数据通信_4(IP互联网-主干、接入网)v1.ppt

数据通信数据通信第四章第四章 IPIP互联网主干、接入网互联网主干、接入网教师：孙国林Email：问题：问题：l什么是局域网什么是局域网?l什么是广域网？什么是广域网？2第四章第四章 IP互联网主干、接入网互联网主干、接入网4.1 基于基于IP的网际互联的网际互联4.2 宽带宽带IP的实现技术的实现技术4.3 主干网与接入网主干网与接入网4.4 第三层交换机第三层交换机3局域网局域网(Local Area Network，LAN)l局域网局域网是指在某一区域是指在某一区域内由多台计算机互联成内由多台计算机互联成的计算机组。的计算机组。l一般是方圆几千米以内一般是方圆几千米以内l局域网是局域网是封闭型封闭型的，可的，可以由办公室内的两台计以由办公室内的两台计算机组成，也可以由一算机组成，也可以由一个公司内的上千台计算个公司内的上千台计算机组成。机组成。4广域网广域网(WAN，Wide Area Network)l广域网广域网也称远程网也称远程网 通常跨接很大的物通常跨接很大的物理范围，所覆盖的范围理范围，所覆盖的范围从几十公里到几千公里，从几十公里到几千公里，它能连接多个城市或国它能连接多个城市或国家，或横跨几个洲并能家，或横跨几个洲并能提供远距离通信，形成提供远距离通信，形成国际性的国际性的远程网络远程网络5广域网广域网(WAN，Wide Area Network)l广域网的通信子网主要使用广域网的通信子网主要使用分组交换技术分组交换技术。l广域网的通信子网可以利用广域网的通信子网可以利用公用分组交换网、卫星通信公用分组交换网、卫星通信网和无线分组交换网，它将网和无线分组交换网，它将分布在不同地区的局域网或分布在不同地区的局域网或计算机系统互连起来，达到计算机系统互连起来，达到资源共享资源共享的目的。的目的。64.1 基于基于IP的网际互联的网际互联p计算机广域网的关键技术计算机广域网的关键技术nIP协议协议 IP地址地址 数据组装数据组装/拆卸拆卸n基于基于IP的网际互联（的网际互联（IP为了互联而生！）为了互联而生！）74.1 基于基于IP的网际互联的网际互联p基于基于IP的互联示意图：的互联示意图：TCPIP以太网驱动程序TCPIP令牌环驱动程序令牌环令牌环以太网驱动程序令牌环驱动程序IPTCPTCP协议协议IPIP协议协议IPIP协议协议以太网以太网84.1 基于基于IP的网际互联的网际互联p现有的信息网络，无论是电信网、计算机通信网还现有的信息网络，无论是电信网、计算机通信网还是有线电视网都是有线电视网都不能以其中某一网络为基础平台不能以其中某一网络为基础平台来来传递所有的综合业务。传递所有的综合业务。p随着随着IP的发展，人们才逐渐认识到这些网络终将汇的发展，人们才逐渐认识到这些网络终将汇集为统一的集为统一的IP网络，即常说的网络，即常说的“三网合一三网合一”。pIP协议协议使得各种以使得各种以IP为基础的业务都能在不同的网为基础的业务都能在不同的网上实现互通，成为三大网络都能接受的通信协议。上实现互通，成为三大网络都能接受的通信协议。pIP协议协议现在几乎成为信息网络的代名词，它终将成现在几乎成为信息网络的代名词，它终将成为当今世界各国极力推行的国家信息基础设施为当今世界各国极力推行的国家信息基础设施（NII）和全球信息基础设施（）和全球信息基础设施（GII）的）的核心核心。9两个概念的区别两个概念的区别l“网络互连网络互连”和和“互联网互联网”联系与区别？联系与区别？104.1 基于基于IP的网际互联的网际互联p“互连互连”和和“互联互联”两个术语的含义：两个术语的含义：n“互连互连”强调的是强调的是“动作动作”，“网络互连网络互连”含有含有进行连接的动作之意进行连接的动作之意n“互联互联”则侧重则侧重“状态状态”，“互联网互联网”则表示则表示已经连接成型的网络状态已经连接成型的网络状态。114.1 基于基于IP的网际互联的网际互联p通过通过网络互连网络互连可将各种网络参照一定的可将各种网络参照一定的规范规范和使用一和使用一定的连接定的连接设备设备，构成一个在更大范围内运行的通信网，构成一个在更大范围内运行的通信网络络p网络互连网络互连:利用互连利用互连设备设备及相关的及相关的技术技术和和协议协议把两个把两个或两个以上通信网络连接起来或两个以上通信网络连接起来n目的目的是使一个网络上的用户能访问其它网络上的资源，使是使一个网络上的用户能访问其它网络上的资源，使不同网络上的用户可以不同网络上的用户可以互相通信互相通信（交流信息），实现更大（交流信息），实现更大范围内的范围内的信息交流信息交流和和资源共享资源共享。