WAN口和LAN口的區別
如果您查看無線路由器,您可能會看到縮寫 LAN 和 WAN,通常位於裝置上某些連接埠的旁邊。 LAN 代表區域網,WAN 代表廣域網路。那麼這兩種門有什麼差別呢?讓我們透過下面的文章和 Quantrimang 一起來了解一下吧!
眾所周知,區域網路(LAN)用於連接彼此靠近的裝置。因此,本地網路中的資料傳輸速度通常非常高。另一方面,WAN 連線地理位置相距較遠的設備,因此 WAN 技術也與 LAN 技術不同。
WAN 使用與 LAN 不同的傳輸方法、硬體和協定。與 LAN 相比,WAN 中的資料傳輸速度也低得多。我們將從幾個角度研究 WAN 技術的概述。
了解 WAN
廣域網路 (WAN) 自電腦誕生之初就已經存在。 WAN 是基於交換電話線和數據機,但現今的連線選項還包括租用線路、無線、MPLS、寬頻網路和衛星。
隨著技術的變化,傳輸速度也在變化。早期的 2400bps 數據機已經發展成為今天的 40Gbps 和 100Gbps 連線。速度的提升使得更多的設備能夠連接到網絡,促進了連網電腦、手機、平板電腦和小型物聯網設備的爆炸性成長。
此外,速度的提高使得需要更大頻寬的應用程式能夠以超高速透過廣域網路傳輸。這使得企業能夠部署線上會議和大文件資料備份等應用程式。沒有人會想到透過 28kbps 數據機召開線上會議,但現在員工可以坐在家裡透過視訊參加全球各地的公司會議。
許多 WAN 連結都是透過提供者服務提供的,其中客戶流量透過其他客戶共享的設施。客戶還可以購買僅用於一個客戶流量的專用連結。它們通常用於延遲敏感或高優先級、高頻寬需求的應用程序,例如視訊會議。
WAN 通常與區域網路或 LAN 形成對比。 LAN 是一種通常局限於建築物或小型校園內的網路。它們對組織甚至個人來說是私有的,並且可以使用相對便宜的設備來創建。您的家庭 WiFi 網路是一個 LAN。
使 LAN 易於設定的技術和協定無法擴展到超出一定有限距離的範圍或處理真正大量的端點。 WAN 的目的是透過連接一個或多個 LAN 來適應這些規模。 WAN 用於傳輸資訊的網路技術和協定與 LAN 中使用的不同。
嚴格來說,網際網路是一個廣域網路。然而,當我們談論 WAN 時,我們通常指的是結合遠端 LAN 的私有網路或半私有網路。例如,不同城市的分公司可以透過廣域網路共享公司內部私有資源。
雖然 LAN 通常由組織自己的 IT 人員維護,但 WAN 通常至少部分依賴電信服務供應商提供的實體連線。決定使用哪種類型的連線或通訊協定以及如何部署它們將為建立 WAN 架構奠定基礎。
WAN 使用第三方服務供應商(通常是電話公司)的傳輸基礎架構來提供長距離連線服務。 WAN 最常見的配置包括下面顯示的元件。訊息由客戶發起,並由稱為 DTE 的設備傳送到 WAN 服務提供者。服務提供者中心局的 DCE 設備將資料包「推送」到 WAN,然後透過交換器到達目的地。接收端的類似設備將結束旅程。
資料終端設備 (DTE):位於 WAN 連結邊緣、用於傳送和接收資料的設備。 DTE 位於使用者所在地,是使用者 LAN 與服務提供者 WAN 之間的連接點。 DTE 通常是路由器,但在某些情況下它可以是電腦或多工器。一端的DTE將與另一端對應的DTE設備進行通訊。
分界點:電話公司電話線路與用戶線路之間的連接點。邊界點也稱為網路介面或存在點。通常,客戶將負責邊界點內的所有設備,而電信公司將負責另一側的所有設備。
最後一哩電纜(本地環路):從邊界點連接到電話公司中央局的電纜。通常是雙絞線(UTP),但也可以是雙絞線、光纖電纜和其他類型傳輸介質的組合。
中心局:距離使用者最近的交換器站,也是距離使用者最近的WAN服務點。中心局提供進入「WAN 雲端」的呼叫的入口點,並提供從 WAN 雲端到電話用戶的呼叫的出口點。此外,它還充當網路交換點,將資料包轉送到其他中央局。它還為最後一哩的佈線系統提供穩定的直流電流以建立電路。
