IP交换技术
ip交换技术的原理和实际应用
IP交换技术的原理和实际应用1. IP交换技术的概述IP交换技术是一种基于Internet协议（IP）的数据交换技术。
它是一种通过将数据以数据包（Packet）的形式在网络中进行路由和交换的方式，使得数据能够高效地传输到目标地址。
在当前互联网基础设施中，IP交换技术广泛应用于各种网络设备和应用场景中，为我们的日常生活和工作提供了便利。
2. IP交换技术的原理IP交换技术的实现原理主要包括以下几个方面：2.1 IP数据包的封装与解封装IP数据包的封装是指将上层应用数据按照一定规则进行封装，形成符合IP协议格式的数据包。
封装过程包括将数据加入IP协议头部和尾部校验等相关信息。
解封装是指将接收到的IP数据包从网络层解析出应用数据。
2.2 数据包的路由和交换数据包的路由是指在网络中根据路由表信息，选择合适的路径将数据包发送到目标地址。
路由表中包含了各个网络的连接关系以及相应的出口接口信息。
数据包的交换是指在网络中根据目的地址将数据包转发到下一跳路由器。
2.3 数据包的转发与转发表在IP交换技术中，数据包的转发是通过交换机实现的。
交换机内部有一张转发表，用于保存目的地址和相应转发接口的映射关系。
根据目的地址，交换机会查询转发表，找到最佳的出口接口，并将数据包转发到该接口。
3. IP交换技术的应用场景IP交换技术在现代网络中有广泛的应用场景，以下列举了几个典型的应用场景：3.1 企业网络在企业内部网络中，IP交换技术被广泛应用于局域网（LAN）的搭建和管理。
通过使用IP交换技术，企业可以建立高效的网络通信基础设施，实现内部各个部门和办公楼之间的数据通信。
3.2 云计算和数据中心在云计算和大型数据中心中，IP交换技术被用于构建虚拟化网络。
通过将物理网络资源虚拟化为逻辑网络，IP交换技术能够更好地满足云计算和大数据处理的需求，提高网络的灵活性和可扩展性。
3.3 电信运营商网络在电信运营商网络中，IP交换技术被用于承载大量的互联网流量。
现代交换原理 第8章 IP交换技术
IP交换的基本原理（3）
3）收到下游节点通知
同时，下游节点要求建立ATM直通链接。通知 下游节点分配的虚通道标识，之后，IP交换机 将属于该数据流的信元在指定虚通道上传送到 下游节点。
ATM直通连接上传送分组
IP交换控制器指示ATM交换机建立相应输入 和输出端口的虚通道连接，建立起ATM直通连 接，属于该数据流的信元就在ATM连接上以 ATM交换的速度在IP交换机中转发。
8.4 多协议标记交换——MPLS 什么是MPLS MPLS网络体系结构及相关基本概念 MPLS基本交换原理 交换节点LSR体系结构及工作原理
什么是MPLS
MPLS是利用标记进行数据转发的。当分组进入 网络时，要为其分配固定长度的短的标记并将标 记与分组封装在一起，在整个转发过程中，交换 节点仅根据标记进行转发。
转发等价类FEC（Forwarding Equivalence Class）
相关概念
标签边缘路由器（TER：Tag Edge Routers）
位于标签交换网络的边缘。负责给进入网络的数据分 组加上标签，并负责将离开网络的数据分组的标签去 除，对数据分组进行第三层转发。
TER使用标准的路由协议来创建转发信息库（FIB）。 TER根据FIB的内容，使用标签分发协议（TDP）向 其它TER或标签TSR分发标签。
0
LSR1
Q（ RE
1
) .8 65
) (2 L BE LA
0 2
LER1
1
出端口
8) EL( LAB
路由表 目的地址前缀 下一跳入端口 LER0 LSR0 LSR2 LER1 65.8 65.8 65.8 65.8 LSR0 LSR2 LER1 0 0 0 0 1 2 1 ----
IP软交换技术介绍
程控交换机曾经是个很受欢迎的通信设备，因为有了它，电话进入了各个企业，人们的通信变得更流畅。
这几年传统电缆被光纤取代，传统通信逐渐淡化，传统的程控交换机市场份额逐渐减少，慢慢被新型的IP软交换语音所取代。
那么什么是软交换呢？软交换就是利用软件技术，通过光纤网络，进行语音传输的一种技术。
软交换可以安装在任何服务器上，像软件一样进行安装，需要有标准的通信协议，例如SIP语音协议；软交换采用模块化的方式，可以和IAD 语音网关通过IP网络连接，通过IAD网关上行通过IP方式和软交换服务器进行IP连接，下行可以出模拟电话线，接入传统的模拟话机。
或者可以利用IP话机，直接通过IP网络注册到软交换服务器。
IAD+传统话机和IP话机这两种方式我们如何选择呢？这主要看我们软交换的综合布线方案，如果我们软交换综合布线有电话线的设计，那么可以采用IAD+传统话机的方式，将IAD部署在楼层机房，减少布线的距离，降低成本。
如果我们综合布线的方案采用全部网线的方式，我们可以完全不用电话线，通过IP话机的方式进行安装部署，直接通过网络和软交换进行连接。
软交换选择哪种方式？主要还是看客户的预算和最终想要的效果。
软交换除了IP化，在组网和终端接入上有很大优势外。
在增值应用和信息化扩展方面也有很多传统程控机不具备的优势。
例如软交换可以和客户现有信息化系统进行对接，可以通过手机APP和PC端软件实现软电话功能（软电话就是通过软件客户端代理传统固话功能）。
可以这么说，软交换是实现统一通信、融合通信的必备基础。
在科技高速发展的现代社会，IP软交换系统逐渐进入了各大企业，在一定程度上取代了传统的系统。
如果说有企业主需要这类系统，建议找专业的公司安装。
现代交换第5章--分组交换技术及IP技术
