数据通信基础-在NGN中应用

1、固网产品课程开发室固网产品课程开发室 数据通信基础数据通信基础 在在NGN中的应用中的应用华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开学习目标学习目标l掌握数据通信掌握数据通信TCP/IP协议基础协议基础l了解了解NGN组网中接触到的协议类型组网中接触到的协议类型l清楚各种设备的作用清楚各种设备的作用l了解各种组网情况了解各种组网情况学习完本课程，您应该能够：学习完本课程，您应该能够：华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开参考资料参考资料lSupport网站产品手册数通资料S3526等华为机密，未经许

2、可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开课程内容课程内容数通TCP/IP协议基础 TCP/IP协议层次结构协议层次结构 链路层协议链路层协议 网络层协议网络层协议 传输层协议传输层协议常用协议介绍 IP 路由协议路由协议 VLAN协议协议 VRRP协议协议NGN中数通设备和组网介绍 NGN常用设备简介常用设备简介 实际组网讲解实际组网讲解华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开标准标准OSI七层结构七层结构华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开TCP/IP协议层次结

3、构协议层次结构 FR ETHERNET PPP SLIP 2IP3TCPUDP47HTTPFTPSMTPTELNETNFSSNMPICMPARP/RARP华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开TCP/IP协议传送模型协议传送模型华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开课程内容课程内容课程内容课程内容数通TCP/IP协议基础 TCP/IP协议层次结构协议层次结构 链路层协议链路层协议 网络层协议网络层协议 传输层协议传输层协议常用协议介绍 IP 路由协议路由协议 VLAN协议协议 VRRP协议协议N

4、GN中数通设备和组网介绍 NGN常用设备简介常用设备简介 实际组网讲解实际组网讲解华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开链路层协议链路层协议lPPP协议l局域网和广域网华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开局域网（局域网（LAN）和广域网（）和广域网（WAN）l覆盖地域范围不同局域网：面对有限的地理区域广域网：用于远程连接l速度不同局域网：10M、100M、1000M广域网：64K、128K、384K、2Ml使用技术不同华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密

5、级：内部公开局域网类型局域网类型l以太网l交换以太网（现在成为局域网的主流）交换以太网（现在成为局域网的主流）l令牌环网lFDDI（光纤分部式数字接口）华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开LAN中常用设备中常用设备lHUB（集线器）lLAN SWITCH（局域网交换机）lROUTER（路由器）l双绞线l光纤l网卡华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开HUBl工作在物理层，在电缆之间逐个复制二进制位（bit）l是一种共享的网络设备，将连接到各个机器的网络连线集中在一起的设备，即每个时刻只能在两个

6、端口间通讯l在网络中逐渐被淘汰华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开LAN SWITCHl工作在链路层，在LAN之间存储和转发帧（frame）l通过网络线将许多HUB连接在一起，组成一个比较大的网络l连接计算机终端，组成局域网华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开广域网类型广域网类型l分组交换网X.25l数字数据网络（DDN）l帧中继（Frame Relay）华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开lX.25协议是数据终端设备DTE和数据电路终接设

7、备DCE之间的接口规程lX.25协议涵盖三层物理层、数据链路层、网络层分组交换网分组交换网X.25华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开lDDN是点到点连接的网络，是物理层的网络lDDN通常是64K，最高速度是2Ml租用线路采用固定收费的方式数字数据网络（数字数据网络（DDN）华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开lFR是第二层的网络，是简化的X.25l结合了分组交换和DDN的优点，可以具有和DDN相同的速度l线路又不唯一的被占用，利用率比较高帧中继（帧中继（Frame Relay）华为机密，未

8、经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开课程内容课程内容数通TCP/IP协议基础 TCP/IP协议层次结构协议层次结构 链路层协议链路层协议 网络层协议网络层协议 传输层协议传输层协议常用协议介绍 IP 路由协议路由协议 VLAN协议协议 VRRP协议协议NGN中数通设备和组网介绍 NGN常用设备简介常用设备简介 实际组网讲解实际组网讲解华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开网络层协议网络层协议lIP协议lARP协议lRARP协议lICMP协议l协议应用华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档

9、密级：内部公开文档密级：内部公开IP协议协议 lIPInternet Protocol。lIP协议是TCP/IP协议簇的网络层协议，用于传送传输层及应用层的数据报。lIP协议通过IP地址识别源和目的。华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开IP地址地址所谓IP地址就是给每一个连接在Internet上的主机分配一个唯一的32比特 地址 0 net-id host-id1 0 net-id host-id1 1 0 net-id host-id1 1 1 0 组播地址1 1 1 1 0 保留为今后使用0 1 2 3 4 8 16 24 31A 类B

