《宽带IP网络》教案(北邮)

《宽带IP网络》教案第1章概述1.1宽带IP网络的概念及发展过程1.1.1宽带IP网络的概念1、IP网络的概念P12、宽带IP网络的概念(1)窄带IP网络的概念P1（2）宽带IP网络的概念*P21.1.2宽带IP网络的发展过程1、Internet发展的三个阶段Internet的基础结构大体上经历了三个阶段的演进（是有部分重叠的）。（1）Internet发展的第一阶段单个的分组交换网ARPANET（1969年建立）采用网络互连技术和TCP/IP协议1983年，形成了Internet（2）Internet发展的第二阶段（1986年）由美国国家科学基金会（NSF）建立的三级结构的Internet。P3图1-1（3）Internet发展的第三阶段（1995年）多级结构的Internet——Internet服务提供者（ISP）网络P3图1-22、宽带IP网络的发展随着信息技术的发展，人们对信息的需求不断提高。初期的Internet提供文件传输、电子邮件等数据业务，如今的Internet集图像、视频、声音、文字、甚至动画等为一体，即以传输多媒体宽带业务为主，由此Internet的发展趋势便是宽带化——向宽带IP网络发展，宽带IP网络技术则应运而生。讨论：●各种IP网络的宽带传输技术和宽带接入技术以及高速路由器技术不断涌现和完善，为宽带IP网络的发展提供了良好的基础。1.2宽带IP网络的组成从宽带IP网络的工作方式上看，它可以划分为两大块：边缘部分和核心部分。*P4图1-31.2.1IP网络的边缘部分1、组成*边缘部分由所有连接在IP网络上的主机组成，这部分是用户直接使用的，用来进行通信和资源共享。2、通信方式●客户服务器方式（C/S方式）●对等方式（P2P方式）讨论：●IP网边缘部分的主机可以组成局域网。1.2.2IP网络的核心部分*组成——核心部分由大量网络和连接这些网络的路由器组成。作用——为边缘部分提供连通性和交换。1、核心部分的网络核心部分的网络根据覆盖范围可分为广域网（WAN）和城域网（MAN）。广域网（WAN）——在广域网内，通信的传输装置和媒介由电信部门提供，其作用范围通常为几十到几千公里。城域网（MAN)——其作用范围在广域网和局域网之间(一般是一个城市)，作用距离为5∽50km。核心部分的网络根据采用的通信方式不同包括分组交换网、帧中继网、ATM网等。2、核心部分的路由器路由器是IP网络中实现网络互连的关键构件，其任务是根据某种路由选择算法进行路由选择并转发收到的分组。1.3宽带IP网络的特点P101.4宽带IP网络的QoS1.4.1宽带IP网络的QoS性能指标1、IP网服务质量(QoS)的概念P11IP网服务质量(QoS)是指IP数据包在一个或多个网络传输的过程中所表现的各种性能，它是对各种性能参数的具体描述。2、宽带IP网络的QoS性能指标*反映宽带IP网络的QoS性能指标主要有：(1)带宽(2)时延（3）时延抖动（4）吞吐量(5)包丢失率1.5宽带IP网络的关键技术及发展趋势1.5.1宽带IP网络的关键技术宽带IP网络的关键技术主要包括宽带传输技术、宽带接入技术和高速路由器技术。1、宽带传输技术目前常用的宽带传输技术主要有IPoverATM（POA）、IPoverSDH（POS）、IPoverDWDM和千兆以太网技术。2、宽带接入技术宽带接入技术主要有ADSL、HFC、FTTX+LAN和无线宽带接入等。第2章宽带IP网络的体系结构2.1TCP/IP参考模型2.1.1TCP/IP分层模型1、OSI参考模型(1)OSI—RM的概念P18（2）OSI-RM的分层结构*P19图2-1（3）各层功能概述①物理层（数据传送单位——比特）功能P19物理层典型的协议P20②数据链路层（数据传送单位——帧）功能P20数据链路层常用的协议P20③网络层（数据传送单位——分组）功能P20网络层的协议——X.25分组级协议④运输层（数据传送单位——报文）功能P20⑤会话层功能P20讨论：●会话层及以上各层中，数据的传送单位一般都称为报文，但与运输层的报文有本质的不同。⑥表示层主要功能P20⑦应用层功能P20（4）信息在OSI参考模型各层的传递过程P21图2-2(5)OSI参考模型的基本概念①实体概念P19讨论：●OSI模型每一层都有相应的若干实体，每个实体完成该层功能的一部分。