ترجمه فصل هفتم کتاب رسمی نتورک پلاس

پس از اتمام این فصل ، شما می توانید به سوالات زیر پاسخ دهید:

• سه دسته از اتصالات [۱](WAN) چیست؟
• نرخ داده ها چگونه بر روی فناوری های مختلف WAN اندازه گیری می شود؟
• از کدام نوع رسانه (یا فناوری های بی سیم) می توانید در اتصالات WAN استفاده کنید؟
• ویژگی های فناوری های WAN روبرو چیست؟ [۲](DSL) ، مودم کابلی ، [۳](SONET) ، ماهواره ، [۴](POTS) ، [۵](ISDN) ، فریم رله ، [۶](ATM) و [۷](MPLS)

اصل Pareto میگوید که ۸۰٪ از اثرات از ۲۰٪ علل ناشی می شود. در اوایل دهه ۱۹۹۰ ، راهنماهای طراحی شبکه رایانه ای با استناد به اصل Pareto گفتند که ۸۰٪ از ترافیک شبکه شما محلی باقی می ماند در حالی که فقط ۲۰٪ از ترافیک شبکه شما از شبکه محلی خارج می شود. این یک برآورد فناوری اطلاعات (IT) از قانون ۸۰-۲۰ Vilfredo Pareto بود. با ظهور مرورگرهای اینترنتی ، فضای ذخیره سازی ابری و جریان صوتی و تصویری ، الگوهای ترافیک شبکه امروز به قانون ۲۰-۸۰ نزدیک تر می شوند همانطور که در فصل ۱ ، “مبانی شبکه کامپیوتری” تعریف شده است ، WAN شبکه ای است که فواصل جغرافیایی زیادی را طی می کند. در این فصل خصوصیات اتصالات WAN مورد بحث قرار گرفته و به دنبال آن مختصری از فن آوری های WAN رایج صحبت شده است .

[۱] wide area network

[۲] digital subscriber line

[۳] Synchronous Optical Network

[۴] plain old telephone service

[۵] Integrated Services Digital Network

[۶] Asynchronous Transfer Mode

[۷] Multiprotocol Label Switching

مباحث بنیاد

خصوصیات WAN

برای انتخاب فناوری WAN برای شبکه ای که در حال طراحی آن هستید یا درک بهتر فناوری WAN در شبکه ای که در حال حاضر نصب شده است ، به توانایی مقایسه یک فناوری WAN با فناوری دیگر نیاز دارید. این بخش مجموعه ای از ویژگی های اتصال WAN را نشان می دهد که می تواند برای تقابل با فن آوری های مختلف WAN مورد استفاده قرار گیرد.

انواع اتصال WAN

بعضی از اتصالات WAN همیشه روشن (on) در نظر گرفته می شوند ، بدین ترتیب که اتصال همیشه بدون نیاز به تنظیمات در دسترس است. برعکس ، برخی از فناوری های WAN درخواستی دارند ، به این معنی که اتصال تا زمانی که لازم نباشد برقرار نیست . یکی دیگر از ویژگی های متمایز اتصالات WAN این است که چندین کاربر از پهنای باند استفاده می کنند. به عنوان مثال ، برخی از اتصالات WAN پهنای باند اختصاصی را به مشتری ارائه دهنده خدمات ارائه می دهند ، در حالی که سایر اتصالات WAN به چندین مشتری ارائه دهنده خدمات اجازه می دهد تا مجموعه مشترکی از پهنای باند موجود را به اشتراک بگذارند.

اتصال WAN را می توان به یکی از سه دسته زیر طبقه بندی کرد:

• Dedicated leased line : ارتباطی که دو سایت را بهم متصل می کند. این ارتباط منطقی ممکن است از طریق مرکز ارائه دهنده خدمات یا دفتر مرکزی شرکت تلفن (CO) به طور فیزیکی متصل شود. هزینه خط استیجاری اختصاصی معمولاً بیشتر از سایر فناوری های WAN است که نرخ داده مشابهی را ارائه می دهند زیرا با یک خط اجاره اختصاصی ، مشتری مجبور نیست پهنای باند را با سایر مشتریان به اشتراک بگذارد. همانطور که در بخش “WAN Technologies” بحث شد ، یک مدار T1 ، همانطور که در شکل ۷-۱ نشان داده شده است ، نمونه ای از فناوری خط اجاره اختصاصی است که در آمریکای شمالی یافت می شود. یک پروتکل معمول لایه ۲ که می تواند از طریق یک خط اجاره اختصاصی اجرا شود ، پروتکل نقطه به نقطه (PPP) است که بعداً در این فصل مورد بحث قرار می گیرد.

شکل ۱-۷ : نمونه ای از توپولوژی DEDICATED leased line

• Circuit-switched connection : اتصالی است که براساس نیاز ایجاد می شود. در واقع ، اتصال سوئیچ مدار مانند تماس تلفنی است ، جایی که شما تلفن خود را تحویل می گیرید ، شماره ای را می گیرید و براساس شماره ای که شماره می گیرید اتصال برقرار می شود. همانطور که بعداً در این فصل مورد بحث قرار میگرد ، شبکه (ISDN) می تواند به عنوان اتصال مدار سوئیچ عمل کند و مدار مجازی (VC) را در صورت تقاضا ایجاد کند. این روش برای پهنای باند درخواستی می تواند برای برخی از مشتریانی که فقط به اتصال دوره ای به یک سایت از راه دور نیاز دارند ، باعث صرفه جویی در هزینه شود. شکل ۷-۲ اتصال مدار سوئیچ شده را نشان می دهد

شکل ۲-۷ : نمونه ای از توپولوژی circuit-swithed connection

• Packet-switched connection : مانند یک خط اجاره اختصاصی است ، زیرا بیشتر شبکه های packet- switched همیشه روشن هستند. با این وجود ، برخلاف یک dedicated leased line ، این اتصال به چندین مشتری امکان می دهد تا پهنای باند ارائه دهنده خدمات را به اشتراک بگذارند. حتی اگر پهنای باند در بین مشتریان مشترک باشد ، مشتریان می توانند یک [۱](SLA) را خریداری کنند ، که معیارهای عملکرد (به عنوان مثال ، پهنای باند موجود و حداکثر تاخیر) را برای درصد معینی از زمان تضمین می کند. به عنوان مثال ، یک SLA ممکن است به مشتریان تضمین کند که در ۸۰٪ از زمان حداقل ۵ مگابیت بر ثانیه پهنای باند دارند. Frame Relay ، که در بخش “WAN Technologies” بحث شده است ، نمونه ای از این اتصال است. همانطور که در شکل ۷-۳ نشان داده شده است ، یک شبکه Frame Relay به چندین مشتری امکان اتصال به شبکه ارائه دهنده خدمات را می دهد و مدارهای مجازی (VC ، که به صورت خطوط تیز نشان داده می شوند) به طور منطقی سایت های مشتری را بهم متصل می کنند.

[۱] service-level agreement

شکل ۳-۷ : نمونه ای از توپولوژی packet-switched connection

حالت انتقال ناهمزمان (ATM) اغلب به عنوان اتصال packet-switched دسته بندی می شود. با این حال ، برای اینکه از نظر فنی درست باشد ، ATM یک اتصال cell-switched  است زیرا ATM از سلولهایی با طول ثابت (۵۳ بایت) ، در مقابل فریم های با طول متغیر استفاده می کند .

توجه

منظور از این انواع اتصال ، دسته های کلی است و همه فناوری های WAN با تعاریف قبلی مطابقت ندارند. مثلا، [۱](DSL) فناوری است که می تواند برای دسترسی درخواستی پیکربندی شود (مانند اتصال circuit-switched ) ، یا می تواند برای دسترسی همیشه روشن پیکربندی شود. همچنین ، DSL معمولاً مقداری پهنای باند را برای مشتری فراهم می کند که مشتری مجبور نیست آن را با سایر مشتریان به اشتراک بگذارد (مانند یک dedicated leased line ). با این حال ، DSL از فن آوری های ATM برای اتصال مجدد به تجهیزات ارائه دهنده خدمات (مانند اتصال cell-switched) استفاده می کند. بنابراین ، از این سه دسته از انواع اتصال WAN به عنوان رهنمودهای کلی استفاده کنید.

