精品课件-现代通信网(郭娟)-第五章 互联网-01

.
uvwxyz
1
3.u3vwxyz 1.2
.
,B
1 A
D3.u3vwxyz 1.4
3.u3vwxyz
2 . 分段以满足1子 网2的要求 1
,D
2.
2.
4,
22
4 53.3 xyz
53.3 uvw
2.5
,5
3. 1, I
3.4
3.2,
,IIII3I.3 xIyIz
II II3I.3 uvw
2020/12/15
ISP必须有上联路由器接 到Internet。
AAA，使用RADIUS协议
DHCP协议
2020/12/15
无线终端
典型的家庭网络
通常由一个设备 实现
wireless access
point (54 Mbps)
2020/12/15
连接到电信局端设备 cable 或 DSL modem router, firewall, NAT wired Ethernet (100 Mbps)
城域－宽带接入网
业务接入控业制务点接入控制点
BRAS
SR
汇聚交换机/ MSTP/RPR
汇聚交换机/ MSTP/RPR
汇聚交换机/ MSTP/RPR
接入点 接入点 接入点
DSLAM 园区交换机 DSLAM
铜缆楼道交换机
铜缆
CPE
五类 CPE
终端
CPE线 终端
xDSL用户 2020/12/15
终端 LAN用
I
I
IIuIvwxyz
I
2020/12/15
子网1 C
子网2 3
子网3 I I I
网间网互连的工作原理示例－2
引入两台路由器 实现三个异构子
A
B
网的互连，路由 器除了拥有相应
C
子网的地址，还
D
应该拥有个同一 的全局地址，以 1
4
2
识别不同子网上
的主机，实现正
3
确的转发。
5
I
II II
I I
I
2020/12/15
S
L C
RAS
Metro Network
DSLAM WiFi
Metropo litan
Network
GPRS
BTS
Netw
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ork
ISP Backbon
e Network
ISP Backbon
e Network
GGSN
ISP Backbon
e Network
ISP的类型 粗分为三个层次的ISP
怎样让不同类型的计算机相互通信？ 怎么解决网络的生存性、可靠性问题？
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设计方案
输入链路
IMP Memory
输出链路
分组交换 独立选路转发
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主机 A IMP 1
主机B IMP4
主机C IMP2
IMP5
IMP6
无连接方式
主机D IMP3
IMP7
主机E
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骨干提供
商
ISP1网 络 B BR R
B
B
R
R
IXP1
IXP2
ISP4网 络
B R
（Ethernet或虚电路（）Ethernet或虚电路）
B R
ISPB2网 络R
BR：边界路由器，运行BGP 的直接对等互联 2020/12/15
B ISP3B网 R 络R
：ISP之间
IXP的结构 现有的IXP 95%采用Ethernet组建可管理的两层网络. 采用
E-APS保证网络可靠性。 每个接入到IXP的 ISP 和 Internet 骨干提供商，都要在
IXP所在地安装一台运行BGP的路由器。 IXP的两层网络提供 ISP之间的点对点对等直连。 IXP的主要peering model采用 SKA (Sender Keep All)模式。
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router
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互连的方式
7
7
6
6
5
5
4
4
3 2
dat2a link32
1 11 1
bridge (e.g. 802 MAC)
7
7
6
6
5 4
...
5 4
3 33 3
2 22 2
1 11 1
gateway
网间网的策略
子网1
互联设 备
子网2
子网3
IP协议扮演的角色
网协间议网NP1
NP1网协间议网NP2 NP3
统一的网间网协议，来解 决联网的复杂性，假设有 N个异构互连，需要的是N 种协议转换器，加一个网 20间20网/1协2/议15。
NP3 网间网
协议
NP2网协间议网
网间网互连的工作原理示例
A
B
问题：三个异
构的子网，各
Biblioteka Baidu
Cuvwxyz
自有不同的分
组格式，最大
允许分组长度， 1
2
地址方案，要 实现互连。
3uvwxyz
2020/12/15
David Clark
动机？
冷战催生: 1957年10月，前苏联 发射人类第一颗地球卫星，Sputnik 。 美国的回应：1958年1月成立DARPA (Defense Advanced
Research Projects Agency)和NASA（National Aeronautics and Space Administration ）, 进行军事科学技术研发，重 点在空间技术和通信技术。 2020/12/15
2020/12/15
异构网络互连原理
互联的原则：
提供不同子网间进程的通信 服务的同时，不能改变现有 子网的结构。（编址，最大 分组长度，定时，差错控制， 连接控制，选路机制等）。
7
7
6
6
5
5
4
4
3
3
2 1
phy1sical
2 1
repeater
7
7
6
6
5
5
4 3
net3work
4 3
2 22 2
1 11 1
传输层 路由表 ARP表
数据链路层
选路与转发
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路由协议
域间：BGP 域内：OSPF/RIP/ISIS
ARP
ICMP
IP分组格式-rfc791
0 4 8 12 16 19 24 28 31
vers ion
HLen TOS Identifier
TTL
Protocol
Total Length
I
网间网互连的工作原理示例－3
1
1.2
为每个主机
.
,B
和路由器端
1
口分配统一
A
的全局地址，
该地址应能 区分主机所 在的子网和 主机自身。
2 . 1 1
3. 1, I
1.4 ,D 2. 4, 4
2.5 ,5
3.4 ,II II
2. 22
3.2, II
1 . 3 C
2 . 3 3
3
2020/12/15
1 . 3 C
2 . 在目的地3 重装各 分段 3 uvwxyz
3.u3vwxyz 3 . 3
第五章 互联网及TCP/IP协议 5.1 互联网概述 5.2 网络层 5.3 路由协议 5.4 传输层 5.5 应用层 5.6 IPv6与MPLS
2020/12/15
网络层的主要功能
网络层
IP协议
分组格式 编址方案 转发规则
RSVP
ATM
PPP HDLC 数链层
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分层体系下信息发送：Web页封装
Http Header
Web page ...