分组交换机的缓冲存储器处理能力是动态分配的， 通信线路的资源也是动态复用的，当某一时刻某一 局部区域的待通信业务量过大时，就会超过交换机 与通信线路的承受能力，而使很多分组丢失，丢失 的分组要重传，更加重了网路的负担，最终导致全 网通过量急剧下降。因而从网路角度也要对各虚电 路的流量与链路的流量进行控制，从而使全网的分 组流量在设计范围内防止上述拥塞现象的发生。
分组交换的工作方式
数据交换的三种方式
电路交换、报文交换、分组交换
分组交换的工作方式：
面向无连接 数据报方式 面向连接 虚电路方式
分组交换的工作原理
分组交换的工作原理(续)
DTE:A-C:数据报(datagram)方式
甲
乙
C1
交换机
交换机
甲
丙
乙
C2
交换机
交换机
交换机
分组交换的工作原理(续)
分组头格式
通用格式 识别符
分组头
分组头 格式
QDSS 逻辑信道组号 逻辑信道号
分组类型标识符
QDSS 通用格式识别符的组成 （4比特）
通用格式识别符由分组头第1个字节的8-5位组成。 Q比特(第8比特)称为限定符比特，用来区分传输的分
组是用户数据还是控制信息。Q＝0表示是控制信息， Q＝1表示是用户数据。 D比特（第7比特)为传送确认比特，D=0表示数据组由 本地确认(DTE-DCE之间确认)，D=1表示数据分组进行 端到端(DTE与DTE)确认。 SS比特(第6、5比特)为模式比特，SS=01表示分组的 顺序编号按模8方式工作，SS=10表示按模128方式工作。
IP网络基础知识及原理
IP网络基础知识及原理IP网络是基于互联网协议（IP）的数字通信网络，它是将数据包从源主机发送到目标主机的协议。
IP网络是现代计算机网络的基础，具有以下几个重要特点和原理。
1.分组交换：IP网络使用分组交换技术，将待发送的数据分割成较小的数据包，并通过网络独立地传输。
这些数据包在传送过程中可以选择不同的路径进行传输，这样可以提高网络的传输效率和可靠性。
2.网络层协议：IP网络所使用的互联网协议（IP）位于网络层，负责将数据包从源主机传送到目标主机。
IP协议主要包括IP地址分配、路由选择、分组封装和解封装等功能。
IP协议不提供可靠性和安全性保证，而是依赖上层协议来实现。
3.IP地址：IP网络使用IP地址来唯一标识网络上的设备。
IP地址由32位（IPv4）或128位（IPv6）的二进制数字组成，可以表达为点分十进制或冒号分十六进制的形式。
IP地址分为网络地址和主机地址两部分，网络地址用于标识网络，主机地址用于标识具体的设备。
4.子网划分：为了有效地利用IP地址空间，避免浪费和冲突，网络通常会进行子网划分。
子网划分将一个网络划分为多个子网络，每个子网络可以分配给不同的组织或部门使用。
子网划分还可以通过子网掩码来实现，子网掩码用于划分网络地址和主机地址的边界。
5.路由选择：当一个数据包从源主机发往目标主机时，IP网络需要选择合适的路径进行传输。
路由选择是通过路由器来实现的，路由器根据路由表中的路由信息，选择最佳的路径进行数据包的转发。
路由表中包含了各个网络之间的关系和距离，以及到达目标主机的下一跳路由器信息。
6.网络地址转换（NAT）：由于IPv4地址资源有限，引入了网络地址转换（NAT）技术。
NAT技术可以将一个公网IP地址映射给多个私网IP地址使用，从而实现更多设备对公网的访问。
NAT技术在路由器上实现，通过修改源IP地址和目标IP地址来完成转换。
7.IP协议的可靠性：IP协议本身不保证数据包的可靠性传输，即不保证数据包的顺序、完整性和错误检测。
三层交换技术
三层交换技术简单地说，三层交换技术就是：二层交换技术＋三层转发技术。
它解决了局域网中网段划分之后，网段中子网必须依赖路由器进行管理的局面，解决了传统路由器低速、复杂所造成的网络瓶颈问题。
什么是三层交换三层交换（也称多层交换技术，或IP交换技术）是相对于传统交换概念而提出的。
众所周知，传统的交换技术是在OSI网络标准模型中的第二层——数据链路层进行操作的，而三层交换技术是在网络模型中的第三层实现了数据包的高速转发。
简单地说，三层交换技术就是：二层交换技术＋三层转发技术。
三层交换技术的出现，解决了局域网中网段划分之后，网段中子网必须依赖路由器进行管理的局面，解决了传统路由器低速、复杂所造成的网络瓶颈问题。
三层交换原理一个具有三层交换功能的设备，是一个带有第三层路由功能的第二层交换机，但它是二者的有机结合，并不是简单地把路由器设备的硬件及软件叠加在局域网交换机上。
其原理是：假设两个使用IP协议的站点A、B通过第三层交换机进行通信，发送站点A在开始发送时，把自己的IP地址与B站的IP地址比较，判断B站是否与自己在同一子网内。
若目的站B与发送站A在同一子网内，则进行二层的转发。
若两个站点不在同一子网内，如发送站A要与目的站B通信，发送站A要向“缺省网关”发出ARP(地址解析)封包，而“缺省网关”的IP地址其实是三层交换机的三层交换模块。
当发送站A对“缺省网关”的IP地址广播出一个ARP请求时，如果三层交换模块在以前的通信过程中已经知道B 站的MAC地址，则向发送站A回复B的MAC地址。
否则三层交换模块根据路由信息向B 站广播一个ARP请求，B站得到此ARP请求后向三层交换模块回复其MAC地址，三层交换模块保存此地址并回复给发送站A,同时将B站的MAC地址发送到二层交换引擎的MAC 地址表中。
从这以后，当A向B发送的数据包便全部交给二层交换处理，信息得以高速交换。
由于仅仅在路由过程中才需要三层处理，绝大部分数据都通过二层交换转发，因此三层交换机的速度很快，接近二层交换机的速度，同时比相同路由器的价格低很多。
ip实验原理
ip实验原理
IP实验原理）是指使用一种被称为“IP交换”的技术来将媒体信号转
换成二进制数据。
这种技术可以让用户在不同的网络之间传送数据，
从而实现网络连接。
IP实验原理允许在网络上传输数据和资源，而不
受语言、位置或时区的影响。
它根据特定的网络协议（TCP/IP）向用
