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1、,数据通信网简介,2006年08月,数据通信网定义,数据通信网就是由数据终端、传输、交换和处理等设备组成的体系，用以数据的传输、交换与处理，并尽可能提高网内各种设备的利用率，以获得网内资源（包括通信线路、硬件、软件数据库等）的共享。数据通信网是一种使用转接交换设备和传输链路，将处于不同地理位置的数据终端设备互连起来，实现通信和信息交换的网络,数据通信网组网图,数据终端设备,转接交换设备,传输链路,骨干网,用户接入网,数据通信网发展趋势,数据通信技术的发展方向是数字化、宽带化、综合化、智能化、个人化和标准化。数字化就是在数据通信网上全面使用数字技术，包括信息的数字化以及传输和交换的数字化等。综合
2、化包括两重含义，即业务综合和网络的综合。前者指话音、数据、图像等各种业务的综合；后者指电信网、计算机网、电视网等各种网络的综合。智能化是指数据通信网中引入更多的智能部件，构成智能网（IN），从而提高网络和业务的应变能力；它可以对网络资源进行动态分配，随时提供满足各类用户需要的业务。个人化即个人通信，指无论任何人在任何时候，位于任何地方都能自由地与世界上其他任何人进行通信。,数据通信网名词简汇,信元 cell数据终端设备（Data Terminal Equipment，DTE）由数据输入设备（产生数据的数据源）、数据输出设备（接收数据的数据宿）和传输控制器组成。数据电路由传输信道（传输线路）及其
3、两端的数据电路终接设备（Data Circuit Terminating Equipment，DCE）组成有扰信道双绞线码组（或码字）中码元的数目称为码组的长度，简称码长。码组中非“0”位的数目称为码组的重量，简称码重。对二进制码来说，码重就是码组中“1”码的个数编码效率是指一个码组中信息位所占的比服务数据单元（Service Data Unit，SDU）协议数据单元（Protocol Data Unit，PDU）接口数据单元（InterFace Data Unit，IDU）,目录,一、数据通信基础二、计算机网络基础三、TCP/IP网络技术四、ATM网络技术五、IP over ATM网络技术六
4、、MPLS技术七、IP over SDH技术八、宽带网接入技术九、宽带网解决方案,目录,一、数据通信基础,数据网分类,一、数据通信基础,数据通信系统构成,数据通信终端 数据源、数据宿、传输控制器数据电路 传输信道（传输电路）、两端的数据电路终接设备中央计算机系统通信控制器（前置处理机）、主机、外围设备,一、数据通信基础,数据通信的特点,通信对象有机器参与数据通信完成计算机与计算机以及人与计算机的通信，而语音业务只完成人与人之间的通信。数据传输的可靠性要求高码组中任意一位坏，可能导致信息的失真或反意数据通信量的突发性比较严重需要提供足够灵活的接口能力数据通信的信息传输效率很高,一、数据通信基础,
5、KPI,有效性质量指标码元速率（调制速率）RB 单位：波特 B信息速率 Rb 单位：比特/秒数据传送速率 单位：比特/秒，常指调制解调器、中间设备、数据源/宿功率利用率 数据通信传输系统的功率利用率用系统信噪比来描述。在保证系统传输质量的条件下，系统所需要的最低归一化信噪比定义为系统的功率利用率频带利用率 频带利用率用系统单位频带内所实现的信息传输速率来衡量。表示为Rb/B(bit/s/Hz)表达式中，B为系统所需的传输带宽，Rb为系统的信息速率。可靠性质量指标误码率 在系统传输的码元总数中发生差错的码元数所占的比例称误码率误比特率 系统在传输中发生差错的比特数占传输总比特数的比例称误比特率误
