第4章基于IP的通信網(wǎng)

第4

章基于IP的通信網(wǎng)主要內(nèi)容IP網(wǎng)絡(luò)基本概念以太網(wǎng)寬帶IP城域網(wǎng)路由器及IP網(wǎng)的路由選擇協(xié)議IP網(wǎng)絡(luò)基本概念TCP/IP參考模型

4.1.1IP網(wǎng)絡(luò)的概念及特點(diǎn)

IP網(wǎng)絡(luò)的概念及特點(diǎn)4.1.1

1．IP網(wǎng)絡(luò)的概念

因特網(wǎng)（Internet）是由世界范圍內(nèi)眾多計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)路由器和通信線路連接匯合而成的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)集合體，它是全球最大的、開放的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。互聯(lián)網(wǎng)意味著全世界采用統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)互連協(xié)議，即采用TCP/IP協(xié)議的計(jì)算機(jī)都能互相通信，因特網(wǎng)是一個(gè)以TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)間網(wǎng)，也稱為IP網(wǎng)絡(luò)。2．IP網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)（1）TCP/IP協(xié)議是IP網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)與核心；（2）IP網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)參與者既是信息資源的創(chuàng)建者，也是使用者；（3）對(duì)開發(fā)者和用戶極少限制；（4）網(wǎng)絡(luò)用戶透明使用IP網(wǎng)絡(luò)，不需要了解網(wǎng)絡(luò)底層的物理結(jié)構(gòu)；（5）IP網(wǎng)絡(luò)寬帶化；（6）IP網(wǎng)絡(luò)將當(dāng)今計(jì)算機(jī)領(lǐng)域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)和超文本技術(shù)融為一體。

TCP/IP參考模型4.1.21．OSI參考模型

（1）OSI參考模型的概念OSI參考模型是將計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信全過(guò)程的所有功能邏輯上分成若干層，每一層對(duì)應(yīng)有一些功能，完成每一層功能時(shí)應(yīng)遵照相應(yīng)的協(xié)議，即各層功能和協(xié)議的集合構(gòu)成了OSI參考模型。TCP/IP參考模型4.1.2（2）OSI-RM的分層結(jié)構(gòu)

開放系統(tǒng)互連參考模型（OSI-RM）將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能和協(xié)議分為7層。TCP/IP參考模型4.1.2★物理層(PhysicalLayer)

提供機(jī)械、電氣、功能和過(guò)程特性。如規(guī)定使用電纜和接頭的類型，傳送信號(hào)的電壓等。在這一層，數(shù)據(jù)還沒(méi)有被組織，僅作為原始的位流或電氣電壓處理。

★數(shù)據(jù)鏈路層(DataLinkLayer)

實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無(wú)差錯(cuò)傳送。它接收物理層的原始數(shù)據(jù)位流以組成幀(位組），并在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間傳輸。幀含有源站點(diǎn)和目的站點(diǎn)的物理地址。

★網(wǎng)絡(luò)層(NetworkLayer)

處理網(wǎng)絡(luò)間路由，確保數(shù)據(jù)及時(shí)傳送。將數(shù)據(jù)鏈路層提供的幀組成數(shù)據(jù)包，包中封裝有網(wǎng)絡(luò)層包頭，其中含有邏輯地址信息——源站點(diǎn)和目的站點(diǎn)地址的網(wǎng)絡(luò)地址。TCP/IP參考模型

4.1.2

★傳輸層(TransportLayer)

提供建立、維護(hù)和取消傳輸連接功能，負(fù)責(zé)可靠地傳輸數(shù)據(jù)。

★會(huì)話層(SessionLayer)

提供包括訪問(wèn)驗(yàn)證和會(huì)話管理在內(nèi)的建立和維護(hù)應(yīng)用之間通信的機(jī)制。如服務(wù)器驗(yàn)證用戶登錄便是由會(huì)話層完成的。

★表示層(PresentationLayer)

提供格式化的表示和轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)服務(wù)。如數(shù)據(jù)的壓縮和解壓縮，加密和解密等工作都由表示層負(fù)責(zé)。

★應(yīng)用層(ApplicationLayer)

提供網(wǎng)絡(luò)與用戶應(yīng)用軟件之間的接口服務(wù)。

TCP/IP參考模型

4.1.22．TCP／IP模型

（1）TCP／IP參考模型的分層TCP／IP模型及與OSI參考模型的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖所示。TCP/IP參考模型

4.1.2（2）TCP／IP模型各層功能及協(xié)議①應(yīng)用層TCP/IP應(yīng)用層為用戶提供訪問(wèn)Internet的一組應(yīng)用高層協(xié)議，即一組應(yīng)用程序，例如FTP、Telnet、HTTP、SMTP等。②運(yùn)輸層傳輸控制協(xié)議TCP：負(fù)責(zé)提供高可靠的、面向連接的數(shù)據(jù)傳送服務(wù)。用戶數(shù)據(jù)協(xié)議UDP：負(fù)責(zé)提供高效率的、無(wú)連接的服務(wù)。TCP/IP參考模型