户提供共计的信息传输服务，使其能够方便地进行资源共享、文件传
输和多媒体应用程序的开发。
IP实验的基本原理是通过一种特定的网络协议（TCP/IP）来完成各种
用户使用的任务。
TCP/IP协议构成了互联网的基础架构，并且是私有
网络设计中必不可少的。
它们可以将网络上数据流或报文用数字地址
标识并根据不同的网络协议分量进行分组，最后经过TCP/IP实现互联
网传输。
TCP/IP分为四层：应用层、传输层、网络层和数据链路层。
应用层主
要处理用户的软件应用，如web服务器、文件服务器和电子邮件服务器。
传输层主要处理网络连接上的双向数据传输和流控。
网络层处理
IP地址和网络路由器，以确定数据在哪里发送。
数据链路层主要处理
网络物理介质，以及中继器和交换机等以太网设备。
基于互联网协议的系统通过把结构化的通信信息转换成不同的格式，
并通过网络传播到不同的计算机，从而实现在不同的网络之间进行数
据交换。
IP实验原理的优势在于它可以跨越连接不同网络的所有计算机，从而提供有效的数据交换机制。
由于IP实验原理构建在全球性的
网络上，可以实现多媒体应用、视频会议和动态资源共享等网络服务。
IP交换
IP交换前言ATM具有高带宽、快速交换和提供可靠服务质量保证的特点，Internet的迅速发展和普及使得IP成为计算机网络应用环境的既成标准和开放系统平台。
宽带网络的发展方向是把最先进的ATM交换技术和最普及的IP技术融合起来，因此产生了一系列新的交换技术，如IP交换、标记交换、IPOA及MPLS等，这里将ATM交换技术与IP技术融合产生的这一类交换技术称为IP交换技术。
1.IP交换概念IP交换(IP Switch)是Ipsilon公司开发的一种高效的IP over ATM技术。
它只对数据流的第一个数据包进行路由地址处理，按路由转发，随后按以计算的路由在ATM网上建立虚电路VC。
以后的数据包沿着VC以直通(Cut-Through)方式进行传输，不再经过路由器，从而将数据包的转发速度提高到第2层交换机的速度。
IP交换的核心思想就是对用户业务流进行分类。
对持续时间长、业务量大、实时性要求较高的用户业务数据流直接进行交换传输，用ATM虚电路来传输;对持续时间短、业务量小、突发性强的用户业务数据流，使用传统的分组存储转发方式进行传输。
2.IP交换原理IP是一种无连接数据包传送协议，用户数据在发送前不需要建立连接，IP数据包由报头和数据两部分组成，报头中有一个全球唯一的目的地址（IP地址），它所经过的每个路由器都要取出这个地址，在路由表中进行匹配找到下一站的出口地址再转发出去，数据包被一站一站地转发，最后到达目的地。
这种连接模型不要求特定的链路层，没有接入控制，不能给业务预留资源，所以无法提供任何服务质量保证。
IP数据包有可能丢失、失序、延迟等。
从默认信道上传来数据包，要求上游节点在所分配的VC上传送分组，从下游节点收到改向消息，在ATM直通连接上传送分组。
3.IP交换技术4.IP交换协议2.IP交换机组成IP交换的核心是IP交换机，IP交换机由ATM交换器和IP交换控制器组成。
IP 交换控制器主要由路由软件和控制软件组成，其中控制软件主要包括流的判别软件、Ipsilon流管理协议IFMP和通用交换机管理协议GSMP。
IP网络技术路由交换路由算法MPLS
❖RIP 是一种分布式的、基于距离向量的路 由选择协议。
❖RIP 协议要求网络中的每一个路由器都要 维护从它自己到其他每一个目的网络的距 离记录。
“距离”的定义
❖内部网关协议 IGP (Interior Gateway Protocol)
▪ 在一个自治系统内部使用的路由选择协议。 ▪ 目前这类路由选择协议使用得最多，如 RIP 和
OSPF 协议。
❖外部网关协议 EGP (External Gateway Protocol)
▪ 若源站和目的站处在不同的自治系统中，当数据 报传到一个自治系统的边界时，就需要使用一种 协议将路由选择信息传递到另一个自治系统中。 这样的协议就是外部网关协议 EGP。
❖实际的路由选择算法，应尽可能接近于理 想的算法。
❖路由选择是个非常复杂的问题
▪ 它是网络中的所有结点共同协调工作的结果。
▪ 路由选择的环境往往是不断变化的，而这种变 化有时无法事先知道。
NJUPT 106
从路由算法的自适应性考虑
❖静态路由选择策略——即非自适应路由选 择，其特点是简单和开销较小，但不能及 时适应网络状态的变化。
这里要指出两点
NJUPT 106
❖互联网的早期 RFC 文档中未使用“路由器” 而是使用“网关”这一名词。但是在新的 RFC 文档中又使用了“路由器”这一名词。 应当把这两个术语当作同义词。
❖IGP 和 EGP 是协议类别的名称。但 RFC 在使用 EGP 这个名词时出现了一点混乱， 因为最早的一个外部网关协议的协议名字 正好也是 EGP。因此在遇到名词 EGP 时， 应弄清它是指旧的协议 EGP 还是指外部网 关协议 EGP 这个类别。
现代交换原理IP交换
现代交换原理IP交换随着信息技术的不断发展，传统的交换原理已经无法满足人们对高速、可靠、灵活的通信需求。
因此，IP交换作为一种新的交换原理被提出并广泛应用。
IP交换是指利用Internet Protocol（IP）作为网络层协议，在网络中进行数据包的路由和交换。
它的核心思想是根据数据包的目的地址，通过路由选择算法将数据包从发送端传输到目的端。
IP交换使用IP地址作为唯一的标识符，通过对数据包的处理和转发，实现了快速、高效的数据交换。
在IP交换中，数据包的路由和转发是通过路由器来完成的。
路由器是一种专用的网络设备，它具有多个网络接口，可以连接不同的网络，并根据路由选择算法将数据包从一个网络传输到另一个网络。