6、字符率（误码组率）系统在传输中发生差错的字符数占传输总字符数的比例称误字符率,一、数据通信基础,双绞线 无屏蔽(UTP)/屏蔽，5类带宽是100M电缆 对称电缆芯线大多为软铜线，线径为0.41.4mm。长途对称电缆采用四线制双缆传输，传输频率为252kHz，可复用60个话路，有时传输频率可达552kHz，可复用132个话路。市话电缆上可传输脉码调制（PCM）数字电话，总码速率为2.048Mbit/s光纤纤芯直径小于5m时光在光波导中只有一种传播模式，称为单模光纤；纤芯直径较粗时光在光波导中可能有许多沿不同途径同时传播的模式，这种光纤称为多模光纤无线媒介 微波、红外、激光,传输媒介,一、数据通信
7、基础,信道容量（C）与带宽（B）和信噪比（S/N）有关。对于给定的信道容量，若减小带宽，则必须增加信噪比，即必须提高信号强度；反之，若有较大的传输带宽，则可用较小的信噪比,信道容量,一、数据通信基础,单工、半双工、全双工串行传输、并行传输同步传输、异步传输基带传输、频带传输,通信方式,一、数据通信基础,频分多路频分多路复用是指各路信号同时在同一信道中传输时占用不同的频带，即把各种信号（例如话音信号3003400Hz）通过调制将它们各自搬到不同的频段，然后在同一信道上同时传输时分多路时分多路复用是指各路信号同时在同一信道中传输时占有不同的时间间隔。具体来说就是把时间分成均匀的时间间隔，将每路信号
8、分配在不同的时间间隔内传输，以达到互相分开的目的,信道复用,一、数据通信基础,电路交换电路建立阶段：通过呼叫信令完成逐个节点接续过程，建立起一条端到端的电路。数据传输阶段：在已建立的端到端直通电路上传输数据。电路拆除阶段：完成一次数据传输之后，拆除该电路连接，释放节点和信道资源。存储/转发交换根据转发数据单元的不同又分为报文交换（massage switching）和分组交换（packet switching）报文是指具有完整消息含义的数据单元，例如电报、电子邮件、计算机文件及事务查询应答等。在电路交换网中，每个节点交换机是一个电子交换装置或是机电装置，数据的比特流在交换装置中不作任何处理就通
9、过去分组交换也属于“存储/转发”交换，但它不像报文交换那样以报文为单位进行交换、传输，而是以更短的，被规格化了的“报文分组”（packet）为单位进行交换、传输。分组交换又分为数据报分组交换和虚电路分组交换两种交换方式,交换技术,一、数据通信基础,数据报分组交换数据报方式是将每一个数据分组当作一份独立的报文一样看待，每一个数据分组都包含终点地址的信息，分组交换机（节点机）为每一个数据分组独立地寻找路径，因此一个完整的报文所包含的不同分组可能沿着不同的路径到达终点虚电路分组交换建立虚电路的呼叫过程称为虚呼叫（virtual calling），通过虚呼叫建立起来的逻辑通路称为虚拟电路（Virtua
10、l Circuit，VC，）简称虚电路逻辑信道提高数据电路利用率最主要的办法就是采用统计时分复用。每个逻辑信道以一个逻辑通道号命名，一对用户之间通信占用其中的一条逻辑信道。这些逻辑信道由节点机来管理分配虚电路虚电路就是两个用户终端设备在开始互相发送和接收数据之前需要通过网络建立的逻辑上的连接，一旦这种连接建立之后，就在网络中保持已建立的连接，用户发送的数据（以分组为单位）将按顺序通过该连接到达网络终点。虚电路分为永久虚电路和交换虚电路。,分组交换,目录,一、数据通信基础二、计算机网络基础三、TCP/IP网络技术四、ATM网络技术五、IP over ATM网络技术六、MPLS技术七、IP ove
11、r SDH技术八、宽带网接入技术九、宽带网解决方案,目录,二、计算机网络基础,面向终端的网络面向通信的网络标准化网络,计算机网络的组成与分类,计算机网络最初的定义是：以实现远程通信为目的的，一些互连的，独立自治的计算机的集合。当计算机网络发展处于第二阶段时，计算机网络被定义为：以相互共享资源（硬件、软件和数据）方式而连接起来，且各自具有独立功能的计算机系统之集合。,二、计算机网络基础,语义：规定通信双方彼此之间准备“讲什么”，即确定协议元素的类型。语法：规定通信双方彼此之间“如何讲”，即确定协议元素的格式。同步：规定通信双方彼此之间的“应答关系”，即确定通信过程中的状态变化，此项可用状态来描述
