运维人员的岗位职责和工作安排、提供绩效考核量化依据、提供解决事故和问题经验、提供知识的积累和共享手段、实现完善的IT运维管理、提高组织经营水平和服务水平等等。在《信息技术服务运行维护第1部分：通用要求》（GB/T 28827.1-2012）中给出了供方运维服务的能力模型，该模型定义了运行维护服务能力的四个关键要素：人员、资源、技术和过程，每个要素通过关键指标反映应具备的条件和能力。模型也给出了供方为持续提升运维能力的管理方法。

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