IP技術原理及其發(fā)展-wzh課件

IP技術原理及其發(fā)展巴繼東May222001IP技術原理及其發(fā)展巴繼東主要內容什么是IPIP傳送網技術IP的路由與交換主要內容什么是IP2Internet定義：由眾多計算機網絡互聯(lián)而成的網絡。特點：眾多計算機網絡互聯(lián)組成世界性的網絡主要采用TCP/IP協(xié)議采用分組交換技術由眾多路由器連接Internet定義：由眾多計算機網絡互聯(lián)而成的網絡。3計算機網絡分類按網絡的覆蓋范圍分局域網(LAN) <1公里城域網(MAN) 五到五十公里廣域網(WAN) 幾十到幾千公里按網絡的使用范圍分公用網、專用網按網絡的交換功能分電路交換、報文交換、分組交換、混合交換按網絡的拓撲結構分星型網、總線網、環(huán)網計算機網絡分類按網絡的覆蓋范圍分4遠程網互聯(lián)X.25ISDNFrameRelayLeasedLineDDN路由器PSTN路由器路由器路由器LANLANLANLAN路由器LAN路由器LAN衛(wèi)星遠程網互聯(lián)X.25ISDNFrameRelayLease5網絡互聯(lián)設備網卡：完成物理層和部分數(shù)據(jù)鏈路層功能集線器：工作在物理層網橋：工作在數(shù)據(jù)鏈路層路由器：工作在網絡層網關：傳輸網關和應用網關交換機：以太網交換機、ATM交換機、IP交換網絡互聯(lián)設備網卡：完成物理層和部分數(shù)據(jù)鏈路層功能6Internet接入專線接入：DDN,X.25通過Modem接入ISDN接入：2B+D,30B+DADSL接入通過CableModem接入無線接入撥號服務器交換機計費路由器M池ModemISP去Internet用戶Internet接入專線接入：DDN,X.25ADSL接入撥7TCP/IP體系結構網絡接口層網絡接口卡（以太網令牌環(huán)網FDDI）傳輸介質（雙絞線同軸電纜光纖無線）IPICMPARPRARPTCPUDPWWW瀏覽HTTP網絡管理SNMPDNSXDR終端仿真TELNETRPC電子郵件SMTPPOP3IMAP4網絡層傳輸層應用層應用層表示層會話層傳輸層網絡層數(shù)據(jù)鏈路層物理層文件傳輸FTPSFTPTFTPNFSOSITCP/IPTCP/IP體系結構網絡網絡接口卡（以太網令牌環(huán)網FDD8IPnetworkLayer1Layer2Layer3Layer4Layer7PhysicalLayerEthernetFDDIATMOSI/RMDataforwardingplaneControlplaneTrafficpolicing/shaping/queing/schedulingAdmissioncontrolRSVPsignalingOSPFroutingprotocolIProutingtableTCPUDPRTPICMPBestefforttrafficControlloadtrafficGuaranteedServicetraffic(1)connectioncontrol(2)routingcontrol(3)trafficcontrolIPIPnetworkLayer1Layer2Layer3La9IP層——InternetProtocolTCP/IP網絡層協(xié)議的核心采用無連接的方式傳輸數(shù)據(jù)包/分組；通過IP數(shù)據(jù)報和IP地址將各種物理網絡技術統(tǒng)一起來，達到屏蔽低層細節(jié)，提供一致性的目的。IP層的特點通信子網的最高層；提供無連接的數(shù)據(jù)報傳輸機制；不保證傳輸?shù)目煽啃?；點到點。IP層——InternetProtocolTCP/IP網絡10IP數(shù)據(jù)報對物理幀的統(tǒng)一IP以太網幀ARPANET幀令牌環(huán)幀IP數(shù)據(jù)報ATM信元…IP數(shù)據(jù)報對物理幀的統(tǒng)一IP以太網幀ARPANET幀令牌環(huán)幀11IP地址A類E類11110D類111組播地址保留為今后使用011010網絡號C類B類主機號網絡號主機號0網絡號主機號012348162431通常采用點分十進制表示IP地址如：40ARP與RARPIP地址A類E類11110D類111組播地址保留為今后使用012IP數(shù)據(jù)報格式版本頭標長服務類型總長04816192431標識符標志片偏移生存時間協(xié)議頭標校驗和信源IP地址信宿IP地址IP選項填充域數(shù)據(jù)…IP數(shù)據(jù)報格式版本頭標長服務類型總長048161924313IP路由選擇什么是路