n本质本质是使信息在各种网络之间传送，即是使信息在各种网络之间传送，即通信通信。n实质上实质上是隐去了特定网络硬件的具体细节，提供了一种高是隐去了特定网络硬件的具体细节，提供了一种高层的通信环境，其最终的目的是实现网络最大限度的层的通信环境，其最终的目的是实现网络最大限度的互连互连124.1 基于基于IP的网际互联的网际互联p由于网络的结构不同，常见的网络互连有四种基由于网络的结构不同，常见的网络互连有四种基本形式：本形式：LANLAN：局域网与局域网连接。：局域网与局域网连接。LANWAN：局域网与广域网连接。：局域网与广域网连接。WANWAN：广域网与广域网连接。：广域网与广域网连接。LANWANLAN：局域网通过广域网相互连接。：局域网通过广域网相互连接。134.1 基于基于IP的网际互联的网际互联p网络互连的网络互连的4种基本方式如图所示。显然，四种形式种基本方式如图所示。显然，四种形式可以共存可以共存于一个互联网之中。于一个互联网之中。144.1 基于基于IP的网际互联的网际互联p互联网络是由大量互联网络是由大量异构异构网络通过路由器相互连接网络通过路由器相互连接而成的，而而成的，而互连是基于网络层的互连是基于网络层的IP。pIP能够使互连起来的许多网络终端彼此进行通信，能够使互连起来的许多网络终端彼此进行通信，因此，因此，TCP/IP体系中的网络层常常称之为体系中的网络层常常称之为IP层，层，也称为网际层。也称为网际层。pIP网络是以网络是以TCP/IP为基础的互联网络，已广泛应为基础的互联网络，已广泛应用于整个社会。用于整个社会。IP技术所具有的最大优势在于它技术所具有的最大优势在于它可以运行在任何介质和网络上，可以保证异种网可以运行在任何介质和网络上，可以保证异种网络的互通络的互通154.1 基于基于IP的网际互联的网际互联pIP网络的互连互通时，应该从下面几个层面考虑：网络的互连互通时，应该从下面几个层面考虑：（1）网络体系结构网络体系结构的互通的互通nIP技术的核心是技术的核心是TCPIP协议协议，而该协议是一协议族，这，而该协议是一协议族，这里的所有协议都是建立在互联网协议参考模型基础之上，里的所有协议都是建立在互联网协议参考模型基础之上，即一种即一种五层协议模型五层协议模型。n非非IP网络不同：是建立在其它网络协议参考模型容础上的，网络不同：是建立在其它网络协议参考模型容础上的，譬如譬如OSI的七层协议参考模型，的七层协议参考模型，ITUT宽带技术宽带技术ATM所所采用的四层模型采用的四层模型和和IBM公司的公司的SNA。n需要考虑是在需要考虑是在不同不同网络体系结构之间的互连互通还是在网络体系结构之间的互连互通还是在相相同同网络体系结构内部其它方面的互连互通。网络体系结构内部其它方面的互连互通。nIP电话的分组话音网络电话的分组话音网络建设就是一种最好的建设就是一种最好的IP网络互连互网络互连互通实例通实例164.1 基于基于IP的网际互联的网际互联（2）网络网络互通互通n在过去以话音为主的网络中，骨干网络技术主要是电路交在过去以话音为主的网络中，骨干网络技术主要是电路交换技术和面向连接的技术，因此换技术和面向连接的技术，因此各种非主流的边缘技术需各种非主流的边缘技术需要与主流的骨干网络技术互连互通要与主流的骨干网络技术互连互通，例如，例如 PDH与与SDH的互的互通，帧中继与通，帧中继与ATM的互通等。的互通等。n通常网络基础设施的骨干部分一旦形成，通常网络基础设施的骨干部分一旦形成，边缘技术就开始边缘技术就开始与骨干技术互通与骨干技术互通。n注意：注意：网络互通是一种多层次、多方位的互通网络互通是一种多层次、多方位的互通，例如，两，例如，两种技术如何在物理层互通，如何在链路层互通，又如何在种技术如何在物理层互通，如何在链路层互通，又如何在网络层互通。网络层互通。n网络互通应该是网络互通应该是谁适应谁的问题谁适应谁的问题，例如是边缘设备主动适，例如是边缘设备主动适应核心设备，还是核心设备主动适配边缘设备。应核心设备，还是核心设备主动适配边缘设备。