TCP Application header payload
2020/12/15
Application
TCP
IP Data link Physical
两个问题： 异构性 可扩展性
Internet Corporation for Assigned Names
and Numbers ：IP地址和DNS的分配和管理工
作
We reject kings, presidents, and voting. We believe
in rough consensus and running code.”
现代通信网 Modern Communication Networks
第五章 互联网及TCP/IP协议 5.1 互联网概述 5.2 网络层 5.3 路由协议 5.4 传输层 5.5 应用层 5.6 IPv6与MPLS
2020/12/15
互联网的定义
Internet是将不同类型的网络互联在一起而形成的覆盖全 球的信息基础设施：
Fl ag
Offset Checksum
Source Address
Destination Address
Options (if any)
Data
20字 节
数据报模式：每一个分组都包含选路转发需要的全部 信息。
IPv4编址方式
特点： 1）采用分组交换技术 2）使用TCP/IP协议 3）接口开放、允许用户自己开发服务
2020/12/15
管理及标准化
Internet Architecture Board：管理 Internet的发展规划
Internet Engineering Task Force :技术标 准的研究制定工作
接入互联网
用户接入Internet涉及两个方 逻辑接入：四个要素
面：
主机标识：IP地址。
物理接入：
资源标识：URL
多种形式,xDSL,dial-up, LAN, WLAN,GPRS等。
配置主机TCP/IP协议， 要和物理接入方式匹配。
局端接入终结设备－RAS， 认证
DSLAM等
ISP提供的逻辑接入部件：
xDSL用户
光 纤
CPE 终端 大客
光 纤
CPE 终端 大客
案例：CN2 2020/12/15
OSI Model 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层
数据链路层 物理层
2020/12/15
Ethern et
PPP FR ATM X.2 5 HDLC E1
OSI与TCP/IP比较
H T T p
TCP/ITP Model
2020/12/15
互联网协议－现实的扩展
OSS
SNMP
AAA/ Radius
DHCP DNS
FTP HTTP SMTP Telnet 应用层 TCP UDP RTP SCTP 传输层
OSPF NAT BGP-4 ARP
Ethernet
Frame Relay
DiffServ IP ICMP MPLS IntServ/ 网络层
动机？ 如何让同一个网络上的两台不同类型的计算机相互通信？
ARPANET
2020/12/15
设计方案
Larry Roberts：网络的拓扑结构设计及资金预算管理
租用AT&T的50 kbps 专线 连接４节点网络:
•UCLA •Stanford，SRI •UC Santa Barbara •University of Utah,
主机A IMP 1
主机B IMP 4
主机C IMP2
IMP 5
IMP6
无连接方式
主机D IMP 3
IMP 7
主机E
2020/12/15
互联网主要特点
无连接（Connectionless）： 区别于传统电信网络面向连接的概念，使用分组交 换而不是电路交换。
端到端（End to End）： 在网络层（IP层）以上，通信的端系统（计算机） 应该直接通信不需要中间设备，类似防火墙、地址 转换设备等中间盒子（Middle-Box）是不被看好的。
ATM
服务器
应用层 传输层
IP Ethernet 物理层
保持物理网络不变
Ethernet Ethernet 物理层 物理层
统一的中间层逻辑网络
IP Ethernet PPP 物理层 物理层
IP PPP ATM 物理层 物理层
保持物理网络不变
ATM ATM 物理层 物理层
应用层 传输层
IP ATM 物理层
2020/12/15
Internet结构: ISP对等互联
第一层 ISP
第一层 ISP
Google
IXP
IXP
IXP
区域ISP
区域ISP
本地 本地 本地 本地 本地 本地 本地 本地 ISP ISP ISP ISP ISP ISP ISP ISP
2020/12/15
ISP间的互联方式
Internet
BBN 公司：设计并制造关键设备4台IMP ，实现这4个节 点之间的联网 ，最终目标17个节点。
UCLA的Kleinrock负责网络的测试和性能分析系统，以 及主机与IMP之间的通信软件（Vint Cerf, Steve Crocker, 和 Jon Postel ） 。
2020/12/15
设计方案 两个主要问题：
F T P
S M T P
e l n e
TSD FNH TMC ppP
TCP t
UDP
B O O T P
ICMP IP ARP
TCP/IP的典型沙漏模型
互联设备的功能：协议栈 网络设备：终端，交换机，路由器的协议栈。
主机
Ethernet
交换机
Ethernt
路由器
（互联网关)
PPP
路由器
ATM 交换机
简单性（KISS，Keep It Simple and Stupid）： 把复杂的功能放在端设备（计算机）上，网络设备 应该尽可能的简单，特别是网络设备不应该保留状 态。
开放性.....。
2020/12/15
网络结构－－ network of networks
Camp us Netw ork
骨干层：第一层 ISP (例如： AT&T、Sprint、NTT、中国 电信等), 网络覆盖全国/提供国际接入。
第二层ISP: 区域 ISP 连接1个或多个第一层 ISP, 也可能与其它第二层 ISP直接 互联
第三层ISP：本地ISP 最后一跳网络 (“access”)，是高层ISP的客户