宽带终端维护人员技能培训

1、宽带装维人员技能培训,2,提 纲,一、长春市宽带接入设备在IP承载网的拓扑位置 二、TCP/IP协议概述 三、以太网的原理及技术要点 四、PON的原理及技术要点 五、PON业务典型故障案例解析 六、PON业务装维操作要点 七、双绞线（网线）的原理及制作规范,3,课 程 内 容（一,宽带接入业务在IP承载网的拓扑位置,4,吉 林 省 IP 网 拓 扑,5,长 春 IP 承 载 网,6,青岛路NE40E,LOOPBACK地址：10.8.33.X,PE-MCE地址：10.8.44.X,MCE-CE地址：10.8.33.X,长 春 IP 承 载 网,7,NGN网络故障简单定位方法,ping -vpn-

2、instance cnc-jl-ngn x.x.x.x ping -vpn-instance cnc-jl-ngn c 100 x.x.x.x ping -vpn-instance cnc-jl-ngn c 100 s 1000 x.x.x.x tracert -vpn-instance cnc-jl-ngn x.x.x.x telnet vpn-instance cnc-jl-ngn x.x.x.x 注：在软交换网内有防火墙，会出现tracert软交换地址不通的情况，但可以在青岛路和二枢纽的MCE上PING AG节点，确认AG媒体流是否正常；在青年路和浦东的MCE上PING AG节点，确认A

3、G信令流是否正常。 NGN承载网几乎所有局点都是双链路，可以通过SHUTDOWN主用链路进行快速切换业务。 全网只有一个vpn ：cnc-jl-ngn,8,ADSL接入 网络结构示意图,ADSL终端,ATM/IP,DSLAM,分路器,分离器,交换机,电脑,外线,认证服务器,接入宽带 数据网络,接入到语音电话网,用户侧,网络侧,9,PON接入 网络结构示意图,10,PON网络与传统的以太网的比较,返回大纲,11,课 程 内 容（二,TCP/IP协议概述,12,TCP/IP协议发展历史和特点,TCP/IP的产生背景 TCP/IP 始于 1969 年，也就是美国国防部 (DoD) 委任高级资源计划机

4、构网络 (ARPANET) 的时间。TCP/IP是指一整套数据通信协议, 其名字是由这些协议中的两个协议组成的,即传输控制协议（TCP）和网间协议（IP）。虽然还有很多其他协议，但是TCP和IP显然是两个最重要的协议 TCP/IP的特点： 开放式协议标准 与物理网络硬件无关 通用的寻址方案 各种标准化的高级协议,13,IP协议及IP地址,IP协议是TCP/IP协议族中最为核心的协议 。所有的TCP、UDP 、 ICMP及IGMP数据都以IP数据报格式传输。IP提供的不可靠、无连接的数据报传送服务使得各种各样的物理网络只要能够提供数据报传输就能够互联，这成为Internet在数年间就风靡全球的主

5、要原因。 不可靠（unreliable）：是它不能保证IP数据报能成功地到达目的地。IP仅提供尽最大努力投递（best-effort delivery）的传输服务。如果发生某种错误时，如某个路由器暂时用完了缓冲区， IP有一个简单的错误处理算法：丢弃该数据报，然后发送 ICMP 消息报给发送端。任何要求的可靠性必须由上层来提供（如TCP）。 无连接（connectionless）：是IP并不维护任何关于后续数据报的状态信息。每个数据报的处理是相互独立的。这也说明，IP数据报可以不按发送顺序接收。如果发送端向相同的接收端发送两个连续的数据报（先是A ，然后是 B），每个数据报都是独立地进行路由选

6、择，可能选择不同的路线，因此B可能在 A 到达之前先到达。 IP提供了三个重要的定义： （1）IP 定义了在整个TCP/IP互联网上数据传输所用的基本单元，因此它规定了互联网上传输数据的确切格式； （2）IP 软件完成路由选择的功能，选择一个数据发送的路径； （3）除了数据格式和路由选择的精确而正式的定义外，IP还包括了一组嵌入了不可靠 分组投递思想的规则，这些规则指明了主机和路由器应该如何处理分组、和实际如何发出错误信息以及在什么情况下可以放弃分组,14,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,OSI参考模型,TCP/IP

7、,15,TCP/IP协议体系,TCP/IP参考模型 网络接口层：也称为数据链路层，它是 TCP/IP 的最底层。 互联网层：也称IP层，该层把分组封装到IP数据报中，填入数据报的首部，使用路由算法来选择数据报的传输途径。然后把数据报交给下面的网络接口层中的对应网络接口模块。 传输层：其功能是使源端主机和目标端主机上的对等实体可以进行会话。分为TCP和UDP协议。 应用层：将OSI参考模型中的会话层和表示层的功能合并到应用层实现。应用层面向不同的网络应用引入了不同的应用层协议,图2 TCP/IP参考模型,图1 OSI与TCP/IP参考模型对照图,16,TCP/IP协议栈,应用层,传输层,网络层,