由選擇尋找一條將分組從信源機傳往信宿機的傳輸路徑的過程路由選擇與網絡體系結構的關系直接尋徑與間接尋徑路由選擇協(xié)議GGP（網關到網關協(xié)議）EGP（外部網關協(xié)議）IGP（內部網關協(xié)議）IP路由選擇什么是路由選擇14IP路由原理發(fā)送端站目的地址在本地目的地址不在本地第一跳路由器分配有永久的IP地址,或從DHCP服務器獲得IP包第二跳路由器搜索ARP高速緩存利用路由表中下一跳路由器的MAC地址轉發(fā)有目的地的MAC地址沒有目的地的MAC地址路由器將此MAC地址裝進包的報頭中，將該包送到目的端站路由器向與包的目的地址有關的子網廣播一個ARP請求，擁有此IP地址的端站作出響應，把MAC地址發(fā)送回去。路由表因此更新ARP緩存，把新的MAC地址裝進包的報頭并發(fā)送該包。路由表由RIP和OSPF不斷地被建立和再建立，每個路由器的路由表顯示了到達目的地地址的最佳路徑或最佳的下一跳路徑。IP路由原理發(fā)送端站目的地址在本地目第一跳路由器分配有永久的15傳輸層協(xié)議——TCP與UDP傳輸層的功能——端到端通信在本質上，傳輸層的目的是加強和彌補通信子網服務；加強是對QoS而言，指提高服務的可靠性；彌補是對服務類型而言，傳輸層提供端到端進程通信，而通信子網提供點到點通信。TCP/IP編址機制端口地址、IP地址、硬件地址域名與IP地址傳輸層協(xié)議——TCP與UDP傳輸層的功能——端到端通信16TCP與UDP比較TCP（傳輸控制協(xié)議）TCP提供面向連接的流傳輸TCP可靠性特點TCP連接確認和超時重傳流量控制——滑動窗口機制擁塞控制適合一次傳送大量報文UDP（用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議）UDP同IP協(xié)議一樣提供無連接的數(shù)據(jù)報傳輸高效率適合傳輸報文較少的交互式業(yè)務TCP與UDP比較TCP（傳輸控制協(xié)議）UDP（用戶數(shù)據(jù)17TCP/IP高層應用客戶機/服務器模式域名服務(DNS)E-mail服務SMTP,POP3,IMAP遠程登錄協(xié)議TELNET文件傳輸協(xié)議FTPWWW服務BBS服務網絡新聞(討論組)服務USENETTCP/IP高層應用客戶機/服務器模式18傳統(tǒng)Internet面臨的問題Internet骨干網的傳送容量小，帶寬資源不足。Internet地址資源短缺。路由器瓶頸尋址速度低，吞吐量不夠路由器端口數(shù)受限對實時業(yè)務支持不夠,QoS難以保證。因特網在網絡通信、操作系統(tǒng)與應用軟件方面都存在安全問題。傳統(tǒng)Internet面臨的問題Internet骨干網的傳送容19IPv6更新IP的主要動機迫在眉睫的地址空間耗盡；為了提高數(shù)據(jù)報傳輸效率，需要簡化IP。IPv6的特點更大的地址空間（由32位擴展到128位）；具有優(yōu)先級別控制，支持實時業(yè)務；支持資源分配；增強了安全保密機制，包括鑒別（認證）報頭和用戶數(shù)據(jù)安全包封；對協(xié)議擴展的保證。IPv6更新IP的主要動機20IPv6數(shù)據(jù)報格式版本業(yè)務流類型數(shù)據(jù)流標識符048162431負荷長度下一個首部跳數(shù)極限信源IP地址（128位）信宿IP地址（128位）數(shù)據(jù)…IPv6數(shù)據(jù)報格式版本業(yè)務流類型數(shù)據(jù)流標識符0481624321Internet上的實時通信技術ST-II（流協(xié)議）在源端與目的端提供一條保證帶寬的連接通道RTP/RTCP（實時傳輸協(xié)議/實時傳輸控制協(xié)議）RTP與UDP結合，可實現(xiàn)多媒體數(shù)據(jù)的傳送，但不提供保證實時傳輸或QOS的機制RSVP（資源預留協(xié)議）在IP網上為實時音頻、視頻實現(xiàn)帶寬預留可按不同應用分配帶寬，并設置隊列管理NHRP（下一跳解析協(xié)議）在建立SVC時考慮特定的發(fā)送優(yōu)先級和帶寬分配IPMulticasting（IP多播技術）Diff.Serv對不同的業(yè)務根據(jù)其特點提供不同等級、不同性能的服務Internet上的實時通信技術ST-II（流協(xié)議）22IP傳送技術IPSDLHDLCATMGigabitEthernetSONET/SDHCellPLDWDMIP傳送技術IPSDLHDLCATMGigabitSONET23IPoverATM利用ATM端口速率高、吞吐量大、時延小、面向連接等特點，保證服務質量和可靠性，滿足實時多媒體業(yè)務的要求。