在IP交换中，路由器根据IP地址来进行数据包的转发。
它通过查找路由表，找到与目的地址匹配的路由，并将数据包转发到相应的下一跳。
路由表中存储了路由器的网络拓扑信息，包括各个网络的IP地址和与之相连的下一跳路由器的IP地址。
IP交换的优点是具有较高的网络容量和灵活性。
由于IP交换采用了数据包交换的方式，因此可以同时传输多个数据包，并且每个数据包都可以独立选择最佳的路由进行传输。
这样可以提高网络的传输效率和容量，满足人们对高速数据传输的需求。
另外，IP交换还具有较好的灵活性和可扩展性。
由于IP交换是基于IP协议的，因此可以方便地与其他网络技术进行集成，如以太网、无线网络等。
这样可以适应不同类型的网络需求。
除了以上优点，IP交换还具有较好的可靠性和安全性。
在IP交换中，数据包的传输是通过路由选择算法来实现的。
这样可以根据网络的实时情况选择最佳的路径进行传输，保证数据的快速和可靠传输。
另外，IP交换还支持各种网络安全技术，如虚拟专用网络（VPN）、防火墙等，可以有效防止网络攻击和数据泄漏。
尽管IP交换具有许多优点，但也存在一些挑战和限制。
首先，由于IP交换采用公共IP地址进行数据包的路由和交换，在互联网中有大量的数据包需要进行处理，这可能会导致网络拥塞和性能下降。
第八章 IP交换
8.1.2 IP与ATM融合模型
• 根据IP与ATM融合方式的不同，其实现的模型可分为 两大类：重叠模型（overlay model）和集成模型 （integrated model）。
1、重叠模型
• 在重叠模型中，IP（三层）运行在ATM（二层）之 上，IP选路和ATM选路相互独立，系统需要两种选路 协议：IP选路协议和ATM选路协议；系统中的ATM端 点具有两个地址：ATM地址和IP地址，并且具有地址 解析功能，支持地址解析协议，以实现MAC地址与 ATM地址或IP地址与ATM地址的映射。
• Ipsilon公司的IP交换、Cisco公司的标记交换、IBM的 ARIS和IETF的MPLS都属于集成模型。
• 表8.2给出了重叠模型与集成模型技术特点的比较。
8.2 IP交换
8.2.1 IP交换机结构
• 1996年美国Ipsilon公司提出了一种专门用于在ATM网上传 送IP分组的技术，我们称之为IP交换。
1、IP交换控制器 • IP交换控制器实际上就是运行了标准的IP选路软件和控
制软件的高性能处理机，其中控制软件主要包括流的判识 软件、Ipsilon流管理协议（IFMP：Ipsilon flow management protocol）和通用交换机管理协议（GSMP： general switch management protocol）。 （1）流的判识软件 • 流的判识软件用于判定数据流，以确定是采用ATM交换 式传输方式，还是采用传统的IP传输方式。
（2）IFMP
• 在IP交换机之间通信所使用的协议是IFMP，它用于 IP交换机之间分发数据流标记，即传递分配标记（ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱCI） 信息和将标记与特定IP流相关联的信息。
IP交换技术协议与体系结构-1.6IP交换的概念
• 为进入和离开网络的服务提供常规的缺省 IP转发。 • 为进入和离开IP交换系统的分组提供介质转换（如以太网到 ATM）。 • 参与适当的入口和出口间的第二层交换路径的建立、保持和释放的控制过程。 • 在入口处，划分出符合条件的分组并将它们转发到第二层交换路径上。一般包括检查分 组头的一些字段来决定是否应该将分组放到一条交换路径上，如果这样，是哪一条，查找一 个标准路由表，将标签插入分组或在 ATM交换系统的情况下，分段并在一个虚连接上传送。
可以直接或间接地与交换机组件通信，
从而经过交换组件重定向 IP分组。与传 入口
交换机
交换机
交换机
出口
统的 ATM 交换机一样，交换机组件维 输入
输出
护一个包含输入端口、输入标签
（VPI/VCI）、输出端口和输出标签的连
图6-1 IP交换系统
接表。上图描述一个 IP交换机，下图
a) IP交换机设备 b) 虚拟IP交换机
多IP交换机采用 ATM交换机构，但其他的二层交换技术也可以使用 。
IP交换系统的两个例子在图 6-1中
描述。两个例子中的 IP控制点（ IPCP) 运行一个典型的路由协议（如 RIP、
输入
交换机
输出
O S P F、B G P），提供一条缺省的第三层
逐级跳（ hop-by-hop）路由路径，并且
L3路径 L2路径
描述一个虚拟 IP 交换机。
虽然我们将讨论旁路中间路由跳的 IP交换技术，但应该注意，这个定义包括促进 IP连接和性能的 ATM交换的 其他形式。 ATM上的经典 IP和LAN仿真是后面几章中将要讨论的两个例子。 有关IP交换解决方案的一般和特殊的讨论都假设使用 ATM作为交换组件，这是因为众多的解决方案都采用 它。其他的第二层交换技术也可采用。不要求 ATM的特殊情况（如标记交换、 MLPS）将特别指出。
7 ip交换技术
比特 8 7 GFC VPI VCI VCI HEC PT 6 5 4 3 VPI VCI 2 1 1 2 3 CLP 4 5
11
VPI/VCI(Virtual Path Identifier/Virtual Channel Identifier): 选路信息. PT(Payload Type): 有3个比特,表示净荷类型. CLP(Cell Loss Priority): 表示信元丢失优先级,只有一个比特,CLP=0,表示高优 先级;CLP=1,表示低优先级,若遇到拥塞要丢弃信元时, CLP=1的信元将首先丢弃. HEC(Head Error Control): 为1个字节,用于信头差错控制.