12、。,网络协议,二、计算机网络基础,为完成异构网络的互连，采用了TCP/IP分层体系。TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）于70年代末开始研究开发，1983年初，ARPANET完成了向TCP/IP全部转换工作。TCP/IP分层体系只包含4个功能层，即应用层、传输层、网际层和网络接口层，它与OSI/RM的对应关系如图所示,Internet网络协议,二、计算机网络基础,局域网模型对比,二、计算机网络基础,局域网,局域网（Local Area Network，LAN）是指将局部范围内的各种通信设备互连在一起实现相互间数据传输和资
13、源共享的通信网络分类 以太网（Ethernet）、令牌环（Token Ring）和令牌总线（Token Bus）媒体访问控制技术 固定接入、集中控制、分布控制,二、计算机网络基础,虚拟局域网,一个虚拟工作组可以跨越不同的交换机来组成一个广播域。虚拟局域网支持任意多个站点间的组合，一个站点或工作组可以属于多个虚拟工作组，一般交换机可以建立多达16个虚拟工作组。虚拟局域网可大大简化网络的管理。虚拟局域网可简化实际的网络结构，它允许管理员在中央节点来配置和管理网络。虚拟局域网为网络设备的变更和扩充提供了一种有效的手段。,二、计算机网络基础,高速局域网,快速以太网（Fast Ethernet）吉比特以
14、太网10吉比特以太网,二、计算机网络基础,广域网,广域网（Wide Area Network，WAN），有时也称远程网（long haul network），是覆盖地理范围相对较广的数据通信网络由主机（host，有时也称端系统）和通信子网（communication subnet，简称子网）组成，子网用于在主机之间传递信息电话交换网（PSTN）、分组交换数据网（又称X.25网）、帧中继网（F R）、数字数据网（DDN）等,二、计算机网络基础,广域网-DDN,点对点专用电路业务帧中继业务压缩语音/G3传真业务DDN组成 1本地传输系统 本地传输系统由用户设备和用户环路组成。2复用/交叉连接系统
15、复用/交叉连接系统主要由两部分组成，即复用系统和交叉连接系统。3、局间传输和网间互连 局间传输是指节点间的数字信道以及由各节点通过与数字信道的各种连接方式组成的网络拓扑。4网同步系统 DDN是一个同步数字传输网，因此全网所有的设备必需同步工作 5网络管理系统 对一个公用DDN来说，网络管理至少应包括：用户接入管理，网络资源的调度，路由选择，网络状态的监控，网络故障的诊断、告警与处理，网络运行数据的收集与统计，计费信息的收集与报告等,二、计算机网络基础,广域网-ISDN,通信业务的综合化。利用一条用户线就可以提供电话、传真、可视图文及数据通信等多种业务实现高可靠性及高质量的通信。由于终端到终端的
16、信道已完全数字化，因此噪声、串音及信号衰落失真受距离与链路数增加影响非常小。使用便利。正像在市电电源插口上能够接入各种家用电器那样，ISDN使用了国际统一的插座，可以利用该插座进行各种业务的通信，还可以将终端插头从插座中拔出，搬到任何有ISDN插座的地方进行通信费用低廉。ISDN是通过通信网的数字化发展而成的，因此只需在已有的通信网中增添或更改部分设备即可构成ISDN；,B通道：信息通道，用于传送用户信息；D通道：信令通道，用于传送电路交换用的控制信号，也可用来传送分组交换信息；H通道：信息通道，用于传输高速率用户信息，根据传输速率又可分为H0、H1、H3、H4通道,目录,一、数据通信基础二、