數據電路端接設備(DCE)
同時具有DTE和WAN雲端的通訊設備。 DCE 通常是服務供應商路由器,用於在客戶和 WAN 雲端之間轉送資料。狹義上講,任何提供DTE時脈訊號的設備都是DTE。 DCE 也可以是類似 DTE 的裝置(通常是路由器),只是每種類型的裝置都扮演不同的角色。
WAN 雲端:構成電話公司傳輸基礎設施的一系列中繼線、交換器和中央局。圖中將其表示為雲,因為物理結構經常變化,並且只有負責 WebTech360 的人員知道資料在交換器上會去往何處。對客戶來說,重要的是資料已經透過網路傳輸到目的地。
分組交換交換器:電信公司分組交換網路上的交換交換器。 PSE 是 WAN 雲端中的中間點。
透過 LAN 傳輸的資料主要透過直接連接從一台數位裝置(電腦)傳送到另一台數位裝置。同時,由於一些廣域網利用現有的類比電話網絡,資料傳輸可能採用以下一種或多種方法:
類比訊號傳輸
類比訊號通常以波形表示。類比訊號的強度和頻率連續變化,因此它可以準確地表示連續運動或聲音或多狀態運動。訊號的強度和頻率會根據聲音的音調和響度而增加和減少。類比訊號通常用於表示即時數據。無線電、電話和其他媒體經常使用類比訊號。
數位訊號傳輸
數位訊號不是連續變化的流,而是只使用 0 和 1 兩種狀態來表示資料位元。這是電腦網路的理想訊號方法。電腦需要調變解調器,這是一種將電腦的數位訊號轉換為類比訊號以便透過類比電話線傳輸資料的設備。
注意:以前,PSTN電話網路是完全模擬的網路。來自電話的類比訊號到達電信公司,並將繼續透過使用類比訊號的系統傳輸到達目的地。如今,目前的電話系統採用兩種方法的組合。連接電信公司的交換網路大部分已經數位化,但連接大多數家庭和一些企業的最後一英里仍然使用類比訊號。下圖顯示了兩台數位計算機如何透過具有數位和類比組件的 WAN 連接。當電腦透過 WAN 發送訊號時,數據機會將數位訊號轉換為類比訊號,以便將訊號傳輸到電話公司。然後,電話公司的數據機將資料轉換為數位形式,以便透過交換網路傳輸。然後,訊號在電信公司端轉換回類比訊號,並傳輸到接收資料的電腦的數據機。最後,此調變解調器將類比訊號轉換為電腦的數位形式。
當訊息在 WAN 雲端中傳輸時,它如何沿著路徑從一個點移動到另一個點將根據所使用的實體連接和協定而變化。 WAN 連線通常分為以下類型:
專用連接
這是一個永久連接,將一個設備直接連接到另一個設備。專用連線穩定且快速,但價格非常昂貴。從 WAN 服務提供者租用線路意味著即使您不使用它,也需要支付連線費用。此外,由於專線僅在兩點之間建立直接連接,因此隨著需要連接的地點數量的增加,所需的線路數量會呈指數級增長。例如,如果您想連接 2 個位置,則需要一條線路,但如果您想連接 4 個位置,則需要 6 條線路。
專用連接的特性:
在以下情況下使用專用連線:
電路交換網絡
電路交換為您提供了租用線路(專用連接)的替代方案,使您可以使用共用線路。交換網路雙向工作,允許建立撥入和撥出連線。
使用交換網路時:
交換網路使用交換虛擬電路(SVC)。在通訊過程開始時,透過一系列電子開關建立專用資料路徑。此私人路徑將保留直到通訊過程結束)。
公共電話系統是一個電路交換網路。當您撥打電話時,PSTN 會使用交換器在通話期間建立實體的、直接的專用連線。當您掛斷電話時,交換機會釋放線路以供其他使用者使用。透過網路連接的電腦以類似的方式運作。當電腦撥號連接到網路時,首先會建立一條通過網路的路徑,以便資料可以透過這條臨時專用路徑傳輸。
分組交換網絡
分組交換網路不需要租用線路或臨時專用線路。相反,訊息路徑是隨著資料在網路中移動而動態建立的。分組交換連線是一種始終處於開啟狀態的連線。這意味著您不必擔心建立連線或保持線路私密。每個資料包都包含到達目的地所需的資訊。
分組交換網路具有以下特點:
分組交換網路使用永久虛電路(PVC)。儘管 PVC 類似於專用的直接連接,但每個資料包在互聯網絡中經過的路徑可能不同。