4.1.2③網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層的核心是IP協(xié)議，提供了不可靠、無(wú)連接的IP數(shù)據(jù)報(bào)傳送服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)層的輔助協(xié)議主要有：地址轉(zhuǎn)換協(xié)議ARP：用于將IP地址轉(zhuǎn)換成物理地址；逆向地址轉(zhuǎn)換協(xié)議RARP：與ARP的功能相反，用于物理地址轉(zhuǎn)換成IP地址；Internet報(bào)文控制協(xié)議ICMP：用于報(bào)告差錯(cuò)和傳送控制信息，其控制功能包括：差錯(cuò)控制、擁塞控制和路由控制等。因特網(wǎng)組管理協(xié)議IGMP：IP多播用到的協(xié)議，利用IGMP使路由器知道多播組成員的信息。TCP/IP參考模型

4.1.2TCP/IP協(xié)議集幾點(diǎn)說(shuō)明TCP/IP是一個(gè)協(xié)議集，IP和TCP是其中兩個(gè)重要的協(xié)議。嚴(yán)格地說(shuō)，應(yīng)用程序并不是TCP/IP的一部分，用戶可以在運(yùn)輸層之上，建立自己的專用程序。一般將網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議采用IP的通信網(wǎng)稱為基于IP的通信網(wǎng)，包括以太網(wǎng)、寬帶IP城域網(wǎng)。④網(wǎng)絡(luò)接口層主要功能是：發(fā)端負(fù)責(zé)接收來(lái)自網(wǎng)絡(luò)層的IP數(shù)據(jù)報(bào)，將其封裝成物理幀并且通過(guò)特定的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸；收端從網(wǎng)絡(luò)上接收物理幀，抽出IP數(shù)據(jù)報(bào)，上交給網(wǎng)絡(luò)層。以太網(wǎng)高速以太網(wǎng)

4.2.1傳統(tǒng)以太網(wǎng)4.2.3

交換式以太網(wǎng)

傳統(tǒng)以太網(wǎng)4.2.11．傳統(tǒng)以太網(wǎng)的概念

傳統(tǒng)以太網(wǎng)具有以下典型特征：（1）采用靈活的無(wú)連接的工作方式；（2）采用曼徹斯特編碼作為線路傳輸碼型；（3）傳統(tǒng)以太網(wǎng)屬于共享式以太網(wǎng)；（4）共享式以太網(wǎng)要進(jìn)行介質(zhì)訪問(wèn)控制。傳統(tǒng)以太網(wǎng)4.2.12．CSMA/CD控制方法

傳統(tǒng)以太網(wǎng)的介質(zhì)訪問(wèn)控制方法采用的是載波監(jiān)聽(tīng)和沖突檢測(cè)(CSMA／CD)技術(shù)。

CSMA代表載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)。它是“先聽(tīng)后發(fā)”，也就是各站在發(fā)送前先檢測(cè)總線是否空閑，當(dāng)測(cè)得總線空閑后，再考慮發(fā)送本站信號(hào)。

CD表示沖突檢測(cè)，即“邊發(fā)邊聽(tīng)”，各站點(diǎn)在發(fā)送信息幀的同時(shí)，繼續(xù)監(jiān)聽(tīng)總線，當(dāng)監(jiān)聽(tīng)到有沖突發(fā)生時(shí)（即有其他站也監(jiān)聽(tīng)到總線空閑，也在發(fā)送數(shù)據(jù)），便立即停止發(fā)送信息。傳統(tǒng)以太網(wǎng)4.2.13．以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)

（1）局域網(wǎng)參考模型傳統(tǒng)以太網(wǎng)4.2.1物理層主要功能：負(fù)責(zé)比特流的曼徹斯特編碼與譯碼；為進(jìn)行同步用的前同步碼的產(chǎn)生與去除；比特流的傳輸與接收。數(shù)據(jù)鏈路層

★媒體接入控制(MAC)子層MAC子層主要功能有：將上層交下來(lái)的數(shù)據(jù)封裝成MAC幀進(jìn)行發(fā)送(接收時(shí)進(jìn)行相反的過(guò)程，即幀拆卸)、比特差錯(cuò)檢測(cè)和尋址等。MAC幀中的地址字段包括目的地址字段和源地址字段，都是6個(gè)字節(jié)。傳統(tǒng)以太網(wǎng)4.2.1★邏輯鏈路控制(LLC)子層LLC子層的主要功能有：建立和釋放邏輯鏈路層的邏輯連接、提供與高層的接口、差錯(cuò)控制及給幀加上序號(hào)等。不同類型的局域網(wǎng)，其LLC子層協(xié)議都是相同的。（2）以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)局域網(wǎng)采用的標(biāo)準(zhǔn)是IEEE802標(biāo)準(zhǔn)。傳統(tǒng)以太網(wǎng)4.2.14．以太網(wǎng)的MAC子層協(xié)議（1）以太網(wǎng)的MAC子層的功能數(shù)據(jù)封裝和解封介質(zhì)訪問(wèn)管理載波監(jiān)聽(tīng)沖突的檢測(cè)和強(qiáng)化沖突退避和重發(fā)（2）MAC地址（硬件地址）IEEE802標(biāo)準(zhǔn)為局域網(wǎng)規(guī)定了一種48bit的全球地址，即MAC地址。它是指局域網(wǎng)上的每一臺(tái)計(jì)算機(jī)所插網(wǎng)卡上固化在ROM中的地址，所以叫硬件地址或物理地址。5．10BASE-T以太網(wǎng)高速以太網(wǎng)4.2.2一般速率大于100Mbit/s的以太網(wǎng)為高速以太網(wǎng)。1．100BASE-T快速以太網(wǎng)（1）100BASE-T的特點(diǎn)傳輸速率高沿用了10BASE-T的MAC協(xié)議可以采用共享式或交換式連接方式適應(yīng)性強(qiáng)經(jīng)濟(jì)性好網(wǎng)絡(luò)范圍變?。?）100BASE-T的標(biāo)準(zhǔn)100BASE-T快速以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)為IEEE802.3uMAC子層IEEE802.3物理層標(biāo)準(zhǔn)高速以太網(wǎng)4.2.2（a）100BASE-TX使用2對(duì)5類非屏蔽雙絞線（UTP）或屏蔽雙絞線（STP），傳輸速率為100Mbit/s。（b）100BASE-FX使用光纜作為傳輸介質(zhì)的快速以太網(wǎng)（c）100BASE-T4使用4對(duì)3類、4類、5類UTP的快速以太網(wǎng)（d）100BASE-T2使用2對(duì)3類、4類、5類UTP的快速以太網(wǎng)高速以太網(wǎng)4.2.2（3）100BASE-T快速以太網(wǎng)的組成工作站網(wǎng)卡集線器中繼器傳輸介質(zhì)（4）100BASE-T快速以太網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)星形或樹形結(jié)構(gòu)高速以太網(wǎng)4.2.22.千兆位以太網(wǎng)千兆位以太網(wǎng)是一種能在站點(diǎn)間以1000Mbit/s(1Gbit/s)的速率傳送數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。千兆位以太網(wǎng)使用的標(biāo)準(zhǔn)是IEEE802.3z和IEEE802．3ab；3.10Gbit/s以太網(wǎng)