17、计算机网络基础三、TCP/IP网络技术四、ATM网络技术五、IP over ATM网络技术六、MPLS技术七、IP over SDH技术八、宽带网接入技术九、宽带网解决方案,目录,用户数据报协议UDP,网络文件系统 NFS,超文本传输 HTTP,简单网络协议SNMP,域名系统 DNS,简单邮件协议SMTP,文件传输协议 FTP,三、TCP/IP技术,TCP/IP是英文Transmission Control Protocol/Internet Protocol的缩写，中文译为传输控制协议/网际协议。TCP/IP是一种因特网互联通信协议，其目的是将各种异构计算机网络或主机通过TCP/IP实现互联
18、互通,基础,应用层,应用层、表示层、会话层,远程登录 TelNet,传输层,传输层,传输控制协议 TCP,地址解析协议 ARP/RARP,网际层,传输层,网际协议 IP,网络接口层,数据链路层、物理层,三、TCP/IP技术,帧Frame 数据链路层的信息单元，由数据链路层的帧头、帧尾以及网络层数据组成数据包Packet 网络层上的信息单元，由网络层的包头、包尾以及传输层的数据组成数据报Datagram 无连接网络服务所使用的网络层信息单位段Segment 传输层的信息单位数据单元 Data Unit 许多信息单元，主要有：服务数据单元（SDU）、协议数据单元（PDU）、网桥协议数据单元（BPD
19、U）,概念-信息格式,面向连接网络服务 能提供可靠的端到端通信，即需建立连接，通信结束后必须终止连接面向无连接网络服务 不建立和终止连接，不独享网络资源，而是动态选择不同的网络路径来传输数据包，动态分配网络带宽。,三、TCP/IP技术,主要功能包括：寻址和路由、分段和重组，传输过程中的数据损坏检测和更正IP数据报格式 由IP报头和IP数据组成，IP报头20个字节版本、头标长、服务类型、总长度、标识、标志、片偏移、生存时间、协议、头标校验和、源IP地址、目的IP地址、选项和填充 IP地址分类A类、B类、C类、D/E类、特殊的IP地址全0的地址：表示网络上主机的IP地址；全0的主机号码：表示该IP
20、地址就是网络地址；全1的主机号码：表示局部广播地址，即对该网络上所有的主机进行广播；0.0.0.0表示本机，只能做源地址；127.X.X.X：该类IP地址用作本地软件回送测试；全1地址255.255.255.255表示全网广播。子网划分子网掩码,网际协议-IP,三、TCP/IP技术,ICMP报文不仅用于传送差错报文，也用于传送控制报文类型字段（1字节）、代码字段（1字节）、校验和字段（2字节）、数据区（差错数据报报头和该数据报前64BIT数据，以帮助确定出差错的数据报）ICMP差错报文ICMP控制报文,网际控制协议 ICMP,三、TCP/IP技术,提供可靠的应用数据传输，有以下几个重要作用：多
21、路复用多种应用数据、测试所接收数据的完整性、顺序化乱序接收的数据、流控（通过TCP窗口大小）、定时功能、重传在传输过程中损坏或丢失的数据。TCP数据报格式，数据头20个字节TCP源端口、TCP目的端口、TCP序号、TCP确认号、数据偏移、保留、标志、窗口大小、校验和、紧急指针、选项和填充、数据TCP连接机制建立联网：主机A向主机B发出TCP连接请求报文，称为SYN报文，包括主机A的初始报文序号；主机B收到主机A发送的SYN报文后，回应连接确认SYN ACK报文，其中包括主机B的初始报文序号和主机B对主机A初始序号的确认；主机A在收到SYN ACK报文后，向主机B发送一个ACK报文，其中包括对主