5
1994年投入运营的美国北卡罗来纳信息高速公路, 1994年投入运营的美国北卡罗来纳信息高速公路,是美 年投入运营的美国北卡罗来纳信息高速公路 国第一个在州的范围内的公用ATM宽带网. ATM宽带网 国第一个在州的范围内的公用ATM宽带网. 在欧洲由法国,德国,英国, 在欧洲由法国,德国,英国,意大利和西班牙等国发起 的泛欧ATM宽带试验网, 1994年11月开始运行 ATM宽带试验网 月开始运行, 的泛欧ATM宽带试验网,于1994年11月开始运行,后来扩 大到欧洲的十多个国家,是覆盖面较广的ATM ATM试验网 大到欧洲的十多个国家,是覆盖面较广的ATM试验网 在亚洲的日本NTT与邮政省,香港电讯,新加坡电信,韩 在亚洲的日本NTT与邮政省,香港电讯,新加坡电信, NTT与邮政省 国电信,泰国的亚洲电信以及中国的广东, 国电信,泰国的亚洲电信以及中国的广东,北京和上海 电信管理局也进行过以ATM为基础的宽带网试验. ATM为基础的宽带网试验 电信管理局也进行过以ATM为基础的宽带网试验.试验的 业务平台有基于TCP IP的宽带数据 VOD,会议电视. TCP/ 的宽带数据, 业务平台有基于TCP/IP的宽带数据,VOD,会议电视. 试验的应用系统大致有家庭购物,远程医疗, 试验的应用系统大致有家庭购物,远程医疗,远程教学 等.
IP交换技术协议与体系结构-1.4交换的概念和LAN交换技术
4.1.1 交换转发技术
从表面看，一个交换机很简单，只是一个具有一定数量端口的机箱，交换机通过这些端
口可与多种不同的设备如工作站、路由器或其他交换机等连接。当某个分组到达一个输入端
口时，交换机的任务就是决定要么丢弃这个分组，要么将其移动到正确的输出端口上进行发
送。正确的输出端口是根据分组中所携带的信息来确定，在某些情况下可能根据交换机本身
传输层 IP
交换机
交换机
传输层 IP
或其他网络层协议及任何应用程
2层
2层
2层
2层
序都是透明的。图 4-1说明了两
个IP终端节点通过一条 2层交换
图4-1 协议栈中的2层交换
通路相互通信的情况。 • 交换由硬件实现。交换机把从一个输入端口上接收到的数据分组交换发送到一个输出端
口，这个工作过程不受其他处理器的干预。将此功能用硬件（或固件）来实现通常可以带来 更高的性能及更低的延迟、复杂度和费用。
内部的信息决定。包含在分组中的信息由下列之一构成：
• 目的地址。
• 源路由向量（source-route vector）。
• 连接标识符。
在第一种情况下分组包含一个目的地址字段，该字段的意义很明确，就是分组所要到达
的目的终端（主机）的地址。通过采用下面将讨论的各种技术中的一种，交换机建立一个地
址和端口的对应表，对应表由目的地址入口和与该地址相关的输出端口构成。当分组到达输
原因。交换技术，特别是与局域网结合的交换技术，可以用比传统共享的 LAN技术低得多的
价格来提供比传统技术高得多的性能。在现在和可预见的未来，半导体技术的进步可以把更
多的网络处理集成到一个廉价的芯片中，这可以使价格不断下降，同时使性能比老式的、基
路由和交换技术
路由和交换技术一、路由技术概述路由技术是网络通信中不可或缺的一部分，其主要作用是将数据包从源地址传输到目标地址。
路由技术主要分为静态路由和动态路由两种方式。
静态路由需要手动配置，而动态路由则可以自动学习网络拓扑结构并进行相应的调整。
二、静态路由技术1. 静态路由的基本原理静态路由是指在网络中手动配置每个节点的路径，当数据包到达时，节点会根据预先设定的路径将数据包转发到下一个节点。
静态路由配置简单，适用于小型网络或者需要特定路径的场景。
2. 静态路由的优缺点优点：配置简单，控制权在管理员手中；不需要额外占用网络带宽。
缺点：无法适应复杂网络拓扑结构；需要手动维护和更新；容易出现环回和死循环等问题。
三、动态路由技术1. 动态路由的基本原理动态路由是指通过协议来自动学习网络拓扑结构，并根据实时情况调整节点之间的路径。
常见的动态路由协议有RIP、OSPF、BGP等。
2. 动态路由的优缺点优点：自动学习网络拓扑结构，适应性强；容错性好，能够自动调整路径以避免故障节点；可扩展性强。
缺点：配置复杂，需要熟悉协议特性和参数设置；会占用一定的网络带宽。
四、交换技术概述交换技术是指将数据包从一个端口接收后，根据目标地址将其转发到相应的端口。
常见的交换技术有MAC地址交换和IP地址交换两种方式。
五、MAC地址交换技术1. MAC地址交换的基本原理MAC地址交换是指根据数据包中的源MAC地址和目标MAC地址来进行转发。
当一个节点收到一个数据包时，它会在自己的MAC表中查找目标MAC地址对应的端口，并将数据包转发到该端口。
2. MAC地址交换的优缺点优点：快速、稳定、可靠；能够实现局域网内高速通信。
缺点：无法实现跨网段通信；容易出现广播风暴等问题。
六、IP地址交换技术1. IP地址交换的基本原理IP地址交换是指根据数据包中的源IP地址和目标IP地址来进行转发。
当一个节点收到一个数据包时，它会根据目标IP地址查找路由表，并将数据包转发到相应的下一跳路由器。
互联网的“ip分组交换技术”
互联⽹的“ip分组交换技术”（1）从名字分析从“ip分组交换”这个名字中，我们看看涉及哪些事情。
1）交换主要涉及两类交换。
· 交换机：负责⽹内部数据交换· 路由器：负责⽹间的数据交换。
ip分组交换技术的核⼼就是路由器的⽹间数据交换。
事实上，“ip分组交换”中的交换⼆字，重点指的是路由器实现的⽹间交换。