重疊技術集成技術光層SDH層ATM層IP電話圖像數(shù)據(jù)IPoverATM利用ATM端口速率高、吞吐量大、時延小24HistoryforIPoverATMATMForumIETF1995NextHopResolutionProtocol(NHRP):IProutingshortcutClassicalIPoverATM(IPOA):IProutingserviceIpsilon:IPSwitchToshiba:CellSwitchRouter(CSR)Cisco:TagSwitchIBM:AggregateRoute-BasedIPSwitching(ARIS)Multi-protocolLabelSwitching(MPLS)extensionMulti-protocolLabelSwitching(MPLS)basicsLANEmulation(LANE):MacbridgingserviceMulti-protocoloverATM(MPOA):Macbridge&IProutingservicePNNIAugmentedRouting(PAR):IP/ATMintegratedrouting19961997199819992000HistoryforIPoverATMATMFor25重疊技術重疊模式采用ITU-T或ATM論壇的標準信令，IP和ATM各自定義自己的地址和路由協(xié)議。ATM端系統(tǒng)使用IP地址和ATM地址兩者標識，以及地址解析協(xié)議（ARP）。網絡中設置服務器完成ATM地址和IP地址的映射。在發(fā)送端用戶得到接收端用戶的ATM地址后，建立ATMSVC連接并在其上傳送LAN數(shù)據(jù)包。其優(yōu)點是與標準的ATM兼容,有利于B-ISDN發(fā)展。缺點是造成重復的地址和路由協(xié)議，IP傳輸?shù)男瘦^低。典型例子CIPOA（IETF）LANEMPOA（ATM論壇）重疊技術重疊模式采用ITU-T或ATM論壇的標準信令，IP和26集成技術集成模式將ATM看作IP層的對等層，ATM端系統(tǒng)只需分配IP地址，在建立連接時使用非標準的ATM信令，僅利用了ATM信元交換的基本功能。ATM交換機變成了多協(xié)議的路由器。其優(yōu)點是不需要IP與ATM的地址解析，傳送IP的效率較高；缺點是與標準ATM融合困難。典型例子IPSwitching（Ipsilon公司）TagSwitching（Cisco公司）IPNavigator（Cascade公司）MPLS（多協(xié)議標記交換，IETF）集成技術集成模式將ATM看作IP層的對等層，ATM端系統(tǒng)只需27ClassicalIPoverATMRFC1483ExampleRoutingTablemapsfinaldestinationtonexthopnetworkaddressAddressResolutionTablemapsnext-hopnetworkaddresstoATMaddresssetupmanuallybynetworkadministratorSignalingcreatesATMVCbetweenroutersATMNetworkDA-5RoutingTableAddressResolutionTable138.20.10.XClassicalIPoverATMRFC148328IPoverSDHIP數(shù)據(jù)包通過采用PPP協(xié)議映射到SDH幀結構中，按STM-N速率傳輸。這樣可以在骨干網上快速傳輸多媒體業(yè)務，有效利用現(xiàn)有網絡結構。PPPOverSDHPPP：點到點協(xié)議PacketoverSDH（POS）兩步映射光路層SDH層PPP/HDLCIP電話圖像數(shù)據(jù)IPoverSDHIP數(shù)據(jù)包通過采用PPP協(xié)議映射到SD29WRI提出IPoverSDH標準IPLAPSProtocolSDH/SONET系統(tǒng)開銷遠小于傳統(tǒng)的IPoverSDH/SONET在IPoverSDH/SONET全程范圍內支持QoS和Priority同時支持IPv4和IPv6特點：WRI提出IPoverSDH標準IPLAPSProto30路由與交換路由與交換的區(qū)別路由器是第三層設備，處理封包速度很慢，但在隔阻廣播風暴方面相當有效；第二層的交換機只在MAC層處理數(shù)據(jù)包，速度快，但易造成廣播風暴。第三層交換機是一種綜合交換機速度和路由器流量控制功能于一體的新的網絡互聯(lián)設備。高層交換機？——負載均衡