公共交換電話網
公共交換電話網路是可用於廣域網路通訊的最古老、最大的網路。 PSTN 的特色包括:
圖8:PSTN電話網絡
專線
對一些公司來說,租用線路的好處遠遠超過成本。租用線路是獨立的,並且比普通 PSTN 線路速度更快。然而,它相當昂貴,所以通常只有大公司才會使用。租用線路的其他特色包括:
X.25
X.25誕生於1970年代。其最初的目的是將大型主機與遠端終端連接起來。 X.25 相對於其他 WAN 解決方案的優點在於它具有內建的錯誤檢查功能。如果必須使用類比線路或線路品質不高,請選擇 X.25。
X.25 是透過電話網路進行分組交換 WAN 通訊的 ITU-T 標準。術語 X.25 也用於構成 X.25 網路的物理層和資料鏈結層協定。按照最初的設計,X.25 使用類比線路形成分組交換網絡,儘管 X.25 網路也可以建立在數位網路之上。目前,X.25 協定是一組規則,定義如何在公共資料網路(PDN)中建立和維護 DTE 和 DCE 之間的連線。它指定了 DTE/DCE 和 PSE(分組交換)設備如何傳輸資料。
幀中繼
幀中繼比X.25更有效率,正逐漸取代該標準。使用幀中繼時,您需要向幀中繼網路上的最近節點支付線路租賃費用。您透過線路發送數據,訊框中繼網路將其路由到最靠近接收者的節點,並將資料沿著接收者的線路傳遞。幀中繼比X.25更快
幀中繼是透過高品質數位線路進行分組交換 WAN 通訊的標準。幀中繼網路具有以下特點:
當您註冊幀中繼服務時,您需要承諾一種稱為 CIR(承諾資訊速率)的服務等級。 CIR 是您在訊框中繼網路上接收的最大承諾資料速率。但是,當網路流量較低時,您可以以比 CIR 更快的速度傳送資料。當網路流量較高時,將優先考慮CIR等級高的客戶。
ISDN(綜合業務數位網路)
ISDN 的目的之一是使用銅質電話線為家庭和企業提供 WAN 存取。因此,第一個 ISDN 部署計畫提議以數位線路取代現有的類比線路。當今世界,類比向數位的轉變正在強勢進行。 ISDN 提高了撥接 WAN 存取的運作效能,且成本低於幀中繼。
ISDN 定義了使用類比電話線進行數位和類比資料傳輸的標準。 ISDN的特性是:
自動櫃員機
ATM(非同步傳輸模式)是一種先進的分組交換系統,可在LAN和WAN網路上同時傳輸資料、語音和數位影像。
這是目前最快的 WAN 連線方法之一,速度範圍從 155 Mbit/s 到 622 Mbit/s。事實上,理論上它可以支援比當今傳輸介質更高的速度。然而,更高的速度也意味著更高的成本,ATM 比 ISDN、X25 或 FrameRelay 昂貴得多。 ATM 的功能包括:
使用小型、固定大小(53 位元組)的資料包(單元),比 X.25 和幀中繼中的可變大小資料包更易於處理。
您使用的 WAN 硬體取決於您想要連接的 WAN 服務。每種 WAN 協定對硬體和傳輸介質都有不同的規格和要求。但是,根據您的選擇,有許多硬體可以與許多不同的 WAN 服務相容。
WAN 服務供應商負責 WAN 並向 Demarc 提供本地環路(請參閱 Internet Made Simple #2/2004)。最後一哩的電纜通常是銅線,與電話服務所使用的電線類型相同。
設定電話線
如今,許多家庭和企業都使用由兩對絞合銅線組成的四線電纜:第一對用於電話,第二對用作備用。這使得新企業無需安裝新電纜即可為 WAN 連線做好準備。類比訊號線使用兩根銅線,數位訊號線可以使用最後一哩電纜的兩根或全部四根銅線,具體取決於 WAN 連接的類型。電話公司需要修改中央局的線路交換,以便能夠透過最後一哩電纜傳輸數位訊號。
銅導體根據頻寬進行分類。反過來,頻寬決定了您可以發送多少資料以及訊號是類比訊號還是數位訊號。以下我們將研究兩種對銅纜頻寬進行分類的方法。
普通老式電話服務(POTS)