●实体的表现形式：硬件实体软件实体●对等实体——同一层相互交互的实体。②（N）服务概念P19③服务访问点概念P19*④协议数据单元PDU概念——第Ｎ层的数据传送单位。组成——本层的用户数据，记为（N）用户数据；本层的协议控制信息，记为（N）PCI。2、TCP/IP分层模型（1）TCP/IP分层模型TCP/IP模型及与OSI参考模型的对应关系P22图2-3*（2）TCP/IP模型各层功能及协议*①应用层作用P22协议P22数据传送单位是报文。②运输层作用P22运输层提供了两个并列的协议：（特点及适用场合P22）●传输控制协议TCP●用户数据报协议UDP数据传送单位是TCP报文段或UDP报文（统称为报文段）。③网络层（数据传送单位——IP数据报）作用P22网络层的核心协议是IP协议——特点P22网络层的辅助协议是协助IP协议更好地完成数据报传送，主要有：●地址转换协议ARP●逆向地址转换协议RARP●Internet控制报文协议ICMP●Internet组管理协议IGMP各辅助协议的作用P22④网络接口层(数据传送单位——物理网络帧，简称物理帧或帧）主要功能P23网络接口层没有规定具体的协议。2.2IP及辅助协议2.2.1IP协议（IPv4）1、IP协议的特点*P242、IP地址（分类的IP地址）*Internet为每一个上网的主机分配一个唯一的标识符，即IP地址。（1）IP地址的结构P24图2-5IP地址长32bit，包括两部分：●网络地址（网络号）——用于标识连入Internet的网络；●主机地址（主机号）——用于标识特定网络中的主机。（2）IP地址的表示方法IP地址用点分十进制表示。例题P24讨论：●点分十进制表示的好处P24（3）IP地址的类别P25图2-6A、B、C三类地址归纳P25表2-1几点说明：P25（4）子网地址和子网掩码①划分子网和子网地址●划分子网的目的P26●子网编址技术的概念P26②子网掩码子网掩码的作用：P26子网掩码的长度也为32比特，与IP地址一样用点分十进制表示。子网掩码32比特的二进制:“1”代表网络地址和子网地址字段；“0”代表主机地址字段。例1P26例2：某单位采用A类地址，子网掩码为255.248.0.0,（1）求子网地址和主机地址各占多少位？（2）该单位最多能容纳的主机数。(子网号和主机号全0、全1不用)例3：某主机IP地址采用B类，为165.22.90.16，子网掩码为255.255.240.0，求子网地址。3、IP数据报格式P29图2-8首部各字段的作用：P294、IP数据报的传输（1）在发送端源主机在网络层将运输层送下来的报文组装成IP数据报，然后将IP数据报送到网络接口层。在网络接口层对IP数据报进行封装，形成可以在物理网络中传输的帧，然后送到物理网络上传输。讨论：●每个物理网络都规定了物理帧的大小，物理网络不同，帧的大小限制也不同，物理帧的最大长度称为最大传输单元MTU。一个物理网络的MTU由硬件决定，通常情况下是保持不变的。（2）在网络中传输①路由选择每个路由器都要根据目的主机的IP地址对IP数据报进行路由选择。②传输延迟控制传输延迟控制的原因及方法P30③分片*●分片的概念P31分片——是在MTU不同的两个网络交界处路由器中进行的片重组——是由目的主机完成●分片方法每片与原始数据报具有相同的格式，每片中包括片头和部分数据报数据。片数据≤MTU-片头，另外在求片数据大小时，注意分片必须发生在8字节的整倍数。例题P31偏移量是指在原始数据报中每片数据首字节与报头最后一个字节的间隔。●分片控制数据报报头中，与控制分片和重组有关的三个字段为标识、标志和片偏移。各部分的作用:P32（3）在接收端当所传数据流到达目的主机时，首先在网络接口层识别出物理帧，然后去掉帧头，抽出IP数据报送给网络层。如果IP数据报在传输过程中进行了分片，目的主机要进行重组。2.2.2Internet控制报文协议（ICMP）1、ICMP的作用ICMP是IP协议正常工作的辅助协议，是TCP/IP提供的用以解决差错报告与控制的主要手段。ICMP的控制功能包括：P322、ICMP报文的封装及格式（1）ICMP报文的封装P33图2-13（2）ICMP报文格式P33图2-14ICMP报文分为报头和数据区两大部分，其中报头包含：类型字段、代码字段和校验和字三项。各部分的作用P333、ICMP报文的类型*ICMP报文包括两种类型：ICMP差错报告报文和ICMP询问报文。