在实现⽹间交换时，路由器会暂存数据，等路由器找到合适的转发路径后，再将数据转发出去。
2）分组意思是将数据拆分成很多⼩的部分，分别对这些数据加⼀些额外的标记(包头包尾)，然后再发送出去，收到的⼀⽅会将收到的不同部分的数据拆包（去掉包头包尾），然后将数据拼凑在⼀起，得到的就是完整的数据，应⽤程序拿到这个数据你就可以使⽤数据做事了。
封包拆包的事谁来做？专门由实现TCP/IP协议的代码来做。
3）Ip路由器在实现的⽹间数据交换时，以路由器为界，分为内⽹和外⽹，内⽹和外⽹分别属于不同的Ip⽹段，ip⽹段内的各计算机、路由器都被分配了该⽹段的ip地址，所以⼀定涉及ip地址的使⽤。
（2）ip分组交换原理1）ip分组交换图⽰当然这⾥需要有⼀个假设的前提，数据⼀定会过路由器，如果只是⽹段内的计算机之间通信的话，数据就只过交换机，就不需要经过路由器了。
ip分组交换技术的核⼼设备就是路由器，要说明路由器的作⽤，我们要必须举数据必须过路由器的例⼦。
图：2）步骤描述有了上⾯的分析，现在就好理解“ip分组交换”技术了，该技术的基本原理就是，第⼀步：将数据分成很多的份，每份就是⼀个分组第⼆步：路由器实现⽹间的分组数据的交换，让数据从⼀个⽹段到另⼀个⽹段，最终通过⽬标ip找到⽬的计算机源计算机和⽬标计算都是通过路由器连接在了互联⽹中，互联⽹的中⼼是⼀堆的路由器，因此源计算机将这些分组数据甩给路由器，路由器会甩给下⼀站路由器，直到通过⽬标Ip的⽐对，找到⽬标计算机。
这个过程中会经过⼀系列的路由器，路由器会通过寻径算法，找到⼀条合适的通路将分组数据交换传输到⽬的地，数据被分成了很多的份，每份数据⾛的路径并不⼀定相同，因为根据⽹络的繁忙情况，路由器寻经算法会随时为分组数据更改路径。
第八章IP交换技术
（1）标记分组的转发，包括标记交换（出口 标记代替入口标记）与标记分组的封装。 （2）网络层分组的转发。
入口LER： （1）数据分组到LSP的映射。 （2）给数据分组加标记封装成标记分组。 （3）作为标记分组转发到下一个LSR。 出口LER： （1）将标记从分组中删除。 （2）作为网络层分组转发到下一跳。 （3）入口LER和出口LER均可实现网络层分 组的转发。
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CIP——Classical IP over ATM
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IP 与ATM融合的两种模式（2）
集成模式 o 单一的IP地址空间 o 单一的IP选路协议 o 需要控制协议（将3层的选路信息映射到2层直 通交换机制） Ipsilon的IP交换、Tag交换、MPLS是集成模式
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特性
重叠模型
集成模型
地址 选路协议 地址解析功能
段：
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1）从默认信道上传来数据包
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2）要求上游节点在所分配的VC上传送分组
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3）从下游节点收到改向消息
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4）在ATM直通连接上传送分组
IP交换的整个过程请按 观看
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IP 交 换 的 两 种 路 由
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3. Tag交换技术
Tag交换的组件 Tag交换的基本原理
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Tag交换组件
Tag交换节点由转发组件和控制组件构成。
（对应于IP交换中的ATM交换器和IP交换控制器）
转发组件：可以进行标签交换的Tag交换器。
Tag交换器中具有标签转发信息库。其信息是在控制驱动时将 路由映射到标签而形成的。
转发组件的转发机制是基于对固定长度的短标签的精确匹配算 法，而不是在网络层采用传统的最长匹配算法，并且转发机制独立 于网络层协议。
IP交换中的流 名词解释
IP交换中的流名词解释在计算机网络中，IP交换是指在互联网协议（IP）网络中，通过交换机和路由器等网络设备之间的数据传输。
在IP交换中，数据被分成不同的数据流，这些数据流在网络中的传输扮演着重要的角色。
本文将对IP交换中的流进行详细解释和说明。
流，又被称为数据流或数据包流，是指网络中的一系列相关数据包。
数据包是数据在网络中传输的基本单位，而流则是数据包的有序序列。
数据包流的形成是由数据包中携带的源和目的地址以及端口信息决定的。
在IP交换中，数据包可以通过不同路由器和交换机之间传输。
当一台主机向另一台主机发送数据包时，数据包首先从发送主机的网络接口发送到第一个交换机。
交换机根据数据包中的目的MAC地址（媒体访问控制地址）将数据包传输到下一个路由器或交换机。
这个过程会不断重复，直到数据包到达目的主机。
在IP交换过程中，数据包的流控制是非常重要的。