8、数据链路层,提供应用程序网络接口,建立端到端连接,寻址和路由选择,物理介质访问,二进制数据流传输,物理层,17,TCP/IP协议数据封装,18,应用层协议,文件传输 FTP、TFTP 邮件服务 SMTP、POP3 网络管理 SNMP、Telnet、Ping、Tracert 网络服务 HTTP、DNS、WINS,19,IP 数据报的格式,一个 IP 数据报由首部和数据两部分组成。 首部的前一部分是固定长度，共 20 字节，是所有 IP 数据报必须具有的。 在首部的固定部分的后面是一些可选字段，其长度是可变的,20,固 定 部 分,可变 部分,0,4,8,16,19,24,31,版 本,标志,生

9、存 时 间,协 议,标 识,服 务 类 型,总 长 度,片 偏 移,填 充,首 部 检 验 和,源 地 址,目 的 地 址,可 选 字 段 （长 度 可 变,比特,首部长度,0,1,2,3,4,5,6,7,D,T,R,C,未用,优 先 级,数 据 部 分,比特,数 据 部 分,首 部,传送,IP 数据报,IP 数据报的格式（首部,21,可变 部分,首 部,0,4,8,16,19,24,31,版 本,标志,生 存 时 间,协 议,标 识,服 务 类 型,总 长 度,片 偏 移,填 充,首 部 检 验 和,源 地 址,目 的 地 址,可 选 字 段 （长 度 可 变,比特,首部长度,0,1,2,3

10、,4,5,6,7,D,T,R,C,未用,优 先 级,数 据 部 分,比特,数 据 部 分,首 部,传送,IP 数据报,IP 数据报的格式（首部-固定部分,22,首 部,0,4,8,16,19,24,31,版 本,标志,生 存 时 间,协 议,标 识,服 务 类 型,总 长 度,片 偏 移,填 充,首 部 检 验 和,源 地 址,目 的 地 址,可 选 字 段 （长 度 可 变,比特,首部长度,0,1,2,3,4,5,6,7,D,T,R,C,未用,优 先 级,数 据 部 分,比特,数 据 部 分,首 部,传送,IP 数据报,固 定 部 分,IP 数据报的格式（首部-可变部分,23,首 部,0,4

11、,8,16,19,24,31,版 本,标志,生 存 时 间,协 议,标 识,服 务 类 型,总 长 度,片 偏 移,填 充,首 部 检 验 和,源 地 址,目 的 地 址,可 选 字 段 （长 度 可 变,比特,首部长度,数 据 部 分,固 定 部 分,可变 部分,IP 数据报的格式（首部-固定部分-版本,24,首 部,0,4,8,16,19,24,31,版 本,标志,生 存 时 间,协 议,标 识,服 务 类 型,总 长 度,片 偏 移,填 充,首 部 检 验 和,源 地 址,目 的 地 址,可 选 字 段 （长 度 可 变,比特,首部长度,数 据 部 分,固 定 部 分,可变 部分,IP

12、数据报的格式（首部-固定部分-首部长度,25,首 部,0,4,8,16,19,24,31,版 本,标志,生 存 时 间,协 议,标 识,服 务 类 型,总 长 度,片 偏 移,填 充,首 部 检 验 和,源 地 址,目 的 地 址,可 选 字 段 （长 度 可 变,比特,首部长度,0,1,2,3,4,5,6,7,D,T,R,C,未用,优 先 级,数 据 部 分,比特,固 定 部 分,可变 部分,IP 数据报的格式（首部-固定部分-服务类型,26,首 部,0,4,8,16,19,24,31,版 本,标志,生 存 时 间,协 议,标 识,服 务 类 型,总 长 度,片 偏 移,填 充,首 部 检

13、验 和,源 地 址,目 的 地 址,可 选 字 段 （长 度 可 变,比特,首部长度,数 据 部 分,固 定 部 分,可变 部分,IP 数据报的格式（首部-固定部分-总长度,27,首 部,0,4,8,16,19,24,31,版 本,标志,生 存 时 间,协 议,标 识,服 务 类 型,总 长 度,片 偏 移,填 充,首 部 检 验 和,源 地 址,目 的 地 址,可 选 字 段 （长 度 可 变,比特,首部长度,数 据 部 分,固 定 部 分,可变 部分,IP 数据报的格式（首部-固定部分-标识,28,首 部,0,4,8,16,19,24,31,版 本,标志,生 存 时 间,协 议,标 识,服

14、 务 类 型,总 长 度,片 偏 移,填 充,首 部 检 验 和,源 地 址,目 的 地 址,可 选 字 段 （长 度 可 变,比特,首部长度,数 据 部 分,固 定 部 分,可变 部分,IP 数据报的格式（首部-固定部分-标志,29,首 部,0,4,8,16,19,24,31,版 本,标志,生 存 时 间,协 议,标 识,服 务 类 型,总 长 度,片 偏 移,填 充,首 部 检 验 和,源 地 址,目 的 地 址,可 选 字 段 （长 度 可 变,比特,首部长度,数 据 部 分,固 定 部 分,可变 部分,IP 数据报的格式（首部-固定部分-片偏移,30,偏移 = 0/8 = 0,偏移 =

