IP基礎知識培訓（面向傳輸專業(yè)）通過本課程的學習，你可以——初步了解IP網(wǎng)絡的定義和特點

對IP網(wǎng)絡的工作運行方式形成初步認識初步了解IP網(wǎng)絡常用的關鍵協(xié)議

2什么是IP網(wǎng)絡？

IP是英文InternetProtocol的縮寫，意思是“網(wǎng)絡之間互連的協(xié)議”，也就是為計算機網(wǎng)絡相互連接進行通信而設計的協(xié)議。在因特網(wǎng)中，它是能使連接到網(wǎng)上的所有計算機網(wǎng)絡實現(xiàn)相互通信的一套規(guī)則。任何廠家生產(chǎn)的計算機系統(tǒng)，只要遵守IP協(xié)議就可以與因特網(wǎng)互連互通。正是因為有了IP協(xié)議，因特網(wǎng)才得以迅速發(fā)展成為世界上最大的、開放的計算機通信網(wǎng)絡。因此，IP協(xié)議也可以叫做“因特網(wǎng)協(xié)議”。

IP協(xié)議與TCP協(xié)議（傳輸控制協(xié)議）一起構成了TCP/IP協(xié)議族的核心。使用IP協(xié)議進行通信的網(wǎng)絡，就叫IP網(wǎng)絡！那為什么現(xiàn)在要提倡網(wǎng)絡IP化？3網(wǎng)絡IP化有什么顯著的好處嗎？電路交換：基于電話網(wǎng)的電路交換優(yōu)點：時延小、透明傳輸；缺點：帶寬固定，網(wǎng)絡資源利用率低。分組交換：以分組為單位存儲轉(zhuǎn)發(fā)優(yōu)點：多路復用，網(wǎng)絡資源利用率高；缺點：實時性差。傳統(tǒng)交換網(wǎng)絡采用電路交換，而IP化交換網(wǎng)絡采用分組交換。隨著語音、數(shù)據(jù)業(yè)務量越來越大，分組交換的多路復用特性越來越顯露出成本優(yōu)勢。1條10G鏈路，相當于：5000條“高速2M”鏈路150000條“低速2M”鏈路！吞吐量更大，更易于維護！注:低速2M帶寬=64kbps4IP和傳輸有什么類似？什么區(qū)別？

IP和傳輸，都是業(yè)務承載工具；IP本身也可以視為一種該業(yè)務，承載在傳輸通道上；IP又可以再承載業(yè)務，形成“一層載一層”的嵌套模式；如果說傳輸是“路”，IP就是“車”，業(yè)務就是“乘客”。傳統(tǒng)傳輸通道的構建，是通過定義A端和Z端的物理位置來實現(xiàn)的；IP通道的構建，是通過IP地址和路由來實現(xiàn)的；

傳輸與IP，在OSI參考模型中所處的層面是不同的。類似區(qū)別什么是OSI模型？5什么是OSI參考模型？ISO（國際標準化組織）組織在1985年研究的網(wǎng)絡互聯(lián)模型。該體系結構標準定義了網(wǎng)絡互連的七層框架，即ISO開放系統(tǒng)互連參考模型。在這一框架下進一步詳細規(guī)定了每一層的功能，以實現(xiàn)開放系統(tǒng)環(huán)境中的互連性、互操作性和應用的可移植性。應用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層物理層1234567底層:負責網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸高層:負責主機之間的數(shù)據(jù)傳輸提供應用程序間通信處理數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)加密等建立、維護和管理會話建立主機端到端連接尋址和路由選擇提供介質(zhì)訪問、鏈路管理等比特流傳輸（1）網(wǎng)路中各結點都有相同的層次（2）不同結點的同等層具有相同的功能（3）同一結點內(nèi)相鄰層之間通過接口通信（4）每一層使用下層提供的服務，并向其上層提供服務（5）不同結點的同等層按照協(xié)議實現(xiàn)對等層之間的通信直接看這個圖比較抽象，下面我們來看看每一層具體是什么用途OSI參考模型是理解IP網(wǎng)絡架構的基礎！6OSI參考模型：物理層物理層：定義電壓、接口、線纜標準、傳輸距離等物理層介質(zhì)：同軸電纜（coaxialcable）：細纜和粗纜雙絞線（twistedpair）：UTP、STP光纖（fiber）：單模、多模無線（wireless）：紅外線、藍牙BlueTooth、WLAN技術應用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層物理層物理層的主要功能是利用物理傳輸介質(zhì)為數(shù)據(jù)鏈路層提供物理連接，以便透明的傳送比特流。7OSI參考模型：數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層的功能：物理地址定義網(wǎng)絡拓撲結構鏈路參數(shù)差錯驗證物理介質(zhì)訪問流控制（可選）應用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層物理層將數(shù)據(jù)分幀，并進行流控制。屏蔽物理層，為網(wǎng)絡層提供一個數(shù)據(jù)鏈路的連接，在一條有可能出差錯的物理連接上，進行幾乎無差錯的數(shù)據(jù)傳輸。本層指定拓撲結構并提供硬件尋址；8OSI參考模型：網(wǎng)絡層編址和路由應用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層物理層本層通過尋址來建立兩個節(jié)點之間的連接，為源端送來的分組，選擇合適的路由和交換節(jié)點，正確無誤地按照地址傳送給目的端。