[۱] digital subscriber line

نرخ داده های WAN

پیوندهای LAN معمولاً سریعتر از پیوندهای WAN هستند. با این حال ، برخی از فناوری های WAN ، مانند Synchronous Optical Network (SONET) ، دارای پهنای باند ده ها گیگابیت بر ثانیه (Gbps) هستند. می توان ادعا کرد که برخی از این فناوری های WAN با سرعت بالاتر ، فناوری های شبکه شهری (MAN) هستند. با این حال ، این فصل WAN را ارتباط متقابل شبکه های پراکنده از نظر جغرافیایی می داند که فناوری های MAN را نیز در بر می گیرد. جدا از اندازه گیری پهنای باند بر حسب کیلوبیت بر ثانیه (Kbps) ، مگابیت بر ثانیه (Mbps) یا گیگابیت بر ثانیه (Gbps) ، شبکه های نوری با سرعت بالا معمولاً از سطح حامل نوری (OC) برای نشان دادن پهنای باند استفاده می کنند. به عنوان یک نقطه مرجع پایه ، سرعت لینک OC-1 51.84Mbps است. سایر سطوح OC به سادگی چند برابر OC-1 هستند. به عنوان مثال ، یک لینک OC-3 دارای پهنای باند سه برابر لینک OC-1 است (یعنی ۳ * ۵۱٫۸۴Mbps = 155.52Mbps). در اینجا چند نمونه از سطح OC آورده شده است:

• OC-1 51.48Mbps
• OC-3 155.52Mbps
• OC-12 622.08Mbps
• OC-48 2.4Gbps
• OC-192 9.6Gbps

جدول ۷-۱ پهنای باند معمولی چندین فناوری مشترک WAN را ارائه می دهد

جدول ۱-۷ : نرخ دیتای wan

انواع رسانه WAN

پیوندهای WAN ممکن است پیوندهای فیزیکی سفت و سخت باشد (به عنوان مثال مس یاکابل فیبر نوری در حال اجرا از سایت شما به سایت ارائه دهنده خدمات شما و سپس سایتی که سایت شما از راه دور با آن ارتباط برقرار می کند). برخی از پیوندهای WAN بی سیم هستندکه ممکن است برای مکان هایی که فناوری ها در دسترس نیست یا برای تأمین نیازهای کاربران تلفن همراه مناسب هستند .

رسانه فیزیکی

رسانه فیزیکی مورد استفاده برای اتصالات WAN مانند رسانه فیزیکی موجود در اتصالات LAN است:

• [۱](UTP): هر دو مدار آنالوگ و دیجیتال که از دفتر مرکزی تلفن محلی به محل شما می آیند از کابل کشی UTP استفاده می کنند. این کابل کشی ممکن است کابل کشی (Cat 3) باشد ، برخلاف دسته های بالاتر که در شبکه های محلی استفاده می شود. نمونه هایی از فناوری های WAN با استفاده از کابل کشی UTP شامل مدارهای T1 ، اتصالات DSL ، مودم های آنالوگ dial-up و مدارهای ISDN است.
• کابل کواکسیال: یک راه حل مشترک WAN مسکونی (در درجه اول برای اتصال به اینترنت) مودم کابلی است. همانطور که از نامش پیداست ، یک مودم کابل برای انتقال از یک کابل کواکسیال (به عنوان مثال ، کابل کواکسیال RG-6) استفاده می کند. در حقیقت ،کابل کواکسیال ممکن است انواع برنامه های تلویزیونی را برای خانه شما فراهم کند همچنین برای انتقال داده با استفاده از رنج فرکانس خاص نیزاستفاده می شود
• کابل فیبر نوری: اتصالات WAN که به پهنای باند بالایی نیاز دارند یا نیاز به طی مسافت زیادی دارند ممکن است از کابل کشی فیبر نوری استفاده کنند. یکی دیگر از مزایای کابل کشی فیبر نوری مصونیت آن از تداخل الکترومغناطیسی (EMI) است.
• خطوط برق: با وجود چنین زیرساخت گسترده ای ، خطوط برق می توانند نامزدهای جذابی برای دسترسی به اینترنت باند پهن به مکان های مسکونی باشند. این امر با فناوری باند پهن از طریق خطوط برق (BPL) امکان پذیر است. اگرچه پیاده سازی ها بسیار متفاوت است ، پهنای باند ارائه شده به کاربر نهایی معمولاً حداکثر در حدود ۲٫۷ مگابیت بر ثانیه است

اگرچه رسانه فیزیکی موجود در WAN شباهت زیادی به رسانه LAN دارد ، اما بخاطر داشته باشید که پروتکل های لایه ۲ که روی رسانه اجرا می شوند معمولاً برای پیوندهای WAN متفاوت از پیوندهای LAN است.

[۱] Unshielded twisted pair

رسانه بی سیم

رسانه بی سیم انعطاف پذیری را به اتصالات WAN می افزاید و اغلب هزینه را کاهش می دهد. در اینجا چند نمونه از رسانه های بی سیم آورده شده است:

• تلفن همراه: برخی از فناوری های تلفن همراه ، مانند [۲](LTE) ، که از نرخ داده ۱۰۰ مگابیت بر ثانیه به دستگاه های تلفن همراه و نرخ داده ۱ گیگابیت بر ثانیه برای دستگاه های ثابت پشتیبانی می کند ، می تواند برای اتصال یک دستگاه تلفن همراه مانند تلفن هوشمند به اینترنت استفاده شود از دیگر فناوری های تلفن های همراه می توان به ۲G edge, اشاره کرد که سرعت داده پایین را ارائه می دهد. ۲G edge, با ۳G بهبود یافته است و علاوه بر جدیدترین نسخه دسترسی ۴G ، LTE و [۳](HSPA +) را به همراه دارد . اصطلاح tethering با تلفن های هوشمند امروزی استفاده می شود. اتصال اینترنت به اینترنت اجازه می دهد تا اتصال داده تلفن هوشمند توسط دستگاه دیگری مانند لپ تاپ مورد استفاده قرار گیرد. همچنین ، نقاط محبوب تلفن همراه در حال افزایش محبوبیت هستند زیرا این دستگاه ها به شبکه داده شرکتی تلفن همراه متصل می شوند و آن شبکه داده را از طریق فن آوری های شبکه بی سیم در دسترس دستگاه های مجاور (معمولاً حداکثر پنج دستگاه) قرار می دهند. به عنوان مثال ، این اجازه می دهد تا چند مسافر در یک اتومبیل یک نقطه اتصال تلفن همراه به اشتراک بگذارند و یا از لپ تاپ خود به اینترنت وصل شوند. Code Division Multiple Access (CDMA) و Global System for Mobiles (GSM) دو سیستم اصلی رادیویی مورد استفاده در تلفن های همراه هستند. GSM در عملکرد خود از Time Division Multiple Access (TDMA) استفاده می کند.

[۲] Long-Term Evolution

[۳] High-Speed Packet Access

توجه

گاهی اوقات از اصطلاح [۴](ICS) به جای tethering استفاده می شود توجه داشته باشید که ICS

یک راه حل مایکروسافت ویندوز است ، اجازه می دهد یک Microsoft Windows– مبتنی بر کامپیوتر با اتصال اینترنت (احتمالاً از طریق کارت داده داخلی تلفن همراه) برای به اشتراک گذاشتن ارتباط آن با سایر دستگاه ها استفاده شود .

ماهواره

برخی از مکان ها گزینه اتصال WAN ندارند ، مانند اتصالات DSL یا مودم های کابلی ، که در مناطق شهری در دسترس هستند. با این حال ، این مکان ها ممکن است بتوانند با استفاده از ارتباطات ماهواره ای به اینترنت یا دفاتر از راه دور متصل شوند ، که یک انتقال از ماهواره انجام می شود ، توسط یک ایستگاه زمینی ماهواره ای دریافت می شود و سپس با استفاده از یک هاپ ماهواره ای دیگر یا یک مکان دیگر به مقصد ارسال می شود.

WiMAX: [5](WiMAX) دسترسی باند پهن بی سیم به مکان های ثابت (به عنوان جایگزینی برای فناوری هایی مانند DSL) و دستگاه های تلفن همراه را ارائه می دهد. بسته به ارائه دهنده خدمات WiMAX ، مناطق تحت پوشش WiMAX می تواند کل شهرها یا کشورهای کوچک را در بر بگیرد.

• HSPA +: مانند WiMAX ، دسترسی سریع (HSPA +) فناوری ارائه دهنده خدمات باند پهن بی سیم است. حداکثر میزان داده برای HSPA + 84 مگابیت در ثانیه است.
• رادیو: دامنه فرکانس ها (اندازه گیری شده در هرتز [هرتز] ، که نشان دهنده تعداد چرخه های شکل موج در ثانیه است) که معمولاً در طیف فرکانس رادیویی در نظر گرفته می شود ، شامل فرکانس های ۳KHz تا ۳۰۰GHz است. کشورهای مختلف دارای استانداردهای خاص خود هستند که تعیین می کنند از کدام دامنه فرکانس می توان برای چه اهدافی استفاده کرد. به عنوان مثال ، در ایالات متحده ، کمیسیون ارتباطات فدرال (FCC) استفاده از فرکانس ها را در طیف فرکانس رادیویی تنظیم می کند. بنابراین ، در حالی که چندین راه حل WAN مبتنی بر رادیو وجود دارد ، اجرای آنها ممکن است بسته به کشور متفاوت باشد.

چند نکته منفی بالقوه در رسانه WAN بی سیم شامل افزایش تاخیر و نرخ خطای بسته بالاتر در مقایسه با پیوندهای فیزیکی است.

[۴] Internet connection sharing

[۵] Worldwide Interoperability for Microwave Access

فن آوری های WAN

بخش قبلی مجموعه ای از ویژگی های اتصال WAN را ارائه داده است. درک این ویژگی ها اکنون می تواند به شما کمک کند مجموعه فناوری های WAN ارائه شده در این بخش را بهتر درک کنید.