22、机B初始序号Y的确认。终止联网：TCP联网如终止，必须经由特定的联网终止步骤才能释放资源，双方都可以发起。,传输控制协议TCP,三、TCP/IP技术,UDP适用于一次传输少量突发报文的应用，例如Telnet、电子邮件、简单网络管理协议（SNMP）、和域名系统（DNS）。UDP报头可记录封包源端与目的端的连接端口信息，让封包能够正确送达目的端的应用程序UDP报文的格式：源/目的端口字段、长度字段、校验和TCP/UDP端口由于标识通信的进程，每个端口都拥有一个端口号，由于区分不同端口。由于TCP/UDP是两种不同的传输层协议，因此TCP/UDP有各自独立的端口号,用户数据报协议UDP,三、TCP/
23、IP技术,路由选择（ROUTING）是指选择通过因特网从源节点向目的节点传输数据信息的通道，且数据信息至少通过一个中间节点。路由选择实质上是一种分组数据交换技术，路由选择协议位于IP层，是IP最主要的功能之一，由路由器（Router)来实现路由器的两个基本功能：将报文发送到正确的目的地；维持并确定最佳路由选择表。第一步：网络1路由器接收来自网络2的报文，确定其目的网络号第二步：网络1路由器查找路由选择表，确定输出端口和下一站地址路由选择方式：直接路由选择；间接路由选择路由协议分类：域内和域间两类，一个域通常又称为自治系统AS，AS是一个单一实体进行控制和管理的路由器集合，采用唯一AS号来标识。
24、域内协议称为内部网关协议（IGP）用于同一个AS中的路由器之间，作用是计算AS中任意两个网络之间的最佳路由；域间协议称为外部网关协议（EGP）用于不同自治系统路由器之间，作用是计算穿越不同自治系统的最佳路由路由选择算法：距离-向量算法VD算法，例如RIP协议，是用于刷新路由选择表的路由广播算法；链路-状态算法LS最短路由优先算法，由于交换链路和节点信息，意味着不用交换路由表路由信息协议（RIP）RIP定时发送路由更新信息来反映网络拓扑结构的变化表RIP报文格式：命令、版本、保留、地址格式标记符、路由标记、IP地址、子网标志、下一跳、计量标准边界网关协议（BGP），属于域间或外部路由协议，用于在
25、不同自治系统（AS）中提供路由选择功能即AS之间的路由选择信息是通过外部网关协议（EGP）来实现的，BGP是自治系统之间的路由选择协议，是1989年问世的，现有了4个版本。,路由选择协议,三、TCP/IP技术,RSVP是IETE制定的TCP/IP互联网的QOS标准,标准文档为RFC 2205,它可以为网络应用动态地提供合适的带宽,使网络应用可以为应用数据流请求所需QOSQOS是业务质量的缩写，它体现了数据网络提供的能力。网络包括ATM、以太网、帧中继和SDH等。衡量QOS的主要指标有：带宽控制、传输延迟、读码特性、流量控制、抖动控制和实时特性等RSVP数据流是一种TCP/IP报文序列，这些报文
26、具有相同的源地址、目的地址和QOS；传输类型主要有三种：尽力传输、带宽敏感传输和延迟敏感传输RSVP报文包括头和对象两部分；头：版本、标志、类型、校验和、长度、发送TTL、报文ID、MF和段位移；对象：长度、类号、类型C、对象内容,资源预留协议RSVP,三、TCP/IP技术,IPv6是下一代协议，目前使用的是IPv4使用32位地址，IPv6是128位bitIPv6地址有三类：单播地址、任意播地址、组播地址IPv6安全机制：通过两个专用的扩展报头来实现，即认证报头（AH）和加密安全净荷报头（ESP）,IPv6协议,目录,一、数据通信基础二、计算机网络基础三、TCP/IP网络技术四、ATM网络技术
27、五、IP over ATM网络技术六、MPLS技术七、IP over SDH技术八、宽带网接入技术九、宽带网解决方案,目录,四、ATM,ATM技术应用于Internet，不仅解决了带宽问题，还为将来提供具有高服务质量的IP业务奠定了基础，也是Internet多媒体会议电视等各种实时多媒体通信最有力的解决方案。ATM具有许多优越的特性，如端口速率高、吞吐量大、时延小、面向连接等，IP与ATM技术的结合，可以保证服务质量和可靠性，满足实时多媒体业务的要求异步转移模式(Asynchronous Transfer Mode,ATM)已被国际电信联盟电信标准部（ITU-T）于1992年6月定义为未来宽带