第3層路由第2層交換第3層交換路由與交換路由與交換的區(qū)別第3層路由第2層交換第3層交換31三層交換技術的共同點三層交換技術旨在將IP路由技術和ATM交換技術融合在一起，實現(xiàn)兩者間的優(yōu)勢互補。其基本實現(xiàn)方法均是將IP路由器的軟件路由能力與ATM標記交換的轉發(fā)性能相結合，設計高速三層交換機。對于多層交換機的控制部分，多層交換技術采用標準的路由協(xié)議（如：OSPF，IS－IS和BGP－4）和各自的標記綁定機制；對于多層交換機的轉發(fā)部分，多層交換技術采用傳統(tǒng)的ATM硬件交換和標記交換技術（Labelswapping）來轉發(fā)信元。

三層交換技術的共同點三層交換技術旨在將IP路由技術和ATM交32三層交換技術的不同點數(shù)據(jù)驅動方式Nokia/Ipsilon的IP交換東芝的CSR優(yōu)點：是只有在數(shù)據(jù)流到達時才創(chuàng)建標記綁定限制：要求交換機必須有高性能的分組分類能力，從而能夠高速地識別數(shù)據(jù)流。另一方面，采用數(shù)據(jù)驅動方式使標記綁定工作量正比于所到達的數(shù)據(jù)流，這樣大量的短數(shù)據(jù)流會增加交換機的負擔。控制驅動方式標記交換、IBM的ARIS和Ascend/Cascade/Lucent的IP導航器減少分組轉發(fā)帶來的延時；標記的分配和發(fā)送工作量要少于數(shù)據(jù)驅動方式；控制驅動方式的擴展性要優(yōu)于數(shù)據(jù)驅動方式。三層交換技術的不同點數(shù)據(jù)驅動方式33IPSwitching路由器IP路由軟件一跳接一跳路由路由器IP路由軟件IP交換機IP路由軟件一跳接一跳路由+直接路由IP交換機IP路由軟件ATM交換矩陣ATM交換矩陣多媒體業(yè)務IPSwitching路由器IP路由軟件一跳接一跳路由路由34MPLSMPLS：多協(xié)議標記交換，屬于第三層交換技術，引入了基于標記的機制，它把選路和轉發(fā)分開，由標簽來規(guī)定一個分組通過網絡的路徑。MPLS網絡由核心部分的標簽交換路由器（LSR）、邊緣部分的標簽邊緣路由器（LER）組成。Layer3intelligenceRoutingscalabilityReliableredundantpathsTransitpolicyLabelSwitchMulti-GbpsbandwidthCongestioncontrolQualityofserviceMultimediaMPLSMPLS：多協(xié)議標記交換，屬于第三層交換技術，引入了35不同技術頭部比較不同技術頭部比較36LabelSwitchingOverviewLabelSwitches(ATMswitchesorrouters)LabelDistributionProtocolLabelEdgeRoutersLabelSwitchingOverviewLabel37LabelSwitchingOperation2. Ingresslabeledgerouterreceives

packet,performsLayer3

value-addedservices,

andlabelpackets3. Labelswitchesswitchlabelledpacketsusinglabelswapping4. Labeledgerouterategressremoveslabelanddeliverspacket1a. Existingroutingprotocols(e.g.OSPF,IGRP)

establishreachabilitytodestinationnetworks1b. LabelDistributionProtocol(LDP)establishes

labeltodestinationnetworkmappingsLabelSwitchingOperation2. In38MPLS網絡層次IPNetowrkATMCloudATMSW+LSCEdgeLSREdgeLSRRouterRouterMPLS網絡層次IPNetowrkATMCloudAT39ATM與IP比較控制層次上的比較ATM:面向連接、信令協(xié)議、流量控制、復雜IP:無連接、路由協(xié)議、無QoS、簡單用戶數(shù)據(jù)傳送上的比較ATM:定長的cellIP:變長的packet管理層次上的比較ATM:層管理與面管理、復雜IP:過于簡單ATM與IP比較控制層次上的比較40IP、MPLS與ATM之間關系IP、MPLS與ATM之間關系41路由器的結構路由器的體系結構第一代單總線單CPU結構路由器第二代單總線主從CPU結構路由器第三代單總線對稱式多CPU結構路由器第四代多總線多CPU結構路由器第五代共享內存式結構路由器第六代交叉開關體系結構路由器等路由器的結構輸入端口、輸出端口交換開關路由處理器路由器的結構路由器的體系結構42千兆比路由器線路卡交換結構網絡處理器線路卡線路卡發(fā)送引擎發(fā)送引擎發(fā)送引擎千兆比路由器交換結構網絡處理器線路卡線路卡發(fā)送引擎發(fā)送引擎發(fā)43線速的概念