10、类C 类D 类E 类华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开IP地址地址为方便起见，一般将32比特的IP地址中的每8个比特用它的等效十进制数字表示，并且在这些数字之间加上一个点。例如，有下面这样的IP地址：10000000 00001011 00000011 00011111这是一个B类IP地址，可记为1华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开IP地址地址网络类型用户可用的IP地址范围说明A 全0或全1的网络号码保留作特殊用途。全0的主机地址用于配

11、置网络路由，全1的主机地址用于该网络的广播地址。网络号127用于自环接口。B 全0或全1的网络号码保留作特殊用途。全0的主机地址用于配置网络路由，全1的主机地址用于该网络的广播地址。C 全0或全1的网络号码保留作特殊用途。全0的主机地址用于配置网络路由，全1的主机地址用于该网络的广播地址。IP地址使用范围：华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开IP地址地址网络类型用户可用的IP地址范围说明D无D类地址是组播地址，地址范围 239.255.255

12、.255，不提供一般用户使用。全1的主机地址表示广播地址，即对该网络上所有的主机进行广播。E无55用于全网广播地址。地址范围 54保留今后使用。IP地址使用范围（续）：华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开子网和掩码子网和掩码l通过上面介绍，我们可以发现A类地址中，每个网络中有多达1600多万个主机地址，在现实的网络中，这种方式是不合理的，一个网络不可能这么大，也不可能有这么多台机器，同时B类地址和C类地址也存在这种情况，如果能更“精细”地划分网络，则IP地址利用率就会提高，

13、网络地址的管理就会更容易 。l子网就是这种想法的具体体现，子网是大网中的小网 。l子网（Subnet）和子网掩码（Subnet Mask）这两个概念可以帮助我们规划网络的IP地址 。华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开子网和掩码子网和掩码l子网的引入，增加了网络的数目，它是通过减少主机的数目实现的 ；掩码是一个由连续1和连续0组成的32比特的数，它和IP 地址进行逐位“与”运算相当于一个筛子，掩码是1的位，则筛不下去，还保持原样，是0的位将筛除主机地址的差别，在一个网络中就可以得到相同的网络地址 。l例如一个B类地址可以通过下面的方法变成C类

14、地址，这些C类地址就是子网：IP地址：120. 118. 100. 86子网掩码：255. 255. 255. 0华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开网络层协议网络层协议lIP协议lARP协议lRARP协议lICMP协议l协议应用华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开ARP协议协议lARPAddress Resolution Protocol，即地址解析协议。ARP协议完成的是IP地址到MAC （介质访问控制）地址的转换。 lMAC地址一个由48个bit组成的二进制地址，通常用12位16进制表

15、示，如：00eofc012345，每一个网络设备拥有全球唯一的一个MAC地址。l用于局域网。l局域网内部主机间通信必须以MAC地址进行通信。华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开ARP协议协议MAC头FF. FF .FF. FF. FF. FF 08. 02. 80. 65. 63. 09IP头9 189.110. 67. 56ARP请求报文：你的MAC地址是什么？主机6寻找主机9获取其MAC地址过程： MAC头08. 02. 80. 65. 63. 09 05 23. 8

16、8. 57. 03. 44IP头189.110. 67. 56 1891105869ARP应答报文：这是我的MAC地址主机6发广播消息主机9回应消息华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开网络层协议网络层协议lIP协议lARP协议lRARP协议lICMP协议l协议应用华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开RARP协议协议lRARPReverse Address Resolution Protocol，即反向地址解析协议。lRARP作用和ARP过程正好

17、相反，RARP通过MAC地址获得IP地址。在通信中有许多主机在初始化时没有IP地址的情况，就需要用RARP协议得到IP地址。l例如：无盘工作站；计算机中配置自动获得IP地址时 。华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开网络层协议网络层协议lIP协议lARP协议lRARP协议lICMP协议l协议应用华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开ICMP协议协议lICMPInternet Control Message Protocol，即Internet控制报文协议。lICMP允许主机或路由器报告差错情况和

18、提供有关异常情况的报告 。华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开ICMP协议协议ICMP报文与IP包的关系 ：IP 包头部 IP 包数据ICMP 报文IP 包华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开ICMP协议协议ICMP协议应用：l差错报文主要用于发送改变路由的报文消息l询问报文ICMP Echo请求报文 ICMP Echo应答报文 华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开网络层协议网络层协议lIP协议lARP协议lRARP协议lICMP协议l协议