28、综合业务数字网（B-ISDN）的传递模式。ATM是以名叫信元（cell）的固定长度信息块（分组）为信息传输和交换基本单位的快速分组交换技术。术语“转移”包括了传输和交换两个方面，所以转移模式意指信息在网络中传输和交换的方式。“异步”是指在传输和接续中用户端带宽的分配方式ATM信元长度为53个字节,定义,四、ATM,ITU-T在L361建议中明确规定：信元长度53个字节，前5个为信头，后48个为信息域一般流量控制(GFC)4bits、虚通路标识符（VPI）8/12bits、虚信道识别符（VCI）16bits、信息类型（PT）3bit、信元丢失优先级（CLP）1bit、信头差错控制（HEC）8bi
29、t,ATM信元,四、ATM,信头的VPI/VCI一起标识一个ATM虚连接，在ATM系统中虚路径（Virtual Path，VP）、虚通道（Virtual Channel，VC）和物理信道间关系如图所示，它们是一种等级关系。一个物理信道由多个VP组成，一个VP又由多个VC组成在一条通信线路上具有相同的VPI的信元所占有的子信道叫做一个VP链路（VP Link）。一个VPC中传送的具有相同的VCI的信元所占有的子信道叫做一个VC链路（VC Link）。在组成一个VPC的各个VP链路上，ATM信元的VPI不必相同。同样，在组成一个VCC的各个VC链路上，ATM信元的VCI也不必相同。VP交叉连接设备
30、和VC交叉连接设备都叫做ATM交叉连接设备，它们的不同仅在于是处理ATM信元的VPI还是VCI,ATM虚连接,四、ATM,由ITU-T、ANSI、ATM Forum制定，分控制面、用户面和管理面,ATM协议参考模型,参考模型,协议结构,四、ATM,传输方式有三种：裸信元传输、基于SDH的传输、基于PDH的传输裸信元传输指的是直接利用光纤或电缆进行信元的传送，这是最基本的一种传输方法，不必借助其他下层的传输协议和系统SDH网络能够方便地对支路信号进行同步数字复用和交叉连接，同时希望帧结构能够兼容E1和T1两大PDH系列的信号。SDH采取同步复接的方式，所有STM-N采用的帧结构格式是相似的，即都
31、以STM-1为基础PDH不同等级传输帧格式之间的关系与SDH的不同，在SDH中STM-1、STM-4、STM-16和STM-64虽然传输速率不同，但传输帧之间有明确的关系，所以非常容易确定信息复用方式和复接格式,ATM信元传输模式,四、ATM,交换是电信网络中至关重要的一部分，是完成电信网络任意两点之间的通信的保证，从最初的人工交换、步进制交换、纵横交换到后来的程控交换，从电信网络（广域网）中时分、空分交换到局域网中的总线、令牌交换，都对宽带ATM交换产生巨大的影响 ATM交换机基本组成结构：在前面介绍ATM传输网络中引入VCC和VPC概念时讲述到VP交换和VC交换，实际上ATM交换就是相应的
32、VC/VP交换宽带对交换机的要求：多速率交换、多点交换、多媒体业务支持,ATM交换方式,四、ATM,ATM网络管理主要是提供给网络管理人员进行网络控制、配置和监控操作，以向网络用户提供合适的业务。端到端连接的配置是ATM网络管理最主要的组成部分，面向连接配置管理包括用法参数控制、连接允许控制、资源管理和业务量管理等OAM协议提供了标准的OAM信元，使由多个不同厂商的设备所组成的网络能够进行OAM的互操作，OAM为每个虚通道或虚通路连接提供故障检测、故障定位和性能监视维护和监测功能OAM按照国际标准制定了用于管理和控制的信元标准，共分5个层次：F1、F2和F3信息流用于物理层。提供OAM功能和产