Dedicated Leased Line

یک خط اجاره اختصاصی معمولاً یک اتصال نقطه به نقطه است که دو سایت را بهم متصل می کند. تمام پهنای باند موجود در آن خط اجاره اختصاصی در دسترس آن سایتها است. این بدان معناست که برخلاف اتصال packet-switched ، پهنای باند اتصال خط اجاره اختصاصی نیازی به تقسیم بین چندین مشتری ارائه دهنده خدمات ندارد. فن آوری های WAN که با خطوط اختصاصی اجاره ای استفاده می شوند شامل مدارهای دیجیتالی مانند T1 ، E1 ، T3 و E3 هستند. این مدارها می توانند از فناوری مالتی پلکسینگ برای انتقال همزمان مکالمات متعدد در کانالهای مختلف ۶۴Kbps استفاده کنند. یک کانال ۶۴Kbps منفرد Digital Signal 0 (DS0) نامیده می شود. وقتی یکی از این مدارها به محل شما می آید ، روی دستگاهی به نام واحد خدمات کانال / واحد خدمات داده (CSU / DSU) خاتمه می یابد. همچنین ، توجه داشته باشید که یک پروتکل لایه ۲ رایج که در خطوط اختصاصی اجاره استفاده می شود ، پروتکل نقطه به نقطه (PPP) است. یک نوع اتصال متداول که برای اتصال به CSU / DSU استفاده می شود RJ-48C است که به نظر می رسد کانکتور RJ-45 (اترنت) باشد

توجه

یک پروتکل معمول کمتر مورد استفاده در dedicated leased lines (در مقایسه با PPP) ، کنترل سطح بالای پیوند داده (HDLC) است. HDLC فاقد بسیاری از ویژگی های PPP است و در اجرای مبتنی بر استانداردهای خود ، فقط می تواند از یک پروتکل لایه ۳ در یک مدار پشتیبانی کند. با این حال ، سیسکو اجرای HDLC خاص خود را دارد که در آن هدر HDLC دارای یک قسمت پروتکل است ، بنابراین امکان انتقال همزمان چندین پروتکل لایه ۳ را فراهم می کند.

T1

مدارهای T1 در ابتدا در شبکه های تلفنی مورد استفاده قرار می گرفتند ، به این منظور که یک مکالمه صوتی در یک کانال واحد انجام شود (یعنی یک DS0 واحد). یک مدار T1 از ۲۴ DS0 تشکیل شده است که به آن Digital Signal 1 (DS1) می گویند. پهنای باند مدار T1 1.544 مگابیت بر ثانیه است:

• اندازه فریم T1 = 193 بیت (یعنی ۲۴ کانال * ۸ بیت در هر کانال + ۱ بیت فریم = ۱۹۳ بیت).
• قضیه Nyquist برای ارسال مکالمه صوتی در هر ثانیه به ۸۰۰۰ نمونه نیاز دارد (یعنی سرعت حداقل دو برابر بالاترین فرکانس ۴۰۰۰Hz).
• پهنای باند کل = فریم های ۱۹۳ بیتی * ۸۰۰۰ نمونه در ثانیه = ۱٫۵۴۴ مگابیت در ثانیه.

در یک محیط T1 ، همزمان بیش از یک فریم ارسال می شود. در اینجا دو روش محبوب برای گروه بندی این فریم ها وجود دارد:

Super Frame (SF) : 12 فریم استاندارد ۱۹۳ بیتی را در یک قاب فوق العاده ترکیب می کند

Super Frame Extended (ESF) :  ۲۴ فریم استاندارد ۱۹۳ بیتی را در یک قاب فوق العاده گسترده ترکیب می کند

مدارهای T1 در آمریکای شمالی و ژاپن محبوب هستند.

E1

مدار E1 برخلاف ۲۴ کانال موجود در مدار T1 شامل ۳۲ کانال است. با این وجود فقط ۳۰ کانال از این ۳۲ کانال می توانند داده (یا صوتی یا تصویری) را انتقال دهند. به طور خاص ، اولین کانال از این ۳۲ کانال مخصوص کادربندی و همگام سازی و کانال هفدهم مخصوص signaling (یعنی تنظیم ، نگهداری و از بین بردن تماس) است. از آنجا که مدار E1 دارای DS0 بیشتری نسبت به T1 است ، ظرفیت پهنای باند بیشتری دارد. به طور خاص ، ظرفیت پهنای باند E1 ، ۲٫۰۴۸Mbps ) 8,000 نمونه در ثانیه است ، طبق قضیه Nyquist  ،۸ بیت در هر نمونه * ۳۲ کانال = ۲،۰۴۸،۰۰۰ بیت در ثانیه). برخلاف مدار T1 ، مدار E1 فریم ها را در SF یا ESF گروه بندی نمی کند. بلکه مدار E1  ، ۱۶ فریم را در یک چند فریم گروه بندی می کند. مدارهای E1 در خارج از آمریکای شمالی و ژاپن محبوب هستند

T3

در همان خانواده استاندارد T-carrier با T1 ، مدار T3 ظرفیت پهنای باند بیشتری را ارائه می دهد. در حالی که یک مدار T1 24 DS0 را با یک اتصال فیزیکی واحد ترکیب می کند تا ۱٫۵۴۴Mbps پهنای باند را ارائه دهد ، یک مدار T3 ترکیبی از ۶۷۲ DS0 را با یک اتصال فیزیکی واحد تحویل مشتری از طریق کابل کواکسیال می دهد ، که به آن سیگنال دیجیتال ۳ (DS3) می گویند. یک مدار T3 دارای پهنای باند ۴۴٫۷Mbps است.

E3

همانطور که یک مدار T3 پهنای باند بیشتری نسبت به یک مدار T1 فراهم می کند ، پهنای باند موجود ۳۴٫۴ مگابیت بر ثانیه مدار E3 به طور قابل توجهی بیشتر از ۲٫۰۴۸ مگابیت بر ثانیه پهنای باند ارائه شده توسط یک مدار E1 است. یک تصور غلط رایج این است که پهنای باند E3 از پهنای باند T3 بیشتر است زیرا پهنای باند E1 از پهنای باند T1 بیشتر است. با این وجود پهنای باند T3 (یعنی ۴۴٫۷ مگابیت بر ثانیه) بیشتر از E3 (یعنی ۳۴٫۴ مگابیت بر ثانیه) است.

CSU / DSU

مودم های آنالوگ اگرچه از محبوبیت کمتری نسبت به گذشته برخوردار بودند ، اما اجازه می داد یک خط تلفن به خانه یا محل کار خود بیاید و در مودم های آنالوگ ، که اتصال داده را برای دستگاه هایی مانند رایانه های شخصی فراهم می کند ، خاتمه یابد. این مودم های آنالوگ از مکالمه داده ای واحد در هر مودم پشتیبانی می کنند. با این وجود ، مدارهای دیجیتال (به عنوان مثال ، مدارهای T1 ، E1 ، T3 و E3) معمولاً دارای مکالمه داده ای متعدد هستند که در یک اتصال فیزیکی واحد با یکدیگر مالتی پلکس می شوند. بنابراین ، در مقابل مودم آنالوگ ، به یک مودم دیجیتال نیاز است. این مودم دیجیتال باید بتواند بین داده های وارد شده به DS0 های مختلف تفاوت قائل شود. به چنین مودم دیجیتالی واحد [۶](CSU / DSU) گفته می شود. همانطور که در شکل ۷-۴ نشان داده شده است ، یک مدار CSU / DSU می تواند یک مدار دیجیتال ورودی را از یک ارائه دهنده خدمات خاتمه دهد و بیت های قالب بندی شده مناسب را به یک روتر ارسال کند. CSU / DSU از زمان بندی (که اغلب توسط ارائه دهنده خدمات ارائه می شود) برای تعیین زمان توقف یک بیت و شروع بیت دیگر استفاده می کند. بنابراین ، مداری که از یک سرویس دهنده ارائه می شود و روی CSU / DSU ختم می شود ، یک مدار همزمان است (که در آن همگام سازی با clocking امکان پذیر است).

[۶] channel service unit/data service unit

شکل ۴-۷ : CSU/DSU Terminating a synchronous circuit

توجه

از آنجا که CSU / DSU با بیت کار می کند ، به عنوان یک دستگاه لایه ۱ طبقه بندی می شود.

Metro Ethernet

پورت های اترنت (با استفاده از اتصال دهنده RJ-45) بسیار معمول و ارزان تر از پورت های سریال و کابل های مرتبط هستند. یک ارائه دهنده خدمات می تواند رابط Ethernet را برای اتصال WAN به مشتریان خود ارائه دهد. ارائه دهنده خدمات اتصالات منطقی (در شبکه ارائه دهنده) را که برای اتصال سایتهای مشتری لازم است پیکربندی می کند. فناوری مورد استفاده در شبکه ارائه دهنده از نظر مشتری پنهان است و به نظر می رسد اتصال اترنت به هر یک از سایتهای مشتری باشد. توان عملیاتی بین سایت ها بر اساس سطح خدمات خریداری شده توسط مشتری توسط ارائه دهنده کنترل می شود.