流控制是指调节数据流量，确保网络的高效和可靠运行。
流控制可通过以下几个方面实现。
首先，基于优先级的流控制。
不同类型的数据包可以设置不同的优先级，确保重要的数据包得到优先处理，减少网络延迟和丢包率。
其次，带宽限制。
网络管理者可以限制特定流的带宽，确保网络资源的公平利用。
通过对带宽的限制，可以避免某一流独占网络资源，导致其他流的阻塞。
另外，拥塞控制也是流控制的重要方面。
拥塞控制可以根据网络的拥塞程度调整数据包的传输速率，避免网络拥塞导致数据丢失和传输延迟增加。
除了流控制，IP交换中的流还可以被用于流量分析和安全措施。
通过对流的分析，可以获取有关流的信息，例如流的起始点、终点、流量大小等。
这些信息在网络管理和故障排除中起着重要作用。
安全措施方面，对特定流的控制可以防止恶意攻击和网络入侵。
例如，防火墙可以根据数据流的特征，对具有威胁性的流进行拦截和过滤。
总结而言，IP交换中的流是网络中的一系列相关数据包。
通过流控制和流量分析等手段，可以确保数据包的高效传输和网络的安全运行。
IP地址的意义与作用实现网络中数据包的传输与交换
IP地址的意义与作用实现网络中数据包的传输与交换IP地址，全称为Internet Protocol Address（互联网协议地址），是用于在计算机网络中标识和定位网络设备的一种数字编号系统。
它是计算机在网络中通信的基础，通过IP地址，计算机可以相互发现、连接和交换数据包。
本文将探讨IP地址在网络中的意义与作用，以及它如何实现数据包的传输与交换。
一、IP地址的意义与作用IP地址在网络中具有以下几个重要的意义与作用：1. 设备标识：IP地址用于标识和定位计算机网络中的每个设备，就像人类使用身份证号码来辨识个人身份一样。
每个设备都被分配一个唯一的IP地址，这样网络上的其他设备才能准确找到它并与之通信。
2. 地址定位：IP地址可以用于定位设备的物理位置。
通过IP地址，我们可以得知某个设备所处的网络范围和所属的子网，从而确定设备的大致地理位置，这对于网络管理和故障排查非常重要。
3. 路由选择：IP地址是数据包在网络中寻找路径的依据。
在网络传输过程中，数据包需要经过多个路由器的转发才能到达目的地。
IP地址中包含了网络号和主机号，路由器可以根据这些信息进行路由选择，将数据包沿着最优路径传输，提高网络的传输效率和速度。
二、数据包的传输与交换原理在网络中，数据的传输与交换基于IP地址来实现。
当一台计算机发送数据包到另一台计算机时，首先需要将数据包封装成IP数据包，并附上源IP地址和目的IP地址。
1. 源IP地址：表示数据包发送方的IP地址，用于标识发送方的身份和位置。
2. 目的IP地址：表示数据包接收方的IP地址，用于指示数据包的目标位置。
当数据包从源主机发送出去后，它会经过网络中的路由器进行转发，每个路由器根据目的IP地址来决定下一跳的路径，直到数据包到达目标主机。
目标主机的操作系统会解析IP数据包，提取出数据包中的有效数据。
三、IP地址分类与划分为了有效管理和分配IP地址，IP地址被分为不同的类别，即A类、B类、C类、D类和E类。
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5.3IP交换
5.3.1 IP交换基本概念
IP交换技术最初由Ipsilon公司于1996年提出，也称为第三层交换技术、多层交换技术、高速路由技术等。
其实，这是一种利用第三层协议中的信息来加强第二层交换功能的机制。
因为IP不是唯一需要考虑的协议，把它称为多层交换技术更贴切些。
IP交换机可看作是IP路由器和ATM交换机的组合，其中ATM交换机去除了ATM信令和协议，并受IP路由器控制。
IP交换可提供两种信息传送方式：一种是ATM交换，另一种是基于逐跳(hop-by-hop)方式的传统IP交换。
采用何种方式取决于数据流的类型，对于连续的、业务量大的数据流采用ATM交换；对于持续时间短、业务量小的数据流采用传统IP传输技术。
IP交换技术主要有：
Ipsilon IP交换：改进ATM交换机，去除ATM控制器中的信令和协议，加上IP交换控制器，与ATM交换机通信。
该技术适用于机构内部的LAN 和校园网。
Cisco标签交换：给数据包贴上标签，此标签在交换节点读出，判断包传送路径。
该技术适用于大型网络和Internet。
3Com快速IP交换(Fast IP)：侧重数据策略管理、优先原则和服务质量。
Fast IP协议保证实时音频或视频数据流能得到所需的带宽。
Fast IP支持其它协议(如IPX)，可以运行在除ATM外的其它交换环境中。
客户机需要有设置优先等级的软件。
IBM聚类基于路由的IP交换ARIS(Aggregate Route－
based IP Switching)：与Cisco的标签交换技术相似，包上附上标记，借以穿越交换网。
ARIS一般用于ATM网，也可扩展到其它交换技术。
边界设备是进入ATM交换环境的入口，含有第三层路由映射到第二层虚电路的路由表。
允许ATM网同一端两台以上的计算机通过一条虚电路发送数据，从而减少网络流量。
基于ATM的多协议MPOA(MultiProtocol Over ATM)：ATM论坛提出的一种规范。
经源客户机请求，路由服务器执行路由计算后给出最佳传输路径。
然后建立一条交换虚电路，即可越过子网边界，不用再做路由选择。
5.3.2 IP交换协议
IP交换机使用了两种协议：通用交换机管理协议GSMP(General Switch Management Protocol)和Iplison流管理协议IFMP(Ipsilon Flow Management Protocol)。
