1、DC120001 IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述,ISSUE 1.0,Page 2,數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)廣泛，如寬帶上網(wǎng)、路由交換、黑客攻擊、病毒、加密、認(rèn)證都屬于數(shù)據(jù)通信的范疇?？梢哉f(shuō)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為人們生活不可缺少的一部分，就象空氣和水一樣重要。,前 言,Page 3,推薦參考書(shū)目,TCPIP協(xié)議詳解卷一：協(xié)議 Routing TCP-IP, Volume I Routing TCP-IP, Volume II,Page 4,學(xué)習(xí)完此課程，您將會(huì)： 掌握數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn) 掌握IP網(wǎng)絡(luò)的基本原理 掌握IP網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和分類(lèi) 了解IP網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的趨勢(shì),目 標(biāo),Page 5,第1章 什么是數(shù)據(jù)通信 第2章 IP網(wǎng)絡(luò)

2、的基本原理 第3章 IP網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu) 第4章 IP網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì),內(nèi)容介紹,Page 6,什么是數(shù)據(jù)通信？,數(shù)據(jù)通信 數(shù)據(jù)通信是計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)與終端之間的通信。 是將快速傳輸數(shù)據(jù)的通信技術(shù)和數(shù)據(jù)處理、加工及存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，從而給用戶(hù)提供及時(shí)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。,Page 7,數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò),數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)： 連接不同地域的數(shù)據(jù)通信終端設(shè)備 實(shí)現(xiàn)了資源的共享 信息處理的集中化,Page 8,第1章 什么是數(shù)據(jù)通信 第2章 IP網(wǎng)絡(luò)的基本原理 第3章 IP網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu) 第4章 IP網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì),內(nèi)容介紹,Page 9,數(shù)據(jù)通信協(xié)議基礎(chǔ),OSI RM：開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型（Open Syste

3、m Interconnection Reference Model）。 TCP/IP協(xié)議族,網(wǎng)絡(luò)世界的法律!,Page 10,TCP/IP協(xié)議和OSI參考模型,TCP/IP協(xié)議棧具有簡(jiǎn)單的分層設(shè)計(jì)，與OSI參考模型有清晰的對(duì)應(yīng)關(guān)系。,7,6,5,4,3,2,1,OSI參考模型,TCP/IP,應(yīng)用層,表示層,會(huì)話(huà)層,傳輸層,網(wǎng)絡(luò)層,數(shù)據(jù)鏈路層,物理層,應(yīng)用層,傳輸層,網(wǎng)絡(luò)層,數(shù)據(jù)鏈路層,物理層,5,4,3,2,1,數(shù)據(jù)通信主要 工作在下三層,Page 11,數(shù)據(jù)通信工作的主要分層物理層,物理層功能： 定義了電壓、接口、電纜標(biāo)準(zhǔn)、傳輸距離 傳輸比特流 定義了傳輸介質(zhì)：同軸電纜、雙絞線(xiàn)、光纖、無(wú)線(xiàn)電

4、波等 物理層主要設(shè)備： 集線(xiàn)器HUB 中繼器Repeater,TCP/IP,應(yīng)用層,傳輸層,網(wǎng)絡(luò)層,數(shù)據(jù)鏈路層,物理層,5,4,3,2,1,Page 12,物理層工作原理,Page 13,CSMA/CD和沖突域,CSMA/CD載波偵聽(tīng)多路訪(fǎng)問(wèn)/沖突檢測(cè)，是一種在共享介質(zhì)條件下多點(diǎn)通訊的有效手段，其基本規(guī)則如下： （1）若介質(zhì)空閑，傳輸；否則，轉(zhuǎn)2）； （2）若介質(zhì)忙，一直監(jiān)聽(tīng)到信道空閑，然后立即傳輸； （3）若在傳輸中測(cè)得沖突，則發(fā)出一個(gè)短小的人為干擾（jamming） 信號(hào)，使得所有站點(diǎn)都知道發(fā)生了沖突并停止傳輸； （4）發(fā)完人為干擾信號(hào)，等待一段隨機(jī)的時(shí)間后，再次試圖傳 輸，回到（1）重新

