IP网络技术概述PPT学习课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,P,单击此处编辑母版文本样式,单击此处编辑母版文本样式,单击此处编辑母版文本样式,单击此处编辑母版文本样式,HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.,All rights reserved,谢谢,DC120001 IP,网络技术概述,ISSUE 1.0,P,数据通信业务广泛，如宽带上网、路由交换、黑客攻击、病毒、加密、认证都属于数据通信的范畴。可以说数据通信网络已经成为人们生活不可缺少的一部分，就象空气和水一样重要。,前 言,P,推荐参考书目,TCPIP,协议详解卷一：协议,Routing TCP-IP,Volume I,Routing TCP-IP,Volume II,P,学习完此课程，您将会：,掌握数据通信网络的特点,掌握,IP,网络的基本原理,掌握,IP,网络的结构和分类,了解,IP,网络发展的趋势,目 标,P,第,1,章 什么是数据通信,第,2,章,IP,网络的基本原理,第,3,章,IP,网络的结构,第,4,章,IP,网络的发展趋势,内容介绍,P,什么是数据通信？,数据通信,数据通信是计算机与计算机或计算机与终端之间的通信。,是将快速传输数据的通信技术和数据处理、加工及存储的计算机技术相结合，从而给用户提供及时准确的数据。,P,数据通信网络,Internet,SOHO,Server,IP Hotel,Intranet,移动,数据通信网络特点：,连接不同地域的数据通信终端设备,实现了资源的共享,信息处理的集中化,P,第,1,章 什么是数据通信,第,2,章,IP,网络的基本原理,第,3,章,IP,网络的结构,第,4,章,IP,网络的发展趋势,内容介绍,P,数据通信协议基础,OSI RM,：开放系统互连参考模型（,Open System Interconnection Reference Model,）。,TCP/IP,协议族,网络世界的法律,!,P,TCP/IP,协议和,OSI,参考模型,TCP/IP,协议栈具有简单的分层设计，与,OSI,参考模型有清晰的对应关系。,7,6,5,4,3,2,1,OSI,参考模型,TCP/IP,应用层,表示层,会话层,传输层,网络层,数据链路层,物理层,应用层,传输层,网络层,数据链路层,物理层,5,4,3,2,1,数据通信主要,工作在下三层,P,数据通信工作的主要分层物理层,物理层功能：,定义了电压、接口、电缆标准、传输距离,传输比特流,定义了传输介质：同轴电缆、双绞线、光纤、无线电波等,物理层主要设备：,集线器,HUB,中继器,Repeater,TCP/IP,应用层,传输层,网络层,数据链路层,物理层,5,4,3,2,1,P,物理层工作原理,P,CSMA/CD,和冲突域,CSMA/CD,载波侦听多路访问,/,冲突检测，是一种在共享介质条件下多点通讯的有效手段，其基本规则如下：,（,1,）若介质空闲，传输；否则，转,2,）；,（,2,）若介质忙，一直监听到信道空闲，然后立即传输；,（,3,）若在传输中测得冲突，则发出一个短小的人为干扰（,jamming,）,信号，使得所有站点都知道发生了冲突并停止传输；,（,4,）发完人为干扰信号，等待一段随机的时间后，再次试图传,输，回到（,1,）重新开始。,物理网段（冲突域）：连接在同一导线上所有工作站的集合。连接的节点越多，发生冲突的可能性就越大。,P,数据通信工作的主要分层数据链路层,数据链路层功能：,物理地址（,MAC,）定义,链路参数、流控参数定义,差错验证,数据链路层主要设备：,以太网交换机（,L2,）,网桥（,Bridge,）,TCP/IP,应用层,传输层,网络层,数据链路层,物理层,5,4,3,2,1,P,物理地址（,MAC,）介绍,每一台设备都需要一个全球唯一的物理地址来表征。,MAC,地址由,48,个二进制位组成，其中前,24,位代表设备制造商，后,24,位由各个厂商自行分配。,00e0.fc01.2345,厂商编号,序列号,24 bits,24 bits,00e0.fc01.2345,Rom,Ram,P,二层数据转发原理,查找二层转发表（,MAC,地址表），根据目的,MAC,地址转发,源,MAC,地址学习,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,P,二层交换的优缺点,以太网交换机采用每个端口一个冲突域，减少了冲突发生的可能性。,二层交换同时也存在一些问题；,广播泛滥，网络性能易受影响,网络安全性较差,如何来解决广播风暴和网路安全问题？,P,VLAN,（,Virtual Local Area Network,）,VLAN,虚拟局域网把物理网络划分成多个逻辑网络，使用不同的,VLAN ID,表示。