15、 0/8 = 0,偏移 = 1400/8 = 175,偏移 = 2800/8 = 350,1400,2800,3799,2799,1399,3799,需分片的 数据报,数据报片 1,首部,数据部分共 3800 字节,首部 1,首部 2,首部 3,字节 0,数据报片 2,数据报片 3,1400,2800,字节 0,IP 数据报分片的举例,31,首 部,0,4,8,16,19,24,31,版 本,标志,生 存 时 间,协 议,标 识,服 务 类 型,总 长 度,片 偏 移,填 充,首 部 检 验 和,源 地 址,目 的 地 址,可 选 字 段 （长 度 可 变,比特,首部长度,数 据 部 分,固

16、定 部 分,可变 部分,IP 数据报的格式（首部-固定部分-生存时间,32,首 部,0,4,8,16,19,24,31,版 本,标志,生 存 时 间,协 议,标 识,服 务 类 型,总 长 度,片 偏 移,填 充,首 部 检 验 和,源 地 址,目 的 地 址,可 选 字 段 （长 度 可 变,比特,首部长度,数 据 部 分,固 定 部 分,可变 部分,IP 数据报的格式（首部-固定部分-协议,33,运输层,网络层,首部,TCP,UDP,ICMP,IGMP,OSPF,数 据 部 分,IP 数据报,IP 数据报的格式（首部-固定部分-协议举例,34,首 部,0,4,8,16,19,24,31,版

17、 本,标志,生 存 时 间,协 议,标 识,服 务 类 型,总 长 度,片 偏 移,填 充,首 部 检 验 和,源 地 址,目 的 地 址,可 选 字 段 （长 度 可 变,比特,首部长度,数 据 部 分,固 定 部 分,可变 部分,IP 数据报的格式（首部-固定部分-首部检验和,35,首 部,0,4,8,16,19,24,31,版 本,标志,生 存 时 间,协 议,标 识,服 务 类 型,总 长 度,片 偏 移,填 充,首 部 检 验 和,源 地 址,目 的 地 址,可 选 字 段 （长 度 可 变,比特,首部长度,数 据 部 分,固 定 部 分,可变 部分,IP 数据报的格式（首部-固定部

18、分-源、目的地址,36,运输层协议概述,从通信和信息处理的角度看，运输层向它上面的应用层提供通信服务，它属于面向通信部分的最高层，同时也是用户功能中的最低层,物理层,网络层,运输层,应用层,数据链路层,面向信息处理,面向通信,用户功能,网络功能,37,传输层为相互通信的应用进程提供了逻辑通信,5 4 3 2 1,运输层提供应用进程间的逻辑通信,主机 A,主机 B,应用进程,应用进程,路由器 1,路由器 2,AP1,LAN2,WAN,AP2,AP3,AP4,IP 层,LAN1,AP1,AP2,AP4,端口,端口,5 4 3 2 1,IP 协议的作用范围,运输层协议 TCP 和 UDP 的作用范围

19、,AP3,38,TCP/IP 体系中的运输层协议,TCP,UDP,IP,应用层,与各种网络接口,运输层,39,TCP 与 UDP,UDP 在传送数据之前不需要先建立连接。对方的运输层在收到 UDP 报文后，不需要给出任何确认。虽然 UDP 不提供可靠交付，但在某些情况下 UDP 是一种最有效的工作方式。 TCP 则提供面向连接的服务。TCP 不提供广播或多播服务。由于 TCP 要提供可靠的、面向连接的运输服务，因此不可避免地增加了许多的开销。这不仅使协议数据单元的首部增大很多，还要占用许多的处理机资源,40,TCP 首部,20 字节的 固定首部,目 的 端 口,数据 偏移,检 验 和,选 项

20、（长 度 可 变,源 端 口,序 号,紧 急 指 针,窗 口,确 认 号,保 留,F I N,32 bit,S Y N,R S T,P S H,A C K,U R G,比特 0 8 16 24 31,填 充,TCP 数据部分,TCP 首部,TCP 报文段,IP 数据部分,IP 首部,发送在前,TCP 报文结构,41,端 口 号,传输层协议用端口号来标识和区分各种上层应用程序,80,20/21,23,25,53,69,161,42,TCP 端口号,端口号 ：标识应用进程，即TCP/UDP用主机IP地址和为应用进程分配的端口号来标识应用进程,43,TCP 协议的特点,面向数据流 虚电路连接 有缓冲

21、的传输 无结构的数据流 全双工连接,44,TCP 的运输连接管理运输连接的三个阶段,运输连接就有三个阶段，即：连接建立、数据传送和连接释放。运输连接的管理就是使运输连接的建立和释放都能正常地进行。 连接建立过程中要解决以下三个问题： 要使每一方能够确知对方的存在。 要允许双方协商一些参数（如最大报文段长度，最大窗口大小，服务质量等）。 能够对运输实体资源（如缓存大小，连接表中的项目等）进行分配,45,用三次握手建立 TCP 连接,主机 B,被动打开,主动打开,确认,确认,主机 A,连接请求,46,建立 TCP 连接,A 的 TCP 向 B 发出连接请求报文段，其首部中的同步比特 SYN 应置为

22、 1，并选择序号 x，表明传送数据时的第一个数据字节的序号是 x。 B 的 TCP 收到连接请求报文段后，如同意，则发回确认。 B 在确认报文段中应将 SYN 置为 1，其确认号应为 x 1，同时也为自己选择序号 y。 A 收到此报文段后，向 B 给出确认，其确认号应为 y 1。 A 的 TCP 通知上层应用进程，连接已经建立。 当运行服务器进程的主机 B 的 TCP 收到主机 A 的确认后，也通知其上层应用进程，连接已经建立,47,TCP 连接释放的过程,应用进程 释放连接 A 不再发送报文,主机 B,主机 A,确认,确认,从 A 到 B 的连接就释放了，连接处于半关闭状态。 相当于 A 向