可以簡單地理解為對于路由器的所有端口的任意輸入情況都能夠無延遲（嚴格說是低延遲）、無丟失地轉發(fā)。RFC建議以64字節(jié)為最短報文來測試路由器的吞吐量。比如，一臺路由器有兩個10M同步口，一個用于上行，另一個用于下行，則其吞吐量只要達到10M/8/64=19531pps，即每秒處理19531個64字節(jié)報文就可以達到線速處理能力。實際上RFC對線速的定義要低一些，對于上述情況只要達到14000pps就可以稱為線速了。線速的概念可以簡單地理解為對于路由器的所有端口的任意輸入情44路由器市場Cisco、3Com、Nortel等廠家是路由器市場的主導，綜合市場占有率很高，在技術方面也頗具優(yōu)勢。在路由器市場，Cisco占80％的市場份額。國產路由器產品的市場之和不超過5％華為：QuidwayNetEngine系列邁普聯(lián)想實達清華紫光烽火科技路由器市場Cisco、3Com、Nortel等廠家是路由器市45路由器選擇安全性可靠性與線路安全、身份認證、訪問控制、信息隱藏、數(shù)據(jù)加密、攻擊探測和防范、安全管理

控制軟件軟件的安裝、參數(shù)自動設置網絡擴展能力擴展槽數(shù)目、擴展端口數(shù)目網管系統(tǒng)帶電插拔能力外型尺寸的選擇協(xié)議的選擇路由器選擇安全性46IP技術原理及其發(fā)展巴繼東May222001IP技術原理及其發(fā)展巴繼東主要內容什么是IPIP傳送網技術IP的路由與交換主要內容什么是IP48Internet定義：由眾多計算機網絡互聯(lián)而成的網絡。特點：眾多計算機網絡互聯(lián)組成世界性的網絡主要采用TCP/IP協(xié)議采用分組交換技術由眾多路由器連接Internet定義：由眾多計算機網絡互聯(lián)而成的網絡。49計算機網絡分類按網絡的覆蓋范圍分局域網(LAN) <1公里城域網(MAN) 五到五十公里廣域網(WAN) 幾十到幾千公里按網絡的使用范圍分公用網、專用網按網絡的交換功能分電路交換、報文交換、分組交換、混合交換按網絡的拓撲結構分星型網、總線網、環(huán)網計算機網絡分類按網絡的覆蓋范圍分50遠程網互聯(lián)X.25ISDNFrameRelayLeasedLineDDN路由器PSTN路由器路由器路由器LANLANLANLAN路由器LAN路由器LAN衛(wèi)星遠程網互聯(lián)X.25ISDNFrameRelayLease51網絡互聯(lián)設備網卡：完成物理層和部分數(shù)據(jù)鏈路層功能集線器：工作在物理層網橋：工作在數(shù)據(jù)鏈路層路由器：工作在網絡層網關：傳輸網關和應用網關交換機：以太網交換機、ATM交換機、IP交換網絡互聯(lián)設備網卡：完成物理層和部分數(shù)據(jù)鏈路層功能52Internet接入專線接入：DDN,X.25通過Modem接入ISDN接入：2B+D,30B+DADSL接入通過CableModem接入無線接入撥號服務器交換機計費路由器M池ModemISP去Internet用戶Internet接入專線接入：DDN,X.25ADSL接入撥53TCP/IP體系結構網絡接口層網絡接口卡（以太網令牌環(huán)網FDDI）傳輸介質（雙絞線同軸電纜光纖無線）IPICMPARPRARPTCPUDPWWW瀏覽HTTP網絡管理SNMPDNSXDR終端仿真TELNETRPC電子郵件SMTPPOP3IMAP4網絡層傳輸層應用層應用層表示層會話層傳輸層網絡層數(shù)據(jù)鏈路層物理層文件傳輸FTPSFTPTFTPNFSOSITCP/IPTCP/IP體系結構網絡網絡接口卡（以太網令牌環(huán)網FDD54IPnetworkLayer1Layer2Layer3Layer4Layer7PhysicalLayerEthernetFDDIATMOSI/RMDataforwardingplaneControlplaneTrafficpolicing/shaping/queing/schedulingAdmissioncontrolRSVPsignalingOSPFroutingprotocolIProutingtableTCPUDPRTPICMPBestefforttrafficControlloadtrafficGuaranteedServicetraffic(1)connectioncontrol(2)routingcontrol(3)trafficcontrolIPIPnetworkLayer1Layer2Layer3La55IP層——InternetProtocolTCP/IP網絡層協(xié)議的核心采用無連接的方式傳輸數(shù)據(jù)包/分組；通過IP數(shù)據(jù)報和IP地址將各種物理網絡技術統(tǒng)一起來，達到屏蔽低層細節(jié)，提供一致性的目的。IP層的特點通信子網的最高層；提供無連接的數(shù)據(jù)報傳輸機制；不保證傳輸?shù)目煽啃裕稽c到點。IP層——InternetProtocolTCP/IP網絡56IP數(shù)據(jù)報對物理幀的統(tǒng)一IP以太網幀ARPANET幀令牌環(huán)幀IP數(shù)據(jù)報ATM信元…IP數(shù)據(jù)報對物理幀的統(tǒng)一IP以太網幀ARPANET幀令牌環(huán)幀57IP地址A類E類11110D類111組播地址保留為今后使用011010網絡號C類B類主機號網絡號主機號0網絡號主機號012348162431通常采用點分十進制表示IP地址如：40ARP與RARPIP地址A類E類11110D類111組播地址保留為今后使用058IP數(shù)據(jù)報格式版本頭標長服務類型總長04816192431標識符標志片偏移生存時間協(xié)議頭標校驗和信源IP地址信宿IP地址IP選項填充域數(shù)據(jù)…IP數(shù)據(jù)報格式版本頭標長服務類型總長048161924359IP路由選擇什么是路由選擇尋找一條將分組從信源機傳往信宿機的傳輸路徑的過程路由選擇與網絡體系結構的關系直接尋徑與間接尋徑路由選擇協(xié)議GGP（網關到網關協(xié)議）EGP（外部網關協(xié)議）IGP（內部網關協(xié)議）IP路由選擇什么是路由選擇60IP路由原理發(fā)送端站目的地址在本地目的地址不在本地第一跳路由器分配有永久的IP地址,或從DHCP服務器獲得IP包第二跳路由器搜索ARP高速緩存利用路由表中下一跳路由器的MAC地址轉發(fā)有目的地的MAC地址沒有目的地的MAC地址路由器將此MAC地址裝進包的報頭中，將該包送到目的端站路由器向與包的目的地址有關的子網廣播一個ARP請求，擁有此IP地址的端站作出響應，把MAC地址發(fā)送回去。路由表因此更新ARP緩存，把新的MAC地址裝進包的報頭并發(fā)送該包。路由表由RIP和OSPF不斷地被建立和再建立，每個路由器的路由表顯示了到達目的地地址的最佳路徑或最佳的下一跳路徑。IP路由原理發(fā)送端站目的地址在本地目第一跳路由器分配有永久的61傳輸層協(xié)議——TCP與UDP傳輸層的功能——端到端通信在本質上，傳輸層的目的是加強和彌補通信子網服務；加強是對QoS而言，指提高服務的可靠性；彌補是對服務類型而言，傳輸層提供端到端進程通信，而通信子網提供點到點通信。TCP/IP編址機制端口地址、IP地址、硬件地址域名與IP地址傳輸層協(xié)議——TCP與UDP傳輸層的功能——端到端通信62TCP與UDP比較TCP（傳輸控制協(xié)議）TCP提供面向連接的流傳輸TCP可靠性特點TCP連接確認和超時重傳流量控制——滑動窗口機制擁塞控制適合一次傳送大量報文UDP（用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議）UDP同IP協(xié)議一樣提供無連接的數(shù)據(jù)報傳輸高效率適合傳輸報文較少的交互式業(yè)務TCP與UDP比較TCP（傳輸控制協(xié)議）UDP（用戶數(shù)據(jù)63TCP/IP高層應用客戶機/服務器模式域名服務(DNS)E-mail服務SMTP,POP3,IMAP遠程登錄協(xié)議TELNET文件傳輸協(xié)議FTPWWW服務BBS服務網絡新聞(討論組)服務USENETTCP/IP高層應用客戶機/服務器模式64傳統(tǒng)Internet面臨的問題Internet骨干網的傳送容量小，帶寬資源不足。Internet地址資源短缺。路由器瓶頸尋址速度低，吞吐量不夠路由器端口數(shù)受限對實時業(yè)務支持不夠,QoS難以保證。因特網在網絡通信、操作系統(tǒng)與應用軟件方面都存在安全問題。