9OSI參考模型：傳輸層傳輸層功能：分段上層數(shù)據(jù)；建立端到端連接；將數(shù)據(jù)從一端主機傳送到另一端主機傳輸層協(xié)議：主要有TCP/IP協(xié)議棧的TCP協(xié)議和UDP協(xié)議，IPX/SPX協(xié)議棧的SPX協(xié)議等。應用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層物理層為會話層用戶提供一個端到端的可靠、透明和優(yōu)化的數(shù)據(jù)傳輸服務機制。包括全雙工或半雙工、流控制和錯誤恢復服務；10OSI參考模型：高層（會話、表示、應用）會話層協(xié)議：SQL、NFS、RPC等；表示層協(xié)議：ASCII、MPEG、JPEG等；應用層協(xié)議：文字處理、郵件、電子表格等。應用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層物理層主機間通信建立、維護、終結應用程序之間的會話定義數(shù)據(jù)格式與結構協(xié)商上層數(shù)據(jù)格式為應用程序進程（比如文字處理、郵件、電子表格）提供網(wǎng)絡服務11從OSI參考模型看數(shù)據(jù)封裝、解封過程DataData第7層頭+第7層頭+第6層頭Data第7層頭第6層頭+第5層頭Data第7層頭第6層頭第5層頭+第4層頭Data第7層頭第6層頭第5層頭第4層頭+第3層頭Data第7層頭第6層頭第5層頭第4層頭第3層頭+第2層頭Data第7層頭第6層頭第5層頭第4層頭第3層頭第2層頭+第1層頭應用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層物理層Data第2層頭第3層頭第4層頭第5層頭第6層頭第7層頭二進制的數(shù)據(jù)流第1層頭Data第2層頭第3層頭第4層頭第5層頭第6層頭第7層頭Data第3層頭第4層頭第5層頭第6層頭第7層頭Data第4層頭第5層頭第6層頭第7層頭Data第5層頭第6層頭第7層頭Data第6層頭第7層頭Data第7層頭封裝解封裝有了OSI模型的基礎，接下來我們重點先了解IP12IP網(wǎng)絡的結構是怎樣的？IP網(wǎng)絡由多個網(wǎng)段構成，每個網(wǎng)段對應一個鏈路路由器負責將網(wǎng)段連接起來，適配鏈路層協(xié)議，在網(wǎng)絡之間轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包網(wǎng)段A網(wǎng)段B網(wǎng)段D網(wǎng)段C13IP協(xié)議的主要作用有哪些？標識節(jié)點和鏈路用唯一的IP地址標識每一個節(jié)點用唯一的IP網(wǎng)絡號標識每一個鏈路適應各種數(shù)據(jù)鏈路根據(jù)鏈路的MTU對IP包進行分片和重組為了通過實際的數(shù)據(jù)鏈路傳遞信息，須建立IP地址到數(shù)據(jù)鏈路層地址的映射尋址和轉(zhuǎn)發(fā)確定節(jié)點所在網(wǎng)絡的位置，進而確定節(jié)點所在的位置IP路由器選擇適當?shù)穆窂綄P包轉(zhuǎn)發(fā)到目的節(jié)點知識點IP編址子網(wǎng)掩碼路由協(xié)議分片機制與下層建立映射關系14IP編址基礎例如192.168.5.12311000000.10101000.00000101.011110118位8位8位8位IP地址是由32位二進制來表示的，為了便于使用，轉(zhuǎn)換成十進制，并用點隔成四節(jié)，俗稱“點分十進制”。網(wǎng)絡號主機號二進制32位