5、開(kāi)始。 物理網(wǎng)段（沖突域）：連接在同一導(dǎo)線(xiàn)上所有工作站的集合。連接的節(jié)點(diǎn)越多，發(fā)生沖突的可能性就越大。,Page 14,數(shù)據(jù)通信工作的主要分層數(shù)據(jù)鏈路層,數(shù)據(jù)鏈路層功能： 物理地址（MAC）定義 鏈路參數(shù)、流控參數(shù)定義 差錯(cuò)驗(yàn)證 數(shù)據(jù)鏈路層主要設(shè)備： 以太網(wǎng)交換機(jī)（L2） 網(wǎng)橋（Bridge）,TCP/IP,應(yīng)用層,傳輸層,網(wǎng)絡(luò)層,數(shù)據(jù)鏈路層,物理層,5,4,3,2,1,Page 15,物理地址（MAC）介紹,每一臺(tái)設(shè)備都需要一個(gè)全球唯一的物理地址來(lái)表征。 MAC地址由48個(gè)二進(jìn)制位組成，其中前24位代表設(shè)備制造商，后24位由各個(gè)廠(chǎng)商自行分配。,Page 16,二層數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)原理,查找二層轉(zhuǎn)發(fā)表

6、（MAC地址表），根據(jù)目的MAC地址轉(zhuǎn)發(fā) 源MAC地址學(xué)習(xí),DMAC:0010-1234-5678 SMAC:0020-3456-7892,MAC Port 0010-1234-5678 E0 0020-3456-7892 E1,E0,E1,MAC Port 0010-1234-5678 E0 0020-3456-7892 E1,E1,DMAC:0010-1234-5678 SMAC:0020-3456-7892,E0,DMAC:0010-1234-5678 SMAC:0020-3456-7892,Page 17,二層交換的優(yōu)缺點(diǎn),以太網(wǎng)交換機(jī)采用每個(gè)端口一個(gè)沖突域，減少了沖突發(fā)生的可能性。

7、二層交換同時(shí)也存在一些問(wèn)題； 廣播泛濫，網(wǎng)絡(luò)性能易受影響 網(wǎng)絡(luò)安全性較差,如何來(lái)解決廣播風(fēng)暴和網(wǎng)路安全問(wèn)題？,Page 18,VLAN（Virtual Local Area Network）,VLAN虛擬局域網(wǎng)把物理網(wǎng)絡(luò)劃分成多個(gè)邏輯網(wǎng)絡(luò)，使用不同的VLAN ID表示。 VLAN的標(biāo)準(zhǔn)： 802.1Q，IEEE于1996 制定,Page 19,鏈路類(lèi)型,VLAN鏈路類(lèi)型： Access鏈路，傳送不帶Tag的數(shù)據(jù)幀，設(shè)備和用戶(hù)間的鏈路 Trunk鏈路，傳送Tag數(shù)據(jù)幀，設(shè)備間的鏈路,Page 20,VLAN的功能,VLAN虛擬局域網(wǎng)把物理網(wǎng)絡(luò)劃分成多個(gè)邏輯網(wǎng)絡(luò)，使用不同的VLAN ID表示。 相

8、同VLAN內(nèi)主機(jī)可以任意通信二層交換 不同VLAN內(nèi)主機(jī)二層流量完全隔離 阻斷廣播包，減小廣播域 提供了網(wǎng)絡(luò)安全性 提供二層服務(wù)質(zhì)量QoS的保證,Page 21,虛擬工作組,虛擬工作組可以把物理網(wǎng)絡(luò)劃分成多個(gè)邏輯的網(wǎng)絡(luò)，增強(qiáng)移動(dòng)性和靈活性的需求。 使用VLAN的另一個(gè)目的就是建立虛擬工作組模型 。,Page 22,VLAN不足,VLAN技術(shù)的引入，解決了傳統(tǒng)以太網(wǎng)弊端廣播泛濫、網(wǎng)絡(luò)安全性差等弊端，但是VLAN也存在一些不足： 不同VLAN用戶(hù)無(wú)法互訪(fǎng) 廣播報(bào)文可以跨設(shè)備傳遞,上述問(wèn)題需要網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議來(lái)解決,Page 23,數(shù)據(jù)通信工作的主要分層網(wǎng)絡(luò)層,網(wǎng)絡(luò)層功能： 定義網(wǎng)絡(luò)層地址 尋址和轉(zhuǎn)發(fā) 網(wǎng)