19、应用华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开网络层协议应用网络层协议应用lPING命令使用ICMP协议获知是否与对端主机间通信正常lDOS方式下使用ARP A获取IP地址与MAC地址的对应关系华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开课程内容课程内容数通TCP/IP协议基础 TCP/IP协议层次结构协议层次结构 链路层协议链路层协议 网络层协议网络层协议 传输层协议传输层协议常用协议介绍 IP 路由协议路由协议 VLAN协议协议 VRRP协议协议NGN中数通设备和组网介绍 NGN常用设备简介常用设备简

20、介 实际组网讲解实际组网讲解华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开传输层协议传输层协议l传输层协议的作用链路层主要解决如何实现数据封装传送，网络层实现IP包的路由等等，但对于以计算机为主的数据通信还有一些问题必须得到解决，例如流量控制和可靠性等，通信才能实现。这些功能在传送层完成 。华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开传输层协议传输层协议lTCP协议lUDP协议华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开TCP协议协议lTCPTransfer Con

21、trol Protocol，即传输控制协议。lTCP协议的主要功能有三个方面： 流量控制：通过滑动窗口实现流量控制 ；可靠性：通过序号和确认机制实现可靠性 ；标示上层承载的应用程序：通过端口号表示TCP承载的上层应用协议，以便把数据交给相应的应用程序处理 。华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开TCP协议协议TCP和UDP的端口号分成三类： l低于255的端口号用于公共应用，如FTP、Telnet、SMTP和HTTP的端口号分别为21、23、25和80 l2551023 分配给各个公司l1024及以后未做规定 华为机密，未经许可不得扩散华为机密

22、，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开传输层协议传输层协议lTCP协议lUDP协议华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开UDP协议协议lUDPUser Datagram Protocol ，即用户数据报协议。lUDP协议在发送过程中不需要进行数据的缓存，没有连接的管理过程，在UDP模式下，通过应用程序支持的超时重传和对报文进行编号来防止重复和保证报文的有效到达 。华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开UDP协议协议 源端口号 目的端口号 UDP 报文长度 校验和可变长度的数据比特

23、 0 15 31华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开UDP协议协议TCP与UDP的比较：lTCP是面向连接的可靠的传输协议lUDP是面向无连接的不可靠传输协议lTCP复杂、UDP简单lUDP适合实时要求高的通信传输（如语音），TCP由于开销大所以实时性不如UDP华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开TCP和和UDP的应用的应用lTCP和UDP协议是为满足不同特点的应用程序设计的，常用的程序中SMTP、FTP、Telnet等采用TCP协议，DNS、SNMP、组播等采用UDP协议 。华为机密，未经

24、许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开课程内容课程内容数通TCP/IP协议基础 TCP/IP协议层次结构协议层次结构 链路层协议链路层协议 网络层协议网络层协议 传输层协议传输层协议常用协议介绍 IP 路由路由 VLAN协议协议 VRRP协议协议NGN中数通设备和组网介绍 NGN常用设备简介常用设备简介 实际组网讲解实际组网讲解华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开l网络层的重要作用就是寻径，即根据IP数据报中的目的IP地址，将这个数据包转发给目的主机l具体完成这项工作的设备就是路由器IP路由路由那那一一个个

25、通通道道?那那一一个个通通道道哪哪一一个个通通道道? ?AB华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开路由器的特点和作用路由器的特点和作用l作为路由器，必须具备两个或两个以上的网络层接口，用于连接不同的网络协议至少实现到网络层l路由器主要有两个作用产生路由表把数据包转发到其它网络华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开路由器连接示例路由器连接示例子网1/16子网2/24路由器 A 路由器 B接口地址07接口地址接口地址129.6

26、.0.1子网3/8接口地址华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开路由器路由器A上的路由表上的路由表华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开路由器路由器B上的路由表上的路由表华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开路由表的产生方式路由表的产生方式l静态路由由操作人员一条条地录入l动态路由由路由协议产生路由表项常见的路由协议有ospf协议和rip协议华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档

27、密级：内部公开课程内容课程内容数通TCP/IP协议基础 TCP/IP协议层次结构协议层次结构 链路层协议链路层协议 网络层协议网络层协议 传输层协议传输层协议常用协议介绍 IP 路由路由 VLAN协议协议 VRRP协议协议NGN中数通设备和组网介绍 NGN常用设备简介常用设备简介 实际组网讲解实际组网讲解华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开VLAN的定义VLANVirtual Local Area Network，即虚拟局域网华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开使用使用VLAN的好处的好处l

