通信知識(shí)通論—數(shù)據(jù)網(wǎng)戰(zhàn)略部歐陽曉峰2009年5月2/4/20231GuoxinLucentProprietary目錄數(shù)據(jù)通信概述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)網(wǎng)IP數(shù)據(jù)網(wǎng)2/4/20232GuoxinLucentProprietary數(shù)據(jù)通信的基本概念原理圖傳統(tǒng)典型實(shí)例2/4/20233GuoxinLucentProprietary數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程（協(xié)議）拆線拆除鏈路傳輸數(shù)據(jù)建立鏈路接通線路數(shù)據(jù)鏈路功能鏈路管理楨同步流量控制差錯(cuò)控制區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)和控制信號(hào)透明傳輸尋址異常處理HDLCHDLC（HighLevelDataLinkControlProcedure）：高級(jí)鏈路控制規(guī)程18條命令13條響應(yīng)2/4/20234GuoxinLucentProprietary數(shù)據(jù)交換原理圖報(bào)文交換方式原理圖存儲(chǔ)程序控制交換機(jī)示意圖分組交換原理圖2/4/20235GuoxinLucentProprietary數(shù)據(jù)通信的交換方式電路交換：與現(xiàn)在的電話交換方式類似，電路利用率低報(bào)文交換：信息交換，存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)要求高速處理器，大容量緩存時(shí)延較高，不適合交互式通信分組交換適應(yīng)不同速率接續(xù)盡量快網(wǎng)絡(luò)時(shí)延小，適應(yīng)數(shù)據(jù)多樣化2/4/20236GuoxinLucentProprietary目錄數(shù)據(jù)通信概述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)網(wǎng)IP數(shù)據(jù)網(wǎng)2/4/20237GuoxinLucentProprietary公共分組交換網(wǎng)基本結(jié)構(gòu)2/4/20238GuoxinLucentProprietaryX.25協(xié)議X.121：電氣特性X.25：HDLC