33、生物理层OAM信息流的机制取决于所采用的传输系统。ATM层OAM信息流定义了两级：虚通路级的F4和虚信道级的F5,ATM网络管理,四、ATM,ATM网络包括非常大的网络拓扑，其中包括较长的传输线路、较多的节点、很高的速率、多个网络设备厂商提供的设备以及多个业务提供者故障管理信元 故障管理信元包括告警指示信号（AIS）信元、远程故障指示（RDI）信元、连续性校验（CC）信元及环回信元。激活与去激活信元 激活/去激活信元可以激活或去激活PM和CC OAM信元流，OAM信元流也可以通过交换机的网络管理系统性能管理 大多数ATM业务类别都有相关的QoS参数。在实际网络中，端用户及端用户应用将假定ATM
34、网络能提供它们预先协商的QoS值 严重错误信元块（SECB）；错误信元计数；丢失的CLP01用户信息的信元；丢失的CLP0用户信息信元；误插入的用户信息信元；所传输的用户信元（CLP01及CLP0）的数目；被损伤的信元块；传输延迟,ATM网络管理-续,目录,一、数据通信基础二、计算机网络基础三、TCP/IP网络技术四、ATM网络技术五、IP over ATM网络技术六、MPLS技术七、IP over SDH技术八、宽带网接入技术九、宽带网解决方案,目录,五、IP over ATM技术,IP技术与ATM技术相结合的难点在于，ATM是面向连接的技术，而IP是面向无连接的技术。重叠模型是将IP网络层
35、协议重叠在ATM之上，即ATM网与现有的IP网重叠。集成模型是将IP路由器的智能和管理性能集成到ATM交换中形成的一体化平台。本章介绍重叠模型中的各种技术，在第六章中介绍集成模型中的MPLS技术三种模式：传统CIPOA模式、ATM上多协议规范(MPOA)技术、ATM局域网传真技术,五、IP over ATM技术,CIPOA是IP和地址解析协议（Address Resolution Protocol，ARP）在ATM网络环境下的初期应用，是暂时的解决方案CIPOA的基本思想是利用IP对低层网络技术的包容能力，在ATM网络上支持IP最大传送单元为9180字节。信元通过ATM网络转送到远端被叫处，重
36、新进行组合形成IP数据报CIPOA的关键之处在于解决IP地址与ATM地址之间的转换问题，即实现IP地址与ATM地址之间的解析。若路由器A收到一个来自LAN端口的IP数据报，则根据数据报的IP地址查询其路由表，确定将该IP数据报转发到哪台路由器，如果是要通过ATM网络将IP数据报转发到路由器B，则路由器A采用IP与ATM地址解析协议，确定路由器B的ATM地址，建立路由器A到路由器B的ATM连接,CIPOA定义,五、IP over ATM技术,初始化：当新的主机第一次添加到一个LIS时，先要与该LIS的ARP服务器建立ATM虚连接，然后ARP服务器向该主机发送In ATM ARP请求，询问主机的I
37、P地址和ATM主机，根据主机的应答信息，ARP服务器在IP与ATM地址对应表中添加该主机的地址记录数据传送：IP主机向LIS中的其他主机发送数据时，先通过ARP服务器进行地址解析，得到对方的ATM地址，启动ATM信令交换，建立一条ATM虚连接,CIPOA工作,五、IP over ATM技术,CIPOA可利用ATM网络的业务质量来支持包括语音、数据和视频的多媒体业务CIPOA成功地解决了IP地址与ATM地址的映射问题，实现简单、延时小。能支持更大的最大传输单元（Maximum Transmission Unit，MTU），提高了传输效率和网络的性能。CIPOA只定义了LIS内的协议，当位于两个不