GSMP (RFC 1987/2297)用在IP交换控制器中，完成控制ATM交换的功能。
IFMP (RFC 1953)用于IP交换机、IP网关或IP主机中，它把现有网络或主机接入到由IP交换机组成的IP交换网中，用来控制数据传送。
5.3.2.1 GSMP协议
GSMP是交换结构的一部分，用于IP交换控制器。
GSMP是一种异步协议，它把IP交换控制器设置为主控制器，而把ATM交换机设置为从属被控设备，使IP交换控制器用来控制ATM交换机的工作。
IP交换控制器利用该协议向ATM交换机发出下列要求：
建立和释放穿过ATM交换机的虚连接；
在点到多点连接中，增加或删除端点；
控制ATM交换机端口；
进行配置信息查询；
进行统计信息查询；
为某个用户流建立新的VPI/VCI。
GSMP按照主从方式、请求——响应式方式工作。
IP交换控制器向ATM 交换硬件发送请求，ATM交换硬件在动作完成后给出一个响应。
GSMP有5种基本消息类型：配置消息、连接管理消息、端口管理消息、统计消息和事件消息。
5.3.2.2 IFMP协议
IFMP用于相邻的IP交换机对某个数据流的信元进行重新标记。
IFMP
协议消息从IP交换机传递到其上游交换机。
IFMP功能包括关联协议和重定向协议，前者发现链路上的对等IP交换机，后者管理指派给某个数据流的标记(VPI/VCI)。
IFMP消息的发送端用IPv4的分组头封装IFMP信息，目的端IP地址是外部链路另一端的对等IP交换机。
对等IP交换机的IP地址通过关联协议获得。
IFMP重定向协议支持5种类型的消息：
(1) 重定向消息：通知相邻的上游IP交换机在某时间段内把某个标记赋予某个数据流。
(2) 重声明消息：通知相邻的上游IP交换机解除一个或多个流与标记的关联关系，并释放这些标记以便数据流标识符字段能够分配给其他数据流。
当网络拓扑变化或者下游IP交换机的标记不够用时，有必要进行这种操作。
解除关联关系的数据流重新采用缺省的转发工作方式释放标记以便将来使用。
(3) 重声明确认消息：在每个上述的重声明消息成功地释放了一个或多个标记后，相邻的IP交换机利用重声明确认消息给出确认。
(4) 标记范围消息：上游IP交换机向下游IP交换机发出标记范围消息，响应包含标记的重定向消息，指明上游IP交换机(发送端)不能分配该标记。
标记范围消息包含了最小和最大的标记值，上游IP交换机只能支持此范围内的标记值。
(5) 出错消息：对IFMP重定向消息的响应，用来通知下游的IP交换机，发送端由于处于异常状态而无法成功处理重定向消息。
5.3.3 IP交换机组成
IP交换机由ATM交换机硬件和一个IP交换控制器组成，如图5.7所示。
ATM交换机硬件主要利用ATM具有固定长度信元、硬件实现高速交换的特性来完成数据包的快速交换；IP交换控制器由流分类器、IP路由软件和控制软件组成，用于控制ATM交换机工作。
5.3.4 IP交换机工作原理
5.3.4.1 IP交换数据流类型
流是IP交换中的基本概念，IP交换是基于数据流驱动的。
在IP交换中将流分为两类：类型1是端口到端口的流，参见图5.8（a），它是具有相同源IP地址、源端口号、目的IP地址和目的端口号的一个数据分组序列，识别出这一类的流，实际上就识别出了相同一对主机之间不
同的应用；类型2是主机到主机的流，参见图5.8（b），具有相同源IP地址、目的IP地址的一个IP数据分组序列。
5.3.4.2 IP交换机工作过程
IP交换机通过直接交换和跳到跳的存储转发方式实现IP数据包的高速转移，其工作过程如图5.10所示。
1.对默认信道上传来的数据分组进行存储转发
在系统开始运行时，IP数据包被封装在信元中，通过默认VC在两个相邻的IP交换机逐跳转发。
当封装了IP数据的信元到达IP交换控制器后，被重新组合成IP数据包，在第三层按照传统的IP选路方式进行存储转发，根据IP路由表决定下一跳，然后再被拆成信元在默认VC上进行传送。
如图5.10 (a)所示。
2.向上游节点发送重定向消息
在对从默认VC传来的分组进行存储转发时，IP交换控制器中的流判别软件要对数据流进行判别，以确定是否建立ATM直通连接。
对于连续的、业务量大的数据流，要建立ATM直通连接；对于持续时间短的、业务量小的数据流，则仍采用传统的IP存储转发方式。
当需要建立ATM直通连接时，在该数据流输入的端口上分配一个空闲的VCI，并向上游节点发送IFMP的重定向消息，通知上游节点将属于该流的IP数据包在指定端口的VC上传送到IP交换机。
上游IP交换机收到IFMP的重定向消息后，开始把指定流的信元在相应VC上进行传送。
如图5.10 (b)所示。
3.收到下游节点的重定向消息
在同一个IP交换网中，各个交换节点对流的判识方法是一致的，因此IP交换机也会收到下游节点要求建立ATM直通连接的IFMP重定向消息，重定向消息含有数据流标识和下游节点分配的VCI。
随后，IP交换机将属于该数据流的信元在此VC上传送到下游节点。
如图5.13 (c)所示。
4.在ATM直通连接上传送分组
IP交换机检测到流在输入端口指定的VCI上传送过来，并收到下游节点分配的VCI后，IP交换控制器通过GSMP消息指示ATM控制器，建立相应输入和输出端口的VCI连接，以此建立起ATM直通连接，属于该数据流的信元就会在ATM连接上以ATM交换机的速度在IP交换机中转发。
如图5.13 (d)所示。