远程数据通信与广域网络1-2

远程数据通信与广域网络1-2第一页，共48页。1.2.1

中国教育和科研计算机网(CERNET)

层次结构，CERNET采用三级层次结构：骨干网、地区网、校园网；骨干网，地区中心与国家网络中心之间采用光纤通信线路，传输率为n*2.4Gbps；骨干网拓扑结构，最初为三环型，地区网点设在全国八个城市。后来，各地区中心均与国家网络中心直接相连，如下图所示。远程数据通信与广域网络：第1章第二页，共48页。第三页，共48页。1.2.1

中国教育和科研计算机网(CERNET)

路由选择：

通过边界网关协议BGP-4与Internet交换路由选择信息。网络内部采用开放最短路径优先(OSPF)协议进行路由选择。远程数据通信与广域网络：第1章第四页，共48页。1.2.2

超高速骨干网络服务系统(vBNS+)NSFNET支持的体系结构主要由以下几个部分组成(MCI/Worldcom)：

(1)超高速骨干网络服务系统(vBNS+)，(2)网络接入点(NAP)，(3)路由选择仲裁中心(RA)，(4)地区网络，(5)网络服务提供商(NSP)。远程数据通信与广域网络：第1章第五页，共48页。1.2.2

Internet基础设施的体系结构

vBNS最初的传输率为155Mbps，1997年提高到622Mbps。1998年开始升级到622MbpsPOS技术，2000年开始升级到2.4GbpsPOS，并采用MPLS技术。2000年6月提供IPQOS、真模式IPv6和真模式IP多点投递等数据交互工作服务新技术，并将整个网络改称为vBNS+。下图是vBNS+的拓扑结构。

远程数据通信与广域网络：第1章第六页，共48页。第七页，共48页。1.2.3

中国网通CNCNET

CNCnet提供高速、大信息量的信息传输与转接，网络总传输带宽高达4万兆（40Gbps），采用密集波分复用（DWDM）技术和MPLS多协议标记交换网络技术，是一个高速宽带IP骨干网络；早期的CNCnet覆盖我国东南部地区所有省市中的17个主要节点城市，其中北京、上海、广州三点为国际互联节点，网络拓扑结构如下图所示。远程数据通信与广域网络：第1章第八页，共48页。CNCnet网络结构第九页，共48页。Int'lPOP与CNCnet的连接第十页，共48页。1.2.4

中国电信CHINANET

远程数据通信与广域网络：第1章骨干网网络特点：高处理能力:采用大容量G比特路由器；高带宽:节点间的路由中继普遍由155M提升至2.5G，国内总带宽达到800G；高安全性:双节点备份,全网状的网络结构，具备高疏通能力和安全可靠性第十一页，共48页。CHINANET骨干网示意图宁波上海南京沈阳北京西安武汉成都广州省节点1省节点2n*2.5GEdgeLayern*2.5Gn*2.5G城市1国际出口带宽3GCoreLayer城市2n*2.5Gn*2.5Gn*2.5Gn*2.5G第十二页，共48页。接入网结构示意图国际20余家NSP，Uunet、Sprint，etc局端用户接入设备窄带用户接入PSTN/ISDNIDC/数据中心城域网骨干网用户/大楼宽带用户接入Cable/XDSL/FTTX局端设备CHINANET骨干网第十三页，共48页。城域网与接入网的界面第十四页，共48页。接入网网络特点广覆盖:接入节点覆盖全国，所有有电话接入的地方均能上网，实现普遍上网服务。支持多种接入方式：窄带接入：支持拨号、ISDN、简易终端等多种窄带接入方式宽带接入:

部分大中城市建设宽带城域网，采用FTTX+LAN的技术，为商业、企业、小区住宅用户提供10-100M宽带接入；在有业务需求的城市，建设ADSL接入系统，利用电话双绞线为普通用户提供2-8M的接入带宽。第十五页，共48页。1.2节小结广域网络的关键技术：―层次结构―网络拓扑结构―通信传输技术―路由选择方法远程数据通信与广域网络：第1章第十六页，共48页。1.3应用层网络1.3.1应用层网络概念1.3.2弹性覆盖网络1.3.3服务覆盖网络1.3.4P2P网络远程数据通信与广域网络：第1章第十七页，共48页。1.3.1

应用层网络概念应用层网络又称为覆盖网络或重叠网络(OverlayNetwork)，就是在现有的Internet传输网络上面构建一个完全位于应用层的网络系统。见下页图。覆盖的意思就是在一个或者多个已存在的网络之上，覆盖上另一层更抽象的网络，增加额外的虚拟层次，使不同的网络间能够实现互联和资源共享。可以把应用层网络看成是一个基于Internet的大规模、分布式应用，它必须借助网络层的一些技术来进行成员之间的寻址和选路。远程数据通信与广域网络：第1章第十八页，共48页。1.3.1

应用层网络概念远程数据通信与广域网络：第1章应用层位于Internet层次结构的最高层，利用下面层次的传输服务来完成应用功能，如Web浏览、电子邮件、FTP等。随着应用的模式越来越复杂，这种只依赖于下层传输的应用层已不能满足需要。例如P2P网络可以有数千台计算机构成统一的服务器，为用户提供文件下载等服务。其中的计算机或对等体需要自己完成服务器发现，并选择到其它对等体的路由。因此，需要构成覆盖网络。第十九页，共48页。P2P覆盖网络模型

OverlayNetwork

routingtable

peer1

Internet:SupportingNetork

AGenericTopologicalModelofP2PSystems

routingand

locatingalgorithm

DataStorage

DataCache

routingtable

peer2

routingand

locating

algorithm

DataStorage

DataCache

routingtable

peern

routingandlocating

algorithm

DataStorage

DataCache

第二十页，共48页。1.3.2弹性覆盖网络弹性覆盖网络(ResilientOverlayNetwork)的主要目的是提高网络中两主机间通路的健壮性和可用性，可使分布式应用检测到路径失效和性能下降现象，并能够快速恢复。路径和路由选择可以和应用紧密集成；可以采用灵活的策略路由。RON节点定期(可以定义时间间隔)检查它和其他节点间的Internet网络通路的情况，把测量到的性能参数存到性能数据表中，用来进行路由选择。远程数据通信与广域网络：第1章第二十一页，共48页。1.3.2弹性覆盖网络两个RON节点间的Internet路径称为虚拟链路，每个RON节点都参与一个分布式路由协议来交换各种链路信息，以构建整个覆盖网络的拓扑结构。通过RON进行通信的应用程序称为RON客户程序，RON的设计目标主要就是为RON客户程序提供更可靠的IP数据包传输机制。RON节点的Forwarder提供数据包的转发功能，RONRouter实现路由协议。由于RON网络规模远远小于Internet，RON可以维护多条路径信息，并选择最合适的路径。远程数据通信与广域网络：第1章第二十二页，共48页。1.3.2弹性覆盖网络远程数据通信与广域网络：第1章实现方法：Measureallinter-nodepathsExchangeroutinginformationRoutealongbestpath第二十三页，共48页。弹性覆盖网络的体系结构模型Application-specificroutingtablesPolicyroutingmodule第二十四页，共48页。弹性覆盖网络中的Forwarder第二十五页，共48页。1.3.3服务覆盖网络服务覆盖网络(ServiceOverlayNetwork)用于在现有的Internet上提供端到端的服务质量(QoS)保证，以便于VoIP、视频点播等Internet增值服务的推广应用。

SON通过双边的服务等级合约SLA，从各个ISP处购买需要满足一定QoS的带宽，并以这种方式在现有Internet上构建一个端到端的应用层网络，提供增值服务。用户可以直接向SON的服务商付费来使用相关的服务。远程数据通信与广域网络：第1章第二十六页，共48页。1.3.3服务覆盖网络SON实际上把RON模型推广到更加通用的情况。服务覆盖网络的体系结构：SON通过服务网关相互连接，服务网关提供面向特定服务的数据转发和控制功能。两个服务网关之间的逻辑连接由底层的ISP提供，并且满足带宽和其它QoS保证。远程数据通信与广域网络：第1章第二十七页，共48页。1.3.3服务覆盖网络这些服务质量保证通过SON和网络运营商之间的双边SLA做出规定。通过这种方式，可以绕过ISP之间的对接点，从而避免由此带来的性能问题。通过双边SLA，SON可以为用户提供具有服务质量保证的端到端服务。SON的体系结构如下图所示。远程数据通信与广域网络：第1章第二十八页，共48页。服务覆盖网络的体系结构第二十九页，共48页。1.3.4

P2P网络远程数据通信与广域网络：第1章什么是P2P(Peer-to-Peer)网络?对等(网络，计算)…；端到端…通过在系统之间直接交换来共享计算机资源和服务的一种应用模式。以非集中方式使用分布式资源来完成关键任务的一类系统和应用。资源包括计算能力、数据(存储和内容)、网络带宽和场景(计算机、人和其它资源)。关键任务可能是分布式计算、数据/内容共享，通信和协同、或平台服务。第三十页，共48页。P2P网络工作原理Firewall因特网洲际主干洲际主干ISP消费者用户第三方内容Web服务器应用服务器因特网主干地区网络企业网提供商ISP本地ISPT1社团用户社团网络数据库消费者用户PeerPeerPeerPeer专业提供商第三十一页，共48页。1.3.4