傳統(tǒng)Internet面臨的問題Internet骨干網的傳送容65IPv6更新IP的主要動機迫在眉睫的地址空間耗盡；為了提高數(shù)據(jù)報傳輸效率，需要簡化IP。IPv6的特點更大的地址空間（由32位擴展到128位）；具有優(yōu)先級別控制，支持實時業(yè)務；支持資源分配；增強了安全保密機制，包括鑒別（認證）報頭和用戶數(shù)據(jù)安全包封；對協(xié)議擴展的保證。IPv6更新IP的主要動機66IPv6數(shù)據(jù)報格式版本業(yè)務流類型數(shù)據(jù)流標識符048162431負荷長度下一個首部跳數(shù)極限信源IP地址（128位）信宿IP地址（128位）數(shù)據(jù)…IPv6數(shù)據(jù)報格式版本業(yè)務流類型數(shù)據(jù)流標識符0481624367Internet上的實時通信技術ST-II（流協(xié)議）在源端與目的端提供一條保證帶寬的連接通道RTP/RTCP（實時傳輸協(xié)議/實時傳輸控制協(xié)議）RTP與UDP結合，可實現(xiàn)多媒體數(shù)據(jù)的傳送，但不提供保證實時傳輸或QOS的機制RSVP（資源預留協(xié)議）在IP網上為實時音頻、視頻實現(xiàn)帶寬預留可按不同應用分配帶寬，并設置隊列管理NHRP（下一跳解析協(xié)議）在建立SVC時考慮特定的發(fā)送優(yōu)先級和帶寬分配IPMulticasting（IP多播技術）Diff.Serv對不同的業(yè)務根據(jù)其特點提供不同等級、不同性能的服務Internet上的實時通信技術ST-II（流協(xié)議）68IP傳送技術IPSDLHDLCATMGigabitEthernetSONET/SDHCellPLDWDMIP傳送技術IPSDLHDLCATMGigabitSONET69IPoverATM利用ATM端口速率高、吞吐量大、時延小、面向連接等特點，保證服務質量和可靠性，滿足實時多媒體業(yè)務的要求。重疊技術集成技術光層SDH層ATM層IP電話圖像數(shù)據(jù)IPoverATM利用ATM端口速率高、吞吐量大、時延小70HistoryforIPoverATMATMForumIETF1995NextHopResolutionProtocol(NHRP):IProutingshortcutClassicalIPoverATM(IPOA):IProutingserviceIpsilon:IPSwitchToshiba:CellSwitchRouter(CSR)Cisco:TagSwitchIBM:AggregateRoute-BasedIPSwitching(ARIS)Multi-protocolLabelSwitching(MPLS)extensionMulti-protocolLabelSwitching(MPLS)basicsLANEmulation(LANE):MacbridgingserviceMulti-protocoloverATM(MPOA):Macbridge&IProutingservicePNNIAugmentedRouting(PAR):IP/ATMintegratedrouting19961997199819992000HistoryforIPoverATMATMFor71重疊技術重疊模式采用ITU-T或ATM論壇的標準信令，IP和ATM各自定義自己的地址和路由協(xié)議。ATM端系統(tǒng)使用IP地址和ATM地址兩者標識，以及地址解析協(xié)議（ARP）。網絡中設置服務器完成ATM地址和IP地址的映射。在發(fā)送端用戶得到接收端用戶的ATM地址后，建立ATMSVC連接并在其上傳送LAN數(shù)據(jù)包。其優(yōu)點是與標準的ATM兼容,有利于B-ISDN發(fā)展。缺點是造成重復的地址和路由協(xié)議，IP傳輸?shù)男瘦^低。典型例子CIPOA（IETF）LANEMPOA（ATM論壇）重疊技術重疊模式采用ITU-T或ATM論壇的標準信令，IP和72集成技術集成模式將ATM看作IP層的對等層，ATM端系統(tǒng)只需分配IP地址，在建立連接時使用非標準的ATM信令，僅利用了ATM信元交換的基本功能。ATM交換機變成了多協(xié)議的路由器。其優(yōu)點是不需要IP與ATM的地址解析，傳送IP的效率較高；缺點是與標準ATM融合困難。