پروتکل نقطه به نقطه

یک پروتکل لایه ۲ رایج که در Metro Ethernet استفاده می شود ، پروتکل نقطه به نقطه (PPP) است. PPP توانایی انتقال همزمان چندین پروتکل لایه ۳ (به عنوان مثال IP و IPX) از طریق استفاده از پروتکل های کنترل (CP) را دارد. به عنوان مثال IP ، از پروتکل کنترل IP (IPCP) استفاده می کند. هر CP  لایه ۳نمونه ای از پروتکل کنترل پیوند PPP (LCP) را اجرا می کند. چهار ویژگی اصلی توسط LCP ارائه می شود

• Multilink interface : ویژگی رابط چند منظوره PPP این امکان را فراهم می کند که چندین اتصال فیزیکی با یکدیگر در یک رابط منطقی پیوند بخورند. این رابط منطقی امکان تعادل بار رابط بین چندین رابط فیزیکی را فراهم می کند. به اینMultilink PPP میگویند .
• Looped link detection : یک حلقه لایه ۲ (از پیوندهای PPP) قابل شناسایی و جلوگیری است.
• تشخیص خطا: قابهای حاوی خطا توسط PPP قابل شناسایی و دور انداختن هستند.
• احراز هویت: دستگاهی در یک انتهای پیوند PPP می تواند دستگاه را در انتهای دیگر پیوند تأیید کند. برای انجام احراز هویت PPP از سه روش استفاده می شود:
• (PAP): Password Authentication Protocol (PAP) احراز هویت یک طرفه را انجام می دهد (مشتری با سرور احراز هویت می کند) ، همانطور که در شکل ۷-۵ نشان داده شده است. یک اشکال قابل توجه در PPP ، به غیر از احراز هویت یک طرفه ، آسیب پذیری امنیتی انتقال متن معتبر آن است که می تواند به یک شنودگر اجازه دهد از اعتبار سنجی استفاده کند.

شکل ۵-۷ : اجراز هویت PAP

• Challenge-Handshake Authentication Protocol (CHAP) : مانند PAP احراز هویت یک طرفه را انجام می دهد. با این حال ، احراز هویت از طریق یک مصافحه سه طرفه (پیام های چالش ، پاسخ و پذیرش) بین سرور و سرویس گیرنده انجام می شود ، همانطور که در شکل ۷-۶ نشان داده شده است. مصافحه سه طرفه اجازه می دهد تا مشتری بدون ارسال اطلاعات معتبر از طریق شبکه احراز هویت شود

شکل ۶-۷ : احراز هویت CHAP

• پروتکل احراز هویت Microsoft Challenge-Handshake (MS-CHAP): MS-CHAP نسخه CHAP نسخه مایکروسافت است که مجموعه ای از ویژگی های اضافی از جمله احراز هویت دو طرفه را ارائه می دهد.

توجه

این ویژگی های PPP اختیاری است و لزوماً در یک اتصال PPP مشخص یافت نمی شود.

پروتکل نقطه به نقطه از طریق اترنت

یک فناوری WAN محبوب (به طور خاص ، یک فناوری دسترسی به اینترنت) در اقامتگاه ها و مشاغل تجاری ، خط مشترک دیجیتال (DSL) است. با این حال ، به عنوان بخشی از بحث PPP ، توجه داشته باشید که اتصالات DSL از یک نوع PPP به نام PPP over Ethernet (PPPoE) استفاده می کنند. همانطور که شکل ۷-۷ نشان می دهد ، PPPoE معمولاً بین یک مودم DSL در یک خانه (یا محل کار) و یک ارائه دهنده خدمات استفاده می شود. به طور خاص ، PPPoE فریم های PPP را درون قاب های اترنت محصور می کند. PPP برای استفاده از ویژگی های آن مانند احراز هویت استفاده می شود. به عنوان مثال ، هنگام راه اندازی مودم DSL در خانه ، معمولاً باید مدارک تأیید اعتبار را ارائه دهید. اگرچه اترنت احراز هویت را کنترل نمی کند ، PPP این کار را انجام می دهد. با ترکیب اترنت با PPP ، دستگاه های مبتنی بر اترنت (به عنوان مثال رایانه های شخصی) می توانند از ویژگی های PPP مانند احراز هویت استفاده کنند.

شکل ۷-۷ : نمونه ای از توپولوژی PPPOE

PPP اغلب پروتکلی است که توسط Microsoft Routing و Remote Access Server (RRAS) استفاده می شود ، این یک ویژگی Microsoft Windows Server است که به مشتریان Microsoft Windows امکان دسترسی از راه دور به شبکه Microsoft Windows را می دهد. شکل ۷-۸ پنجره پیکربندی RRAS را برای پیکربندی یک مسیر ثابت نشان می دهد.

شکل ۸-۷ : MICROSOFT RRAS

استفاده از PPP به همراه Microsoft RRAS امکان پشتیبانی از ویژگی های PPP ، مانند ویژگی رابط چند منظوره را فراهم می کند. به عنوان مثال ، ویژگی رابط چند منظوره می تواند به چندین اتصال مودم dial-up در یک اتصال منطقی متصل شود و باعث افزایش پهنای باند به یک سرویس گیرنده Microsoft Windows از راه دور شود. PPP برای Microsoft RRAS ، که می تواند از پروتکل اینترنت Serial Line (SLIP) استفاده کند مورد نیاز نیست. با این حال ، PPP به دلیل ویژگیهای  (به عنوان مثال ، رابط چند لینک و تشخیص خطا) بر SLP ترجیح داده میشود .

توجه

Microsoft RRAS قبلاً به Microsoft RAS (سرور دسترسی از راه دور) معروف بود.

توجه

یک گزینه جایگزین برای RRAS ، جایی که سرویس گیرنده های از راه دور می توانند به عضویت یک شبکه Microsoft Windows درآیند ، کنترل دسکتاپ از راه دور است. با کنترل دسکتاپ از راه دور ، یک کامپیوتر از راه دور مستقیماً عضو یک شبکه داخلی نمی شود (به عنوان مثال ، یک شبکه در داخل یک شرکت). بلکه رایانه ای را کنترل می کند که از قبل بخشی از یک شبکه داخلی است (که می تواند مبتنی بر مایکروسافت ویندوز باشد یا براساس برخی از سیستم عامل های دیگر مانند Linux یا macOS) کار کند. با کنترل دسکتاپ از راه دور ، یک کاربر از راه دور می تواند صفحه کامپیوتر داخلی را ببیند و کامپیوتر را با صفحه کلید و ماوس کنترل کند. یک نمونه از پروتکلی که از کنترل دسکتاپ از راه دور پشتیبانی می کند ، [۱](ICA) است که محصولی از Citrix است. فناوری دیگری که از کنترل از راه دور دسکتاپ رایانه پشتیبانی می کند [۲](VNC) است.

[۱] Independent Computer Architecture

[۲] virtual network computing

خط مشترک دیجیتال

خط مشترک دیجیتال (DSL) که در بسیاری از مکان های مسکونی و مشاغل کوچک (به عنوان مکان های کوچک دفتر کار یا خانه یا SOHO شناخته می شود) امری معمول است ، گروهی از فناوری ها است که انتقال داده با سرعت بالا را از طریق سیم تلفن موجود فراهم می کند. DSL انواع مختلفی دارد که در نرخ داده و محدودیت های فاصله متفاوت است. سه نوع محبوب DSL عبارتند از: DSL نامتقارن (ADSL) ، DSL متقارن (SDSL) ، و نرخ بیت DSL بسیار بالا (VDSL):

• Asymmetric DSL (ADSL): یک راه حل محبوب برای دسترسی به اینترنت برای مکان های مسکونی است . شکل ۷-۹ یک نمونه توپولوژی ADSL را نشان می دهد. توجه داشته باشید که ADSL به یک تلفن آنالوگ موجود اجازه می دهد همان خطی را که برای داده برای انتقال همزمان صدا و داده استفاده می شود ، به اشتراک بگذارد.

شکل ۹-۷ : نمونه ای از توپولوژی ADSL

همچنین در شکل ۷-۹ توجه داشته باشید که حداکثر فاصله از یک مودم DSL تا یک DSL مالتی پلکسر(DSLAM)  ۱۸۰۰۰ فوت است. این محدودیت ناشی از روشی است که شرکت های تلفنی برای تغییر امپدانس خطوط تلفن برای چندین دهه استفاده کرده اند. تاریخچه مختصربه این صورت است : اگر سیم های کابل تلفن برای چندین هزار فوت کنار هم قرار بگیرند ، ظرفیت در خط جمع می شود (که می تواند باعث پژواک شود). برای خنثی کردن این ظرفیت ، پس از ۱۸۰۰۰ فوت کابل ، شرکت های تلفنی یک load coil را وارد می کنند ، که باعث القای خط می شود. از نظر الکتریکی ، القا مخالف ظرفیت است. بنابراین ، با افزودن یک load coil ، بسیاری از ظرفیت ساخته شده در یک کابل تلفن کاهش می یابد. با این حال ، سیگنال های ADSL نمی توانند از یک load coil عبور کنند ، بنابراین محدودیت فاصله ۱۸۰۰۰ فوت برای ADSL وجود دارد .