P2P网络在这样的系统中，数据被保存在用户的计算机中(称之对等节点，Peer)，而不象客户/服务器模式那样把数据存放在集中的服务器上。典型位置：因特网边界或ad-hoc网内。近年来，象Napster和Gnutella这样的文件共享软件在Internet上迅速传播。远程数据通信与广域网络：第1章第三十二页，共48页。P2PNetworkLinuxNATTCP/IPBluetoothHTTPFirewallTCP/IPTCP/IPApplicationXPP2P网络的基本构成第三十三页，共48页。P2P系统的分类平台协同文件共享分布式计算P2P系统SETI@homeAvbaki,EntropiaNapsterGnutellaFreenetPubliusFreeHavenMagiGrooveJabberJXTA.NET.NETMyServices第三十四页，共48页。1.3节小结应用层网络的特点：―应用层网络或覆盖网络就是在现有的Internet网络上构建一个完全位于应用层的网络系统。―覆盖网络借助网络层的技术来进行成员之间的寻址和选路，有自己的网络拓扑结构。―由于覆盖网络的规模远远小于Internet，可以维护多条路径信息，并根据客户程序的需要选择最合适的路径，从而提高应用的性能。―常见的应用层网络有：P2P网络、应用层组播和内容分发网络。远程数据通信与广域网络：第1章第三十五页，共48页。1.4网络规划与设计过程1.4.1网络规划设计的四个阶段1.4.2网络规划设计的基本问题和步骤1.4.3网络规划设计技术原则远程数据通信与广域网络：第1章第三十六页，共48页。什么是设计：―需要考虑的问题：建设目标(用户需求、系统规范)，资源、约束条件、技术，做出决策，提出解决方案。

―规划与设计的重点：网络通信技术(通信线路)选择，网络拓扑结构设计。

―设计方法：通常采用结构化方法、模块化设计。远程数据通信与广域网络：第1章1.4.1网络规划设计的四个阶段第三十七页，共48页。设计过程：

―下图说明了计算机网络的设计过程:

根据以下因素确定网络建设目标：网络用户情况，服务功能要求，与现有通信系统的关系，性能要求，可靠性要求，生命周期，网络管理模式，单位组织结构对网络的影响，预算资金。

定义服务水平，对服务水平的评价方法达成共识，即测量何种服务指标，如高性能、安全可靠，以及如何测量服务水平。远程数据通信与广域网络：第1章1.4.1网络规划设计的四个阶段第三十八页，共48页。设计流程

对网络建设目达成共识收集设计信息提出设计方案建议是否考虑了所有合理建议初步方案选择方案评估第三十九页，共48页。设计过程：

―计算机网络的设计过程(续):收集有关信息，包括：可利用资源(如通信线路)，网络站点分布，通信量，通信类型，预期增长，性能目标，可靠性目标，约束条件等。远程数据通信与广域网络：第1章1.4.1网络规划设计的四个阶段第四十页，共48页。1.4.1网络规划设计的四个阶段在规划与设计复杂的计算机网络时，应该全面地考虑网络建设目标、现有的条件、新的系统需求、可利用的通信资源以及经费、人力、物力等条件，规划设计过程可分为四个阶段:(1)用户需求分析：网络需要满足哪些要求；(2)初步设计；(3)管理层评审；(4)最终设计。远程数据通信与广域网络：第1章第四十一页，共48页。1.4.2网络规划设计的基本问题和步骤基本问题：为了实现网络规划与设计的最终目标，根据建设目标和用户需求给出网络系统总体设计、设备配置、施工方案，需要考虑下列问题:(1)网络功能描述与设计原则，(2)网络体系结构选择；(3)网络拓扑结构设计与通信技术选择；(4)网络互联与节点接入方式；远程数据通信与广域网络：第1章第四十二页，共48页。基本问题(续)：

(5)路由选择方法与地址分配；(6)网络管理、网络安全与计费的要求与系统选择，(7)网络应用软件与系统的选择，(8)网络设备选型与订货，包括布线，(9)设备配置与施工方案(通信线路、机房环境、布线、电源等)。远程数据通信与广域网络：第1章1.4.2网络规划设计的基本问题和步骤第四十三页，共48页。网络初步规划设计步骤：(1)功能设计：分析系统需求、现有条件和可利用的资源，给出网络功能设计说明