23、 B 说： “我已经没有数据要发送了。 但你如果还发送数据，我仍接收。,至此，整个连接已经全部释放,48,用户数据报协议 UDP概述,UDP 只在 IP 的数据报服务之上增加 了很少一点的功能，即端口的功能和差错检测的功能。 虽然 UDP 用户数据报只能提供不可靠的交付，但 UDP 在某些方面有其特殊的优点。 发送数据之前不需要建立连接 UDP 的主机不需要维持复杂的连接状态表。 UDP 用户数据报只有8个字节的首部开销。 网络出现的拥塞不会使源主机的发送速率降低。这对某些实时应用是很重要的,49,UDP 用户数据报的首部格式,伪首部,源端口,目的端口,长 度,检验和,数 据,首 部,UDP长

24、度,源 IP 地址,目的 IP 地址,0,17,IP 数据报,字节,4,4,1,1,2,12,2,2,2,2,字节,发送在前,数 据,首 部,UDP 用户数据报,UDP是一个简单的面向数据报的传输层协议，提供了不可靠的无连接传输服务。UDP的封装如下图,50,IP 地址及其表示方法,我们把整个因特网看成为一个单一的、抽象的网络。IP 地址就是给每个连接在因特网上的主机（或路由器）分配一个在全世界范围是惟一的 32 bit 的标识符。 IP 地址现在由因特网名字与号码指派公司ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers)进行

25、分配,51,IP 地址的编址方法,分类的 IP 地址。这是最基本的编址方法，在 1981 年就通过了相应的标准协议。 子网的划分。这是对最基本的编址方法的改进，其标准RFC 950在 1985 年通过。 构成超网。这是比较新的无分类编址方法。1993 年提出后很快就得到推广应用,52,分类 IP 地址,每一类地址都由两个固定长度的字段组成，其中一个字段是网络号 net-id，它标志主机（或路由器）所连接到的网络，而另一个字段则是主机号 host-id，它标志该主机（或路由器）。 两级的 IP 地址可以记为： IP 地址 := , (6-1,代表“定义为,53,net-id 24 bit,hos

26、t-id 24 bit,net-id 16 bit,net-id 8 bit,IP 地址中的网络号字段和主机号字段,0,A 类地址,host-id 16 bit,B 类地址,C 类地址,0,1,1,D 类地址,1 1 1 0,多 播 地 址,E 类地址,保 留 为 今 后 使 用,1 1 1 1 0,0,1,54,net-id 24 bit,host-id 24 bit,net-id 16 bit,net-id 8 bit,IP 地址中的网络号字段和主机号字段,0,A 类地址,host-id 16 bit,B 类地址,C 类地址,0,1,1,D 类地址,1 1 1 0,多 播 地 址,E 类地

27、址,保 留 为 今 后 使 用,1 1 1 1 0,0,1,A 类地址的网络号字段 net-id 为 1 字节,55,net-id 24 bit,host-id 24 bit,net-id 16 bit,net-id 8 bit,IP 地址中的网络号字段和主机号字段,0,A 类地址,host-id 16 bit,B 类地址,C 类地址,0,1,1,D 类地址,1 1 1 0,多 播 地 址,E 类地址,保 留 为 今 后 使 用,1 1 1 1 0,0,1,B 类地址的网络号字段 net-id 为 2 字节,56,net-id 24 bit,host-id 24 bit,net-id 16 b

28、it,net-id 8 bit,IP 地址中的网络号字段和主机号字段,0,A 类地址,host-id 16 bit,B 类地址,C 类地址,0,1,1,D 类地址,1 1 1 0,多 播 地 址,E 类地址,保 留 为 今 后 使 用,1 1 1 1 0,0,1,C 类地址的网络号字段 net-id 为 3 字节,57,net-id 24 bit,host-id 24 bit,net-id 16 bit,net-id 8 bit,IP 地址中的网络号字段和主机号字段,0,A 类地址,host-id 16 bit,B 类地址,C 类地址,0,1,1,D 类地址,1 1 1 0,多 播 地 址,E

29、 类地址,保 留 为 今 后 使 用,1 1 1 1 0,0,1,A 类地址的主机号字段 host-id 为 3 字节,58,net-id 24 bit,host-id 24 bit,net-id 16 bit,net-id 8 bit,IP 地址中的网络号字段和主机号字段,0,A 类地址,host-id 16 bit,B 类地址,C 类地址,0,1,1,D 类地址,1 1 1 0,多 播 地 址,E 类地址,保 留 为 今 后 使 用,1 1 1 1 0,0,1,B 类地址的主机号字段 host-id 为 2 字节,59,net-id 24 bit,host-id 24 bit,net-id