標(biāo)準(zhǔn)是IEEE802.3ae這幾種快速以太網(wǎng)采用與10BASE-T完全相同的幀格式，而且技術(shù)向后兼容。交換式以太網(wǎng)4.2.31．交換式以太網(wǎng)的基本概念（1）交換式以太網(wǎng)的概念交換式以太網(wǎng)是所有站點(diǎn)都連接到一個(gè)以太網(wǎng)交換機(jī)上。

以太網(wǎng)交換機(jī)具有交換功能，每個(gè)站點(diǎn)獨(dú)自使用一條鏈路，不存在沖突問(wèn)題，可以提高用戶的平均數(shù)據(jù)傳輸速率，即容量得以擴(kuò)大。

（2）交換式以太網(wǎng)的功能①隔離沖突域②擴(kuò)展距離③增加總?cè)萘竣軘?shù)據(jù)率靈活性

交換式以太網(wǎng)4.2.32.以太網(wǎng)交換機(jī)的分類以太網(wǎng)交換機(jī)按所執(zhí)行的功能不同，可以分成兩種：二層交換——如果交換器按網(wǎng)橋構(gòu)造，執(zhí)行橋接功能，由于網(wǎng)橋的功能屬于OSI參考模型的第二層，所以此時(shí)的交換器屬于二層交換。二層交換是根據(jù)MAC地址轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，交換速度快，但控制功能弱，沒(méi)有路由選擇功能。三層交換——如果交換器具備路由能力，而路由器的功能屬于OSI參考模型的第三層，此時(shí)的交換器屬于三層交換。三層交換是根據(jù)IP地址轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，具有路由選擇功能。三層交換是二層交換與路由功能的有機(jī)組合。

局域網(wǎng)接口類型

同軸電纜接口AUI、BNC

雙絞線接口RJ45

光纖接口及光模塊ST、SC、FC、LC、MTRJ等接口GBIC、SFP等光模塊

BNC接口BNC連接頭BNCT型頭

RJ45接口

ST接口該接口為收發(fā)兩個(gè)圓形頭，使用ST接頭的光纖

SC接口該接口為收發(fā)兩個(gè)方形頭，使用SC接頭的光纖。

LC接口

該接口為收發(fā)兩個(gè)方形頭，尺寸小于SC，使用LC接頭的光纖。

MTRJ接口該接口收發(fā)集中在一個(gè)方形頭，使用MTRJ接頭的光纖。

GBIC光模塊該模塊為可插拔千兆以太網(wǎng)接口模塊，主要用于兩端口千兆以太網(wǎng)接口板上，使用的接口類型為SC。

SFP光模塊該模塊可插拔，主要用于1端口單通道POS48接口板、4端口POS3接口板、1端口ATM155M接口板上，使用的接口類型為L(zhǎng)C。

局域網(wǎng)線纜同軸電纜粗同軸電纜(AUI)和細(xì)同軸電纜(BNC)雙絞線非屏蔽雙絞線(UTP)和屏蔽雙絞線(STP)五類雙絞線光纖單模光纖和多模光纖戶內(nèi)型和戶外型

同軸電纜由外到內(nèi)分別是：塑料皮層、屏蔽層、絕緣層、銅芯

局域網(wǎng)線纜－雙絞線目前EIA/TIA（電氣工業(yè)協(xié)會(huì)／電信工業(yè)協(xié)會(huì)）為雙絞線電纜定義了五種不同質(zhì)量的型號(hào)。這五種型號(hào)如下：第一類：主要用于傳輸語(yǔ)音，不用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)诙悾耗軌蛑С肿罡?Mbps的實(shí)施方案，這兩類雙絞線在LAN中很少使用第三類：大多數(shù)通常用于10Mbps的以太網(wǎng)，主要用于10base-T第四類：主要用于基于令牌的局域網(wǎng)和10base-T/100base-T。這類雙絞線可以是UTP，也可以是STP第五類：該類電纜增加了繞線密度,這是最常用的以太網(wǎng)電纜超五類：與普通的5類UTP比較,性能得到了很大提高