P342.2.3ARP1、地址转换协议ARP*地址转换协议ARP的作用是将IP地址转换为物理地址。2、逆向地址转换协议RARP逆地址解析协议RARP的作用是将物理地址转换为IP地址。2.2.4IP多播及IGMP1、IP多播的基本概念IP多播就是在IP网上进行一对多的通信，即由一个源点发送到许多个终点。IP多播可以分为两种：一种是只在本局域网上进行硬件多播，另一种是在IP网的范围进行多播。2、Internet组管理协议IGMPIGMP的作用——路由器为建立多播转发路由必须了解每个多播组成员在Internet中的分布，所以主机应该能将其所在的多播组通知给本地路由器。主机与本地路由器之间使用IGMP来进行多播组成员信息的交互。在此基础上，本地路由器再与其他多播路由器通信，传播多播组的成员信息，并建立多播路由。2.3UDP和TCP协议2.3.1运输层可靠传输的原理运输层几种保证可靠传输的协议:●停止等待协议●连续ARQ协议——重发方式是返回重发*●选择重发ARQ协议——重发方式是选择重发*2.3.2协议端口1、协议端口的概念*P472、端口的作用P472.3.3用户数据报协议UDP1、UDP的特点*P482、UDP报文格式P48图2-25UDP报文由UDP报头和UDP数据组成，其中UDP报头由4个16比特字段组成，各部分的作用：P482.3.4传输控制协议TCP1、TCP的特点*P482、TCP报文段的格式P49图2-26TCP报文段包括两个字段：首部字段和数据字段。首部各字段的作用：P493、TCP通信过程的三个阶段采用TCP协议时数据通信经历连接建立、数据传送和连接释放三个阶段。*（1）运输连接建立P50图2-27（2）数据传输①正常数据传输P51图2-28②数据丢失与重发——TCP处理数据丢失与重发采用的是选择重发ARQ协议。*P52图2-29几个要点：P52（3）运输连接释放4、TCP的流量控制TCP协议中，数据的流量控制是由接收端进行的，即由接收端决定接收多少数据，发送端据此调整传输速率。接收端实现控制流量的方法是采用“滑动窗口”，在TCP报文段首部的窗口字段写入的数值就是当前给对方设置的发送窗口数值的上限。滑动窗口一般原理：发送窗口的尺寸代表在还没有收到对方确认的条件下，发送端最多可以发送的报文段个数。*TCP采用滑动窗口进行流量控制，窗口大小的单位是字节，道理与滑动窗口一般原理是一样的。为了便于理解，我们在分析时往往将以字节为单位的窗口值等效成报文段个数。TCP采用大小可变的滑动窗口进行流量控制。在通信的过程中，接收端可根据自己的资源情况，随时动态地调整对方的发送窗口上限值(可增大或减小)，这样使传输高效且灵活。P53图2-305、TCP的拥塞控制（1）拥塞控制与流量控制的区别P54*（2）拥塞控制的原理P54第3章局域网技术3.1局域网概述3.1.1局域网的定义及特征1、局域网的定义P712、局城网的特征P723.1.2局域网的组成局域网的组成包括硬件和软件两部分。1、硬件局域网的硬件由三部分组成：（1）传输介质(2)工作站和服务器(3)工作站和服务器与局域网相连的接口(通信接口)。2、软件为了使网络正常工作，除了网络硬件外，还必须有相应的网络协议和各种网络应用软件，构成完整的网络系统。3.1.3局域网的分类*1、按传输媒介分类●有线局域网——是使用双绞线、同轴电缆和光纤等有线传输媒介传输数据的局域网。●无线局域网——是利用无线电波或红外线等传输数据的局域网。2、按用途、速率分类●常规局域网LAN——它的传输速率相对较低，一般为1∽20Mbit/s。●高速局域网HSLN——其传输速率大于等于100Mbit/s。3、按是否共享带宽分类●共享式局域网——各站点共享传输媒介的带宽。●交换式局域网——各站点独享传输媒介的带宽。4、按拓扑结构分类如果按拓扑结构的不同进行分类，局域网有：星形网、总线形网、环形网、树形网等，其中用得比较多的是星形、总线形和环形。3.1.4局域网标准1、局域网参考模型P74图3-4（1）物理层*主要功能：P75（2）数据链路层*局域网的数据链路层划分为两个子层，即：介质访问控制或媒体接入控制MAC子层和逻辑链路控制LLC子层。功能P75讨论：●不同类型的局域网，其LLC子层协议都是相同的。（3）服务访问点SAP在LLC子层的顶部有多个服务访问点LSAP；MAC子层的顶部只有一个服务访问点MSAP；物理层的顶部分别只有一个服务访问点PSAP。