30、 16 bit,net-id 8 bit,IP 地址中的网络号字段和主机号字段,0,A 类地址,host-id 16 bit,B 类地址,C 类地址,0,1,1,D 类地址,1 1 1 0,多 播 地 址,E 类地址,保 留 为 今 后 使 用,1 1 1 1 0,0,1,C 类地址的主机号字段 host-id 为 1 字节,60,net-id 24 bit,host-id 24 bit,net-id 16 bit,net-id 8 bit,IP 地址中的网络号字段和主机号字段,0,A 类地址,host-id 16 bit,B 类地址,C 类地址,0,1,1,D 类地址,1 1 1 0,多 播

31、 地 址,E 类地址,保 留 为 今 后 使 用,1 1 1 1 0,0,1,D 类地址是多播地址,61,net-id 24 bit,host-id 24 bit,net-id 16 bit,net-id 8 bit,IP 地址中的网络号字段和主机号字段,0,A 类地址,host-id 16 bit,B 类地址,C 类地址,0,1,1,D 类地址,1 1 1 0,多 播 地 址,E 类地址,保 留 为 今 后 使 用,1 1 1 1 0,0,1,E 类地址保留为今后使用,62,路由器转发分组的步骤,先按所要找的 IP 地址中的网络号 net-id 把目的网络找到。 当分组到达目的网络后，再利用

32、主机号host-id 将数据报直接交付给目的主机。 按照整数字节划分 net-id 字段和 host-id 字段，就可以使路由器在收到一个分组时能够更快地将地址中的网络号提取出来,63,点分十进制记法,采用点分十进制记法 则进一步提高可读性,1,128 11 3 31,将每 8 bit 的二进制数 转换为十进制数,64,常用的三种类别的 IP 地址,IP 地址的使用范围,网络 最大 第一个 最后一个 每个网络 类别 网络数 可用的 可用的 中最大的 网络号 网络号 主机数 A 126 (27 2) 1 126 16,777,214 B 16,384 (214) 128.0

33、191.255 65,534 C 2,097,152 (221) 192.0.0 223.255.255 254,65,划 分 子 网,1. 从两级 IP 地址到三级 IP 地址 在 ARPANET 的早期，IP 地址的设计确实不够合理。 IP 地址空间的利用率有时很低。 给每一个物理网络分配一个网络号会使路由表变得太大因而使网络性能变坏。 两级的 IP 地址不够灵活,66,从 1985 年起在 IP 地址中又增加了一个“子网号字段”，使两级的 IP 地址变成为三级的 IP 地址。 这种做法叫作划分子网(subnetting) 。划分子网已成为因特网的正式标准协议,三级的 IP 地址,67,划

34、分子网纯属一个单位内部的事情。单位对外仍然表现为没有划分子网的网络。 从主机号借用若干个比特作为子网号 subnet-id，而主机号 host-id 也就相应减少了若干个比特。 IP地址 := , , (6-2,划分子网的基本思路,68,凡是从其他网络发送给本单位某个主机的 IP 数据报，仍然是根据 IP 数据报的目的网络号 net-id，先找到连接在本单位网络上的路由器。 然后此路由器在收到 IP 数据报后，再按目的网络号 net-id 和子网号 subnet-id 找到目的子网。 最后就将 IP 数据报直接交付给目的主机,划分子网的基本思路（续,69,0,145.13.

35、3.11,01,4,5,6,3,,,所有到网络 的分组均到达此路由器,我的网络地址 是 ,R1,R3,R2,一个未划分子网的 B 类网络,70,划分为三个子网后对外仍是一个网络,0,1,01,4,5,6,3,,145.13.21.

36、8,子网 ,子网 ,子网 ,所有到达网络 的分组均到达 此路由器,网络 ,R1,R3,R2,71,当没有划分子网时，IP 地址是两级结构，地址的网络号字段也就是 IP 地址的“因特网部分”，而主机号字段是 IP 地址的“本地部分”。 划分子网后 IP 地址就变成了三级结构。划分子网只是将 IP 地址的本地部分进行再划分，而不改变 IP 地址的因特网部分,划分子网后变成了三级结构,72,从一个 I P数据报的首部并无法判断源主机或目的主机所连接的网络是否进行了子网的划分。 使用子网掩码(sub

37、net mask)可以找出 IP 地址中的子网部分,子 网 掩 码,73,IP 地址的各字段和子网掩码,网络号 net-id,主机号 host-id,两级 IP 地址,网络号,net-id,host-id,三级 IP 地址,主机号,子网掩码,因特网部分,本地部分,因特网部分,本地部分,划分子网时 的网络地址,net-id,subnet-id,host-id 为全 0,74,IP 地址) AND (子网掩码) =网络地址,网络号 net-id,主机号 host-id,两级 IP 地址,网络号,三级 IP 地址,主机号,子网号,子网掩码,因特网部分,本地部分,因特网部分,本地部分,划分子网时 的网

38、络地址,AND,75,net-id,net-id,host-id 为全 0,net-id,网络地址,A 类 地 址,默认子网掩码 ,网络地址,B 类 地 址,默认子网掩码 ,网络地址,C 类 地 址,默认子网掩码 ,1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1,0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1,0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