雙絞線的標(biāo)準(zhǔn)接法

光纖種類常見(jiàn)的兩種類型的光纖：?jiǎn)文９饫w8.3/125um多模光纖50/125um62.5/125um

光纜局域網(wǎng)中的設(shè)備——路由器中興ZXR101800局域網(wǎng)中的設(shè)備——交換機(jī)ZXR102950接入交換機(jī)局域網(wǎng)中的設(shè)備——交換機(jī)局域網(wǎng)中的設(shè)備——交換機(jī)ZXR103950三層交換機(jī)局域網(wǎng)中的設(shè)備——交換機(jī)寬帶IP城域網(wǎng)寬帶IP城域網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu)4.3.1寬帶IP城域網(wǎng)基本概念

4.3.3寬帶IP城域網(wǎng)的骨干傳輸技術(shù)

4.3.1

寬帶IP城域網(wǎng)的概念

1.寬帶IP城域網(wǎng)的概念

寬帶IP城域網(wǎng)是一個(gè)以IP和SDH、ATM等技術(shù)為基礎(chǔ)，集數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、視頻服務(wù)為一體的高帶寬、多功能、多業(yè)務(wù)接入的城域多媒體通信網(wǎng)絡(luò)。一個(gè)IP城域網(wǎng)應(yīng)該是“基礎(chǔ)設(shè)施”、“應(yīng)用系統(tǒng)”、“信息系統(tǒng)”（1）基礎(chǔ)設(shè)施——包括數(shù)據(jù)交換設(shè)備、城域傳輸設(shè)備、接入設(shè)備和業(yè)務(wù)平臺(tái)設(shè)備；（2）應(yīng)用系統(tǒng)——由基本服務(wù)和增值業(yè)務(wù)兩部分組成；（3）信息系統(tǒng)——包括環(huán)繞科技、金融、教育、財(cái)政和商業(yè)等數(shù)據(jù)的各種信息系統(tǒng)。4.3.1

寬帶IP城域網(wǎng)的概念

2.寬帶IP城域網(wǎng)的特點(diǎn)

（1）技術(shù)多樣，采用IP作為核心技術(shù)（2）基于寬帶技術(shù)（3）接入技術(shù)多樣化、接入方式靈活（4）覆蓋面廣（5）強(qiáng)調(diào)業(yè)務(wù)功能和服務(wù)質(zhì)量（6）投資量大3.寬帶城域網(wǎng)提供的業(yè)務(wù)話音業(yè)務(wù)；數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；圖像業(yè)務(wù)；多媒體業(yè)務(wù)；IP電話業(yè)務(wù)；各種增值業(yè)務(wù)；智能業(yè)務(wù)等。4.3.2寬帶IP城域網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu)一般將城域網(wǎng)的結(jié)構(gòu)分為三層：核心層、匯聚層和接入層。注：RTU包括ADSL-MODEM和分離器。

4.3.2寬帶IP城域網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu)1.核心層

核心層的作用：主要是負(fù)責(zé)進(jìn)行數(shù)據(jù)的快速轉(zhuǎn)發(fā)以及整個(gè)城域網(wǎng)路由表的維護(hù)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)與IP廣域骨干網(wǎng)的互聯(lián)，提供城市的高速IP數(shù)據(jù)出口。核心層的設(shè)備一般采用高端路由器。其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)核心節(jié)點(diǎn)上采用網(wǎng)形或半網(wǎng)形網(wǎng)。2．匯聚層

（1）功能①匯聚接入節(jié)點(diǎn)，解決接入節(jié)點(diǎn)到核心節(jié)點(diǎn)間光纖資源緊張的問(wèn)題。②實(shí)現(xiàn)接入用戶的可管理性。③除基本的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)外，匯聚層還必須能夠提供必要的服務(wù)層面的功能，包括帶寬的控制、數(shù)據(jù)流QOS優(yōu)先級(jí)的管理、安全性的控制、IP地址翻譯NAT等功能。