174.1 基于基于IP的网际互联的网际互联（3）业务业务互通互通 n通信的目的是提供服务，因此在考虑电信网互通时，通信的目的是提供服务，因此在考虑电信网互通时，还应该考虑在还应该考虑在用户或业务面的互通，控制面的互通用户或业务面的互通，控制面的互通和管理面的互通和管理面的互通，即全方位的业务互通。，即全方位的业务互通。n业务互通是通信的目标，但由于通信媒体的多样性，业务互通是通信的目标，但由于通信媒体的多样性，因此业务互通中应该包括因此业务互通中应该包括通信媒体之间的转换通信媒体之间的转换，如，如，话音媒体与文本媒体之间的转换，视频媒体与文本话音媒体与文本媒体之间的转换，视频媒体与文本媒体之间的转换等。媒体之间的转换等。184.1 基于基于IP的网际互联的网际互联l前面是前面是从网络功能上从网络功能上考虑考虑IP网络的互连互通问题，网络的互连互通问题，深层的网络互连互通则需要从网络业务互通的深层的网络互连互通则需要从网络业务互通的性性能方面能方面来考虑来考虑l从理论上讲各种网络在功能上一定是可以互连互通从理论上讲各种网络在功能上一定是可以互连互通的，例如，现在的各种的，例如，现在的各种IP over X和和X over IP技术，技术，但是，网络建设和运营商是否采用一种互连互通技但是，网络建设和运营商是否采用一种互连互通技术的术的关键应该是互连互通的性能，而不是功能关键应该是互连互通的性能，而不是功能194.1 基于基于IP的网际互联的网际互联（4）网络业务的）网络业务的性能性能互通互通n其具体的其具体的匹配指标匹配指标包括速率、误码率、带宽波动包括速率、误码率、带宽波动和误码率波动等。和误码率波动等。n强调在选取任何一种网络互连互通方案时，至少强调在选取任何一种网络互连互通方案时，至少应该从应该从功能互通功能互通和和性能互通性能互通两个层面考虑两个层面考虑n这原则不仅适用于以这原则不仅适用于以IP技术为核心的网络互连互技术为核心的网络互连互通，也适用于任何以其它核心技术为基础的网络通，也适用于任何以其它核心技术为基础的网络 204.1 基于基于IP的网际互联的网际互联n从本质上讲网络业务的互通问题是一种通信的透明性问从本质上讲网络业务的互通问题是一种通信的透明性问题，即网络服务提供者或最终业务提供者看不到各种网络题，即网络服务提供者或最终业务提供者看不到各种网络技术的不兼容性和不对称性，看到的只是一种技术的不兼容性和不对称性，看到的只是一种端到端的透端到端的透明逻辑传送能力明逻辑传送能力 n由于由于在网络结构、网络服务和网络业务方面的不对称问题在网络结构、网络服务和网络业务方面的不对称问题，才需要各种网络互通单元，即一种衔接转换机制才需要各种网络互通单元，即一种衔接转换机制n对于以对于以IP技术为核心的网络而言，技术为核心的网络而言，不对称问题不对称问题首先表现在首先表现在传送方式上，传统的网络是电路交换，而传送方式上，传统的网络是电路交换，而IP技术是分组交技术是分组交换，这两种网络概念的基本冲突是所有换，这两种网络概念的基本冲突是所有IP网络互连互通的网络互连互通的焦点焦点。214.1 基于基于IP的网际互联的网际互联（5）网络业务互通的对称性（续）网络业务互通的对称性（续）n即使是采用即使是采用分组交换技术分组交换技术，还会存在各种不同的连接模式，还会存在各种不同的连接模式冲突问题，如，面向连接方式和非连接方式之间的非对称冲突问题，如，面向连接方式和非连接方式之间的非对称性，业务内容（话音，数据和或视频）的不对称性。性，业务内容（话音，数据和或视频）的不对称性。n另一方面，另一方面，管理体系的不对称性管理体系的不对称性也十分明显。日前，由于也十分明显。日前，由于技术相对过剩，解决任何一个问题的技术部至少有两种或技术相对过剩，解决任何一个问题的技术部至少有两种或两种以上，因此，两种以上，因此，最终的端到端网络一定是一个多种技术最终的端到端网络一定是一个多种技术和业务的混合体和业务的混合体。n所以：网络的整体对称性已不复存在，今后只有可能在局所以：网络的整体对称性已不复存在，今后只有可能在局部找到对称性，更有甚者，有的技术业务本身就是一种部找到对称性，更有甚者，有的技术业务本身就是一种非对称性的。非对称性的。224.1 基于基于IP的网际互联的网际互联p IP如何实现网际互联？如何实现网际互联？主导性的内容提供方式主导性的内容提供方式 把把Internet看作一个计算机网络，甚至是一群相互连结的计看作一个计算机网络，甚至是一群相互连结的计算机网络都是不全面的。算机网络都是不全面的。