39、,1 1 1 1 1 1 1 1,0 0 0 0 0 0 0 0,host-id 为全 0,host-id 为全 0,A 类、B 类和 C 类 IP 地址的默认子网掩码,76,课 程 内 容（三,以太网的原理及技术要点,77,以太网综述,以太网（Ethernet）是Xerox、Digital Equipment和 Intel三家公司开发的局域网组网规范，并于80年代初首次 出版，称为DIX1.0。1982年修改后的版本为DIX2.0。 这三 家公司将此规范提交给IEEE(电子电气工程师协会)802委员 会，经过IEEE成员的修改并通过，变成了IEEE的正式标准， 并编号为IEEE802.3。E

40、thernet和IEEE802.3虽然有很多规 定不同，但术语Ethernet通常认为与802.3是兼容的。IEEE 将802.3标准提交国际标准化组织(ISO)第一联合技术委员会 (JTC1),再次经过修订变成了国际标准ISO8802.3,78,以太网的类型,通常我们所说的以太网主要是指以下三种不同的局域网技术： 以太网/IEEE 802.3采用同轴电缆或双绞线作为网络媒体，传输速率达到10Mbps； 100Mbps以太网又称为快速以太网，采用双绞线作为网络媒体，传输速率达到100Mbps； 1000Mbps以太网又称为千兆以太网，采用光缆或双绞线作 为网络媒体，传输速率达到1000Mbps

41、（1Gbps,79,CSMA/CD 带冲突检测的载波监听多点访问,用于IEEE802.3以太网 工作原理：发送前先监听信道是否空闲，若空闲则立即发送数据。在发送时，边发边继续监听。若监听到冲突，则立即停止发送。等待一段随机时间（称为退避）以后，再重新尝试。 归结为四句话： 发前先侦听，空闲即发送， 边发边检测，冲突时退避,80,CSMA/CD的流程图,81,以太网的 MAC 层的硬件地址,在局域网中，硬件地址又称为物理地址，或 MAC 地址。 802 标准所说的“地址”严格地讲应当是每一个站的“名字”或标识符。 但鉴于大家都早已习惯了将这种 48 bit 的“名字”称为“地址”，所以本书也采用

42、这种习惯用法，尽管这种说法并不太严格,82,第 1,最高位 最先发送,最低位,最高位,最低位 最后发送,00110101 01111011 00010010 00000000 00000000 00000001,最低位 最先发送,最高位,最低位,最高位 最后发送,机构惟一标志符 OUI,扩展标志符,高位在前,低位在前,十六进制表示的 EUI-48 地址： AC-DE-48-00-00-80,二进制表示的 EUI-48 地址,第 1 字节,第 6 字节,I/G 比特,I/G 比特,字节顺序,第 2,第 3,第 4,第 5,第 6,第 1,字节顺序,第 2,第 3,第 4,第 5,第 6,1010

43、1100 11011110 01001000 00000000 00000000 10000000,802.5 802.6,802.3 802.4,83,传统以太网的连接方法,传统以太网可使用的传输媒体有四种： 铜缆（粗缆或细缆） 铜线（双绞线） 光缆 这样，以太网就有四种不同的物理层,84,虚拟局域网 VLAN 是由一些局域网网段构成的与物理位置无关的逻辑组。 这些网段具有某些共同的需求。 每一个 VLAN 的帧都有一个明确的标识符，指明发送这个帧的工作站是属于哪一个 VLAN。 虚拟局域网其实只是局域网给用户提供的一种服务，而并不是一种新型局域网,虚拟局域网 VLAN,85,A4,以太网

44、交换机,VLAN3,C3,B3,VLAN1,VLAN2,A3,C2,B2,以太网 交换机,以太网 交换机,三个虚拟局域网 VLAN1, VLAN2 和 VLAN3 的构成,虚拟局域网 VLAN （示例,86,当 B2 向 VLAN2 工作组内成员发送数据时， 工作站 B3 将会收到广播的信息,B2发送数据时，工作站 A3, A4 和 C2 都不会收到 B1 发出的广播信息,虚拟局域网限制了接收广播信息的工作站数，使得网络 不会因传播过多的广播信息(即“广播风暴”)而引起性能恶化,虚拟局域网 VLAN （示例,返回提纲,87,课 程 内 容（四,PON的原理及技术要点,88,PON内容提纲,PO

45、N是什么？ 为什么需要PON技术？ PON从哪里来？ PON有什么特点？ PON技术的工作原理,89,PON是什么,PON全称为 Passive Optical Network，即无源光网络。EPON为基于以太网的无源光网络，它是众多光接入技术中的一员，其特征体现为，一是采用以太网帧结构，一是采用一对多的PON网络拓朴,90,What is PON,Passive Optical Network,OLT,ONU,Optical Line Terminal,Optical Network Unit,Passive Optical Splitter,PSTN,Internet,CATV,ONU,O

46、NU,PON是以点到多点为特征的单纤双向无源光网络； PON包括三个组件：Optical Line Terminal (OLT), Optical Network Unit (ONU) 和 Optical Distribution Network（ODN）； ODN中的无源光分路器可以是一个或多个光分路器的级联,Passive Optical Splitter,91,为什么需要PON,简单地说就是满足接入网发展的需要：用尽可能低的成本提供尽可能大的带宽,理想带宽（bps） 数字电视MPEG2 4M IPTV MPEG4 2.5M 电子银行 0.4M 远程游戏 0.6M Voice 0.1M 视

