通信知識通論5數(shù)據(jù)網(wǎng)

通信知識通論—數(shù)據(jù)網(wǎng)戰(zhàn)略部歐陽曉峰2009年5月2/4/20231GuoxinLucentProprietary目錄數(shù)據(jù)通信概述基礎數(shù)據(jù)網(wǎng)IP數(shù)據(jù)網(wǎng)2/4/20232GuoxinLucentProprietary數(shù)據(jù)通信的基本概念原理圖傳統(tǒng)典型實例2/4/20233GuoxinLucentProprietary數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程（協(xié)議）拆線拆除鏈路傳輸數(shù)據(jù)建立鏈路接通線路數(shù)據(jù)鏈路功能鏈路管理楨同步流量控制差錯控制區(qū)分數(shù)據(jù)信號和控制信號透明傳輸尋址異常處理HDLCHDLC（HighLevelDataLinkControlProcedure）：高級鏈路控制規(guī)程18條命令13條響應2/4/20234GuoxinLucentProprietary數(shù)據(jù)交換原理圖報文交換方式原理圖存儲程序控制交換機示意圖分組交換原理圖2/4/20235GuoxinLucentProprietary數(shù)據(jù)通信的交換方式電路交換：與現(xiàn)在的電話交換方式類似，電路利用率低報文交換：信息交換，存儲轉發(fā)要求高速處理器，大容量緩存時延較高，不適合交互式通信分組交換適應不同速率接續(xù)盡量快網(wǎng)絡時延小，適應數(shù)據(jù)多樣化2/4/20236GuoxinLucentProprietary目錄數(shù)據(jù)通信概述基礎數(shù)據(jù)網(wǎng)IP數(shù)據(jù)網(wǎng)2/4/20237GuoxinLucentProprietary公共分組交換網(wǎng)基本結構2/4/20238GuoxinLucentProprietaryX.25協(xié)議X.121：電氣特性X.25：HDLC