شکل ۷-۹ همچنین نشان می دهد که چگونه یک خط تلفن که از محل اقامت خارج می شود در DSLAM خاتمه می یابد. DSLAM به عنوان یک نقطه تجمع برای چندین اتصال عمل می کند و از طریق شبکه ATM به روتر ارائه دهنده خدمات متصل می شود. ارائه دهنده خدمات با استفاده از یک سرور احراز هویت ، اعتبار کاربر را که از طریق PPPoE داده شده ، تأیید می کند. همچنین ، ارائه دهنده خدمات دارای یک سرور DHCP برای توزیع اطلاعات آدرس IP به دستگاه های کاربر نهایی (به عنوان مثال کامپیوتر یا روتر بی سیم متصل به مودم DSL) است. اصطلاح نامتقارن در DSL نامتقارن براساس سرعت upstream و downstream میتواند متفاوت باشد . به طور معمول ، سرعت downstream بیشتر از سرعت upstream در اتصال ADSL است. حداکثر تئوری سرعت downstream برای اتصال ADSL  (۸Mbps) و حداکثر سرعت upstream (1.544Mbps) (سرعت مدار T1) است.

DSL متقارن (SDSL): در حالی که ADSL دارای سرعت نامتقارن (نابرابر) upstream و downstream است ، بر اساس تعریف ، SDSL دارای سرعت متقارن (برابر) upstream و downstream است. تمایز دیگر بین ADSL و SDSL این است که SDSL اجازه نمی دهد صدا و داده همزمان در یک خط تلفن وجود داشته باشد. بنابراین ، SDSL در تاسیسات مسکونی محبوبیت کمتری دارد زیرا برای داده ها یک خط تلفن اضافی مورد نیاز است. اگرچه ارائه دهندگان خدمات متفاوت هستند ، حداکثر میزان نرخ داده upstream and downstream  معمول برای اتصال SDSL  (۱٫۱۶۸Mbps) است. همچنین ، اتصالات SDSL معمولاً به حداکثر فاصله  ۱۲,۰۰۰ ft بین مودم DSL و DSLAM آن محدود می شوند.

DSL با نرخ بیت بسیار بالا (VDSL): VDSL دارای ظرفیت پهنای باند بسیار بالاتر از ADSL یا SDSL است ، با محدودیت ترافیک downstream  (۵۲Mbps) و محدودیت ترافیک upstream (upstream) است . محدودیت فاصله VDSL 4000 فوت کابل تلفن بین مودم کابل و DSLAM است. این محدودیت ممکن است برای بسیاری از مشترکان بالقوه VDSL ، به دلیل مجاورت آنها با نزدیکترین دفتر مرکزی تلفن (CO) سختگیرانه به نظر برسد. با این حال ، ارائه دهندگان خدمات و شرکت های تلفنی ارائه دهنده خدمات VDSL اغلب شبکه فیبر نوری خود را به جوامع اطراف خود گسترش می دهند. این اجازه می دهد تا دروازه های VDSL در چندین انجمن واقع شوند. سپس محدودیت ۴۰۰۰ فوت به محدودیت فاصله بین مودم DSL و نزدیکترین دروازه VDSL تبدیل می شود ، بنابراین تعداد مشترکین بالقوه VDSL افزایش می یابد.

کابل مودم

شرکتهای تلویزیونی کابلی دارای زیرساخت های کاملاً تثبیت شده و گسترده برای برنامه های تلویزیونی هستند. این زیرساخت ممکن است شامل کابل کواکسیال و فیبر نوری باشد. به چنین زیرساختی شبکه توزیع [۱](HFC) گفته می شود. این شبکه ها می توانند دامنه های فرکانسی خاصی را برای انتقال داده های upstreamو downstream تعیین کنند. دستگاه مستقر در یک محل اقامت (یا مشاغل) که می تواند در آن دامنه فرکانس داده ها را دریافت و انتقال دهد ، به عنوان مودم کابلی شناخته می شود ، همانطور که در شکل ۷-۱۰ نشان داده شده است.

[۱] hybrid fiber-coax

شکل ۱۰-۷ : نمونه ای از توپولوژی CABLE MODEM

دامنه های فرکانسی که معمولاً برای داده های upstream و downstreamداده می شوند به شرح زیر است:

• فرکانس های داده Upstream: 5 مگاهرتز تا ۴۲ مگاهرتز
• فرکانس های داده Downstream : 50 مگاهرتز تا ۸۶۰ مگاهرتز

اگرچه حداکثر تئوری محدودیت پهنای باند Downstream بیشتر است (و به شبکه توزیع HFC مورد استفاده بستگی دارد) ، بیشتر سرعت های Upstream به ۲ مگابیت بر ثانیه محدود می شوند و سرعت Downstream به ۱۰ مگابیت بر ثانیه محدود می شود. با ادامه تکامل شبکه های توزیع HFC ، ظرفیت پهنای باند بیشتری در دسترس خواهد بود. حداکثر تئوری کنونی ۱Gbps upstream و ۱۰Gbps downstream است. فرکانس های اختصاص داده شده به انتقال داده ها توسط نسخه Data-Over-Cable Service Interface Specification (DOCSIS) مشخص شده اند. اگرچه DOCSIS یک استاندارد بین المللی است ، کشورهای اروپایی از مجموعه دامنه های فرکانسی خود استفاده می کنند. استاندارد خودشان به عنوان Euro-DOCSIS شناخته می شود.

شبکه نوری همزمان

Synchronous Optical Network (SONET) یک فناوری لایه ۱ است که از کابل کشی فیبر نوری به عنوان رسانه خود استفاده می کند. از آنجا که SONET یک فناوری لایه ۱ است ، می توان از آن برای انتقال انواع مختلف کپسوله سازی لایه ۲ مانند حالت انتقال ناهمزمان (ATM) استفاده کرد. همچنین ، از آنجا که SONET از کابل کشی فیبر نوری استفاده می کند ، نرخ داده بالایی را ارائه می دهد ،( معمولاً در محدوده ۱۵۵ مگابیت بر ثانیه تا ۱۰ گیگابیت بر ثانیه و محدودیت های مسافت طولانی ، معمولاً در محدوده ۲۰ کیلومتر تا ۲۵۰ کیلومتر). نرخ انتقال نوری حامل مانند OC3 (نزدیک به ۱۵۵ مگابیت در ثانیه) و OC12 (نزدیک به ۶۲۲ مگابیت در ثانیه) نمونه هایی از مشخصات پهنای باند انتقال سیگنال دیجیتال است.

توجه

اصطلاح SONET اغلب به طور مترادف با اصطلاح Synchronous Digital Hierarchy (SDH) استفاده می شود ، که یکی دیگر از استاندارد های مولتی پلکسینگ فیبر نوری است. اگرچه این استانداردها مشابه هستند ، SONET معمولاً در آمریکای شمالی دیده می شود ، در حالی که SDH محبوبیت بیشتری در سراسر جهان دارد

یک شبکه SONET می تواند از نظر توپولوژی فیزیکی متفاوت باشد. به عنوان مثال ، دستگاه ها می توانند به اندازه ۱۶ دستگاه دیگر به صورت خطی (شبیه توپولوژی BUS) یا به صورت توپولوژی حلقه ای به هم متصل شوند. یک شبکه (MAN) ، همانطور که در شکل ۷-۱۱ نشان داده شده است ، اغلب از یک توپولوژی حلقه ای استفاده می کند. این حلقه ممکن است یک منطقه بزرگ شهری را دور بزند. سایتهای درون آن MAN می توانند به نزدیکترین نقطه حلقه SONET متصل شوند.

شکل ۱۱-۷ : نمونه ای از توپولوژی SONET

توجه

یک شبکه SONET از یک طول موج نور به همراه مالتی پلکسینگ تقسیم زمان (TDM) برای پشتیبانی از چندین جریان داده در یک فیبر استفاده می کند. این روش با مالتی پلکسینگ تقسیم طول موج متراکم [۱](DWDM) ، که یکی دیگر از شبکه های نوری با سرعت بالا است و معمولاً در MAN ها استفاده می شود ، متفاوت است. DWDM از ۳۲ طول موج نور بر روی یک فیبر استفاده می کند ، که هر طول موج می تواند ۱۶۰ انتقال همزمان را با استفاده از بیش از هشت طول موج فعال در هر فیبر پشتیبانی کند. در مالتی پلکسینگ [۲](CWDM) کمتر از هشت طول موج فعال در هر فیبر استفاده می شود.

[۱] dense wavelength-division multiplexing

[۲] Coarse wavelength-division multiplexing

توجه

یکی دیگر از فناوری های WAN نوری که باید از آن آگاهی داشته باشید ، شبکه نوری غیرفعال [۳](PON) است که به یک کابل فیبر تک امکان سرویس دهی به ۱۲۸ مشترک را می دهد. این امر از طریق جداکننده های نوری (غیرفعال) امکان پذیر است.