9、絡(luò)層主要設(shè)備： 路由器 L3以太網(wǎng)交換機(jī) 網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議： IP協(xié)議（IP網(wǎng)絡(luò)） IPX協(xié)議（Novell網(wǎng)絡(luò)）,TCP/IP,應(yīng)用層,傳輸層,網(wǎng)絡(luò)層,數(shù)據(jù)鏈路層,物理層,5,4,3,2,1,Page 24,IP地址,IP地址唯一標(biāo)示一臺(tái)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，由32個(gè)二進(jìn)制位組成。 IP地址結(jié)構(gòu)分為兩部分 網(wǎng)絡(luò)地址部分 主機(jī)地址部分 IP地址功能上分為： 公網(wǎng)地址 私網(wǎng)地址 10.0.0.010.255.255.255 172.16.0.0172.31.255.255 192.168.0.0192.168.255.255,Page 25,IP地址分類(lèi),1.0.0.0126.255.255.255,128.0.

10、0.0191.255.255.255,192.0.0.0223.255.255.255,224.0.0.0239.255.255.255,240.0.0.0255.255.255.255,Page 26,三層數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)原理,A,C,DIP:10.2.0.10 SIP:10.1.0.20,RTA,RTC,DIP Next-hop interface 10.2.0.0/24 X.X.X.X E0,E0,DIP Next-hop interface 10.2.0.0/24 X.X.X.X S0,S0,DIP:10.2.0.10 SIP:10.1.0.20,DIP:10.2.0.10 SIP:10.1.

11、0.20,基于目的地址的轉(zhuǎn)發(fā) 查找IP路由表，逐跳轉(zhuǎn)發(fā),RTA Routing Table,RTB Routing Table,Page 27,IP路由協(xié)議介紹,指導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)層尋址和轉(zhuǎn)發(fā)的工具IP路由表。 IP路由表由各種路由協(xié)議發(fā)現(xiàn)的路由優(yōu)選后產(chǎn)生。 路由協(xié)議主要分類(lèi)： 內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（IGP）：自治系統(tǒng)內(nèi)部使用 RIP OSPF IS-IS 外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（EGP）：自治系統(tǒng)邊界使用 BGP,Page 28,路由協(xié)議的算法,距離矢量算法（D-V） 以到目的地距離（Metric）和方向作為選路依據(jù) 周期性通告路由表，進(jìn)行泛洪 從根源上無(wú)法避免環(huán)路 典型的路由協(xié)議：RIP 鏈路狀態(tài)算法（L-S） 通告

12、本地鏈路狀態(tài)信息 采用最短生成樹(shù)算法SPF，可以避免環(huán)路 典型的路由協(xié)議：OSPF，IS-IS,Page 29,L3交換機(jī)和路由器的區(qū)別,L3交換機(jī)特點(diǎn)： 通常采用ASIC芯片，轉(zhuǎn)發(fā)速度快 一次路由，多次交換，精確匹配 接口單一，以太網(wǎng)接口為主 路由器特點(diǎn) 高端產(chǎn)品采用NP或ASIC芯片，路由和轉(zhuǎn)發(fā)能力強(qiáng) 采用最長(zhǎng)匹配 接口類(lèi)型豐富,Page 30,精確匹配,L3交換機(jī)主要采用的方式 使用L3FDB作為轉(zhuǎn)發(fā)的Cache，存放主機(jī)路由 首包在CPU查找路由表，匹配項(xiàng)寫(xiě)入L3FDB 后續(xù)報(bào)文直接查找L3FDB轉(zhuǎn)發(fā) 典型的“一次路由，多次交換”,Page 31,最長(zhǎng)匹配,路由器主要采用的方式 所有報(bào)