4.3.2寬帶IP城域網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu)（2）典型設(shè)備匯聚層的典型設(shè)備有高中端路由器、三層交換機(jī)以及寬帶接入服務(wù)器等。寬帶接入服務(wù)器主要負(fù)責(zé)寬帶接入用戶的認(rèn)證、地址管理、路由、計(jì)費(fèi)、業(yè)務(wù)控制、安全和QoS保障等。（3）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)核心層節(jié)點(diǎn)與匯聚層節(jié)點(diǎn)采用星形連接，在光纖數(shù)量可以保證的情況下每個(gè)匯聚層節(jié)點(diǎn)最好能夠與兩個(gè)核心層節(jié)點(diǎn)相連。匯聚層節(jié)點(diǎn)的數(shù)量和位置的選定與當(dāng)?shù)氐墓饫w和業(yè)務(wù)開展?fàn)顩r相關(guān)，一般在城市的遠(yuǎn)郊和所轄縣城設(shè)置匯聚節(jié)點(diǎn)。4.3.2寬帶IP城域網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu)3．接入層接入層的作用是負(fù)責(zé)提供各種類型用戶的接入，在有需要時(shí)提供用戶流量控制功能。寬帶IP城域網(wǎng)的接入技術(shù)主要有：ADSL、EPON、HFC、FTTX+LAN、無(wú)線接入寬帶IP城域網(wǎng)的骨干傳輸技術(shù)4.3.31．IPoverATM（1）IPoverATM的概念I(lǐng)PoverATM（POA）是IP技術(shù)與ATM技術(shù)的結(jié)合，它是在IP路由器之間（或路由器與交換機(jī)之間）采用ATM網(wǎng)進(jìn)行傳輸。（2）IPoverATM的分層結(jié)構(gòu)IPoverATM將IP數(shù)據(jù)報(bào)首先封裝為ATM信元，以ATM信元的形式在信道中傳輸；或者再將ATM信元映射進(jìn)SDH幀結(jié)構(gòu)中傳輸。寬帶IP城域網(wǎng)的骨干傳輸技術(shù)4.3.3寬帶IP城域網(wǎng)的骨干傳輸技術(shù)4.3.3寬帶IP城域網(wǎng)的骨干傳輸技術(shù)4.3.3（3）IPoverATM的優(yōu)缺點(diǎn)①優(yōu)點(diǎn)ATM技術(shù)本身能提供QoS保證，具有流量控制、帶寬管理、擁塞控制功能以及故障恢復(fù)能力，這些是IP所缺乏的，因而IP與ATM技術(shù)的融合，也使IP具有了上述功能。這樣既提高了IP業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量，同時(shí)又能夠保障網(wǎng)絡(luò)的高可靠性。適應(yīng)于多業(yè)務(wù)，具有良好的網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展能力，并能對(duì)其幾種它網(wǎng)絡(luò)協(xié)議如IPX等提供支持。②缺點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)復(fù)雜，傳輸效率低，開銷大。由于傳統(tǒng)的IP只工作在IP子網(wǎng)內(nèi)，ATM路由協(xié)議并不知道IP業(yè)務(wù)的實(shí)際傳送需求，如IP的QoS、多播等特性，這樣就不能夠保證ATM實(shí)現(xiàn)最佳的傳送IP業(yè)務(wù)，在ATM網(wǎng)絡(luò)中存在著擴(kuò)展性和優(yōu)化路由的問(wèn)題。寬帶IP城域網(wǎng)的骨干傳輸技術(shù)4.3.32．IPoverSDH

（1）IPoverSDH的概念

IPoverSDH（POS）是IP技術(shù)與SDH技術(shù)的結(jié)合，它是在IP路由器之間（或路由器與交換機(jī)之間）采用SDH網(wǎng)進(jìn)行傳輸。（2）IPoverSDH的分層結(jié)構(gòu)

IPoverSDH將IP數(shù)據(jù)包通過(guò)點(diǎn)到點(diǎn)協(xié)議（PPP）直接映射到SDH幀結(jié)構(gòu)中，從而省去了中間的復(fù)雜的ATM層。具體作法是：先將IP數(shù)據(jù)報(bào)封裝進(jìn)PPP幀，然后再利用高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程HDLC按照RFC1662的規(guī)定組幀，最后按字節(jié)同步映射進(jìn)SDH的虛容器中，再加上相應(yīng)的SDH開銷置入STM-N幀中。寬帶IP城域網(wǎng)的骨干傳輸技術(shù)4.3.3

（3）IPoverSDH的優(yōu)缺點(diǎn)

①優(yōu)點(diǎn)IP與SDH技術(shù)的結(jié)合是將IP數(shù)據(jù)報(bào)通過(guò)點(diǎn)到點(diǎn)協(xié)議直接映射到SDH幀，其中省掉了中間的ATM層，從而保留因特網(wǎng)的無(wú)連接特性，簡(jiǎn)化了IP網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，減少了開銷，提供更高的帶寬利用率，提高了數(shù)據(jù)傳輸效率，降低了成本。保留了IP網(wǎng)絡(luò)的無(wú)連接特征，易于兼容各種不同的技術(shù)體系和實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連，更適合于組建專門承載IP業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。可以充分利用SDH技術(shù)的各種優(yōu)點(diǎn)，如自動(dòng)保護(hù)倒換（APS），以防止鏈路故障而造成的網(wǎng)絡(luò)停頓，保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性。②缺點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)流量和擁塞控制能力差。不能像IPoverATM技術(shù)那樣提供較好的服務(wù)質(zhì)量保障（QOS）。僅對(duì)IP業(yè)務(wù)提供良好的支持，不適于多業(yè)務(wù)平臺(tái)，可擴(kuò)展性不理想，只有業(yè)務(wù)分級(jí)，而無(wú)業(yè)務(wù)質(zhì)量分級(jí)，尚不支持VPN和電路仿真。寬帶IP城域網(wǎng)的骨干傳輸技術(shù)4.3.3

（1）IPoverDWDM的概念與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)IPoverDWDM是IP與DWDM技術(shù)相結(jié)合的標(biāo)志。首先在發(fā)送端對(duì)不同波長(zhǎng)的光信號(hào)進(jìn)行復(fù)用，然后將復(fù)用信號(hào)送入一根光纖中傳輸，在接收端再利用解復(fù)用器將各不同波長(zhǎng)的光信號(hào)分開，送入相應(yīng)的終端，從而實(shí)現(xiàn)IP數(shù)據(jù)報(bào)在多波長(zhǎng)光路上的傳輸。

