ip协议与以太网技术.ppt

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1、IP协议与以太网技术,内容提要,IP技术的起源 IP技术简介 以太网介绍,Internet网的演变,70年代中期的美国国防部的ARPANET 科研 商业、政府组织, 创造了新的就业与经济发展 Internet的指数级增长 主机数量的指数级增长 1982年前, 只有几百台计算机; 预计到2000年有1.2亿台主机，使用者达5亿 Internet的业务量每年约增长400(超出CPU的摩尔定律：18个月翻一番) 最近四年, 每隔23周Internet上的web服务器数翻一番 业务和流量的变化 Internet上的主要业务由传统的文件传送(FTP)、电子邮件(email) 和远程登入 (Telnet)

2、转向多媒体应用丰富的WWW，WWW业务量约占70% 过去80的流量在本地；而现在相反，越来越多的流量穿越WAN,TCP/IP是Internet的核心技术 TCP/IP是一个协议族 HTTP、TELNET、FTP RIP、OSPF、BGP PIM、DVMRP TCP、UDP、RAW IP IP IGMP ARP ICMP IP是TCP/IP的核心协议,TCP/IP协议,在不同网络技术之上, 通过IP层实现不同网络互联 IP over Everything X.25 PPP (点对点链路) Ethernet Token ring FR ATM SDH WDM Everything over IP

3、ITU-T 综合业务网(H.323/SIP) 桌面应用 IP/Ethernet-几乎所有的高层应用都落在IP上,IP的应用范围,IP的标准化组织,IETF ITU-T SG13,内容提要,IP技术的起源 IP技术简介 以太网介绍,TCP/IP的基本思想,层次结构思想 IP地址结构 寻址方法 (直接寻址与间接寻址) 核心系统与自治域系统 域名系统的层次结构等 包容性与开放性 IP协议层对各种物理网络技术的包容 域名对IP地址的屏蔽 IP地址对各种物理地址屏蔽等 简单、实用、有效的原则 在实践中逐步完善补充新协议、扩展新功能 与ISO/OSI相比，TCP/IP技术来自于实践，简单实用，效率高。,I

4、P协议提供了一种全球统一的编址方式，屏蔽了物理网络地址 的差异，使路由查找成为可能。 IP协议提供了一种全球统一的报文格式，屏蔽了网络链路层差 异，使网络互联成为可能。,Internet的基础TCP/IP,互连网协议IP是TCP/IP体系中最重要的协议之一。 与IP协议配套使用的还有三个协议： 地址转换协议ARP Address Resolution Protocol 反向地址转换协议RARP Reverse Address Resolution Protocol Internet控制报文协议ICMP Internet Control Message Protocol,TCP/IP的体系结构,

5、TCP应用： 面向连接的传输方式 流式服务 Telnet、FTP、HTTP UDP应用： 无连接的数据传输 报文式服务 RIP、SNMP、RADIUS、VOD,高层应用,TCP/IP的工作原理,路由器的工作特点,无连接 存储 - 转发工作模式 尽力而为,版本,首部长度,服务类型,总,长,度,标,识,标志,段,偏,移,寿,命,协,议,首,部,检,验,和,源,站,IP,地,址,目,的,站,IP,地,址,长,度,可,变,的,任,选,字,段,填,充,数,据,.,优先级,D T R C,未用,比特,0 4 8 16 19 24 31,20,个,字节,固定,长度,长度,可变,0 1 2 3 4 5 6 7

6、,IP数据包的格式,0 net-id host-id,1,0 net-id host-id,1,1,0,net-id host-id,1,1,1,0,组播地址,1,1,1,1,0,保留为今后使用,0 1 2 3 4 8 16 24 31,A,类,B,类,C,类,D,类,E,类,IP地址的分类,net-id：网络标识，host-id：主机标识,IP地址范围,IP地址是有层次结构的 IP地址与电话号码不同，不能反映主机的地理位置 电信局是基于地理（行政）区域划分的层次化组织，电话 号码也按区域分配 电话号码按区域分配可以方便人的理解和记忆 IP地址的分配对象是机构、组织等地理上的虚拟实体 Inte

7、rnet中人（用户）要记忆的是域名，而不是IP地址 路由器也不需要理解网络的地理位置 多址主机 一台主机属于多个网络时有多个IP地址，比如路由器。这些 地址的网络/子网部分不同,IP地址的特点,在路由器中，寻找一条将报文从信源机传往信宿机的传输 路径的过程，称之为寻径。在路由器中，寻径采用的是表驱动 的方式。 在 Internet 的各主机和网关上都包含一个路由表，指明去往 某信宿机的路径。在传送报文时，根据报文的目的地址，查找 路由表，得到一条去往目的地址的路径。,IP路由,.,128.89,171.69,Address Prefix,I/F,0,1,0,1,1,128.89,171.69,

8、0,你可以通过我连接到171.69,你可以通过我连接到128.89 和 171.69,路径更新 (OSPF,RIP.),你可以通过我连接到128.89,.,128.89,171.69,Address Prefix,I/F,1,1,.,128.89,Address Prefix,I/F,0,IP路由表的生成和更新,业务承载的方式,Packet over SDH/SONET (POS) 或 PPP over SDH/SONET 将IP包通过点对点协议 (PPP)映射到 SDH/SONET传输帧 (STM-n)中 将路由器的处理能力和吞吐量提高到千兆比特每秒甚至更高 以解决目前路由器的吞吐量不够的问