13、文查找FIB表，命中則轉(zhuǎn)發(fā) 最長(zhǎng)匹配的核心：查找掩碼長(zhǎng)度最長(zhǎng)的一條路由。最長(zhǎng)也就是最精確的意思,Interface1,Interface2,Interface3,Page 32,小結(jié),數(shù)據(jù)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)主要在TCP/IP協(xié)議族的下三層物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層。 數(shù)據(jù)通信主要設(shè)備： HUB，工作在物理層，進(jìn)行比特流的復(fù)制 L2交換機(jī)，工作在數(shù)據(jù)鏈路層，進(jìn)行數(shù)據(jù)幀的二層交換 L3交換機(jī)和路由器，工作在網(wǎng)絡(luò)層，進(jìn)行IP包的三層路由和轉(zhuǎn)發(fā),Page 33,第1章 什么是數(shù)據(jù)通信 第2章 IP網(wǎng)絡(luò)的基本原理 第3章 IP網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu) 第4章 IP網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì),內(nèi)容介紹,Page 34,數(shù)據(jù)通信常見(jiàn)網(wǎng)絡(luò)拓

14、撲結(jié)構(gòu),拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)： 總線(xiàn)、星型、樹(shù)型 環(huán)型、網(wǎng)型,Page 35,分層的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),一個(gè)完整的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)可以大體分為： 骨干網(wǎng) 城域網(wǎng) 接入網(wǎng),Page 36,骨干網(wǎng)介紹,不同國(guó)家、不同省份、不同城市間互連組成的網(wǎng)絡(luò)成為骨干網(wǎng)絡(luò)。 骨干網(wǎng)絡(luò)通常采用網(wǎng)狀或半網(wǎng)狀連接，以保證高可靠性。 骨干網(wǎng)主要功能特點(diǎn)： 流量的管理調(diào)度 高可靠性、可用性和安全性 可擴(kuò)展性和靈活性 骨干網(wǎng)主要設(shè)備：核心路由器,骨干網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),Page 37,骨干網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù),服務(wù)質(zhì)量（QoS）和流量工程（TE） 提供差異化的服務(wù)，對(duì)高端客戶(hù)提供獎(jiǎng)賞服務(wù) 實(shí)現(xiàn)骨干網(wǎng)中流量合理有效的調(diào)度，提高資源利用率 路由技術(shù) 邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)

15、議BGP 域內(nèi)路由協(xié)議OSPF、IS-IS 可靠性技術(shù)（HA） 節(jié)點(diǎn)/鏈路保護(hù)：冗余備份、快速重路由、優(yōu)雅重啟（GR）等 故障快速檢測(cè)：BFD、APS、OAM等 安全性 保證網(wǎng)絡(luò)中承載業(yè)務(wù)的私密性,Page 38,城域網(wǎng)介紹,城域網(wǎng)介于骨干網(wǎng)和接入網(wǎng)中間的部分，互連城市不同區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)。 城域網(wǎng)通常也采用分層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，組網(wǎng)采用星形、雙星形、環(huán)形方式。 城域網(wǎng)的主要功能特點(diǎn)： 提供完備的QoS保證 用戶(hù)接入的管理和控制 提供大客戶(hù)互連業(yè)務(wù) 城域網(wǎng)主要設(shè)備：核心路由器、高端路由器、匯聚以太網(wǎng)交換機(jī)、BRAS產(chǎn)品,城域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),Page 39,城域網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù),路由技術(shù) 域內(nèi)路由協(xié)議OSPF、I