典型例子IPSwitching（Ipsilon公司）TagSwitching（Cisco公司）IPNavigator（Cascade公司）MPLS（多協(xié)議標記交換，IETF）集成技術集成模式將ATM看作IP層的對等層，ATM端系統(tǒng)只需73ClassicalIPoverATMRFC1483ExampleRoutingTablemapsfinaldestinationtonexthopnetworkaddressAddressResolutionTablemapsnext-hopnetworkaddresstoATMaddresssetupmanuallybynetworkadministratorSignalingcreatesATMVCbetweenroutersATMNetworkDA-5RoutingTableAddressResolutionTable138.20.10.XClassicalIPoverATMRFC148374IPoverSDHIP數(shù)據(jù)包通過采用PPP協(xié)議映射到SDH幀結構中，按STM-N速率傳輸。這樣可以在骨干網上快速傳輸多媒體業(yè)務，有效利用現(xiàn)有網絡結構。PPPOverSDHPPP：點到點協(xié)議PacketoverSDH（POS）兩步映射光路層SDH層PPP/HDLCIP電話圖像數(shù)據(jù)IPoverSDHIP數(shù)據(jù)包通過采用PPP協(xié)議映射到SD75WRI提出IPoverSDH標準IPLAPSProtocolSDH/SONET系統(tǒng)開銷遠小于傳統(tǒng)的IPoverSDH/SONET在IPoverSDH/SONET全程范圍內支持QoS和Priority同時支持IPv4和IPv6特點：WRI提出IPoverSDH標準IPLAPSProto76路由與交換路由與交換的區(qū)別路由器是第三層設備，處理封包速度很慢，但在隔阻廣播風暴方面相當有效；第二層的交換機只在MAC層處理數(shù)據(jù)包，速度快，但易造成廣播風暴。第三層交換機是一種綜合交換機速度和路由器流量控制功能于一體的新的網絡互聯(lián)設備。高層交換機？——負載均衡

第3層路由第2層交換第3層交換路由與交換路由與交換的區(qū)別第3層路由第2層交換第3層交換77三層交換技術的共同點三層交換技術旨在將IP路由技術和ATM交換技術融合在一起，實現(xiàn)兩者間的優(yōu)勢互補。其基本實現(xiàn)方法均是將IP路由器的軟件路由能力與ATM標記交換的轉發(fā)性能相結合，設計高速三層交換機。對于多層交換機的控制部分，多層交換技術采用標準的路由協(xié)議（如：OSPF，IS－IS和BGP－4）和各自的標記綁定機制；對于多層交換機的轉發(fā)部分，多層交換技術采用傳統(tǒng)的ATM硬件交換和標記交換技術（Labelswapping）來轉發(fā)信元。

三層交換技術的共同點三層交換技術旨在將IP路由技術和ATM交78三層交換技術的不同點數(shù)據(jù)驅動方式Nokia/Ipsilon的IP交換東芝的CSR優(yōu)點：是只有在數(shù)據(jù)流到達時才創(chuàng)建標記綁定限制：要求交換機必須有高性能的分組分類能力，從而能夠高速地識別數(shù)據(jù)流。另一方面，采用數(shù)據(jù)驅動方式使標記綁定工作量正比于所到達的數(shù)據(jù)流，這樣大量的短數(shù)據(jù)流會增加交換機的負擔?？刂乞寗臃绞綐擞浗粨Q、IBM的ARIS和Ascend/Cascade/Lucent的IP導航器減少分組轉發(fā)帶來的延時；標記的分配和發(fā)送工作量要少于數(shù)據(jù)驅動方式；控制驅動方式的擴展性要優(yōu)于數(shù)據(jù)驅動方式。三層交換技術的不同點數(shù)據(jù)驅動方式79IPSwitching路由器IP路由軟件一跳接一跳路由路由器IP路由軟件IP交換機IP路由軟件一跳接一跳路由+直接路由IP交換機IP路由軟件ATM交換矩陣ATM交換矩陣多媒體業(yè)務IPSwitching路由器IP路由軟件一跳接一跳路由路由80MPLSMPLS：多協(xié)議標記交換，屬于第三層交換技術，引入了基于標記的機制，它把選路和轉發(fā)分開，由標簽來規(guī)定一個分組通過網絡的路徑。MPLS網絡由核心部分的標簽交換路由器（LSR）、邊緣部分的標簽邊緣路由器（LER）組成。Layer3intelligenceRoutingscalabilityReliableredundantpathsTransitpolicyLabelSwitchMulti-GbpsbandwidthCongestioncontrolQualityofserviceMultimediaMPLSMPLS：多協(xié)議標記交換，屬于第三層交換技術，引入了81不同技術頭