[۳] passive optical network

ماهواره

بسیاری از مناطق روستایی امکان اتصال به IP WAN یا اینترنت از طریق رسانه فیزیکی (به عنوان مثال ، مودم DSL یا اتصال مودم کابل باند پهن) را ندارند. برای چنین مکانهایی ، اتصال WAN ماهواره ای ، همانطور که در شکل ۷-۱۲ نشان داده شده است ، یک گزینه است .

شکل ۱۲-۷ : نمونه ای از توپولوژی satellite WAN

بیشتر ماهواره های مورد استفاده برای اتصال WAN در مدار بالای خط استوا زمین قرار دارند ، حدود ۲۲۳۰۰ مایل ارتفاع. بنابراین ، اگر به عنوان مثال مشتری در آمریکای شمالی منظره ای از آسمان جنوب داشت ، می توانست یک دیش ماهواره نصب کرده و یک مسیر ارتباطی از منظر دید را با ماهواره در مدار برقرار کند. سپس ماهواره انتقال را بین سایت مشتری و ایستگاه زمینی ارائه دهنده خدمات انجام می دهد. سپس ایستگاه زمینی می تواند از طریق رسانه های فیزیکی ، به یک IP WAN یا اینترنت اتصال دهد. دو ملاحظه مهم در طراحی باید در نظر گرفته شود:

تأخیر: امواج رادیویی با سرعت نور حرکت می کنند ، یعنی ۱۸۶,۰۰۰ مایل در ثانیه ، یا ۳ * ۱۰^۸ متر در ثانیه. این سرعت سرعت نور (و امواج رادیویی) در خلا است. با این حال ، برای اهداف این بحث ، حتی اگر از نظر فنی ، سرعت نور (و امواج رادیویی) هنگام حرکت از طریق هوا ، در مقایسه با خلأ ، کمی کندتر باشد شما ، این مقادیر را فرض کنید. اگرچه اینها سرعت بالایی هستند ، اما فاصله مشتری و ماهواره را در نظر بگیرید. اگر مشتری در ۲,۰۰۰ مایلی شمال استوا واقع شده باشد ، می توان با استفاده از قضیه فیثاغورس فاصله تقریبی بین سایت مشتری و ماهواره را محاسبه کرد: d² = 2000² + 22،۳۰۰^۲. با حل معادله d ، که فاصله مشتری و ماهواره است ، تقریباً ۲۲,۳۹۰ مایل میشود . انتقال از مشتری به مقصد در اینترنت (یا IP WAN) باید از مشتری به ماهواره ، از ماهواره به ایستگاه زمینی و سپس به اینترنت (یا IP WAN) منتقل شود. تأخیر انتشار به تنهایی با دریافت یک سیگنال از ماهواره تقریباً ۲۴۱ میلی ثانیه است (۲۲,۳۹۰ * ۲) / ۱۸۶,۰۰۰ = .۲۴۱ seconds = 241 ms)  . و به این ، باید اجزای تأخیر دیگر مانند تأخیر پردازش (توسط ماهواره و سایر دستگاه های شبکه) را اضافه کنید ، تاخیر یک طرفه را بیشتر از یک چهارم ثانیه کنید و بنابراین تأخیر رفت و برگشت بیشتر از یک و نیم ثانیه است  چنین تأخیری برای برنامه های حساس به تأخیر مانند  (VoIP)Voice over IP مناسب نیست

حساسیت به شرایط آب و هوایی: از آنجا که ارتباط بین ماهواره مشتری و ماهواره در مدار باید از جو زمین عبور کند ، شرایط آب و هوایی می تواند مانع ارتباطات شود. به عنوان مثال ، اگر یک رعد و برق نزدیک محل مشتری باشد ، ممکن است مشتری به طور موقت ارتباط خود را با ماهواره قطع کند.

بر اساس این ملاحظات طراحی ، حتی اگر فناوری WAN ماهواره ای از نظر موقعیت جغرافیایی انعطاف پذیری فوق العاده ای را ارائه می دهد ، راه حل های بیشتر مبتنی بر زمین ترجیح داده می شوند.

ساده خدمات تلفن قدیمی

شبکه تلفن سوئیچ همگانی (PSTN) از چندین مخابراتی تلفنی از سراسر جهان تشکیل شده است. یک مکان کاربر نهایی (به عنوان مثال ، یک خانه یا مشاغل) با اتصال به شرکت تلفن محلی خود ، که به عنوان یک شرکت حمل و نقل محلی (LEC) شناخته می شود ، به PSTN می رسد. اتصالات آنالوگ (هم ارتباط صوتی و هم ارتباط داده ای) با استفاده از PSTN به عنوان اتصالات سرویس تلفنی قدیمی (POTS) ساده شناخته می شوند. با PSTN که امروز آن را می شناسیم ، می توانید از هرجای دنیا تماس تلفنی برقرار کنید. اگرچه پهنای باند موجود در PSTN محدود است ، PSTN چنین شبکه گسترده ای است ، احتمال دسترسی به آن در هر مکان بیش از سایر راه حل های WAN سیمی است. بنابراین ، مزیت در دسترس بودن عملکرد معامله را دارد. از اتصال POTS می توان برای اتصال به اینترنت (یا IP WAN) با اتصال کامپیوتر به مودم با کابل سریال با استفاده از DB-9 (نه پین) یا DB-25 (25 پین) RS232 / EIA232 استفاده کرد. پورت سریال ، USB با آداپتور یا رایانه با مودم داخلی و سپس اتصال مودم به خط تلفن POTS و شماره گیری از طریق ارائه دهنده خدمات. همانطور که در شکل ۷-۱۳ نشان داده شده است ، ارائه دهنده خدمات می تواند به اینترنت (یا IP WAN) متصل شود.

شکل ۱۳-۷ : نمونه ای از توپولوژی Dail-Up modem

همانطور که قبلاً گفته شد ، عملکرد اتصال POTS (با استفاده از مودم dial-up) محدود است. اگرچه مودم ها به عنوان مودم های ۵۶Kbps درجه بندی می شوند ، در ایالات متحده و کانادا ، نرخ داده upstream مودم به ۴۸٫۰Kbps و نرخ داده downstream آن به ۵۳٫۳Kbps محدود می شود. این محدودیت ها نه بر اساس محدودیت فنی بلکه بر اساس مقررات کمیسیون ارتباطات این کشورها اعمال می شوند.

جدول ۷-۲ مجموعه ای از اصطلاحات رایج را که هنگام کار با اتصالات POTS استفاده می شود ، هم برای صدا و هم برای داده ارائه می دهد.

جدول ۲-۷ : pots رایج

خدمات دیجیتال خدمات یکپارچه

شبکه [۱](ISDN) یک فناوری تلفنی دیجیتال است که از چندین کانال ۶۴Kbps (معروف به کانالهای حامل یا کانال های B) در یک اتصال پشتیبانی می کند. ISDN در دهه ۱۹۸۰ محبوبیت داشت و برای اتصال [۲](PBX) که سوئیچ تلفنی متعلق به یک شرکت هستند و توسط آن اداره می شوند به یک شرکت استفاده می شود. ISDN قابلیت انتقال صدا ، فیلم یا داده را بر روی B خود دارد. کانال ها ISDN همچنین یک مجموعه قوی از پروتکل های signaling را ارائه می دهد: Q.921  برای signaling لایه ۲ و Q.931 برای signaling لایه ۳٫ این پروتکل های signaling در یک کانال جداگانه (معروف به کانال دلتا ، کانال داده یا کانال D) (معروف به کانال دلتا ، کانال داده یا کانال D) در یک مدار ISDN اجرا می شوند مدارهای ISDN به عنوان مدار رابط نرخ پایه [۳](BRI) یا مدار رابط سرعت اولیه [۴](PRI) طبقه بندی می شوند:

• BRI: یک مدار BRI شامل دو کانال ۶۴Kbps B و یک کانال ۱۶Kbps D است. اگرچه چنین مداری می تواند دو مکالمه صوتی همزمان داشته باشد ، اما کانال های B می توانند به صورت منطقی به یک VC متصل شوند (با استفاده از ویژگی رابط چند منظوره PPP ، همانطور که قبلاً در این فصل بحث شد) مسیر داده ۱۲۸Kbps را ارائه می دهد.
• PRI: مدار PRI مدار ISDN است که روی مدار T1 یا E1 ساخته شده است. یک مدار T1 دارای ۲۴ کانال است. بنابراین ، اگر مدار PRI روی مدار T1 ساخته شده باشد ، مدار ISDN PRI دارای ۲۳ کانال B و یک کانال ۶۴Kbps D است. کانال بیست و چهارم در مدار T1 به عنوان کانال ISDN D استفاده می شود (کانال مورد استفاده برای حمل پروتکل های signaling 921 و Q.931 ، که برای راه اندازی ، نگهداری و از بین بردن اتصالات استفاده می شود).