16、S-IS 城域網(wǎng)出口使用BGP 差分的QoS服務(wù)質(zhì)量保證 采用DiffServ模式，提供差異化服務(wù)質(zhì)量保證 用戶(hù)的管理和控制 設(shè)立專(zhuān)門(mén)的接入設(shè)備如BRAS和SR，分別接入互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)和大客戶(hù)業(yè)務(wù) 對(duì)接入用戶(hù)進(jìn)行接入準(zhǔn)許控制（CAC），提高網(wǎng)絡(luò)的管控性和安全性 提供大客戶(hù)互連業(yè)務(wù) 采用VPN技術(shù)為企業(yè)及機(jī)構(gòu)互連提供資源租用服務(wù),Page 40,接入網(wǎng)介紹,接入網(wǎng)指業(yè)務(wù)接入控制點(diǎn)以下的二層接入網(wǎng)絡(luò)，負(fù)責(zé)終端用戶(hù)的接入。 接入網(wǎng)通常采用樹(shù)形結(jié)構(gòu)和環(huán)形結(jié)構(gòu)。主要分為： 二層匯聚網(wǎng)絡(luò) 最后一公里接入網(wǎng)絡(luò) 接入網(wǎng)的主要特點(diǎn)： 用戶(hù)接入方式多樣性 用戶(hù)管理的復(fù)雜性 提供基本的服務(wù)質(zhì)量區(qū)分,接入網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),P

17、age 41,接入網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù),豐富的接入方式 有線(xiàn)方式接入（XDSL、LAN、Cable等） 無(wú)線(xiàn)方式接入（WLAN、LDMS等） 安全性控制 安全控制通常采用的方式，VLAN隔離、802.1X認(rèn)證、DHCP等 QoS服務(wù)質(zhì)量 提供二層網(wǎng)絡(luò)的QoS服務(wù)質(zhì)量保證 進(jìn)行流分類(lèi)、業(yè)務(wù)標(biāo)記、流量監(jiān)管、流量整形等 二層網(wǎng)絡(luò)保護(hù)機(jī)制 鏈路級(jí)保護(hù)：鏈路聚合，接口備份等 網(wǎng)絡(luò)級(jí)保護(hù)：RPR、RRPP、STP,Page 42,小結(jié),根據(jù)分層的原則，數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)可以分為骨干網(wǎng)、城域網(wǎng)、接入網(wǎng)三部分。 分層后的網(wǎng)絡(luò)，各級(jí)網(wǎng)絡(luò)功能上更加明確，管理上更加清晰。 數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)中最關(guān)鍵的技術(shù)： 強(qiáng)大的路由技術(shù)和快速轉(zhuǎn)發(fā)技

18、術(shù) 端到端的服務(wù)質(zhì)量的保證 網(wǎng)絡(luò)的管控能力,Page 43,第1章 什么是數(shù)據(jù)通信 第2章 IP網(wǎng)絡(luò)的基本原理 第3章 IP網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu) 第4章 IP網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì),內(nèi)容介紹,Page 44,傳統(tǒng)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)介紹,傳統(tǒng)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型： IP網(wǎng)絡(luò) ATM網(wǎng)絡(luò) Frame-relay網(wǎng)絡(luò) 交換方式：分組交換 服務(wù)提供方式： 面向連接（ATM/FR等） 面向無(wú)連接（IP） IP網(wǎng)絡(luò)以其簡(jiǎn)單、開(kāi)放的特點(diǎn)，同時(shí)逐步完善服務(wù)質(zhì)量、安全等不足后，最終將一統(tǒng)天下，ALL IP是大勢(shì)所趨。,Page 45,傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)與不足,傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)： 端到端的透明性 開(kāi)放性和靈活性 采用客戶(hù)端/服務(wù)器的模式，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)用集中在中心，流量呈放射狀分布 傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)的不足： IP地址資源已顯匱乏，急需擴(kuò)展 缺乏電信級(jí)的端到端服務(wù)質(zhì)量保證 自我管理，無(wú)為而治的管理方式，不符合電信級(jí)管理模式 無(wú)法提供網(wǎng)絡(luò)級(jí)的管控能力 安全保證還不完善,Page 46