（4）协议数据单元PDUP76图3-62、IEEE802标准*P763.2传统以太网3.2.1以太网的概念传统以太网典型的特征：P773.2.2CSMA／CD技术1、CSMA／CD控制方法归纳起来CSMA／CD的控制方法为：P78*2、争用期概念P783、数据帧的最短帧长因为发送数据的站最长经过争用期这段时间即可检测到碰撞，所以合法数据帧的最短帧长则应是争用期时间2τ内所发送的比特（或字节）数。例题P794、CSMA/CD总线网的特点P793.2.3以太网的MAC子层协议1、以太网的MAC子层功能以太网的MAC子层的主要功能：P802、MAC地址（硬件地址）*IEEE802标准为局域网规定了一种48bit的全球地址，即MAC地址（MAC帧的地址），它是指局域网上的每一台计算机所插入的网卡上固化在ROM中的地址，所以也叫硬件地址或物理地址。MAC地址的前3个字节由IEEE的注册管理委员会RAC负责分配，凡是生产局域网网卡的厂家都必须向IEEE的RAC购买由这三个字节构成的一个号（即地址块）这个号的正式名称是机构唯一标识符OUI。地址字段的后3个字节由厂家自行指派，称为扩展标识符。3、MAC帧格式以太网的两个标准●IEEE802.3标准●DIXEthernetV2——没有LLC子层（TCP/IP体系经常使用）以太网MAC帧格式有两种标准：IEEE的802.3标准和DIXEthernetV2标准。3.2.4几种传统以太网1、10BASE5(粗缆以太网)10BASE5的名字的含义为：信号传输速率10Mbit／s(10)，基带传输(BASE)，一个网段上的最大长度为500mP84图3-13组成及作用P84讨论：●10BASE5任意两个站之间最多可以有5个同轴电缆段，即可以最多有4个中继器。可见10BASE5允许的最大网络直径为。2、10BASE2(细缆以太网)10BASE2与10BASE5的区别P853、10BASE-T(双绞线以太网)*10BASE-T的标准IEEE802.3i。（1）10BASE-T以太网的拓扑结构P86图3-15讨论：●集线器一般集线器（所连局域网为共享式以太网）交换集线器（具有交换功能，所连局域网为交换式以太网）●图中的集线器为一般集线器（简称集线器）功能P86●采用一般集线器连接的以太网物理上是星形拓扑结构，但从逻辑上看是一个总线形网，各工作站仍然竞争使用总线。所以这种局域网仍然是共享式网络，它也采用CSMA/CD规则竞争发送。10BASE-T以太网的几点说明：P87（2）10BASE-T以太网的组成P874、10BASE-F(光缆以太网)光缆以太网采用单模或多模光缆作为传输介质，也是星型拓扑结构，最大网段长度根据不同的情况可以是500m，1000m或2000m。每个集线器所连的站点理论上最多也为30个，且最多允许使用4个中继器。3.3扩展的以太网3.3.1在物理层扩展以太网在物理层扩展以太网，可以使用转发器和集线器。1、使用转发器扩展以太网转发器（即中继器）工作在物理层，利用转发器连接网段是在物理层扩展以太网。2、使用集线器扩展以太网集线器也工作在物理层。P88图3-183.3.2在数据链路层扩展以太网在数据链路层扩展以太网使用网桥。1、网桥的工作原理网桥有2-4个端口，其工作原理示意图:P89图3-19网桥工作在数据链路层，它根据MAC帧的目的地址对收到的帧进行转发。网桥具有过滤帧的功能。当网桥收到一个帧时，并不是向所有的端口转发此帧，而是先检查此帧的目的MAC地址，然后再确定将该帧转发到哪一个端口。2、使用网桥扩展局域网的优缺点（1）优点P89（2）缺点P903、网桥的类型网桥有两种类型：透明网桥和源站选路网桥，它们分别遵循IEEE802．1和IEEE802．5标准。3.4高速以太网概念*3.4.1100BASE-T快速以太网1、100BASE-T的特点P922、100BASE-T的标准100BASE-T快速以太网的标准为IEEE802．3u，是现有以太网IEEE802．3标准的扩展。*●MAC子层——100BASE-T快速以太网的MAC子层标准与802．3的MAC子层标准相同。所以，100BASE-T的帧格式、帧携带的数据量、介质访问控制机制、差错控制方式及信息管理等，均与10BASE-T的相同。●物理层标准——IEEE802．