همچنین ، یک مدار E1 دارای ۳۲ کانال است که کانال اول برای کادربندی و همگام سازی و کانال هفدهم برای signaling اختصاص داده شده است. بنابراین ، یک مدار ISIN PRI ساخته شده روی مدار E1 دارای ۳۰کانال B و یک کانال D است که کانال هفدهم است. شکل ۷-۱۴ عناصر تشکیل دهنده یک شبکه ISDN را نشان می دهد.

[۱] Integrated Services Digital Network

[۲] private branch exchanges

[۳] basic rate interface

[۴] primary rate interface

شکل ۱۴-۷ : نمونه ای از توپولوژی ISDN

برخی مدارهای ISDN مدارهای چهار سیمه و برخی دیگر دو سیم هستند. همچنین ، برخی از دستگاه های موجود در یک شبکه ISDN ممکن است بطور ذاتی دستگاه ISDN نباشند ، یا ممکن است لازم باشد به یک مدار چهار سیمه ISDN یا یک مدار دو سیمه ISDN متصل شوند. به دلیل همه این متغیرها ، یک شبکه ISDN ، همانطور که در شکل ۷-۱۴ نشان داده شده است ، نقاط مختلف مرجع در شبکه و عناصر مختلف در شبکه را دسته بندی می کند. جدول ۷-۳ تعاریفی از این نقاط و عناصر مرجع ارائه می دهد.

جدول۳ -۷ : ISDN network refrence points and elements

Frame Relay

اگرچه به دلیل گسترش فناوری هایی مانند مودم های کابلی و اتصالات DSL ، محبوبیت آن کمرنگ شده است ، برای سالهای زیادی Frame Relay فناوری WAN مورد انتخاب بسیاری از شرکتها بود. Frame Relay در مقایسه با leased lines در دسترس بودن گسترده و هزینه کم را ارائه می دهد. شکل ۷-۱۵ نمونه ای از توپولوژی Frame Relay را نشان می دهد. سایت های Frame Relay با استفاده از مدارهای مجازی (VC) بهم متصل می شوند. بنابراین ، یک رابط واحد روتر می تواند چندین VC داشته باشد. به عنوان مثال ، در شکل ۷-۱۵ ، توجه داشته باشید که روتر نیویورک دارای دو VC است (همانطور که توسط خطوط مشخص شده نشان داده شده است) که از یک رابط واحد بیرون می آید. یک VC برای روتر Austin و VC دیگر برای روتر Orlando تعیین شده است. این VC ها می توانند مدارهای نقطه به نقطه باشند ، جایی که VC بین نیویورک و Austinمتعلق به همان زیر شبکه IP است و VC بین نیویورک و Orlando به یک زیر شبکه جداگانه تعلق دارد. متناوباً ، اتصال از نیویورک به Austin و Orlando می تواند یک اتصال نقطه به چند نقطه باشد ، جایی که همه روترها به یک زیر شبکه یکسان تعلق دارند.

شکل ۱۵-۷ : نمونه ای از توپولوژی frame relay

Frame Relay یک فناوری لایه ۲ است و یک روتر از شناسه های قابل توجه محلی برای هر VC استفاده می کند. به این شناسه ها شناسه اتصال پیوند داده (DLCI) گفته می شود. از آنجا که DLCI ها از نظر محلی قابل توجه هستند ، DLCI در انتهای مختلف VC نیازی به همخوانی ندارند. برای مثال ، به  VC که نیویورک را با Orlando وصل می کند توجه داشته باشید. از دید روتر نیویورک ، VC با DLCI 103 نشان داده می شود. با این حال ، از دید روتر Orlando ، همان VC با DLCI 301 ارجاع می شود. اگر VC همیشه متصل باشد ، یک مدار مجازی دائمی (PVC) در نظر گرفته می شود . با این حال ، برخی از VC ها می توانند بر اساس نیاز مطرح شوند و از آنها به عنوان مدارهای مجازی سوئیچ شده (SVC) یاد می شود. برخلاف dedicated leased line ، Frame Relay پهنای باند یک ارائه دهنده خدمات را با دیگر مشتریان ارائه دهنده خدمات خود به اشتراک می گذارد. بنابراین ، مشترکان برای تضمین حداقل سطح خدمات ممکن است SLA خریداری کنند. از نظر SLA ، حداقل ضمانت پهنای باند ، نرخ [۱](CIR) نامیده می شود.

در زمان شلوغی ، یک ارائه دهنده خدمات ممکن است به فرستنده ای نیاز داشته باشد تا سرعت انتقال خود را به زیر CIR کاهش دهد. یک ارائه دهنده خدمات می تواند با تنظیم بیت [۲](BECN) در سرصفحه Frame Relay از فریمی که برای فرستنده در نظر گرفته شده و از سرعت آن می خواهد ، از فرستنده بخواهد که نرخ خود را کاهش دهد. اگر فرستنده برای پاسخگویی به بیت های BECN پیکربندی شده باشد ، می تواند سرعت انتقال خود را تا ۲۵٪ در هر زمان (که به طور پیش فرض ۱۲۵ میلی ثانیه است) کاهش دهد. هر دو تنظیمات CIR و BECN به عنوان عناصر Frame Relay Traffic Shapping (FRTS) در نظر گرفته می شوند. دستگاهی که بسته بندی را شکل می دهد به عنوان شکل دهنده بسته شناخته می شود. بیت دیگری که باید در هدر Frame Relay از آن آگاه باشید ، بیت واجد شرایط دور انداختن (DE) است. CIR حداقل تضمین پهنای باند برای مشتری ارائه دهنده خدمات است. با این حال ، اگر سرویس متراکم نباشد ، مشتری ممکن است بتواند موقتاً با نرخ بالاتری انتقال دهد. با این حال ، فریم هایی که بیش از CIR ارسال می شوند ، بیت DE را در مجموعه هدر خود دارند. سپس ، اگر ارائه دهنده خدمات Frame Relay با ازدحام روبرو شود ، ممکن است ابتدا آن قابهایی را که با بیت DE مشخص شده اند ، رها کند.

[۱] committed information rate

[۲] backward explicit congestion notification

SIP Trunk

SIP Trunk یک فناوری پروتکل صوت از طریق اینترنت (VoIP) است که بر اساس جلسه انجام می شودپروتکل شروع در فصل ۳ ، “اجزای شبکه” ، بسیاری از این پروتکل های مهم Voice over IP را با جزئیات پوشش دادیم . یک SIP Trunk به ارائه دهندگان خدمات تلفن از طریق اینترنت (ITSP) اجازه می دهد خدمات تلفنی و ارتباطات یکپارچه را به مشتریانی که مجهز به مبادله شعبه اختصاصی مستقر در SIP (IP-PBX) و امکانات ارتباطی واحد هستند ، ارائه دهند. بیشتر برنامه های ارتباطات یکپارچه صوتی ، تصویری و سایر برنامه های رسانه جریان مانند اشتراک دسکتاپ ، کنفرانس وب و فناوری های مشترک صفحه سفید را ارائه می دهند.

حالت انتقال ناهمزمان

مانند فریم رله ، حالت انتقال ناهمزمان (ATM) یک فناوری WAN لایه ۲ است که با استفاده از مفهوم PVC و SVC کار می کند. با این حال ، ATM از سلول های با طول ثابت ، در مقابل فریم های متغیر مورد استفاده توسط Frame Relay به عنوان واحد داده پروتکل (PDU) خود استفاده می کند . همانطور که در شکل ۷-۱۶ نشان داده شده است ، یک سلول ATM شامل یک محموله ۴۸ بایت و یک هدر ۵ بایت است. جدول ۷-۴ زمینه های یک سرآیند ATM را توصیف می کند.

شکل ۱۶-۷ : ساختار ATM Cell

جدول ۴-۷ : فیلدهای ATM header

اندازه محموله ۴۸ بایت سلول ATM در نتیجه سازش بین خواسته های کشورهای مختلف به عنوان یک استاندارد بین المللی برای ATM در حال توسعه است. برخی از کشورها مانند فرانسه و ژاپن خواهان حجم بار ۳۲ بایت بودند زیرا اندازه های کم حجم تر برای انتقال صدا به خوبی کار می کردند. با این حال ، کشورهای دیگر ، از جمله ایالات متحده ، می خواستند حجم بار ۶۴ بایت داشته باشد زیرا احساس می کنند چنین اندازه ای بهتر از انتقال صدا و داده پشتیبانی می کند. در پایان ، سازش استفاده از میانگین ۳۲ بایت و ۶۴ بایت (یعنی ۴۸ بایت) بود. اگرچه دستگاه خودپرداز از VC برای ارسال صدا ، داده و فیلم استفاده می کند ، اما این VC ها با DLCI شناسایی نمی شوند. بلکه ، خودپرداز از یک جفت عدد برای شناسایی VC استفاده می کند. یکی از اعداد نشان دهنده شناسه مسیر مجازی خودپرداز است. همانطور که در شکل ۷-۱۷ نشان داده شده است ، یک مسیر مجازی منفرد می تواند شامل چندین مدار مجازی باشد.