（2）IPoverDWDM分層結(jié)構(gòu)（1）IP層產(chǎn)生IP數(shù)據(jù)包；（2）光適配層向不同的高層提供光通道；（3）DWDM光層包括光通道層、光復(fù)用段層和光傳輸段層。寬帶IP城域網(wǎng)的骨干傳輸技術(shù)4.3.3（3）優(yōu)缺點(diǎn)

IPoverDWDM簡(jiǎn)化了層次，減少了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和功能重疊，從而減輕了網(wǎng)管復(fù)雜程度。可充分利用光纖的帶寬資源，極大地提高了帶寬和相對(duì)的傳輸速率。技術(shù)還不十分成熟。寬帶IP城域網(wǎng)的骨干傳輸技術(shù)4.3.34.千兆以太網(wǎng)技術(shù)（GE）（1）概念在IP路由器之間（或路由器與交換機(jī)之間）可以采用千兆以太網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行傳輸。（2）千兆以太網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)（1）升級(jí)平滑、實(shí)施容易；（2）傳輸距離較遠(yuǎn)，可達(dá)100km；（3）性價(jià)比高和易管理；（4）原來(lái)以太網(wǎng)的不足，如多媒體應(yīng)用及QOS、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不可靠和多鏈路負(fù)載分享、虛擬網(wǎng)等，隨著新技術(shù)和新標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn)已得到部分解決。路由器及IP網(wǎng)的路由選擇協(xié)議路由器4.4.2IP網(wǎng)的路由選擇協(xié)議

路由器4.4.1路由器是在網(wǎng)絡(luò)層實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連，可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)層、鏈路層和物理層協(xié)議轉(zhuǎn)換。1．路由器的用途

（1）局域網(wǎng)之間的互連。①同構(gòu)型局域網(wǎng)的互連②不同類型的局域網(wǎng)的互連

（2）局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)（WAN）之間的互連（3）WAN與WAN的互連。利用路由器互連WAN，要求兩個(gè)WAN只是低三層協(xié)議不同。

路由器4.4.12.路由器的基本構(gòu)成路由器是一種具有多個(gè)輸入端口和多個(gè)輸出端口的專用計(jì)算機(jī)，其任務(wù)是對(duì)傳輸?shù)姆纸M進(jìn)行路由選擇并轉(zhuǎn)發(fā)分組。

路由器4.4.1“轉(zhuǎn)發(fā)”和“路由選擇”的區(qū)別：

“轉(zhuǎn)發(fā)”是路由器根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)表將用戶的分組從合適的端口轉(zhuǎn)發(fā)出去。“路由選擇”是按照某種路由選擇算法，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、流量等的變化情況，動(dòng)態(tài)的改變所選擇的路由。路由表是根據(jù)路由選擇算法構(gòu)造出的，而轉(zhuǎn)發(fā)表是從路由表得出的。

（1）路由選擇部分路由選擇部分主要由路由選擇處理機(jī)構(gòu)成，其功能是根據(jù)所采取的路由選擇協(xié)議建立路由表，同時(shí)經(jīng)?；蚨ㄆ诘睾拖噜彽穆酚善鹘粨Q路由信息而不斷地更新和維護(hù)路由表。（2）分組轉(zhuǎn)發(fā)部分分組轉(zhuǎn)發(fā)部分包括三部分:輸入端口、輸出端口和交換結(jié)構(gòu)。

路由器4.4.1①輸入端口

路由器4.4.1②輸出端口

路由器4.4.1③交換結(jié)構(gòu)

路由器4.4.1

3．路由器的基本功能

（1）選擇最佳傳輸路由（2）實(shí)現(xiàn)IP、ICMP、TCP、UDP等互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（3）流量控制和差錯(cuò)指示（4）分段和重新組裝功能（5）提供網(wǎng)絡(luò)管理和系統(tǒng)支持機(jī)制

路由器4.4.14．路由器的基本類型

（1）按能力劃分可分為中高端路由器和中低端路由器。（2）按結(jié)構(gòu)劃分可分為模塊化結(jié)構(gòu)路由器和非模塊化結(jié)構(gòu)路由器。（3）按位置劃分可分為核心路由器與接入路由器。（4）按功能劃分可分為通用路由器與專用路由器。（5）按性能劃分可分為線速路由器和非線速路由器。IP網(wǎng)的路由選擇協(xié)議4.4.2

1．概述（1）路由選擇算法分類

若按照其能否隨網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)或通信量自適應(yīng)地進(jìn)行調(diào)整變化進(jìn)行分類，路由選擇算法可分為靜態(tài)路由選擇算法和動(dòng)態(tài)路由選擇算法。靜態(tài)路由選擇算法是非自適應(yīng)路由選擇算法，這是一種不測(cè)量、不利用網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息，僅按照某種固定規(guī)律進(jìn)行決策的簡(jiǎn)單的路由選擇算法。動(dòng)態(tài)路由選擇算法是自適應(yīng)的路由選擇算法，是依靠當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)信息進(jìn)行決策，從而使路由選擇結(jié)果在一定程度上適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渑c網(wǎng)絡(luò)通信量的變化。