根据我们的观点，计算机网络只是简单的传载信息的媒体，根据我们的观点，计算机网络只是简单的传载信息的媒体，而而Internet的优越性和实用性则在于信息本身的优越性和实用性则在于信息本身分布式路由允许任意地点任意组网分布式路由允许任意地点任意组网IP协议可将其它网络均作为下层传输网协议可将其它网络均作为下层传输网234.1 基于基于IP的网际互联的网际互联p IP互联网与数据通信的关系互联网与数据通信的关系IP互联网的关键在于内容及应用互联网的关键在于内容及应用 WWW、即时通信、网络游戏、网络购物、即时通信、网络游戏、网络购物 通信模式均是随机方式通信模式均是随机方式IP互联网下层可以使用数据通信的任意模式互联网下层可以使用数据通信的任意模式 电话网、以太网、电话网、以太网、GSM无线网无线网 SDH目前是所有网络的物理载体目前是所有网络的物理载体IP互联网对数据通信技术提出新的要求互联网对数据通信技术提出新的要求 实时性、公平性、安全性实时性、公平性、安全性24第四章第四章 IP互联网主干、接入网互联网主干、接入网4.1 基于基于IP的网际互联的网际互联4.2 宽带宽带IP的实现技术的实现技术4.3 主干网与接入网主干网与接入网4.4 第三层交换机第三层交换机254.2 宽带宽带IP的实现技术的实现技术p传统传统IP网络网络结构及技术存在的问题：结构及技术存在的问题：网络带宽、服务质量、业务支持、可扩展性、网网络带宽、服务质量、业务支持、可扩展性、网络规模、网络性能及网络安全等。络规模、网络性能及网络安全等。p传统传统IP网所使用的网所使用的IPv4协议协议对实时业务、流量控制和安全性能支持不够对实时业务、流量控制和安全性能支持不够;不能实施复杂的路由选项，地址资源难以满足急剧增长不能实施复杂的路由选项，地址资源难以满足急剧增长的用户需求的用户需求;不具备多个选项来处理多种不同的多媒体应用程序，如不具备多个选项来处理多种不同的多媒体应用程序，如流式视频或视频会议等。流式视频或视频会议等。pIP网络亟待解决的问题就是网络亟待解决的问题就是宽带化、高速化宽带化、高速化。264.2 宽带宽带IP的实现技术的实现技术p宽带宽带IP网络是目前世界上最先进的网络构架平台网络是目前世界上最先进的网络构架平台之一之一p宽带宽带IP网网特点特点：有足够的带宽；有足够的带宽；网络延时小，有利于多媒体应用的服务质量网络延时小，有利于多媒体应用的服务质量QoS保证；保证；具有良好的灵活性、易于扩充，接入方便；具有良好的灵活性、易于扩充，接入方便；使用和管理非常简单。使用和管理非常简单。p其典型的网络结构如后图所示。其典型的网络结构如后图所示。274.2 宽带宽带IP的实现技术的实现技术宽带宽带IP网络的网络结构网络的网络结构284.2 宽带宽带IP的实现技术的实现技术p实现实现IP网络高速化和宽带化的重要策略是建立宽广的网络高速化和宽带化的重要策略是建立宽广的IP高速通道，高速通道，主要问题集中在网络层、数据链路层和主要问题集中在网络层、数据链路层和物理层物理层物理层物理层采用光纤，为采用光纤，为IP骨干网的首选介质骨干网的首选介质;网络层网络层采用采用IP协议，无论传送数据或是语音、视频信号，协议，无论传送数据或是语音、视频信号，都可归结到都可归结到IP数据包，再以数据包，再以IP格式进行传输格式进行传输;问题集中到问题集中到数据链路层的实现，即数据链路层的实现，即IP层与物理层之间采用层与物理层之间采用何种传输方式何种传输方式？294.2 宽带宽带IP的实现技术（的实现技术（5）p实现实现IP网络高速化和宽带业务应用的网络高速化和宽带业务应用的基本体制基本体制有有3种，种，即采用即采用IP与与ATM、SDH、WDM相结合的方式来解相结合的方式来解决传统决传统Internet结构的缺陷。结构的缺陷。p与之对应的技术有与之对应的技术有3种：种：IP over ATM融合了融合了IP和和ATM的技术特点；的技术特点；IP over SDH直接在直接在SDH上传送上传送IP业务，为业务，为IP业务提供业务提供了完善的支持，提高了传输效率；了完善的支持，提高了传输效率；IP over DWDM采用高速路由交换机和采用高速路由交换机和DWDM技术，提技术，提高了网络带宽，全面支持不同速率、不同数据帧格式的业高了网络带宽，全面支持不同速率、不同数据帧格式的业务务304.2 宽带宽带IP的实现技术（的实现技术（6）pIP具有网络结构具有网络结构简单、易于互联、扩展性好等优势简单、易于互联、扩展性好等优势，适合于传送数据业务，但不能提供有效的服务质量适合于传送数据业务，但不能提供有效的服务质量（QoS）保证）保证pATM是是ITU-T为宽带综合业务数字网制定的信息传为宽带综合业务数字网制定的信息传递模式递模式是面向连接的网络技术，采取资源预定方式是面向连接的网络技术，采取资源预定方式;用虚电路逻辑连接后再通信。