3u规定了100BASE-T的四种物理层标准：100BASE-TX、100BASE-FX、100BASE-T4和100BASE-T2。3、100BASE-T快速以太网的组成P94讨论：●由于在100BASE-T中，网络信号速度已加快10倍，最多只能由2个快速以太网中继器级联在一起。3.4.2千兆位以太网千兆位以太网的标准——IEEE802．3z标准。*1、千兆位以太网的要点P942、千兆位以太网的物理层标准千兆位以太网的物理层标准：P953.4.310Gbit/s以太网10Gbit/s以太网的标准——802.3ae标准。*1、10Gbit/s以太网的特点P9510Gbit/s以太网的物理层标准吉比特以太网的物理层标准包括局域网物理层标准和广域网物理层标准。P963.5交换式局域网3.5.1交换式局域网的基本概念1、交换式局域网的概念交换式局域网所有站点都连接到一个局域网交换机上。P96图3-22局域网交换机具有交换功能，其特点：P97交换式局域网无论是从物理上，还是逻辑上都是星形拓扑结构，多台局域网交换机可以串接，连成多级星形结构。如果局域网交换机和用户连接的带宽为M，用户数为N，则网络总的可用带宽*2、交换式局域网的功能P973.5.2局域网交换机的基本原理1、局域网交换机的分类*P982、二层交换技术二层交换的原理P1003、三层交换技术三层交换的原理P1033.5.3全双工局域网1、全双工局域网的概念P105讨论：●交换技术是实现全双工局域网的必要前提。●交换式局域网并不自动就是全双工操作，只有在交换机中设置了全双工端口以及做一些相应的改进，交换式局域网才是全双工局域网。2、全双工局域网的优点P1053.6虚拟局域网（VLAN）3.6.1VLAN的概念*VLAN并没有严格的定义，它的大致概念：P108讨论：●交换式局域网的发展是VLAN产生的基础。●VLAN与子网的区别：子网是按物理位置划分的。VLAN是逻辑上划分的，一个VLAN中的设备可以位于交换区块中的任何地方。3.6.2划分VLAN的好处1、VLAN的技术特点P1082、划分VLAN的好处*P1083.6.3划分VLAN的方法*1、根据端口划分VLAN（1）单交换机端口定义VLANP109图3-34（2）多交换机端口定义VLANP109图3-352、根据MAC地址划分VLAN3、根据IP地址划分VLAN3.6.4VLAN标准1、IEEE802．1QIEEE802．1Q是IEEE802委员会制定的VLAN标准。2、Cisco公司的ISL协议ISL(InterSwitchLink)协议是由Cisco开发的，它支持实现跨多个交换机的VLAN。3.6.5VLAN之间的通信*解决VLAN之间的通信主要采用路由器技术。VLAN之间通信一般采用两种路由策略，即集中式路由和分布式路由。1、集中式路由集中式路由的概念P1102、分布式路由分布式路由的概念P110第4章宽带IP城域网4.1宽带IP城域网基本概念4.1.1宽带IP城域网的概念P128讨论：●一个宽带IP城域网应该是“基础设施”、“应用系统”、“信息系统”三方面内容的综合。*4.1.2宽带IP城域网的特点P1294.1.3宽带IP城域网提供的业务P1294.2宽带IP城域网的分层结构*为了便于网络的管理、维护和扩展，一般将宽带IP城域网的结构分为三层：核心层、汇聚层和接入层。P130图4-14.2.1核心层核心层的作用P130核心层的设备——一般采用高端路由器。网络结构——核心节点间原则上采用网状或半网状连接。4.2.2汇聚层1、汇聚层的功能P1312、汇聚层的典型设备汇聚层的典型设备有：中高端路由器、三层交换机以及宽等带接入服务器等。讨论：●宽带接入服务器（BAS）的功能P1313、汇聚层的网络结构核心层节点与汇聚层节点采用星形连接，在光纤数量可以保证的情况下每个汇聚层节点最好能够与两个核心层节点相连。4.2.3接入层接入层的作用P131宽带IP城域网接入层常用的宽带接入技术主要有：ADSL、HFC、FTTX+LAN和无线宽带接入等。讨论：●目前一般的宽带IP城域网均规划为核心层、汇聚层和接入层三层结构，但对于规模不大的城域网，可视具体情况将核心层与汇聚层合并。●组建宽带IP城域网的方案有两种：采用高速路由器为核心层设备，采用路由器和高速三层交换机做为汇聚层设备（如图4-1所示）。（目前组建宽带IP城域网一般采用此一种方案）核心层和汇聚层设备均采用三层交换机。