上一頁提到IP要表示“節(jié)點”和“鏈路”，“節(jié)點”就對應這里的“主機”，“鏈路”就對應這里的“網(wǎng)絡”（也叫網(wǎng)段）。隔開主機號和網(wǎng)絡號的，就是“掩碼”，也叫“子網(wǎng)掩碼”。15IP編址基礎16網(wǎng)絡主機172.16.2.160255.255.255.017220101011001111111110101100000100001111111100010000111111110000001010100000000000000000000000000010子網(wǎng)網(wǎng)絡號128192224240248252254255160主機號16路由是什么意思？有什么用？路由器將不同的網(wǎng)段連接起來不是與本路由器直連的網(wǎng)段，就無法直接知道因此需要一個互相溝通、傳播的過程路由協(xié)議就是用來完成這個溝通傳播過程！我要去哪，該怎么走！路由是用來指導IP報文發(fā)送的路徑信息17靜態(tài)路由與動態(tài)路由的區(qū)別？靜態(tài)路由就是人工配置的路由，包含幾個要素：iproute10.0.0.0255.255.255.0192.168.1.1要去哪從哪去動態(tài)路由根據(jù)網(wǎng)絡情況，動態(tài)計算路由

動態(tài)路由分“距離矢量路由協(xié)議”和“鏈路狀態(tài)路由協(xié)議”，時間關系我們僅介紹一種動態(tài)路由協(xié)議：OSPF（開放式最短路徑優(yōu)先）靜態(tài)路由適用于小規(guī)模網(wǎng)絡動態(tài)路由適用于大規(guī)模網(wǎng)絡18OSPF怎么工作？LSDBRTA的LSARTB的LSARTC的LSARTD的LSA（二）每臺路由器的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(一）網(wǎng)絡的拓撲結構CABD123CABD123CABD123CABD123（四）每臺路由器分別以自己為根節(jié)點計算最小生成樹（三）由鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫得到的帶權有向圖CABD1235RTCRTD3215RTBRTA建立鄰接

交換信息

自主計算

生成路由表！基于路徑開銷計算，路徑開銷又取決于鏈路帶寬19IGP？EGP？IGP=InternalGatewayProtocol內(nèi)部網(wǎng)關路由協(xié)議

，用于自治系統(tǒng)內(nèi)部路由管理EGP=ExternalGatewayProtocal外部網(wǎng)關路由協(xié)議，用于自治系統(tǒng)外部路由管理自治系統(tǒng)（AS）：指由同一個技術管理機構管理，使用一類內(nèi)部路由策略的路由器集合。IGP的代表：OSPF，IS-ISEGP的代表：BGP（邊界網(wǎng)關協(xié)議）20EBGPEBGPRTBRTCIBGPRTARTDRTE為什么需要BGP？一個AS顯然沒必要關心另一個AS內(nèi)部的結構IGP的路由控制不夠靈活，BGP恰恰可以彌補這點傳送海量路由信息是BGP的長項，互聯(lián)網(wǎng)數(shù)十萬條路由都不在話下IGP更多的是關心網(wǎng)絡狀態(tài)，對改變及時響應，BGP更多的只是傳送IGP生成的那些路由BGP引導流量進入目的AS，再“遞歸”交由IGP協(xié)議找到確切走向，最終到達。除此之外，還利用BGP的豐富擴展性，來完成一些更加特殊的控制功能。傳送海量路由信息！21一項革命性的技術——MPLS傳統(tǒng)路由尋址方法，效率低下分析IP頭映射到下一跳分析IP頭映射到下一跳分析IP頭映射到下一跳采用標簽交換的方式取代路由查找方式，以提高報文轉(zhuǎn)發(fā)的速率LERLERLERLERLSRLSRLSRMPLS域IPMPLSLSPCoreLSRIPIPL1IPL2IPL3IP傳統(tǒng)IP轉(zhuǎn)發(fā)傳統(tǒng)IP轉(zhuǎn)發(fā)標簽轉(zhuǎn)發(fā)LERLERMPLS=MultiProtocolLabelSwitching多協(xié)議標簽交換有了標簽，除了快，還可以做什么？22MPLS還有什么好處？VPN（虛擬專用網(wǎng)）不同的業(yè)務集成到一張網(wǎng)絡承載，通過標簽區(qū)分，一網(wǎng)多用，節(jié)約成本；

業(yè)務之間也可安全隔離；流量工程

可以靈活的根據(jù)鏈路實際負荷情況調(diào)度業(yè)務流向，綜合利用資源；

可以預設保護路徑，實現(xiàn)故障情況下的快速切換；QoS傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡面向無連接，服務質(zhì)量難以