用虚电路逻辑连接后再通信。端口速率高、吞吐量大、时延小。端口速率高、吞吐量大、时延小。pATM和和IP在各自的发展过程中都遇到了一些问题。在各自的发展过程中都遇到了一些问题。314.2 宽带宽带IP的实现技术（的实现技术（7）pIP over ATM利用利用ATM速度快、容量大、多业务支速度快、容量大、多业务支持能力强的优点及持能力强的优点及IP简单、灵活、易扩充和统一性简单、灵活、易扩充和统一性的特点，可以达到优势互补的目的。的特点，可以达到优势互补的目的。pIP over ATM方案成为方案成为传统电信运营商构建宽带传统电信运营商构建宽带IP网的主要选择之一网的主要选择之一。p对于已有完善的对于已有完善的ATM网的电信运营商，在网的电信运营商，在ATM网上网上传送传送IP业务是不可避免的。业务是不可避免的。pATM以网络的形式支持以网络的形式支持IP，这可以大大提高，这可以大大提高IP网的网的性能，不但提高了传输效率，同时也缩短了传输时延，性能，不但提高了传输效率，同时也缩短了传输时延，这就是这就是IP over ATM。324.2 宽带宽带IP的实现技术（的实现技术（7）1传统的传统的IP over ATM（1）IP over ATM的概念的概念 是是IP技术与技术与ATM技术的结合，技术的结合，它是在它是在IP路由器之间（或路由器路由器之间（或路由器与交换机之间）采用与交换机之间）采用ATM网进行网进行传输。传输。（2）IP over ATM的分层结构的分层结构 将将IP数据报首先封装为数据报首先封装为ATM信元，以信元，以ATM信元的形式在信道信元的形式在信道中传输；或者再将中传输；或者再将ATM信元映射信元映射进进SDH帧结构中传输。帧结构中传输。334.2 宽带宽带IP的实现技术（的实现技术（8）（3）IP over ATM的工作过程：的工作过程：将将IP数据包在数据包在ATM层封装为层封装为ATM信元，数据以信元，数据以ATM信元信元的形式在信道中传输。当网络中的交换机接收到一个的形式在信道中传输。当网络中的交换机接收到一个IP数数据包时据包时根据根据IP数据包的数据包的IP地址进行处理，按路由转发；地址进行处理，按路由转发；按计算的路由在按计算的路由在ATM网上建立虚电路（网上建立虚电路（VC）；）；以后的数据包将在此以后的数据包将在此VC上以直通方式传输，而不再经过上以直通方式传输，而不再经过路由器的地址解析处理，从而路由器的地址解析处理，从而有效地解决了有效地解决了IP路由器的路由器的“瓶颈瓶颈”问题，提高了问题，提高了IP数据包的交换速度数据包的交换速度。344.2 宽带宽带IP的实现技术（的实现技术（9）pIP与与ATM技术相结合的技术相结合的主要难点主要难点：ATM是面向连接的技术，是面向连接的技术，IP是无连接的技术，且两者都有自是无连接的技术，且两者都有自己的编址方案和选路规程，相互间的协调配合较复杂。己的编址方案和选路规程，相互间的协调配合较复杂。pIP与与ATM技术揉合在一起有两类技术揉合在一起有两类揉合揉合的模式：重叠的模式：重叠模式和集成模式模式和集成模式重叠模式重叠模式：将：将IP网络层协议重叠在网络层协议重叠在ATM之上，即之上，即ATM网与网与现有的现有的IP网重叠，将网重叠，将ATM网络作为传统网络作为传统TCP/IP网络体系中网络体系中的传输子网；的传输子网；集成模式集成模式：将：将IP路由器的智能性和管理性能集成到路由器的智能性和管理性能集成到ATM交交换中形成的一体化平台。换中形成的一体化平台。ATM层被视为层被视为IP的对等层。在的对等层。在ATM的端点只需标识的端点只需标识IP地址地址,而不需应用地址解析协议而不需应用地址解析协议354.2 宽带宽带IP的实现技术（的实现技术（10）（4）IP over ATM的优缺点的优缺点l 优点优点提高提高IP业务的服务质量，同时能够保障网络的高可业务的服务质量，同时能够保障网络的高可靠性靠性 ATM技术本身能提供技术本身能提供QoS保证，具有流量控制、带宽管保证，具有流量控制、带宽管理、拥塞控制功能以及故障恢复能力，这些是理、拥塞控制功能以及故障恢复能力，这些是IP所缺乏的，所缺乏的，因而因而IP与与ATM技术的融合，也使技术的融合，也使IP具有了上述功能。