●在宽带IP城域网的分层结构中，核心层和汇聚层路由器之间（或路由器与交换机之间）的传输技术称为骨干传输技术。宽带IP城域网的骨干传输技术主要有：IPoverATM、IPoverSDH、IPoverDWDM和千兆以太网等。4.5宽带IP城域网的IP地址规划4.5.1公有IP地址和私有IP地址*1、公有IP地址公有IP地址是接入Internet时所使用的全球唯一的IP地址，必须向因特网的管理机构申请。公有IP地址分配方式：●静态分配方式●动态分配方式一般用户的公有IP地址一般采用动态分配方式。2、私有IP地址私有IP地址是仅在机构内部使用的IP地址，可以由本机构自行分配，而不需要向因特网的管理机构申请。私有IP地址的分配方式：●静态分配方式●动态分配方式3、私有IP地址转换为公有IP地址的方式（1）NAT的作用P140（2）私有IP地址转换为公有IP地址的方式P1404.5.2宽带IP城域网的IP地址规划1、宽带IP城域网的IP地址规划原则P1412、宽带IP城域网的IP地址规划举例例如，采用两类地址的宽带IP城域网结构:P142图4-7图4-7中有几种情况：P142第5章宽带IP网络的传输技术目前常用的宽带传输技术主要有IPoverATM（POA）、IPoverSDH（POS）、IPoverDWDM和千兆以太网技术。5.1IPoverATM（POA）5.1.11、ATM的定义（1）B-ISDNP144●定义●B-ISDN业务的特性●B-ISDN必须具备的条件●B-ISDN还对信息传递方式还提出了两个要求：保证语义透明性（差错率低）和时间透明性（时延和时延抖动尽量小）。为了满足以上要求，B-ISDN的信息传递方式采用异步转移模式ATM(AsynchronousTransferMode)。（2）ATM的概念P145*讨论：统计时分复用是各路信号在线路上的位置不是固定地、周期性地出现（动态地分配带宽），不能靠位置识别每一路信号，而是要靠标志识别每一路信号。2、ATM信元ATM信元具有固定的长度，从传输效率、时延及系统实现的复杂性考虑，CCITT规定ATM信元长度为53字节。P146图5-2其中信头为5个字节，包含有各种控制信息。信息段占48字节，也叫信息净负荷，它载荷来自各种不同业务的用户信息。ATM信元的信头结构P146图5-3各字段作用P1463、ATM的特点P1464、ATM的虚连接*（1）虚通路VC和虚通道VP①VC——虚通路(也叫虚信道)，是描述ATM信元单向传送能力的概念，是传送ATM信元的逻辑信道(子信道)。②VCI——虚通路标识符。③VP——VP也是传送ATM信元的一种逻辑子信道。④VPI——虚通道标识符。讨论：●一条物理链路可以划分成～=256～4096个VP，每个VP又可分成=65536个VC，一条物理链路可建立～个虚连接(VC)。●VPI，VCI合起来构成了一个路由信息。（2）虚通路连接VCC和虚通道连接VPC①VC链路——两个存在点(VC连接点)之间的link，经过该点VCI值转换。②虚通路连接VCC——由多段VC链路链接而成。③VP链路——两个存在点(VP连接点)之间的link，经过该点VPI值改变。④虚通道连接VPC——由多条VP链路链接而成。虚通路连接VCC与虚通道连接VPC的关系P148图5-5讨论：●一个VCC由多段VC链路链接成，每段VC链路有各自的VCI；●一个VPC由多段VP链路连接而成，每段VP链路有各自的VPI值；●一段VC链路相当于一个VPC。（3）VP交换和VC交换*①VP交换经过VP交换，只有VPI值改变，VCI值不变。VP交换可以单独进行。②VC交换经过VC交换，VPI，VCI值同时改变。VC交换必须和VP交换同时进行。5、ATM交换的基本原理P150图5-8ATM交换的基本功能：P151*6、ATM网络结构P151图5-9公用ATM网内各公用ATM交换机之间(即NNI处)的传输线路一律采用光纤，传输速率为155Mbit/s，622Mbit/s(甚至可达2．4Gbit/s)；公用UNI处一般也使用光纤作为传输媒体；专用UNI处则既可以使用屏蔽双绞线STP或非屏蔽双绞线UTP(近距离时)，也可以使用同轴电缆或光纤连接(远距离时)。ATM交换机之间信元的传输方式：P152*7、ATM协议参考模型P152图5-10ATM协议参考模型是一个立体分层模型，由三个平面组成：用户平面、控制平面和管理平面。