LAPBMLPX.25：續(xù)電路業(yè)務(wù)規(guī)程，分組格式LAPB：HDSC中的異步平衡方式MLP：多鏈路規(guī)程2/4/20239GuoxinLucentProprietary我國的分組交換網(wǎng)（ChinaPAC）2/4/202310GuoxinLucentProprietary幀中（FR）繼原理僅完成OSI的物理層和鏈路層流量控制和差錯(cuò)管理留給終端去完成簡化節(jié)點(diǎn)機(jī)之間的協(xié)議采用統(tǒng)計(jì)復(fù)用方式采用虛電路技術(shù)，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源特點(diǎn)：速度快吞吐量高時(shí)延低適合突發(fā)業(yè)務(wù)提供1.5M,2M速率業(yè)務(wù)，比X.25的56k，64K速度高多了。2/4/202311GuoxinLucentProprietaryFR楨結(jié)構(gòu)和協(xié)議結(jié)構(gòu)DLCI：數(shù)據(jù)鏈路連接標(biāo)志每楨楨頭的DLCI含有地址信息DLCI只有本地意義幀中繼的虛電路由多段DLCI的邏輯連接構(gòu)成端到端的鏈接。2/4/202312GuoxinLucentProprietary永久虛電路（PVC）路由2/4/202313GuoxinLucentProprietaryFR的不足被動(dòng)流量控制信息丟失楨重發(fā)又增加擁塞缺少對(duì)交換虛電路SVC的支持，網(wǎng)絡(luò)利用率不足不適合傳送大容量業(yè)務(wù)，比如100M，對(duì)多媒體支持不足。2/4/202314GuoxinLucentProprietaryATM原理ATM：異步傳輸模式由固定長度信元構(gòu)成基本傳輸單元簡化了交換過程去掉不必要的數(shù)據(jù)校驗(yàn)高速交換ATM信頭（5字節(jié)）ATM信息段（48字節(jié)）ATM信元完成尋址功能包括VPI，VCI裝載用戶數(shù)據(jù)信息對(duì)QOS的支持綜合能力強(qiáng)動(dòng)態(tài)帶寬分配和連接管理對(duì)已有技術(shù)的兼容FR，DDN，X.25都可以承載上去用戶數(shù)據(jù)流用戶數(shù)據(jù)流用戶數(shù)據(jù)流ATM數(shù)據(jù)流ATM頭2/4/202315GuoxinLucentProprietaryATM參考模型2/4/202316GuoxinLucentProprietary虛通路和虛通道2/4/202317GuoxinLucentProprietaryVP交換2/4/202318GuoxinLucentProprietaryVP，VC交換2/4/202319GuoxinLucentProprietaryATM到傳輸層的適配2/4/202320GuoxinLucentProprietaryATM的業(yè)務(wù)種類2/4/202321GuoxinLucentProprietaryFR與ATM的互聯(lián)2/4/202322GuoxinLucentProprietaryFR與ATM對(duì)比都是采用統(tǒng)計(jì)復(fù)用，有效利用帶寬但ATM優(yōu)勢在于：ATM以信元為傳送單位先進(jìn)的業(yè)務(wù)管理機(jī)制復(fù)雜的鏈路連接方式完善的控制和管理層功能ATM能夠提供PVC和SVC業(yè)務(wù)2/4/202323GuoxinLucentProprietary數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)DDN采用數(shù)字信道傳送數(shù)據(jù)信號(hào)DDN一般不包括交換功能采用簡單的交叉連接復(fù)用設(shè)備提供半永久性連接特點(diǎn)：傳輸差錯(cuò)率低信道利用率高不需要Modem需要全球時(shí)鐘同步建網(wǎng)投資較大2/4/202324GuoxinLucentProprietaryDDN網(wǎng)絡(luò)基本組成2/4/202325GuoxinLucentProprietary分級(jí)的DDN網(wǎng)絡(luò)2/4/202326GuoxinLucentProprietary中國公用數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)（ChinaDDN）業(yè)務(wù)范圍和接入示意圖2/4/202327GuoxinLucentProprietary目錄數(shù)據(jù)通信概述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)網(wǎng)IP數(shù)據(jù)網(wǎng)2/4/202328GuoxinLucentProprietaryIP協(xié)議歷史和特點(diǎn)傳輸控制協(xié)議/Internet協(xié)議(TCP/IP)是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議套件，此協(xié)議是專為那些由通過路由器相連的不同網(wǎng)段構(gòu)成的大型網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的。TCP/IP的起源可以追溯到由美國國防部(DoD)高級(jí)研究計(jì)劃局(DARPA)在二十世紀(jì)六十年代后期和七十年代早期進(jìn)行的研究。下面摘要列出了TCP/IP發(fā)展史上的一些重大事件：?1970年，ARPANET主機(jī)開始使用網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議(NCP)，這就是后來的傳輸控制協(xié)議(TCP)的雛形。?1972年，Telnet協(xié)議推出。Telnet用于終端仿真以連接相異的系統(tǒng)。在二十世紀(jì)七十年代早期，這些系統(tǒng)使用不同類型的主機(jī)。?1973年，文件傳輸協(xié)議(FTP)推出。FTP用于在相異的系統(tǒng)之間交換文件。?1974年，傳輸控制協(xié)議(TCP)被詳細(xì)規(guī)定下來。TCP取代NCP，它為人們提供了更可靠的通信服務(wù)。?1981年，Internet協(xié)議(IP)（又稱IP版本4[IPv4]）被詳細(xì)規(guī)定下來。IP為端到端傳遞提供尋址和路由功能。?1982年，國防通信署(DCA)和ARPA建立了傳輸控制協(xié)議(TCP)和Internet協(xié)議(IP)作為TCP/IP協(xié)議套件。?1983年，ARPANET將NCP替換為TCP/IP。?1984年，域名系統(tǒng)(DNS)推出。DNS可將域名（如）解析為IP地址（如8）。?1995年，Internet服務(wù)提供商(ISP)開始向企業(yè)和個(gè)人提供Internet接入。?1996年，超文本傳送協(xié)議(HTTP)推出。萬維網(wǎng)使用HTTP。?1996年，第一套IP版本6(IPv6)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布。2/4/202329GuoxinLucentProprietaryIP協(xié)議與OSI協(xié)議分層對(duì)應(yīng)2/4/202330GuoxinLucentProprietaryTCP/IP協(xié)議封裝2/4/202331GuoxinLucentProprietaryIP地址結(jié)構(gòu)和分類子網(wǎng)掩碼的目的：明確確定哪部分是網(wǎng)絡(luò)地址，哪部分是主機(jī)地址。增加IP地址的數(shù)量掩碼也是32位地址，但前面必須是連續(xù)的1。IP地址與掩碼做與的計(jì)算可以得到子網(wǎng)地址。IP地址容量還不夠，怎么辦？現(xiàn)在：NAT未來：IPV6IP地址：11000000.10101000.00000000.00000001