類比電話系統透過每對電線僅發送一個類比訊號:每個單獨的訊號都被視為一個頻道。使用 POTS 和數據機發送類比訊號可為您提供 64Kbit/s 的通道,其中只有 56Kbit/s 的頻寬可用於資料傳輸。數據機和傳統電話線適合使用網路收發電子郵件和其他一般用途。但是,如果需要發送和接收大量數據,則需要相當長的時間。
POTS業務具有以下特點:
T-Carries
美國許多WAN系統的實體層是基於Bell/AT&T開發的T-Carrier技術。 T-1 線路使用全部四根銅線:一對用於發送數據,一對用於接收數據。它們不使用額外的實體線路,而是建立虛擬通道。用於最後一哩電纜的光纖電纜和其他類型的傳輸線可實現更高的資料傳輸速度。
T-carries技術具有以下特點:
T 載波線路根據其可支援的通道數量進行分類。
T 載波線路也根據線路上傳輸的資料類型進行分類(例如純資料、數位音訊、數位視訊...)。此外,用戶還可以訂閱部分T1線路服務並使用其部分可用頻道。
注意:T 載波類型是為了頻寬描述目的而區分的,而不是 WAN 協定。例如,ISDN 是一種使用四線數位訊號傳輸方法的 WAN 服務。 ISDN 頻寬取決於 T1 線路容量的使用量。
基本速率 ISDN (BRI)
基本速率 ISDN 由兩個 64Kbit/s 通道(稱為 B 通道)和一個 16 Kbit/s 通道(稱為 D 通道)組成。所以又叫2B+D。 B 通道傳輸數位資料、音訊和視訊。 D頻道是用於資料和控制資訊的服務頻道。 ISDN BRI 非常適合需要比傳統數據機更高資料傳輸速度的家庭和小型企業。
以下是 ISDN BRI 的兩個最典型用例:
附註:ISDN BRI 總頻寬為 144 Kbit/s(2 個 B 通道和 1 個 D 通道),總資料傳輸速率為 128 Kbit/s(資料僅透過 2 個 B 通道傳送)
基群速率ISDN(PRI)
在美國,基群速率ISDN使用整條T1線路,支援23個64 Kbit/s的B頻道和一個64 Kbit/s的D頻道,因此稱為23B+D。 ISDN PRI 用於需要高速、持續連線的企業。
在歐洲,基群速率通常被稱為30B+D,因為它使用整個E-1線路來支援30個B頻道和1個D1頻道。
除了線路之外,您還需要硬體來連接到 WAN,並根據您使用的連接類型正確格式化訊號。例如,硬體可以是將數位訊號轉換為類比訊號的數據機。您將使用以下一種或兩種類型的硬體來實現全數位網路。
復用器
如下圖所示,多工器在傳輸線的兩端工作。在傳送端,多工器是一種將來自兩個或多個其他裝置的訊號組合起來並透過單一傳輸線傳輸的裝置。在接收端,具有解復用功能的複用器將組合訊號分離為原始的單獨訊號。許多 WAN 路由器都內建有多工器。
統計多工器:在同一實體線路上使用單獨的虛擬通道同時發送不同的訊號。 (訊號在線路上同時傳輸)。
時分複用器:以不同的時間間隔發送不同訊號的資料包。它不是將物理介質劃分為多個通道,而是允許資料流在特定的時間「槽」上使用介質(訊號在短時間內輪流使用介質)。
CSU/DSU(頻道服務單元/資料服務單元)
這是一種使用T-1等高速線路連接網路的設備。該設備將資料流格式化為幀格式並確定數字傳輸的線路代碼。一些 CSU/DSU 也是多工器,或內建於路由器中。您可能也聽說過 CSU/DSU 是一種數位調變解調器,但這並不完全正確。數據機將資料從類比轉換為數字,反之亦然,而 CSU/DSU 僅將資料從現有的數位形式重新格式化。
CSU接收訊號並將接收到的訊號傳送到WAN線路,在電話公司需要檢查設備時反射回復訊號並防止電磁幹擾。
DSU 類似於 DTE 和 CSU 之間的數據機。它將資料幀從 LAN 上使用的格式轉換為 T-1 線路上使用的格式,反之亦然。它還處理線路管理、時間劃分錯誤和訊號再生。
WAN 連線有不同類型的「介面」協定。這裡所說的「介面」是指物理層幀的格式或是定義位元訊號(電磁脈衝格式化)的方法。
同步串行協定