各平面的功能、分层情况P1525.1.2传统的IPoverATM*1、IPoverATM的概念IPoverATM（POA）是IP技术与ATM技术的结合，它是在IP路由器之间（或路由器与交换机之间）采用ATM网进行传输。网络结构P157图5-112、IPoverATM的分层结构IPoverATM将IP数据报首先封装为ATM信元，以ATM信元的形式在信道中传输；或者再将ATM信元映射进SDH帧结构中传输，其分层结构P157图5-12各层功能P1573、IPoverATM的优缺点（1）优点P158（2）缺点P1585.1.31、MPLS的概念P158讨论：●MPLS的实质就是将路由功能移到网络边缘，将快速简单的交换功能（标签交换）置于网络中心，对一个连接请求实现一次路由、多次交换，由此提高网络的性能。5.2IPoverSDH（POS）5.2.1SDH技术基础1.SDH的概念P163SDH网的概念中包含几个要点：P1632.SDH的优缺点（1）SDH的优点P164上述SDH的优点中最核心的有三条，即同步复用、标准光接口和强大的网络管理能力。（2）SDH的主要缺点P3、SDH的速率体系P165表5-34、SDH的基本网络单元*SDH的基本网络单元有四种，即终端复用器（TM）、分插复用器（ADM）、再生中继器（REG）和数字交叉连接设备（SDXC）。作用P1655.SDH的帧结构*P167图5-20帧周期为125μs(即一帧的时间)帧长度为270×N×9个字节或270×N×9×8个比特速率为270×9×N×8／125×整个帧结构可分为三个主要区域，作用P168例1：计算STM-64的速率。例2：计算STM-16中AU-PTR的容量（速率）。6、SDH自愈网*自愈网的概念P172自愈网的实现手段：P172（1）线路保护倒换线路保护倒换有两种方式：●1＋1方式●1：n方式（l：1方式）（2）环形网保护概念——采用环形网实现自愈的方式称为自愈环。自愈环的分类方法：P173自愈环种类：●二纤单向通道倒换环（采用l＋1保护方式）●二纤双向通道倒换环（保护方式有两种：l＋l方式和1：1方式，采用1：1方式时遵循APS协议）●二纤单向复用段倒换环（采用1：1方式，遵循APS协议）●四纤双向复用段倒换环（采用1：1方式，遵循APS协议）●二纤双向复用段倒换环（采用1：1方式，遵循APS协议）几种自愈环原理P173～P177例：二纤双向复用段倒换环如下图所示，当A、B两节点间光缆断裂，画出保护倒换后的示意图,并写出A-C和C-A的信号传输途径。5.2.2IPoverSDH（POS）1、IPoverSDH的概念*P177网络结构P177图5-312．IPoverSDH的分层结构*IPoverSDH的概念P177IPoverSDH的分层结构：P178图5-32讨论：若进行波分复用则需要DWDM光网络层，否则这一层可以省略。3、IPoverSDH的优缺点*（1）优点P178（2）缺点P1784、SDH多业务传送平台MSTP（1）多业务传送平台（MSTP）的概念P178（2）MSTP的功能模型P179图5-33基于SDH的多业务传送设备主要包括标准的SDH功能、ATM处理功能、IP/以太网处理功能等。①支持TDM业务功能②支持ATM业务功能③支持以太网业务功能（3）MSTP的特点P1805.3IPoverDWDM（POW）5.3.1DWDM的基本概念1、DWDM的概念（1）WDM的概念P185（2）DWDM的概念P1852、DWDM系统构成P185图5-39各部分的作用P1865.3.2IPoverDWDM的概念与网络结构IPoverDWDM的概念P188*构成IPoverDWDM的网络的部件包括：P188189图5-435.3.3IPoverDWDM分层结构*IPoverDWDM分层结构P189图5-44各层功能：P189IPoverDWDM传输时所采用的帧格式：P1905.3.4IPoverDWDM的优缺点*1、IPoverDWDM的优点P1902、IPoverDWDM的缺点P190IPoverATM、IPoverSDH和IPoverDWDM三种技术骨干传输技术的比较。P191表5-65.4千兆以太网技术(GE)5.4.1千兆以太网的概念*P1915.4.2千兆以太网的优点P191第6章宽带IP网络的接入技术宽带IP网络常用的宽带接入技术主要有：ADSL、HFC、FTTX+LAN和无线宽带接入等，下面分别加以介绍。