IP網(wǎng)的路由選擇協(xié)議4.4.2動(dòng)態(tài)路由算法分為兩種：分布式路由選擇算法是每一個(gè)節(jié)點(diǎn)通過(guò)定期地與相鄰節(jié)點(diǎn)交換路由選擇的狀態(tài)信息來(lái)修改各自的路由表，這樣使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的路由選擇經(jīng)常處于一種動(dòng)態(tài)變化情況集中式路由選擇算法是在網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置一個(gè)節(jié)點(diǎn)，專門收集各節(jié)點(diǎn)定期發(fā)送的狀態(tài)信息，然后由該節(jié)點(diǎn)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息動(dòng)態(tài)地計(jì)算出每個(gè)節(jié)點(diǎn)的路由表，再把新的路由表發(fā)送給各個(gè)節(jié)點(diǎn)。

IP網(wǎng)的路由選擇協(xié)議

4.4.2

（2）IP網(wǎng)的路由選擇協(xié)議的特點(diǎn)及分類

自治系統(tǒng)（AS）因特網(wǎng)規(guī)模龐大，為了路由選擇的方便和簡(jiǎn)化，將整個(gè)因特網(wǎng)劃分為許多較小的區(qū)域，稱為自治系統(tǒng)。因特網(wǎng)的路由選擇協(xié)議的特點(diǎn)①屬于自適應(yīng)的(即動(dòng)態(tài)的)；②是分布式路由選擇協(xié)議；③因特網(wǎng)采用分層次的路由選擇協(xié)議，即分自治系統(tǒng)內(nèi)部和自治系統(tǒng)外部路由選擇協(xié)議。因特網(wǎng)的路由選擇協(xié)議分類內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議IGP——在一個(gè)自治系統(tǒng)內(nèi)部使用的路由選擇協(xié)議。具體的協(xié)議有RIP和OSPF等。外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議EGP——兩個(gè)自治系統(tǒng)（使用不同的內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議）之間使用的路由選擇協(xié)議。目前使用最多的是BGP（即BGP-4）。AS100AS101外部路由協(xié)議BGP內(nèi)部路由協(xié)議RIPIGRP,EIGRPOSPFIS-IS自治系統(tǒng)的定義為：擁有同一選路策略、在同一技術(shù)管理部門下運(yùn)行的一組路由器的集合。IP網(wǎng)的路由選擇協(xié)議4.4.2IP網(wǎng)的路由選擇協(xié)議4.4.2

2．內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議RIP（路由信息協(xié)議）(1)RIP協(xié)議的概念RIP是一種分布式的基于距離向量的路由選擇協(xié)議，它要求網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)路由器都要維護(hù)從自己到其他每一個(gè)目的網(wǎng)絡(luò)的最短距離記錄。RIP協(xié)議中“距離”（也稱為“跳數(shù)”）的定義為:從一路由器到直接連接的網(wǎng)絡(luò)的距離定義為1。從一個(gè)路由器到非直接連接的網(wǎng)絡(luò)的距離定義為所經(jīng)過(guò)的路由器數(shù)加1（每經(jīng)過(guò)一個(gè)路由器，跳數(shù)就加1）。RIP所謂的“最短距離”指的是選擇具有最少路由器的路由。RIP允許一條路徑最多只能包含15個(gè)路由器。“距離”的最大值為16時(shí)即相當(dāng)于不可達(dá)。(2)路由表的建立和更新RIP協(xié)議路由表中的主要信息是到某個(gè)網(wǎng)絡(luò)的最短距離及應(yīng)經(jīng)過(guò)的下一跳路由器地址。路由器在剛剛開始啟動(dòng)工作時(shí)，只知道到直接連接的網(wǎng)絡(luò)的距離（此距離定義為1）。以后，每一個(gè)路由器只和相鄰路由器交換并更新路由信息，交換的信息是到本自治系統(tǒng)中所有網(wǎng)絡(luò)的最短距離，以及沿此最短路徑到每個(gè)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)經(jīng)過(guò)的下一跳路由器。網(wǎng)絡(luò)中所有的路由器經(jīng)過(guò)路由表的若干次更新后，他們最終都會(huì)知道到達(dá)本自治系統(tǒng)中任何一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的最短距離和哪一個(gè)路由器是下一跳路由器。IP網(wǎng)的路由選擇協(xié)議4.4.2IP網(wǎng)的路由選擇協(xié)議4.4.2（3）RIP2協(xié)議的報(bào)文格式

（3）RIP2協(xié)議的報(bào)文格式RIP2的報(bào)文由首部和路由部分組成。

RIP2報(bào)文的首部RIP2報(bào)文的首部有4個(gè)字節(jié)：命令字段占1個(gè)字節(jié)，用于指出報(bào)文的意義；版本字段占1個(gè)字節(jié)，指出RIP協(xié)議的版本；填充字段的作用是填“0”使首部補(bǔ)齊4字節(jié)。

RIP2報(bào)文的路由部分RIP2報(bào)文中的路由部分由若干個(gè)路由信息組成，每個(gè)路由信息需要用20個(gè)字節(jié)，用于描述到某一目的網(wǎng)絡(luò)的一些信息。RIP協(xié)議規(guī)定路由信息最多可重復(fù)出現(xiàn)25個(gè)。IP網(wǎng)的路由選擇協(xié)議4.4.2（4）距離向量算法