具有了上述功能。适应于多业务，具有良好的网络可扩展能力，并能适应于多业务，具有良好的网络可扩展能力，并能对其它几种网络协议如对其它几种网络协议如IPX等提供支持。等提供支持。364.2 宽带宽带IP的实现技术（的实现技术（11）（4）IP over ATM的优缺点的优缺点 缺点缺点网络体系结构复杂，传输效率低，开销大；网络体系结构复杂，传输效率低，开销大；不能够保证不能够保证ATM实现最佳的传送实现最佳的传送IP业务，在业务，在ATM网络中存在着扩展性和优化路由的问题：网络中存在着扩展性和优化路由的问题：由于传统的由于传统的IP只工作在只工作在IP子网内，子网内，ATM路由协议并不知路由协议并不知道道IP业务的实际传送需求，如业务的实际传送需求，如IP的的QoS、多播等特性。、多播等特性。pMPLS技术技术相对解决了传统的相对解决了传统的IP over ATM的一些的一些问题，是下一代最具有竞争力的通信网络技术问题，是下一代最具有竞争力的通信网络技术374.2 宽带宽带IP的实现技术（的实现技术（12）p当骨干网承载的主要是当骨干网承载的主要是IP业务时，采用业务时，采用IP over ATM体系结构并无优势：体系结构并无优势：ATM与其他技术相比并没有提高传输带宽的利用与其他技术相比并没有提高传输带宽的利用率率在面向连接的在面向连接的ATM网上传送无连接网上传送无连接IP业务，会导业务，会导致致IP over ATM网络的体系结构复杂，设备成本网络的体系结构复杂，设备成本高，管理困难。同时高，管理困难。同时IP协议的简单性也被破坏。协议的简单性也被破坏。转向了转向了IP over SDH和和IP over DWDM384.2 宽带宽带IP的实现技术（的实现技术（13）2 IP over SDH（1）IP over SDH的概念的概念 把把IP技术与技术与SDH技术的结合，在技术的结合，在IP路由器之间采用路由器之间采用SDH网进行传输。网进行传输。即利用即利用SDH标准的帧结构，同时利用点到点传送等的封标准的帧结构，同时利用点到点传送等的封装技术把装技术把IP业务进行封装，然后在业务进行封装，然后在SDH网中传输。网中传输。（2）IP over SDH的分层结构的分层结构 将将IP数据报通过点到点协议（数据报通过点到点协议（PPP）直接映射到）直接映射到SDH帧帧结构中，从而省去了中间的复杂的结构中，从而省去了中间的复杂的ATM层。层。394.2 宽带宽带IP的实现技术（的实现技术（14）p 具体作法是具体作法是：将将IP数据报封装进数据报封装进PPP帧帧 利用高级数据链路控制规程利用高级数据链路控制规程HDLC按照按照RFC1662的规定组帧的规定组帧 按字节同步映射进按字节同步映射进SDH的虚的虚容器中，再加上相应的容器中，再加上相应的SDH开销开销置入置入STM-N帧中。帧中。IP over SDH的分层结构的分层结构404.2 宽带宽带IP的实现技术（的实现技术（15）（3）IP over SDH的优缺点的优缺点 优点优点保留保留IP网络的无连接特性，简化了网络的无连接特性，简化了IP网络体系结构，提供更网络体系结构，提供更高的带宽利用率和数据传输效率：高的带宽利用率和数据传输效率：将将IP数据报通过点到点协议直接映射到数据报通过点到点协议直接映射到SDH帧，省掉了帧，省掉了中间的中间的ATM层；层；将将IP网络技术建立在网络技术建立在SDH传输平台上传输平台上,可以很容易地跨越地区可以很容易地跨越地区和国界和国界,兼容各种不同的技术和标准兼容各种不同的技术和标准,实现网络互联；实现网络互联；可以充分利用可以充分利用SDH技术的各种优点，如自动保护倒换，以防技术的各种优点，如自动保护倒换，以防止链路故障而造成的网络停顿，保证网络的可靠性。止链路故障而造成的网络停顿，保证网络的可靠性。