28、提高性能： 有效的防止了广播风暴l降低成本： 可以在局域网内部不使用路由器l提高安全性：不用担心被监听l管理更灵活：可以建立自己的工作组华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开VLAN的划分方法的划分方法l基于端口划分VLANl基于MAC地址划分VLANl基于IP子网划分VLANl基于协议类型划分VLAN华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开VLAN的协议标准的协议标准lIEEE802.1Q协议定义了基于端口的VLAN标准，即一套完整的局域网内帧过滤标准。华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许

29、可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开802.1Q的帧结构的帧结构l0 x8100：协议标识字段，表明这个帧为802.1Q帧lPriority：优先级字段，一共3个bitslCFI：用于总线型以太网和FDDI、令牌环网交换数据时，共1个bitslVLAN ID：VLAN的标识，从04095，一般使用1-4094华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开端口分类端口分类根据端口连接的以太网段的主机是否能识别和发送这种带802.1Q标签头的数据包，将端口分为：lAccess（Untagged）端口：一般接主机或路由器lTag Aware（tag

30、ged）端口：一般接支持802.1Q的交换机或路由器华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开VLAN和路由和路由l不同的VLAN间不能直接互通，必须通过三层路由才能互通。三层交换机ABCD红红色色：v vl la an n2 20 0黑黑色色：v vl la an n 1 10 0A和C 通信：vl an内部，二层交换A和B通信：vl an之间，三层路由vl an 10：I P 10. 110. 10. xxxvl an 20: I P 10. 110. 11. xxx对三层交换机来说，每个vl an相当于一个I P I nterf ace！华为

31、机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开S3526的的VLAN配置（一）配置（一）VLAN主要配置任务列表如下：l创建VLANl为VLAN指定接口l创建VLAN的Route Interface 属性l为VLAN虚接口设置IP地址及掩码l设置TRUNK接口华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开S3526的的VLAN配置（二配置（二）l进入VLAN配置模式或创建VLAN并进入VLAN配置模式 S3526(config)#vlan vlan_idl为指定的VLAN增加以太网端口S3526(config-vl

32、an1)#port ethernet port_num to port_num & l给VLAN创建一个虚拟路由接口S3526(config)#interface VLAN-Interface vlan_idl给VLAN指定IP地址和掩码S3526(config-if-vlan1)#ip address ip_address maskl设置或增加在该TRUNK接口中允许通过的VLANS3526(config-if-ethernet0/1)#trunk vlan_list | all 华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开S3526的的V

33、LAN配置（三）配置（三）可选配置：l设置接口的缺省VLAN IDS3526(config-if-ethernet0/1)#pvid vlan_idl给指定当前VLAN指定一个描述字符串S3526(config-if-ethernet0/1)#description string华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开课程内容课程内容数通TCP/IP协议基础 TCP/IP协议层次结构协议层次结构 链路层协议链路层协议 网络层协议网络层协议 传输层协议传输层协议常用协议介绍 IP 路由路由 VLAN协议协议 VRRP协议协议NGN中数通设备和组网介

34、绍 NGN常用设备简介常用设备简介 实际组网讲解实际组网讲解华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开VRRP要解决的问题要解决的问题l通常，在主机设置一条缺省路由，下一跳指向一个路由器，从而实现了主机与外部网络的通信。显而易见的问题：当路由器Router 1坏掉时，本网段内所有以Router 1为缺省路由下一跳的主机将断掉与外部的通信。Ethernethost 1host 3host 2networkRouter 1华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开VRRP要解决的问题要

35、解决的问题几种解决的办法几种解决的办法l系统上运行路由选择协议lICMP Router Discovery Protocol(IRDP)lVRRP & HSRP前两种方法的问题是：主机必须能够支持那些不同的协议，并且对这种支持的安装和配置可能是一个管理上的负担。而在路由器上使用VRRP & HSRP，使终端主机不必承受发现作为替代网关的负担；相反，这变成了网络上网关的责任。IP主机不必支持另外的协议。华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开VRRP概述概述lVRRP: Virtual Router Redundency Proto

36、col(RFC2338)。简单来说，VRRP是一种容错协议，它保证当主机的下一跳路由器坏掉时，可以及时由另一台路由器来代替，从而保持通讯的连续性和可靠性。Virtual Router Redundency ProtocolRTA：interface Ethernet0 ip address vrrp ip 10 0 vrrp priority 10 150 RTB：interface Ethernet0 ip address vrrp ip 10 0 vrrp priority 10 120 华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开课程内容课程内容数通TCP