,VLAN,的标准：,802.1Q,，,IEEE,于,1996,制定,DA,SA,Type,Data,CRC,标准以太网帧,DA,SA,Type,Data,CRC,tag,TPID,Priority,CFI,VLAN ID,TCI,P,链路类型,VLAN,链路类型：,Access,链路，传送不带,Tag,的数据帧，设备和用户间的链路,Trunk,链路，传送,Tag,数据帧，设备间的链路,接入链路,trunk,链路,P,VLAN,的功能,VLAN,虚拟局域网把物理网络划分成多个逻辑网络，使用不同的,VLAN ID,表示。,相同,VLAN,内主机可以任意通信二层交换,不同,VLAN,内主机二层流量完全隔离,阻断广播包，减小广播域,提供了网络安全性,提供二层服务质量,QoS,的保证,P,虚拟工作组,虚拟工作组可以把物理网络划分成多个逻辑的网络，增强移动性和灵活性的需求。,使用,VLAN,的另一个目的就是建立虚拟工作组模型。,P,VLAN,不足,VLAN,技术的引入，解决了传统以太网弊端广播泛滥、网络安全性差等弊端，但是,VLAN,也存在一些不足：,不同,VLAN,用户无法互访,广播报文可以跨设备传递,上述问题需要网络层协议来解决,P,数据通信工作的主要分层网络层,网络层功能：,定义网络层地址,寻址和转发,网络层主要设备：,路由器,L3,以太网交换机,网络层协议：,IP,协议（,IP,网络）,IPX,协议（,Novell,网络）,TCP/IP,应用层,传输层,网络层,数据链路层,物理层,5,4,3,2,1,P,IP,地址,IP,地址唯一标示一台网络设备，由,32,个二进制位组成。,IP,地址结构分为两部分,网络地址部分,主机地址部分,IP,地址功能上分为：,公网地址,私网地址,10.0.0.010.255.255.255,172.16.0.0172.31.255.255,192.168.0.0192.168.255.255,P,IP,地址分类,1.0.0.0126.255.255.255,128.0.0.0191.255.255.255,192.0.0.0223.255.255.255,224.0.0.0239.255.255.255,240.0.0.0255.255.255.255,P,三层数据转发原理,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:10.1.0.20,基于目的地址的转发,查找,IP,路由表，逐跳转发,RTA Routing Table,RTB Routing Table,P,IP,路由协议介绍,指导网络层寻址和转发的工具,IP,路由表。,IP,路由表由各种路由协议发现的路由优选后产生。,路由协议主要分类：,内部网关协议（,IGP,）：自治系统内部使用,RIP,OSPF,IS-IS,外部网关协议（,EGP,）：自治系统边界使用,BGP,P,路由协议的算法,距离矢量算法（,D-V,）,以到目的地距离（,Metric,）和方向作为选路依据,周期性通告路由表，进行泛洪,从根源上无法避免环路,典型的路由协议：,RIP,链路状态算法（,L-S,）,通告本地链路状态信息,采用最短生成树算法,SPF,，可以避免环路,典型的路由协议：,OSPF,，,IS-IS,P,L3,交换机和路由器的区别,L3,交换机特点：,通常采用,ASIC,芯片，转发速度快,一次路由，多次交换，精确匹配,接口单一，以太网接口为主,路由器特点,高端产品采用,NP,或,ASIC,芯片，路由和转发能力强,采用最长匹配,接口类型丰富,P,精确匹配,L3,交换机主要采用的方式,使用,L3FDB,作为转发的,Cache,，存放主机路由,首包在,CPU,查找路由表，匹配项写入,L3FDB,后续报文直接查找,L3FDB,转发,典型的“一次路由，多次交换”,P,最长匹配,路由器主要采用的方式,所有报文查找,FIB,表，命中则转发,最长匹配的核心：查找掩码长度最长的一条路由。最长也就是最精确的意思,Interface1,Interface2,Interface3,P,小结,数据通信技术实现主要在,TCP/IP,协议族的下三层物理层、数据链路层、网络层。,数据通信主要设备：,HUB,，工作在物理层，进行比特流的复制,L2,交换机，工作在数据链路层，进行数据帧的二层交换,L3,交换机和路由器，工作在网络层，进行,IP,包的三层路由和转发,P,第,1,章 什么是数据通信,第,2,章,IP,网络的基本原理,第,3,章,IP,网络的结构,第,4,章,IP,网络的发展趋势,内容介绍,P,数据通信常见网络拓扑结构,拓扑结构：,总线、星型、树型,环型、网型,P,分层的数据通信网络结构,一个完整的数据通信网络可以大体分为：,骨干网,城域网,接入网,骨干网,城域网,接入网,P,骨干网介绍,不同国家、不同省份、不同城市间互连组成的网络成为骨干网络。,骨干网络通常采用网状或半网状连接，以保证高可靠性。