适用于适用于IP骨干网骨干网414.2 宽带宽带IP的实现技术（的实现技术（16）（3）IP over SDH的优缺点的优缺点 缺点缺点不能像不能像IP over ATM技术那样提供较好的服务质量保障；技术那样提供较好的服务质量保障；网络扩充性能较差，不如网络扩充性能较差，不如IP over ATM技术那样灵活；技术那样灵活；对大规模的网络，需处理庞大、复杂的路由表，而且路由表对大规模的网络，需处理庞大、复杂的路由表，而且路由表查找困难，路由信息占用较大的带宽；查找困难，路由信息占用较大的带宽；仅对仅对IP业务提供良好的支持，不适于集数据、语音、图像等业务提供良好的支持，不适于集数据、语音、图像等的多业务平台；的多业务平台；尚不支持尚不支持VPN（虚拟专用网络）和电路仿真。（虚拟专用网络）和电路仿真。424.2 宽带宽带IP的实现技术（的实现技术（17）3IP over DWDM的概念与网络结构的概念与网络结构（1）IP over DWDM的概念的概念 实现实现IP数据报在多波长光路上的传输。数据报在多波长光路上的传输。首先在发送端对不同波长的光信号进行复用，然后将复用首先在发送端对不同波长的光信号进行复用，然后将复用信号送入一根光纤中传输，在接收端再利用解复用器将各不同信号送入一根光纤中传输，在接收端再利用解复用器将各不同波长的光信号分开，送入相应的终端。波长的光信号分开，送入相应的终端。（2）IP over DWDM分层结构分层结构434.2 宽带宽带IP的实现技术（的实现技术（18）p IP over DWDM省去了省去了ATM层和层和SDH层，将层，将IP数据数据包直接放到光路上进行传输。各层功能如下：包直接放到光路上进行传输。各层功能如下：IP层层产生产生IP数据报，其协议包括数据报，其协议包括IPv4、IPv6等；等；光适配层光适配层负责向不同的高层提供光通道，主要功能包括管理负责向不同的高层提供光通道，主要功能包括管理DWDM信道的建立和拆除，提供光层的故障保护信道的建立和拆除，提供光层的故障保护/恢复；恢复；DWDM光层光层包括光通道层、光复用段层和光传输段层：包括光通道层、光复用段层和光传输段层：光通道层光通道层负责为多种形式的用户提供端到端的透明传输负责为多种形式的用户提供端到端的透明传输光复用段层光复用段层负责提供同时使用多波长传输光信号的能力负责提供同时使用多波长传输光信号的能力光传输段层光传输段层负责提供使用多种不同规格光纤来传输信号的能负责提供使用多种不同规格光纤来传输信号的能力力444.2 宽带宽带IP的实现技术（的实现技术（19）（3）IP over DWDM 优缺点优缺点简化了层次，减少了网络设备和功能重叠，从而减轻了简化了层次，减少了网络设备和功能重叠，从而减轻了网管复杂程度；网管复杂程度；可充分利用光纤的带宽资源，极大地提高了带宽和相对可充分利用光纤的带宽资源，极大地提高了带宽和相对的传输速率，传输速率最高；的传输速率，传输速率最高；技术还不十分成熟。技术还不十分成熟。45 华为公司城域网方案举例（基于华为公司城域网方案举例（基于ATM）46问题问题l什么是城域网？什么是城域网？l什么是宽带什么是宽带IP城域网？城域网？474.2 宽带宽带IP的实现技术（的实现技术（20）p城城域域网网是是指指跨跨越越多多个个地地区区、地地段段甚甚至至城城市市的的网网络络，可以看做大的局域网，也可以看成微型的广域网可以看做大的局域网，也可以看成微型的广域网p宽宽带带IP城城域域网网是是一一个个以以IP和和SDH、ATM等等技技术术为为基基础础，集集数数据据、语语音音、视视频频服服务务为为一一体体的的高高带带宽宽、多多功能、多业务接入的城域多媒体通信网络。功能、多业务接入的城域多媒体通信网络。p城域网的结构分为三层：城域网的结构分为三层：核心层核心层、汇聚层汇聚层和和接入层接入层。p宽宽带带IP城城域域网网的的骨骨干干传传输输技技术术指指的的是是核核心心层层和和汇汇聚聚层层的的传传输输技技术术，主主要要有有：IP over ATM、IP over SDH、IP over DWDM和千兆以太网等。和千兆以太网等。4849注：注：RTU包括包括ADSL-MODEM和分离器。和分离器。宽带宽带IP城域网分层结构示意图城域网分层结构示意图504.2 宽带宽带IP的实现技术（的实现技术（21）1核心层核心层 作用：作用：负责进行数据的快速转发以及整个城域网负责进行数据的快速转发以及整个城域网路由表的维护，同时实现与路由表的维护，同时实现与IP广域骨干网的互联，提广域骨干网的互联，提供城市的高速供城市的高速IP数据出口。数据出口。设备：设备：一般采用高端路由器。一般采用高端路由器。