子網(wǎng)掩碼：11111111.11111111.11111111.00000000

AND運(yùn)算11000000.10101000.00000000.00000000

網(wǎng)絡(luò)地址是：轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制后為：掩碼的另一種表示方法：ip地址/掩碼1的數(shù)量。比如：8/242/4/202332GuoxinLucentProprietary什么是路由常用的路由協(xié)議：距離矢量算法RIPBGP鏈路狀態(tài)算法OSPFIS-IS路由器的核心作用是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連分組數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)：路由（尋徑）：路由表建立、刷新、查找子網(wǎng)間的速率適配隔離網(wǎng)絡(luò)，防止網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴，指定訪問規(guī)則（防火墻）異種網(wǎng)絡(luò)互連靜態(tài)路由動(dòng)態(tài)路由缺省路由路由表2/4/202333GuoxinLucentProprietary路由協(xié)議概述RIP是RoutingInformationProtocol（路由信息協(xié)議）的簡稱。RIP路由協(xié)議是距離矢量路由協(xié)議的一個(gè)具體實(shí)現(xiàn)。RIP協(xié)議適用于中小型網(wǎng)絡(luò)，有RIP-V1和RIP-V2。RIP-V2使用組播（）發(fā)送，支持驗(yàn)證和VLSM。RIP支持：水平分割、路由中毒和觸發(fā)更新?？蛇m應(yīng)大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)路由變化收斂速度快無路由自環(huán)支持變長子網(wǎng)掩碼VLSM支持等值路由支持區(qū)域劃分提供路由分級(jí)管理支持驗(yàn)證支持以組播地址發(fā)送協(xié)議報(bào)文IS-IS(IntermediateSystem：中間系統(tǒng))在ISO規(guī)范中，一個(gè)路由器就是一個(gè)IS（中間系統(tǒng)），提供IS和IS（路由器和路由器）之間通信的協(xié)議就是路由協(xié)議，即IS-IS路由協(xié)議。IS-IS協(xié)議和OSPF協(xié)議非常類似，都是鏈路狀態(tài)路由選擇協(xié)議。使用最短路徑優(yōu)先SPF（ShortestPathFirst）算法。IS-IS路由協(xié)議屬于內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議IGP（InteriorGatewayProtocol），用于自治系統(tǒng)內(nèi)部。RIP協(xié)議OSPFIS-IS協(xié)議BGP協(xié)議BGP是一種AS(自治區(qū)域)外部路由協(xié)議，取代EGP與OSPF，RIP等IGP協(xié)議相比，BGP的拓?fù)鋱D要更抽象和粗略一些BGP采用發(fā)送路由增量(Incremental)的方法，完成全部路由信息的通告和維護(hù)BGP執(zhí)行三類路由：AS間路由、AS內(nèi)部路由和貫穿AS路由BGP路由協(xié)議分為I-BGP和E-BGP兩個(gè)部分，I-BGP用于自治域內(nèi)的路由器之間，E-BGP用于自治域間的路由器之間2/4/202334GuoxinLucentProprietary網(wǎng)橋、hub、路由器網(wǎng)橋是一個(gè)簡單的相關(guān)設(shè)備。它唯一的目的是把被許多正在共享的物理網(wǎng)絡(luò)分割成多個(gè)小部分。網(wǎng)橋通常只有2個(gè)端口；超過2個(gè)端口的網(wǎng)橋稱為switch。網(wǎng)橋把以太網(wǎng)分割成許多沖突域。網(wǎng)橋不考慮用戶在網(wǎng)上使用的協(xié)議（TCP/IP，IPX，AppleTalk，ect。），因?yàn)樗鼈兪窃跀?shù)據(jù)鏈路層工作。這既是一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也是一個(gè)缺點(diǎn)；因?yàn)樗鼈児ぷ髟谝粋€(gè)簡單的層上，網(wǎng)橋可以盲目的以高速操作，但是它們會(huì)不加選擇的傳輸數(shù)據(jù)，我們幾乎不能對(duì)它的工作進(jìn)行控制。從此路由器就誕生了。路由器在為不同目的或不同組織的連接網(wǎng)絡(luò)是很有用的。2/4/202335GuoxinLucentProprietary集線器、路由器、交換機(jī)集線器：可以簡單的理解為將一些機(jī)器連接起來組成一個(gè)局域網(wǎng)。交換機(jī)（又名交換式集線器）作用與集線器大體相同，前身是網(wǎng)橋。但是兩者在性能上有區(qū)別：集線器采用的式共享帶寬的工作方式，而交換機(jī)是獨(dú)享帶寬。交換機(jī)歸于網(wǎng)橋，是數(shù)據(jù)鏈路層的設(shè)備；路由器可以解決異性網(wǎng)絡(luò)之間轉(zhuǎn)發(fā)分組，作用于網(wǎng)絡(luò)層。路由器、交換機(jī)：工作層次不同轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)依據(jù)的對(duì)象不同交換機(jī)不分割廣播域，路由器分割路由器提供防火墻功能三層交換機(jī)：優(yōu)點(diǎn)：子網(wǎng)間傳輸帶寬可任意分配合理配置信息資源降低成本交換機(jī)之間連接靈活特征：轉(zhuǎn)發(fā)基于第三層地址的業(yè)務(wù)流；完全交換功能；可以完成特殊服務(wù)，如報(bào)文過濾或認(rèn)證；執(zhí)行或不執(zhí)行路由處理2/4/202336GuoxinLucentProprietary路由舉例2/4/202337GuoxinLucentProprietary組網(wǎng)和路由規(guī)劃2/4/202338GuoxinLucentProprietary私網(wǎng)地址到公網(wǎng)地址的轉(zhuǎn)換（NAT）2/4/202339GuoxinLucentProprietaryVLAN2/4/202340GuoxinLucentProprietaryMPLS提高轉(zhuǎn)發(fā)效率增值業(yè)務(wù)

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