47、频点播VOD 1.5-2M 视频电话 0.5M 视频会议 0.8M 高清电视20M（经过压缩可达到6-8M）,92,接入网的特征,接入网是各种业务落地与开展的基础平台 结构复杂，覆盖广，投资额大，维护工作量大 升级、技术替代不易 多种接入手段并存，受业务、网络现状等因素影响，需要选择最适宜的技术 随业务的发展，接入层往往成为带宽和接入手段的瓶颈，需对其改造或优化,93,接入网的发展特点,从简单语音需求逐渐向数据、多媒体、综合业务需求发展 综合业务应用对带宽的要求越来越高 不同的业务应用需要相应QOS技术保证 综合业务的需求导致接入手段不断增加,与时俱进 接入层的演进和发展是社会进步的必然趋势,

48、94,业务驱动使然,VOD点播,IPTV/HDTV,网络游戏,INTERNET,视频通讯,即时通讯,远程教育,电子商务,电子政务,电子社区,视频会议,视频娱乐,数字家庭,业务是网络发展最大驱动,95,接入技术分析(一,VDSL,ADSL2/2,xDSL 优点： 有效利用铜缆资源，在铜缆 已经到位地区投资较少 安装、开通方便 缺点： 距离对带宽存在一定影响 出线率、串扰等还存在问题 CO端大对数电缆的配线难度 与机房面积占用高，下移带来维护与供电难度,96,P2P Ethernet光纤直驱 优点：技术成熟，带宽大 ，无需终端 缺点： 大量占用干线光纤资源（即使采用单纤双向技术），局端设备出线以及

49、配线难度高，规模应用几乎不可能。 光器件不能共享，成本高 业务单一 FTTB/N/FLAN 优点：技术成熟，带宽大 缺点： 前期投入大，投资回收受用户渗透率影响 多级有源节点，维护、供电与故障定位困难 业务单一,接入技术分析(二,97,PON接入 优点： 光纤为带宽容量大，对业务透明的纯介质网络，能适应不断增长的带宽与新业务演进需求。（并且是绿色材料，取之不尽） 符合接入网拓扑特征，无源ODN体积小、环境适应性好，无电磁干扰和雷电干扰，降低了故障率。 长距离，符合大局所的建设思路。 避免有源节点级联，网管一步到底，简化了机房，降低了供电、维护费用。 共享大带宽介质与CO端光器件，节省干线光纤，

50、具备高密度的接入能力，具备了低成本能力。 CO端低功耗特征； 光缆寿命达50年，优于铜缆。 具有完善的远端设备的状态检测、操作维护和故障管理的能力。 可以实现真正意义的全业务接入与“三网合一”。 缺点： 建网需要重新布线，但新建地区布线成本低于铜缆（见后文分析） 网络拓朴以星树形为主（虽然有环形保护的变通方案，但成本效率不是最优，PON最适合的就是末端接入） 国内应用规模尚小，设备成本降低尚未到位,接入技术分析(三,98,有线接入的发展趋势光接入,铜缆DSL接入的局限性将随着用户数与带宽的提升，尤其是视频业务/HDTV的冲击变得明显。(目标每户70100Mbps） 光纤在接入网中的作用越来越明

51、显，光进铜退、FTTC/B向FTTH/O演进是必然趋势；光纤接入网络将成为城域网/SS与家庭网关/IAD之间的主要载体。 但考虑ADSL的技术和产品已比较成熟,传统运营商拥有大量统揽资源等情况，铜揽接入还具有一定的现实意义和发展潜力，光接入和铜缆接入将在一定时期内并存，应根据具体需求具体分析，过渡时期内选择最适合的技术，争取运营商利益最大化,99,机房占用大大减少，配线问题大大简化 成本问题 -单模光纤达到$11/芯*km，已低于铜缆。& 1:32复用； 光器件成本迅速降低：04年初均价为2年前的1/3，10月为年初的70%。 新工艺的逐渐成熟,将带来成本进一步地降低： 平面光波导（PLC）分

52、光器；1310nm VCSEL已经商用，波长稳定的1.55um VCSEL工艺逐步走向成熟；基于PLC的xPON组件集成了分波器、PD、LD，成为热点，一旦成熟将带来重大变革。 末端施工工艺 -微弯光纤的诞生 -新型垂直布线光缆、自承式尾纤 -手持快速融接工具等末端施工技术 的成熟 综合以上因素，以及业务的发展与竞争的驱动，使FTTH规模应用成为可能，但前期市场培育也需一定时间，多种接入方式并存将在一定时期内存在,光接入的可行性分析,100,国外光接入网发展情况,日本光接入网发展迅速（05年新增宽带用户100使用光纤） 韩国大力发展光接入网 40收入来自在线游戏 20收入来自影视片、VOD 1

53、0收入来自漫画、Flash动画 另外收入10来自收费信息 美国三家主营运营商大力推崇光接入网 欧、俄罗斯、中东、东南亚 IPTV业务、VoIP业务 正迅速上升,101,PON从哪里来,上世纪90年代初提出PON概念 1995年成立FSAN（Full Service Access Networks)组织 1996年ITU-T颁布G.982 (PON标准建议） 1998年ITU-T 颁布G.983（APON标准建议） 2000年12月成立IEEE 802.3ah工作组，制定EPON标准建议 2003年3月ITU-T颁布G.984（GPON标准建议） 上世纪90年代末APON开始商用 2003年6月