其网络结构核心节点间原则上采用网状或半网状其网络结构核心节点间原则上采用网状或半网状连接连接514.2 宽带宽带IP的实现技术（的实现技术（22）2汇聚层汇聚层（1）功能）功能 汇聚接入节点，解决接入节点到核心节点间光纤资源紧张的问题汇聚接入节点，解决接入节点到核心节点间光纤资源紧张的问题 实现接入用户的可管理性；实现接入用户的可管理性；基本的数据转发业务；基本的数据转发业务；能够提供带宽的控制、数据流能够提供带宽的控制、数据流QOS优先级的管理、安全性的控制、优先级的管理、安全性的控制、IP地址翻译地址翻译NAT等功能。等功能。（2）典型设备）典型设备 有高中端路由器、三层交换机以及宽带接入服务器等。有高中端路由器、三层交换机以及宽带接入服务器等。（3）网络结构）网络结构 核心层节点与汇聚层节点采用星形连接，在光纤数量可以核心层节点与汇聚层节点采用星形连接，在光纤数量可以保证的情况下每个汇聚层节点最好能够与两个核心层节点相连保证的情况下每个汇聚层节点最好能够与两个核心层节点相连52注：注：RTU包括包括ADSL-MODEM和分离器。和分离器。宽带宽带IP城域网分层结构示意图城域网分层结构示意图534.2 宽带宽带IP的实现技术（的实现技术（23）3接入层接入层 作用作用是负责提供各种类型用户的接入，在有是负责提供各种类型用户的接入，在有需要时提供用户流量控制功能。需要时提供用户流量控制功能。54第四章第四章 IP互联网主干、接入网互联网主干、接入网4.1 基于基于IP的网际互联的网际互联4.2 宽带宽带IP的实现技术的实现技术4.3 主干网与接入网主干网与接入网4.4 第三层交换机第三层交换机55问题问题l什么是主干网？什么是主干网？l什么是接入网？什么是接入网？l有什么区别？有什么区别？564.3 主干网与接入网（主干网与接入网（1）p主干网主干网指省与省，国家与国家之间的网络，一般带宽指省与省，国家与国家之间的网络，一般带宽10G左右。左右。p主干网主干网是通过桥接器与路由器把不同的子网或是通过桥接器与路由器把不同的子网或LAN连连接起来形成单个总线或环型拓扑结构，这种网通常采接起来形成单个总线或环型拓扑结构，这种网通常采用光纤做主干线。用光纤做主干线。p主干网可将同一座建筑物、校园环境中的不同建筑物主干网可将同一座建筑物、校园环境中的不同建筑物或不同网络连接在一起。通常情况下，主干网的容量或不同网络连接在一起。通常情况下，主干网的容量要大于与之相连的网络的容量。要大于与之相连的网络的容量。574.3 主干网与接入网（主干网与接入网（1）主干网主干网是一种大型的传输网路，用于连接小型资源网是一种大型的传输网路，用于连接小型资源网络，并传送数据。络，并传送数据。p在本地层面在本地层面，主干网是一条或一组线路，提供本地，主干网是一条或一组线路，提供本地网络与广域网的连接，或者提供本地局域网之间跨网络与广域网的连接，或者提供本地局域网之间跨距离的有效传输。（例如，两栋大楼之间）。距离的有效传输。（例如，两栋大楼之间）。p在互联网和其它广域网中在互联网和其它广域网中，主干网是一组路径，提，主干网是一组路径，提供本地网络或城域网之间的远距离连接。连接的点供本地网络或城域网之间的远距离连接。连接的点一般称为网络结点，或者通信数据转接交换一般称为网络结点，或者通信数据转接交换584.3 主干网与接入网（主干网与接入网（2）p 主干网有两种类型主干网有两种类型:一种是一种是分布式主干网分布式主干网,它贯穿于建筑物或校园它贯穿于建筑物或校园,为局域网提供连接点为局域网提供连接点:另一种是另一种是紧缩主干网紧缩主干网,它以网络集线器和交换机它以网络集线器和交换机的形式存在。的形式存在。p 一个混合配置将几个一个混合配置将几个紧缩主干网集线器或交换紧缩主干网集线器或交换机与一个分布式主干网连机与一个分布式主干网连接在一起接在一起594.3 主干网与接入网（主干网与接入网（3）主干网可以视为通信传输网上的第二层的网络服主干网可以视为通信传输网上的第二层的网络服务，其任务是在两个网络层务，其任务是在两个网络层IP地址间送数据。地址间送数据。p主干网可以提供高速的通信，主干网可以提供高速的通信，IP互联的速度障碍主互联的速度障碍主要集中在路由器第三层处理。要集中在路由器第三层处理。p主干网基本实现全光纤化，本地流量的瓶颈理论上主干网基本实现全光纤化，本地流量的瓶颈理论上集中于接入网，当然由于资源一般位于远端，瓶颈集中于接入网，当然由于资源一般位于远端，瓶颈也集中在路由器第