LAPBMLPX.25：續(xù)電路業(yè)務規(guī)程，分組格式LAPB：HDSC中的異步平衡方式MLP：多鏈路規(guī)程2/4/20239GuoxinLucentProprietary我國的分組交換網(wǎng)（ChinaPAC）2/4/202310GuoxinLucentProprietary幀中（FR）繼原理僅完成OSI的物理層和鏈路層流量控制和差錯管理留給終端去完成簡化節(jié)點機之間的協(xié)議采用統(tǒng)計復用方式采用虛電路技術，充分利用網(wǎng)絡資源特點：速度快吞吐量高時延低適合突發(fā)業(yè)務提供1.5M,2M速率業(yè)務，比X.25的56k，64K速度高多了。2/4/202311GuoxinLucentProprietaryFR楨結構和協(xié)議結構DLCI：數(shù)據(jù)鏈路連接標志每楨楨頭的DLCI含有地址信息DLCI只有本地意義幀中繼的虛電路由多段DLCI的邏輯連接構成端到端的鏈接。2/4/202312GuoxinLucentProprietary永久虛電路（PVC）路由2/4/202313GuoxinLucentProprietaryFR的不足被動流量控制信息丟失楨重發(fā)又增加擁塞缺少對交換虛電路SVC的支持，網(wǎng)絡利用率不足不適合傳送大容量業(yè)務，比如100M，對多媒體支持不足。2/4/202314GuoxinLucentProprietaryATM原理ATM：異步傳輸模式由固定長度信元構成基本傳輸單元簡化了交換過程去掉不必要的數(shù)據(jù)校驗高速交換ATM信頭（5字節(jié)）ATM信息段（48字節(jié)）ATM信元完成尋址功能包括VPI，VCI裝載用戶數(shù)據(jù)信息對QOS的支持綜合能力強動態(tài)帶寬分配和連接管理對已有技術的兼容FR，DDN，X.25都可以承載上去用戶數(shù)據(jù)流用戶數(shù)據(jù)流用戶數(shù)據(jù)流ATM數(shù)據(jù)流ATM頭2/4/202315GuoxinLucentProprietaryATM參考模型2/4/202316GuoxinLucentProprietary虛通路和虛通道2/4/202317GuoxinLucentProprietaryVP交換2/4/202318GuoxinLucentProprietaryVP，VC交換2/4/202319GuoxinLucentProprietaryATM到傳輸層的適配2/4/202320GuoxinLucentProprietaryATM的業(yè)務種類2/4/202321GuoxinLucentProprietaryFR與ATM的互聯(lián)2/4/202322GuoxinLucentProprietaryFR與ATM對比都是采用統(tǒng)計復用，有效利用帶寬但ATM優(yōu)勢在于：ATM以信元為傳送單位先進的業(yè)務管理機制復雜的鏈路連接方式完善的控制和管理層功能ATM能夠提供PVC和SVC業(yè)務2/4/202323GuoxinLucentProprietary數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)DDN采用數(shù)字信道傳送數(shù)據(jù)信號DDN一般不包括交換功能采用簡單的交叉連接復用設備提供半永久性連接特點：傳輸差錯率低信道利用率高不需要Modem需要全球時鐘同步建網(wǎng)投資較大2/4/202324GuoxinLucentProprietaryDDN網(wǎng)絡基本組成2/4/202325GuoxinLucentProprietary分級的DDN網(wǎng)絡2/4/202326GuoxinLucentProprietary中國公用數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)（ChinaDDN）業(yè)務范圍和接入示意圖2/4/202327GuoxinLucentProprietary目錄數(shù)據(jù)通信概述基礎數(shù)據(jù)網(wǎng)IP數(shù)據(jù)網(wǎng)2/4/202328GuoxinLucentProprietaryIP協(xié)議歷史和特點傳輸控制協(xié)議/Internet協(xié)議(TCP/IP)是行業(yè)標準協(xié)議套件，此協(xié)議是專為那些由通過路由器相連的不同網(wǎng)段構成的大型網(wǎng)絡設計的。TCP/IP的起源可以追溯到由美國國防部(DoD)高級研究計劃局(DARPA)在二十世紀六十年代后期和七十年代早期進行的研究。下面摘要列出了TCP/IP發(fā)展史上的一些重大事件：?1970年，ARPANET主機開始使用網(wǎng)絡控制協(xié)議(NCP)，這就是后來的傳輸控制協(xié)議(TCP)的雛形。?1972年，Telnet協(xié)議推出。Telnet用于終端仿真以連接相異的系統(tǒng)。在二十世紀七十年代早期，這些系統(tǒng)使用不同類型的主機。?1973年，文件傳輸協(xié)議(FTP)推出。FTP用于在相異的系統(tǒng)之間交換文件。?1974年，傳輸控制協(xié)議(TCP)被詳細規(guī)定下來。TCP取代NCP，它為人們提供了更可靠的通信服務。?1981年，Internet協(xié)議(IP)（又稱IP版本4[IPv4]）被詳細規(guī)定下來。IP為端到端傳遞提供尋址和路由功能。?1982年，國防通信署(DCA)和ARPA建立了傳輸控制協(xié)議(TCP)和Internet協(xié)議(IP)作為TCP/IP協(xié)議套件。?1983年，ARPANET將NCP替換為TCP/IP。?1984年，域名系統(tǒng)(DNS)推出。DNS可將域名（如）解析為IP地址（如8）。?1995年，Internet服務提供商(ISP)開始向企業(yè)和個人提供Internet接入。?1996年，超文本傳送協(xié)議(HTTP)推出。萬維網(wǎng)使用HTTP。?1996年，第一套IP版本6(IPv6)標準發(fā)布。2/4/202329GuoxinLucentProprietaryIP協(xié)議與OSI協(xié)議分層對應2/4/202330GuoxinLucentProprietaryTCP/IP協(xié)議封裝2/4/202331GuoxinLucentProprietaryIP地址結構和分類子網(wǎng)掩碼的目的：明確確定哪部分是網(wǎng)絡地址，哪部分是主機地址。增加IP地址的數(shù)量掩碼也是32位地址，但前面必須是連續(xù)的1。IP地址與掩碼做與的計算可以得到子網(wǎng)地址。IP地址容量還不夠，怎么辦？現(xiàn)在：NAT未來：IPV6IP地址：11000000.10101000.00000000.00000001