شکل ۱۷-۷ : مدار ATM virtual

همچنین در شکل ۷-۱۷ توجه داشته باشید که یک مسیر مجازی با شناسه مسیر مجازی (VPI) و مدار مجازی با یک شناسه مدار مجازی (VCI) برچسب گذاری شده است. بنابراین ، می توان ATM VC را با یک جفت عدد VPI / VCI شناسایی کرد. به عنوان مثال ، ۱۰۰/۱۱۰ می تواند برای نشان دادن یک VC با VPI 100 و VCI 110 استفاده شود. شکل ۷-۱۸ مثالی از توپولوژی شبکه ATM را ارائه می دهد. توجه داشته باشید که به اتصالات بین سوئیچ های ATM و نقاط انتهایی ATM رابط های شبکه کاربر (UNI) گفته می شود ، در حالی که به اتصالات بین سوئیچ های ATM رابط های گره شبکه (NNI) گفته می شود.

شکل ۱۸-۷ : نمونه ای از توپولوژی ATM

تعویض برچسب چند پروتکل

MultiProtocol Label Switching (MPLS) به عنوان یک فناوری WAN که توسط ارائه دهندگان خدمات استفاده می شود ، در حال افزایش محبوبیت است. این رشد محبوبیت تا حدی به دلیل توانایی MPLS در پشتیبانی از پروتکل های متعدد در یک شبکه است – به عنوان مثال ، یک شبکه MPLS می تواند کاربرانی را که از طریق Frame Relay یا ATM در همان ستون فقرات MPLS متصل می شوند ، جای دهد و همچنین توانایی MPLS برای انجام مهندسی ترافیک (که اجازه می دهد تا ترافیک به صورت پویا در یک ابر MPLS هدایت شود ، بر اساس شرایط بار فعلی لینک های خاص و در دسترس بودن مسیرهای جایگزین)نیز قابل ذکر است . MPLS یک هدر ۳۲ بیتی بین هدرهای لایه ۲ و لایه ۳ قرار می دهد. از آنجا که این هدر بین هدرهای Layer 2 و Layer 3 قرار دارد ، گاهی از آن به عنوان هدر shim نیز یاد می شود. همچنین ، از آنجا که هدر MPLS بین هدرهای لایه ۲ و لایه ۳ قرار دارد ، MPLS یک فناوری لایه ۲ ۱/۲ در نظر گرفته می شود. هدر ۳۲ بیتی حاوی یک برچسب ۲۰ بیتی است. این برچسب برای تصمیم گیری در مورد حمل و نقل در یک MPLS cloud استفاده می شود. بنابراین ، از روند مسیریابی فریم های MPLS از طریق یک ابر MPLS به عنوان سوئیچینگ برچسب یاد می شود.

شکل ۷-۱۹ یک نمونه شبکه MPLS را نشان می دهد. جدول ۷-۵ عناصر مختلف شبکه MPLS را نشان می دهد.

شکل ۱۹-۷ : نمونه ای از توپولوژی MPLS

جدول ۵-۷ : MPLS Network Elements

یک فریم MPLS برچسب یکسانی را در کل ابر MPLS حفظ نمی کند. در عوض ، یک LSR یک قاب را دریافت می کند ، برچسب روی قاب را بررسی می کند ، بر اساس برچسب تصمیم میگیرد ، یک برچسب جدید را روی قاب قرار می دهد و قاب را به LSR بعدی هدایت می کند. این فرایند سوئیچینگ برچسب نسبت به مسیریابی مبتنی بر آدرس های IP لایه ۳ کارآمدتر است. مشتری با استفاده از شبکه ارائه دهنده خدمات و حمل و نقل MPLS در آن شبکه معمولاً از جزئیات ارسال دقیق MPLS که توسط ارائه دهنده خدمات انجام می شود مطلع نیست.

شبکه های همپوشانی

در محیط های امروزی ، وقتی تقریباً هر دستگاهی به اینترنت متصل است ، استفاده از اتصال اصلی اینترنت می تواند راه حل های (WAN) را ارائه دهد. به عنوان مثال می توان به اتصال به اینترنت و سپس ایجاد یک شبکه خصوصی مجازی (VPN) بین رایانه یا دستگاه در یک قسمت اینترنت و رایانه یا دستگاه در قسمت دیگری از اینترنت اشاره کرد. این یک نمونه از شبکه “overlay” است ، زیرا VPN روی یک شبکه دیگر (در این مورد اینترنت) پوشانده شده است. مزیت یک شبکه خصوصی مجازی این است که احراز هویت و رمزگذاری می تواند انجام شود به طوری که بسته های مرتبط با VPN قادر به رمزگشایی یا درک آنها بدون کلیدهای صحیح نیستند ، که محتوای VPN را محرمانه نگه می دارد. یک شرکت کوچک که نمی خواهد اتصال صریح WAN را بین دو یا چند سایت خریداری کند ، در عوض می تواند اتصال اینترنت را بخرد و VPN های سایت به سایت یا VPN های دسترسی از راه دور را برای اتصال WAN خود بسازد. VPN ها مجدداً در فصل ۱۲ ، “امنیت شبکه” مورد بحث قرار گرفته اند. امروزه یک روش محبوب برای پیاده سازی شبکه های روکش ، Dynamic Multipoint VPN (DMVPN) است. این اختراع سیسکو توانایی ایجاد خودکار ایجاد اتصالات VPN در یک توپولوژی WAN را دارد. اگرچه از DMVPN می توان از نظر فنی در هر طرح استفاده کرد ، اما اغلب با استفاده از توپولوژی WAN معروف به hub-and-spoke (مش جزئی) مشاهده می شود. DMVPN از چندین تونل GRE (mGRE) استفاده میکند و پروتکل [۱](NHRP) برای کشف و شکل گیری VPN به صورت پویا استفاده می کند. IPSec (IP Security) احراز هویت ، یکپارچگی و رمزگذاری لازم برای اتصالات را فراهم می کند.

[۱] Next-Hop Resolution Protocol

مطالعه موردی در دنیای واقعی

Acme، Inc. دفتر مرکزی خود را در ساختمانی قرار داده است که ارائه دهندگان خدمات متعدد گزینه های اتصال سریالی و مبتنی بر اترنت را با سرعت بالا ارائه می دهند. این شرکت تصمیم گرفته است که برای ارتباط بین دفتر مرکزی و دو دفتر شعبه ، از یک ارائه دهنده خدمات با خدمات مبتنی بر MPLS استفاده کند. اتصال MPLS به عنوان اتصالات اترنت به روترهای CE مشتری ارائه می شود. همین ارائه دهنده خدمات ، دسترسی به اینترنت را برای هر سه مکان فراهم می کند. برای تحمل خطا ، این شرکت تصمیم گرفت با استفاده از اتصال سریال HDLC با ارائه دهنده خدمات دوم ، دسترسی به اینترنت را نیز خریداری کند. در صورت خرابی ارائه دهنده خدمات اولیه ، دفتر مرکزی و دو سایت دفتر شعبه با استفاده از VPN های سایت به سایت و اینترنت به عنوان شبکه VPN به یکدیگر متصل می شوند. اگر هر یک از دفاتر شعبه ارتباط خود را با اینترنت (و به ارائه دهندگان خدمات و شبکه PLS) از دست بدهد ، روتر هر دفتر شعبه به PSTN متصل می شود تا در بدترین حالت ، امکان اتصال شماره گیری وجود داشته باشد . اتصال شماره گیری از طریق شبکه تلفن عمومی از کپسوله سازی PPP و احراز هویت CHAP استفاده می کند. کارگران از راه دور که نیاز به دسترسی به شعبه یا محل استقرار دارند می توانند با استفاده از رایانه و اتصال VPN خود به روتر یا فایروال در محلی که می خواهند به آن متصل شوند ، این کار را انجام دهند. برای فعال کردن این کار ، کارگران از راه دور به اتصال به اینترنت نیاز دارند که می تواند از طریق DSL ، مودم کابلی ، شماره گیری یا یک شبکه ارائه دهنده خدمات بی سیم باشد که برای کارگر از راه دور در دسترس است .

خلاصه

در اینجا موضوعات اصلی ذکر شده در این فصل وجود دارد:

• در این فصل سه دسته اتصالات WAN مشخص شده است: dedicated leased lines, circuit-switched connections, and packet-switched connections
• انواع مختلفی از رسانه های WAN را میتوان شامل رسانه فیزیکی ، از جمله (UTP) ، کابل کواکسیال ، کابل فیبر نوری و خطوط برق الکتریکی ، یا به عنوان فن آوری های بی سیم از جمله تلفن های همراه ، ماهواره ، WiMAX ، + HSPA + و فن آوری های رادیویی دسته بندی کرد.
• نظریه اساسی و عملکرد فن آوری های مختلف WAN ، از جمله dedicated leased line ، (DSL) ، مودم کابلی ، (SONET) ، ماهواره ، سرویس تلفن قدیمی ساده (POTS) ، شبکه دیجیتال خدمات مجتمع (ISDN) ، (MPLS) ، (ATM) و (ATM) مورد بحث قرار گرفت.