9、题 PPP利用类似HDLC帧(RFC 1662) HDLC是非常老的技术 处理HDLC帧是基于比特流 耗费大量的 CPU或硬件资源且效率不高,IP over SDH,PoS技术的优缺点,优点 协议开销低, 相对带宽利用率高 网络简单、运行费用低，已有的庞大且性能稳定的SDH网 缺点 网络结构很不灵活，不易扩展 由于PPP无编址和寻址 能力要求使用昂贵的 SDH电路来实现全网状互连 只能支持点对点的路由器间连接 路由器间需要大量的SDH/SONET数字电路来互连 流量控制和带宽管理 PPP并不提供任何带宽管理和 QoS能力 在 IP层实现 带宽管理和 QoS是非常复杂的 固定带宽, 无流量控制,

10、 带宽利用率低 难支持多媒体业务，如保证话音通信和视频通信的QoS 适用于尽力传送的 IP骨干网(骨干路由器数目较少),IP over DWDM,协 议,功 能 数据包：IPv4、IPv6 IP多协议封装、分组定界 差错检测、QoS控制 适配方式和带宽管理 连接性证实 带宽复用 线路故障分段和保护切换 其他传送网维护功能 高速传输 光放大器故障分段,IP over DWDM的现状,目前 DWDM联网处于初级阶段 只有复用设备, 上下复用还不能动态进行 光 ADM、光交叉连接设备还需要一段时间才能推出 IP over WDM 需要开发一种帧结构 (类似于 PPP)来包装 IP分组 需要有适配功能

11、 IP over WDM适合组建 因特网骨干网的核心 将会对 IP over ATM和IP over SDH造成一定的冲击 适合于以尽力传送为代表的 IP数据业务,内容提要,IP技术的起源 IP技术简介 以太网介绍,局域网概述,局域网（LAN）连接一组计算机使它们可以直接进行互相 间的通信。LAN可以通过以太网、令牌环、光纤分布数据接口 （FDDI）、ATM等技术的实现。 LAN技术对应于OSI（开放系统互联）分层模型的第1层物理层和第2层数据链路层。 物理层完成在介质上传输0、1信号，主要描述了物理介质的特性； 数据链路层把0、1组织成一个帧，它描述了帧的格式及介质访问控制（MAC）协议）,

12、以太网技术,以太网的技术发展过程 70年代，Xerox公司的研究中心发明了以太网技术； 1983年，10Mb/s以太网成为IEEE标准； 1995年，100Mb/s以太网技术成为IEEE标准； 1998年，完成1000Mb/s以太网标准制定。 早期的10Mb/s以太网以使用同轴电缆作为传输介质，80年代后期，光纤被用作以太网传输介质，90年代，基于非屏蔽双绞线的以太网成为标准，这极大地推动了以太网市场。,局域网MAC地址,介质访问控制（MAC）地址（亦称物理地址）用于识别局域网的目标地址，与局域网相连接的每一块网卡必须有一个在此局域网上可惟一识别的MAC地址。 MAC地址由48位（6字节）构成

13、，地址以X打头，后跟由短线分隔的6个字节；例如：X00-60-08-BD-7C-1E； 其中前三个字节为机构惟一标志符（OUI）,MAC帧结构（802.3）,信息 （最大1500字节）,目的MAC地址（6字节）,源MAC地址（6字节）,类型或长度（2字节）,类型或长度（4字节）,填充字节（需要时）,以太网LAN结构,1 单网段以太网LAN（总线结构、CSMA/CD协议） 2、使用集线器（HUB）构建多网段局域网（星型结构） 3、使用多端口的网桥局域网交换设备，构建全双工通信局域网,双绞线传输,RJ45的引脚定义,直连网线：一一对应； 交叉网线：1/3线交叉、2/6线交叉；,集线器设备连接,引脚

14、1和2发送，引脚3和6接收的端口称为介质相关接口（MDI），PC机有MDI端口。 引脚1和2接收，引脚3和6发送的端口称为介质相关接口交叉（MDIX），如集线器（HUB）上的端口。 在一个终端系统的MDI端口与一个集线器的MDIX端口之间使用直连网线连接。 部分集线器提供了一个专用MDI端口，可以用直连网线将一台集线器的MDI端口与另一台集线器的MDIX端口连接。,常见网络设备,集线器HUB 网 桥BRIDGE 交换机SWITCH 路由器ROUTER,以太网工作原理,以太网工作原理,HUB工作原理,BRIDGE工作原理,SWITCH工作原理,ROUTER工作原理,局域网协议ETHERNET/T

15、OKENRING 网 络 协 议 IP/IPX/APPLETALK 广域网协议PPP/FR/X.25/ATM 路 由 协 议 RIP/IGRP/EIGRP/OSPF/IS-IS/BGP,VLAN简述,VLAN（Virtual LANs，即虚拟局域网）目前发展很快，世界上主要的大网络厂商在他们的交换机设备中都实现了VLAN协议。,实际应用中，VLAN成员的定义可以分为4种: A、根据以太网交换机的端口划分VLAN； B、 根据主机的MAC地址划分VLAN； C、 根据网络层划分VLAN； D、 IP组播作为VLAN。,VLAN(按端口),802.1Q协议中的以太网帧结构,802.1Q协议定义了VLAN功能的实现，每一个支持802.1Q协议的主机，在发送数据包时，都在原来的以太网帧头中的源地址后增加了一个4字节的802.1Q帧头.这4个字节的802.1Q标签头包含了一个12位的VLAN Identified( VLAN ID )域，指明VLAN的ID，最大数值为4095，,以太网业务在Metro网络在传输,谢 谢,