6.1ADSL接入技术6.1.1AP1956.1.2AADSL的系统结构P195图6-16.1.3ADSL的频带分割1、频分复用和回波抵消混合技术采用频分复用（FDM）和回波抵消混合技术可实现ADSL系统的全双工和非对称通信。*（1）频分复用的概念P196（2）回波抵消技术的概念P1962、频带分割P197图6-46.1.5ADSL接入网络结构示例P199图6-6DSLAM的具体功能：P1996.1.6ADSL常用的调制技术有QAM、CAP调制和DMT调制。ADSL主要考虑采用的是DMT调制。6.1.7ADSL的技术特点1、ADSL的技术特点P2002、ADSL技术的主要优点*P2013、ADSL技术的主要缺点*P2016.1.8影响ADSL性能的因素●衰耗●反射干扰●串音干扰●噪声干扰6.2HFC接入技术6.2.1混合光纤／同轴电缆(HFC)网的概念*P2026.2.2HFC的网络结构P202图6-7HFC由信号源、前端（可能还有分前端）、馈线网（光纤主干网）、配线网（同轴电缆分配网）和用户引入线等组成*HFC线路网的组成包括馈线网、配线网和用户引入线。*1、前端前端设备主要包括P202前端的功能P2022、馈线网（光纤主干网）HFC的馈线网指前端至服务区SA（服务区的范围如上图所示）的光纤节点之间的部分。（1）光纤主干网的组成P203（2）光纤主干网的结构——星形、环形和环星形。3、配线网（同轴电缆分配网）HFC配线网主要包括P2034、用户引入线用户引入线的作用P2035、电缆调解调器（CableModem）作用P204HFC接入网也叫做CableModem接入网。*6.2.4HFC网络双向传输的实现1、HFC网的双向传输方式（1）光纤通道双向传输方式●用空分复用（SDM）●波分复用（WDM）(用得比较多)（2）同轴电缆通道双向传输方式HFC网络中一般采用空间分割方式和频率分割方式。2、HFC的频谱分配方案P205图6-83、HFC的调制技术HFC采用副载波频分复用方式，即采用模拟调制技术，将各路信号分别用不同的调制频率调制到不同的射频段（电信号的调制），然后对此模拟射频段信号进行光调制。HFC网络的下行信号所采用的调制方式（电信号的调制）主要是64QAM或256QAM方式，上行信号所采用的调制方式主要是QPSK和16QAM方式。6.2.5HFC的优缺点1、HFC的优点P2062、HFC的不足之处P2066.3FTTX+LAN6.3.1FTTX+LAN的概念*P2066.3.2FTTX+LAN的网络结构*P207图6-96.3.7FTTX+LAN的优缺点1、FTTX+LAN的优点P2112、FTTX+LAN的缺点P2126.4无线接入6.4.1无线接入网的概念及分类*1、无线接入网的概念P2122、无线接入网的分类固定无线接入网无线本地环路一点多址系统甚小型天线地球站（VSAT）系统本地多点分配业务(LMDS）系统等移动无线接入网蜂窝移动通信系统卫星移动通信系统固定无线接入或移动无线接入——微波存取全球互通（WiMax）系统第7章路由器技术和路由选择协议7.1路由器技术7.1.1路由器的层次结构及用途1．路由器的层次结构*路由器(Router)是在网络层实现网络互连，可实现网络层、链路层和物理层协议转换（以OSI参考模型为例）。路由器的层次结构P219图7-12．路由器的用途P2207.1.2路由器的基本构成*P221图7-31、路由选择部分路由选择部分主要由路由选择处理机构成，其功能是根据所采取的路由选择协议建立路由表，同时经常或定期地和相邻路由器交换路由信息而不断地更新和维护路由表。2、分组转发部分输入端口——功能逻辑上均包括三层：物理层、数据链路层和网络层输出端口——功能逻辑上均包括三层：物理层、数据链路层和网络层交换结构——交换方式：通过总线进行交换通过存储器进行交换通过纵横交换结构进行交换7.1.4路由器的基本功能*P2247.1.5路由器的基本类型*●按能力划分中高端路由器低端路由器●按结构划分模块化结构路由器非模块化结构路由器●按位置划分核心路由器接入路由器●按功能划分通用路由器专用路由器●按性能划分线速路由器非线速路由器7.1.6路由器与交换机的比较1、路由器与二层交换机的比较P2252、路由器与三层交换机的比较P2267.2IP网