子網(wǎng)掩碼：11111111.11111111.11111111.00000000

AND運算11000000.10101000.00000000.00000000

網(wǎng)絡地址是：轉化為十進制后為：掩碼的另一種表示方法：ip地址/掩碼1的數(shù)量。比如：8/242/4/202332GuoxinLucentProprietary什么是路由常用的路由協(xié)議：距離矢量算法RIPBGP鏈路狀態(tài)算法OSPFIS-IS路由器的核心作用是實現(xiàn)網(wǎng)絡互連分組數(shù)據(jù)轉發(fā)：路由（尋徑）：路由表建立、刷新、查找子網(wǎng)間的速率適配隔離網(wǎng)絡，防止網(wǎng)絡風暴，指定訪問規(guī)則（防火墻）異種網(wǎng)絡互連靜態(tài)路由動態(tài)路由缺省路由路由表2/4/202333GuoxinLucentProprietary路由協(xié)議概述RIP是RoutingInformationProtocol（路由信息協(xié)議）的簡稱。RIP路由協(xié)議是距離矢量路由協(xié)議的一個具體實現(xiàn)。RIP協(xié)議適用于中小型網(wǎng)絡，有RIP-V1和RIP-V2。RIP-V2使用組播（）發(fā)送，支持驗證和VLSM。RIP支持：水平分割、路由中毒和觸發(fā)更新。可適應大規(guī)模網(wǎng)絡路由變化收斂速度快無路由自環(huán)支持變長子網(wǎng)掩碼VLSM支持等值路由支持區(qū)域劃分提供路由分級管理支持驗證支持以組播地址發(fā)送協(xié)議報文IS-IS(IntermediateSystem：中間系統(tǒng))在ISO規(guī)范中，一個路由器就是一個IS（中間系統(tǒng)），提供IS和IS（路由器和路由器）之間通信的協(xié)議就是路由協(xié)議，即IS-IS路由協(xié)議。IS-IS協(xié)議和OSPF協(xié)議非常類似，都是鏈路狀態(tài)路由選擇協(xié)議。使用最短路徑優(yōu)先SPF（ShortestPathFirst）算法。IS-IS路由協(xié)議屬于內(nèi)部網(wǎng)關協(xié)議IGP（InteriorGatewayProtocol），用于自治系統(tǒng)內(nèi)部。RIP協(xié)議OSPFIS-IS協(xié)議BGP協(xié)議BGP是一種AS(自治區(qū)域)外部路由協(xié)議，取代EGP與OSPF，RIP等IGP協(xié)議相比，BGP的拓撲圖要更抽象和粗略一些BGP采用發(fā)送路由增量(Incremental)的方法，完成全部路由信息的通告和維護BGP執(zhí)行三類路由：AS間路由、AS內(nèi)部路由和貫穿AS路由BGP路由協(xié)議分為I-BGP和E-BGP兩個部分，I-BGP用于自治域內(nèi)的路由器之間，E-BGP用于自治域間的路由器之間2/4/202334GuoxinLucentProprietary網(wǎng)橋、hub、路由器網(wǎng)橋是一個簡單的相關設備。它唯一的目的是把被許多正在共享的物理網(wǎng)絡分割成多個小部分。網(wǎng)橋通常只有2個端口；超過2個端口的網(wǎng)橋稱為switch。網(wǎng)橋把以太網(wǎng)分割成許多沖突域。網(wǎng)橋不考慮用戶在網(wǎng)上使用的協(xié)議（TCP/IP，IPX，AppleTalk，ect。），因為它們是在數(shù)據(jù)鏈路層工作。這既是一個優(yōu)點，同時也是一個缺點；因為它們工作在一個簡單的層上，網(wǎng)橋可以盲目的以高速操作，但是它們會不加選擇的傳輸數(shù)據(jù)，我們幾乎不能對它的工作進行控制。從此路由器就誕生了。路由器在為不同目的或不同組織的連接網(wǎng)絡是很有用的。2/4/202335GuoxinLucentProprietary集線器、路由器、交換機集線器：可以簡單的理解為將一些機器連接起來組成一個局域網(wǎng)。交換機（又名交換式集線器）作用與集線器大體相同，前身是網(wǎng)橋。但是兩者在性能上有區(qū)別：集線器采用的式共享帶寬的工作方式，而交換機是獨享帶寬。交換機歸于網(wǎng)橋，是數(shù)據(jù)鏈路層的設備；路由器可以解決異性網(wǎng)絡之間轉發(fā)分組，作用于網(wǎng)絡層。路由器、交換機：工作層次不同轉發(fā)數(shù)據(jù)依據(jù)的對象不同交換機不分割廣播域，路由器分割路由器提供防火墻功能三層交換機：優(yōu)點：子網(wǎng)間傳輸帶寬可任意分配合理配置信息資源降低成本交換機之間連接靈活特征：轉發(fā)基于第三層地址的業(yè)務流；完全交換功能；可以完成特殊服務，如報文過濾或認證；執(zhí)行或不執(zhí)行路由處理2/4/202336GuoxinLucentProprietary路由舉例2/4/202337GuoxinLucentProprietary組網(wǎng)和路由規(guī)劃2/4/202338GuoxinLucentProprietary私網(wǎng)地址到公網(wǎng)地址的轉換（NAT）2/4/202339GuoxinLucentProprietaryVLAN2/4/202340GuoxinLucentProprietaryMPLS提高轉發(fā)效率增值業(yè)務

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