IP網(wǎng)的路由選擇協(xié)議4.4.2IP網(wǎng)的路由選擇協(xié)議4.4.2（5）RIP協(xié)議的優(yōu)缺點(diǎn)RIP協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，開銷較小。但其存在以下一些缺點(diǎn)：（1）當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)，要經(jīng)過(guò)比較長(zhǎng)的時(shí)間才能將此信息傳送到所有的路由器。（2）因?yàn)镽IP“距離”的最大值限制為15，所以也影響了網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模。（3）由于路由器之間交換的路由信息是路由器中的完整路由表，隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大，開銷必然會(huì)增加。IP網(wǎng)的路由選擇協(xié)議4.4.2R2R1網(wǎng)1網(wǎng)3網(wǎng)2正常情況1112R1R2

說(shuō)：“我到網(wǎng)1的距離是2，是經(jīng)過(guò)R1?！薄?”表示“從本路由器到網(wǎng)

1”“2”表示“距離是

2”“R1”表示經(jīng)過(guò)R1R2R1網(wǎng)1網(wǎng)3網(wǎng)2R2R1網(wǎng)1網(wǎng)3網(wǎng)2網(wǎng)

1出了故障正常情況1111612R112R1R1

說(shuō)：“我到網(wǎng)1的距離是16（表示無(wú)法到達(dá)），是直接交付?！钡玆2

在收到R1

的更新報(bào)文之前，還發(fā)送原來(lái)的報(bào)文，因?yàn)檫@時(shí)R2

并不知道網(wǎng)1

出了故障。R2R1網(wǎng)1網(wǎng)3網(wǎng)2R2R1網(wǎng)1網(wǎng)3網(wǎng)2網(wǎng)

1出了故障正常情況1111612R112R1R1收到R2的更新報(bào)文后，誤認(rèn)為可經(jīng)過(guò)R2

到達(dá)網(wǎng)1，于是更新自己的路由表，說(shuō)：“我到網(wǎng)1的距離是3，下一跳經(jīng)過(guò)R2”。然后將此更新信息發(fā)送給R2。13R2R2R1網(wǎng)1網(wǎng)3網(wǎng)2R2R1網(wǎng)1網(wǎng)3網(wǎng)2網(wǎng)

1出了故障正常情況1111612R112R1R2以后又更新自己的路由表為“1,4,R1”，表明“我到網(wǎng)1距離是4，下一跳經(jīng)過(guò)R1”。13R214R1課件制作人：謝希仁R2R1網(wǎng)1網(wǎng)3網(wǎng)2R2R1網(wǎng)1網(wǎng)3網(wǎng)2網(wǎng)

1出了故障正常情況11…11613R215R2116R212R112R114R1116R1…這樣不斷更新下去，直到R1和R2到網(wǎng)1的距離都增大到16時(shí)，R1和R2才知道網(wǎng)1是不可達(dá)的。這就是好消息傳播得快，而壞消息傳播得慢。網(wǎng)絡(luò)出故障的傳播時(shí)間往往需要較長(zhǎng)的時(shí)間(例如數(shù)分鐘)。這是RIP的一個(gè)主要缺點(diǎn)。3.內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議OSPF（開放最短路徑優(yōu)先）（1）OSPF協(xié)議的要點(diǎn)

OSPF是分布式的鏈路狀態(tài)協(xié)議?！版溌窢顟B(tài)”是說(shuō)明本路由器都和哪些路由器相鄰，以及該鏈路的“度量”（表示距離、時(shí)延、費(fèi)用等）。OSPF協(xié)議有以下幾個(gè)要點(diǎn)：

OSPF使用洪泛法向本自治系統(tǒng)中的所有路由器發(fā)送信息，即每個(gè)路由器向所有其它相鄰路由器發(fā)送信息（但不再發(fā)送給剛剛發(fā)來(lái)信息的那個(gè)路由器）。所發(fā)送的信息就是與本路由器相鄰的所有路由器的鏈路狀態(tài)。

只有當(dāng)鏈路狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，路由器才用洪泛法向所有路由器發(fā)送此信息。

各路由器之間頻繁地交換鏈路狀態(tài)信息，所有的路由器最終都能建立一個(gè)鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，它與全網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖相對(duì)應(yīng)。每一個(gè)路由器使用鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)可構(gòu)造出自己的路由表。

④OSPF還規(guī)定每隔一段時(shí)間，如30分鐘，要刷新一次數(shù)據(jù)庫(kù)中的鏈路狀態(tài)，以確保鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)的同步（即每個(gè)路由器所具有的全網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖都是一樣的）。IP網(wǎng)的路由選擇協(xié)議4.4.2⑤OSPF支持三種網(wǎng)絡(luò)的連接兩個(gè)路由器之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接具有廣播功能的局域網(wǎng)無(wú)廣播功能的局域網(wǎng)IP網(wǎng)的路由選擇協(xié)議4.4.2（2）OSPF分組（OSPF數(shù)據(jù)報(bào)）①OSPF分組格式OSPF分組格式如圖所示。IP網(wǎng)的路由選擇協(xié)議4.4.2②OSPF的五種分組類型類型1，問(wèn)候分組hello，用來(lái)發(fā)現(xiàn)和維持鄰站的可達(dá)性。類型2，數(shù)據(jù)庫(kù)描述分組DBD或DDP，向鄰站給出自己的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)中的所有鏈路狀態(tài)項(xiàng)目的摘要信息。類型3，鏈路狀態(tài)請(qǐng)求