同步串列協定使用 DCE 和 DTE 之間的精確時脈訊號來計時資料傳輸。在同步通訊中,預先建立同步時鐘和資料傳輸速率時,會發送大量資料幀。這是一種非常節省頻寬的通訊方法。
同步訊號協定包括:
儘管每個「介面」協定都使用特定類型的連接器,但大多數連接器可用於多種介面。通常,您擁有的硬體類型將決定使用哪種連接器。事實上,檢查連接器中的引腳號以確保它與裝置的序列埠相符。常見的連接器類型有(數字代表連接器的針腳數):DB60、DB25、DB15、DB9。
非同步協議
非同步傳輸協定為每個資料包添加起始位元和停止位元以使其更薄,而不是要求發送和接收裝置使用預先約定的時鐘。非同步訊號通常用於兩個數據機之間。然而,這是一種成本較高的傳輸方法,因為額外的位元會降低資料傳輸速度。
非同步協定用於建立模擬調變解調器通訊的標準。您購買的數據機可能支援一種或多種不同的非同步通訊標準。非同步通訊協定包括:V.92、V.45、V.35、V.34、V.32、V.32 bis、V.32 turbo、V.22。
使用標準電話線和插孔進行非同步訊號傳輸。連接器可以是:RJ-11(2 線)、RJ-45(4 線)、RJ-48。
WAN物理層協定定義了傳輸位元訊號的硬體和方法。資料鏈路層協定控制以下功能:
實體鏈路層協定也定義了資料幀的資料封裝方法或格式。 WAN 中的資料封裝方法通常稱為 HDLC(進階資料連結控制)。這個術語既是資料鏈路協定的通用名稱,也是 WAN 協定和服務套件中的協定名稱。根據您的 WAN 服務和連線方法,您可以使用下列資料封裝方法之一:
圖中向我們展示了最常見的資料封裝方法以及它們如何用於典型的 WAN 連線類型。從圖中可以看出,PPP 是一種靈活的方法,可以用於多種類型的 WAN 連線。一般來說,使用哪種方法取決於 WAN 服務的類型,例如訊框中繼或 ISDN,以及網路服務提供者的資料封裝方法。
由於資料傳輸仍然基於物理規則,因此兩個裝置之間的距離越大,它們之間傳輸資料所需的時間就越長。同樣,距離越遠,延遲越大。網路擁塞和封包遺失也會導致效能問題。
其中一些問題可以透過使用 WAN 最佳化來解決,從而使資料傳輸更加有效率。這很重要,因為 WAN 連結可能很昂貴,因此已經開發了許多技術來減少透過 WAN 連結的流量並確保其有效到達。這些最佳化方法包括減少冗餘資料(也稱為重複資料刪除)、壓縮和快取(使常用資料更接近最終用戶)。
可以對流量進行整形,使時間敏感型應用程式(例如 VoIP)的優先順序高於其他不太緊急的流量(例如電子郵件),從而提高整體 WAN 效能。這可以形式化為服務品質 (QoS) 設置,該設置根據每個類別相對於其他類別的優先順序、每個流量類別將經過的 WAN 連接類型以及每個類別接收的頻寬來定義流量類別。
作為一個單獨的類別,SD-WAN 優化了 WAN。
WAN 站點之間的流量可以透過虛擬專用網路 (VPN) 來保護,它為底層實體網路提供安全性,包括身分驗證、加密、機密性和不可否認性。一般來說,安全性是任何 WAN 部署的重要組成部分,因為 WAN 連線存在潛在的漏洞,攻擊者可以利用該漏洞存取專用網路。
例如,沒有專職資訊安全官的分支機構可能會在網路安全實踐方面鬆懈。因此,入侵分公司網路的駭客可以繼續存取公司的主要廣域網,包括原本無法觸及的寶貴資產。除了網路功能外,許多 SD-WAN 服務還提供安全服務,在部署期間應牢記這一點。
WAN 技術並不限於地球。美國太空總署和其他航太機構正在努力創建一個可靠的「行星際互聯網」網絡,旨在在國際太空站和地面站之間傳輸實驗資訊。
抗干擾網路 (DTN) 計畫是提供類似網路的結構以實現太空設備之間通訊的第一步,包括地球與月球或其他行星之間的通訊。但除非物理學方面有重大突破,否則網路速度很可能會超過光速。
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