,骨干网主要功能特点：,流量的管理调度,高可靠性、可用性和安全性,可扩展性和灵活性,骨干网主要设备：核心路由器,骨干网的网络结构,P,骨干网关键技术,服务质量（,QoS,）和流量工程（,TE,）,提供差异化的服务，对高端客户提供奖赏服务,实现骨干网中流量合理有效的调度，提高资源利用率,路由技术,边界网关协议,BGP,域内路由协议,OSPF,、,IS-IS,可靠性技术（,HA,）,节点,/,链路保护：冗余备份、快速重路由、优雅重启（,GR,）等,故障快速检测：,BFD,、,APS,、,OAM,等,安全性,保证网络中承载业务的私密性,P,城域网介绍,城域网介于骨干网和接入网中间的部分，互连城市不同区域的网络。,城域网通常也采用分层的网络结构，组网采用星形、双星形、环形方式。,城域网的主要功能特点：,提供完备的,QoS,保证,用户接入的管理和控制,提供大客户互连业务,城域网主要设备：核心路由器、高端路由器、汇聚以太网交换机、,BRAS,产品,骨干网,城域网的网络结构,P,城域网的关键技术,路由技术,域内路由协议,OSPF,、,IS-IS,城域网出口使用,BGP,差分的,QoS,服务质量保证,采用,DiffServ,模式，提供差异化服务质量保证,用户的管理和控制,设立专门的接入设备如,BRAS,和,SR,，分别接入互联网业务和大客户业务,对接入用户进行接入准许控制（,CAC,），提高网络的管控性和安全性,提供大客户互连业务,采用,VPN,技术为企业及机构互连提供资源租用服务,P,接入网介绍,接入网指业务接入控制点以下的二层接入网络，负责终端用户的接入。,接入网通常采用树形结构和环形结构。主要分为：,二层汇聚网络,最后一公里接入网络,接入网的主要特点：,用户接入方式多样性,用户管理的复杂性,提供基本的服务质量区分,接入网的网络结构,P,接入网的关键技术,丰富的接入方式,有线方式接入（,XDSL,、,LAN,、,Cable,等）,无线方式接入（,WLAN,、,LDMS,等）,安全性控制,安全控制通常采用的方式，,VLAN,隔离、,802.1X,认证、,DHCP,等,QoS,服务质量,提供二层网络的,QoS,服务质量保证,进行流分类、业务标记、流量监管、流量整形等,二层网络保护机制,链路级保护：链路聚合，接口备份等,网络级保护：,RPR,、,RRPP,、,STP,P,小结,根据分层的原则，数据通信网络可以分为骨干网、城域网、接入网三部分。,分层后的网络，各级网络功能上更加明确，管理上更加清晰。,数据通信网络中最关键的技术：,强大的路由技术和快速转发技术,端到端的服务质量的保证,网络的管控能力,P,第,1,章 什么是数据通信,第,2,章,IP,网络的基本原理,第,3,章,IP,网络的结构,第,4,章,IP,网络的发展趋势,内容介绍,P,传统数据通信网络介绍,传统数据通信网络类型：,IP,网络,ATM,网络,Frame-relay,网络,交换方式：分组交换,服务提供方式：,面向连接（,ATM/FR,等）,面向无连接（,IP,）,IP,网络以其简单、开放的特点，同时逐步完善服务质量、安全等不足后，最终将一统天下，,ALL IP,是大势所趋。,P,传统,IP,网络的特点与不足,传统,IP,网络的特点：,端到端的透明性,开放性和灵活性,采用客户端,/,服务器的模式，网络运用集中在中心，流量呈放射状分布,传统,IP,网络的不足：,IP,地址资源已显匮乏，急需扩展,缺乏电信级的端到端服务质量保证,自我管理，无为而治的管理方式，不符合电信级管理模式,无法提供网络级的管控能力,安全保证还不完善,P,下一代,IP,网路发展方向,下一代,IP,网络,NGI,（,Next Generation Internet,）发展方向：,基于,IPv6,技术为基础，满足,3G/,移动,IP/,信息化家电等新运用的需求。,IP,电信网（,IPTN,），在传统,IP,网络中逐步融合电信网络的理念，成为,3G/NGN/IPTV,等多业务承载网。,多业务,IP,承载网,IP RAN,IP,互联网,IP,城域网,ALL IP,P,IPTN,网络的转型,Service,Access,Core,X.25,ADSL,Ethernet,PSTN,IP,ATM,FR,GSM/GPRS,CDMA,Cable,PDH,SDH,Wireless Voice,Wireless Data,High Speed,Internet,Voice,Streaming,Dial-up,VoIP,Message,Today,Wireless,DSL,FTTP/HFC,3G,RAN,IP/MPLS,Network,Location&,Presence,Message,Online Gaming,Voice,Data,Video,Storage,Directory,Tomorrow,FMC,（固定网和移动网）融合已成为网络发展必然的趋势，,IP,网络也将从单一的互联网业务承载逐步成为电信级的多业务,IP,承载网。,P,IP,网络作为一个多业务承载网需要具备：,开放性和透明性,服务质量保证,网络管控能力,可扩展性,小结,