54、 美国三大运营商开始APON招标 2003年8月日本NTT开始EPON招标 2005年中国电信开始测试并部署EPON试验网,102,PON的技术特点,相对成本低，维护简单，容易扩展，易于升级。PON结构在传输途中不需电源，没有电子部件，因此容易铺设，基本不用维护，长期运营成本和管理成本的节省很大； 无源光网络是纯介质网络，彻底避免了电磁干扰和雷电影响，极适合在自然条件恶劣的地区使用。 PON系统对局端资源占用很少，系统初期投入低，扩展容易，投资回报率高； 提供非常高的带宽。EPON目前可以提供上下行对称的1.25Gb/s的带宽，并且随着以太技术的发展可以升级到10Gb/s。GPON则是高达2.

55、5Gb/s的带宽。 服务范围大。PON作为一种点到多点网络，以一种扇出的结构来节省CO的资源，服务大量用户。用户共享局端设备和光纤的方式更是节省了用户投资。 带宽分配灵活，服务有保证。G/EPON系统对带宽的分配和保证都有一套完整的体系。可以实现用户级的SLA,103,优点： 光纤为带宽容量大，对业务透明的纯介质网络，能适应不断增长的带宽与新业务演进需求。（并且是绿色材料，取之不尽） 符合接入网拓扑特征，无源ODN体积小、环境适应性好，无电磁干扰和雷电干扰，降低了故障率。 长距离，符合大局所的建设思路。 避免有源节点级联，网管一步到底，简化了机房，降低了供电、维护费用。 共享大带宽介质与CO端

56、光器件，节省干线光纤，具备高密度的接入能力，具备了低成本能力。 CO端低功耗特征； 光缆寿命达50年，优于铜缆。 具有完善的远端设备的状态检测、操作维护和故障管理的能力。 可以实现真正意义的全业务接入与“三网合一”。 缺点： 建网需要重新布线，但布线成本低于铜缆（见后文分析） 网络拓朴以星树形为主（虽然有环形保护的变通方案，但成本效率不是最优，PON最适合的就是末端接入） 国内应用规模尚小，设备成本降低尚未到位,PON技术主要优点,104,几种PON技术的比较,105,TPON,APON/ BPON,GPON,EPON,WDM PON,国际标准,ITU-T G.983.x,ITU-T G.98

57、4.x,IEEE 802.3ah,国际标准,国际标准,国际标准,国际标准,ITU-T G.982,国家标准,YD/T 1077-2000,国家标准,YD/T 1475-2006,国家标准,国家标准,国家标准,PON技术标准化情况,YD/T 1090-2000,106,当前最有前途的两种PON,EPON 特点： IEEE 802.3ah，启动较早，由制造商主导推进。 由以太网技术发展而来，最适宜承载的是基于以太网的业务，例如宽带上网、VoIP、IPTV等。 芯片解决方案较为成熟； 简单是其主要特征，完全可以满足FTTH的应用需求； DBA、加密算法、管理维护等进一步严格定义，光链路指标的改进，对

58、改善互通性与实用性较为关键。（进展中） GPON 特点 ITU-T G.984.14，MIB、保护等部分内容需参考G.983.2/5 运营商主导制订，全业务与完备性是其主要特征； 虽然现有厂家较少，但发展较快； 目前均为FPGA，预计年末出现ASIC； 互通性的基础较好,107,EPON与GPON体系简要比较,EPON：适宜承载基于以太网的业务，简单、低成本、中等性能，满足公众住宅客户需求。 GPON：完善支持多业务接入，复杂性稍高，完备性、性能与安全性较好，可满足综合业务接入需求。 不同技术有各自的适用场合和应用范围，我们不需要也不可能期望通过一种技术解决所有问题，需要针对不同的客户/业务类

59、型进行选择；例如：发挥EPON的优势，无需勉为其难。光接入设备的平台化与综合化是一种合理的选择,108,PON网络体系结构,109,PON系统构成,OLT（Optical Line Terminal） 光线路终端 通常放置在中心机房（CO） ONU（Optical Network Unit） 光网络终端 通常放置在用户侧 POS（Passive Optical Splitter） 无源光分路器 是连接OLT和ONU的无源设备,110,PON系统构成OLT（EPON,在一个EPON系统中，OLT既是一个交换机或路由器，又是一个多业务提供平台（MSPP），它提供面向无源光纤网络的光纤接口。它是整个

60、EPON系统的核心部件，主要完成的功能有： （1）向ONU以广播方式发送以太网数据； （2）发起并控制测距过程，并记录测距信息； （3）发起并控制ONU功率控制； （4）为ONU分配带宽，即控制ONU发送数据的起始时间和 发送窗口大小； （5）其它相关的以太网功能,111,PON系统构成ONU（EPON,EPON中的ONU采用了技术成熟而又经济的以太网协议，在ONU中可以实现成本低廉的以太网第二层、第三层交换功能。它主要完成的功能有： (1) 选择接收OLT发送的广播数据； (2) 响应OLT发出的测距及功率控制命令，并作相应的调整； (3) 对用户的以太网数据进行缓存，并在OLT分配的发送窗