38、同的LIS主机要求通信时，需要借助于一个中间路由器才能实现，并且每个LIS都需要一个ARP服务器实现LIS间通信所需的传统路由器的性能将会产生“瓶颈”问题，因为传统路由器的转发速度是无法与ATM交换机的交换速度相比的。这个问题可用MPOA协议来解决。CIPOA只支持IP，不支持IPX等网络协议，限制了它的应用CIPOA没有解决连接建立的延时问题，因为即使两台主机间存在ATM连接，主叫端也需要先建立一条与路由器相连接的ATM连接，同样，被叫端也需要建立一条相应的ATM连接，由此建立呼叫和进行处理会引入额外的时延。为此，IETF制定了下一跳解析协议（Next Hop Routing Protoco
39、l，NHRP）协议来解决此问题CIPOA不支持LAN的广播业务和组播业务，因为CIPOA的地址解析协议未定义IP广播地址和ATM地址之间的映射。为此，IETF制定了MARS（Multicast Address Resolution Server）协议来解决此问题,CIPOA特点,五、IP over ATM技术,MPOA是由ATM论坛制定的ATM上的多协议规范。它支持多种网络协议，能将网络层地址（IP地址）直接映射为ATM地址，支持可变长度的MTU，借助提出的“虚拟路由器和交换路由器”等概念，主机间能建立直接的ATM VC，解决了路由瓶颈问题，是一种功能强大的网络层解决方案MPOA将路由功能分散
40、到了MPOA客户设备和所连接的ATM主机以及MPOA服务器中。如果本地的MPOA服务器不知道正确的ATM地址，它会通过NHRP功能，将查询传送到其他的MPOA服务器或路由器，来自MPOA服务器的目的地ATM地址可以是主机的地址（如果主机是直接连接ATM的），或者是相应边缘设备的ATM地址，数据包将发送给这个主机或边缘设备MPOA的目的是解决跨过多个路由器建立连接问题，以便充分利用网络的QoS保证的能力。在MPOA模型终端系统之间只存在一跳的距离，在ATM网络上有两种路由方案，一种方案是RFC 1483多协议封装。该方案简单，可在任意路由器之间建立ATM SVC,MPOA定义,五、IP over
41、 ATM技术,第三层映射：MPOA位于OSI/RM的第三层，即网络层。建立直接连接：直接连接是一条为特定的数据流而建立的ATM SVC。数据封装与传输：在MPOA中，有两种基本的工作模式：默认和“直通”,MPOA工作,五、IP over ATM技术,由于地址解析和路由选择由MPOA服务器完成，数据封装/拆封和包转发由边缘设备（或主机）完成，因此，能充分利用ATM交换的优势，MPOA客户间互联无需使用传统路由器，解决了LANE和CIPOA的带宽瓶颈问题,MPOA特点,五、IP over ATM技术,ATM局域网是以ATM交换机作为网络中的交换节点，在一定范围内构成的专用网络ATM局域网问题一：与
42、现有局域网的综合。ATM要成为局域网的主流技术，就必须解决与现有局域网的综合ATM局域网问题二：扩展性。ATM技术基于标准的SDH/SDNET，网络的扩展性很好，能够根据用户数量和业务量调整网络的带宽，既可以提供到桌面的高速连接，也可以作为骨干网技术ATM局域网问题三：网络管理。ATM和现有的局域网互联时，面向连接的特性会带来许多问题传统局域网与ATM的差异主要表现在：局域网是无连接的传送技术，而ATM网络提供面向连接的服务；对共享媒介的局域网来说，实现广播和多点传送的功能轻而易举，ATM网络的特长则是提供点对点的连接；局域网MAC地址基于硬件，与网络拓扑无关，ATM地址则由网络确定LANE(
43、ATM论坛制定技术规范）是在ATM上模拟传统局域网，通过ATM网将多个传统局域网和终端设备互联，在ATM网上构造新的局域网，这些局域网节点间的通信行为与传统的局域网完全相同。局域网仿真对局域网隐藏了ATM交换结构，局域网终端感觉不到ATM的存在，因此无需修改该终端设备的软硬件，就可以利用ATM网络的各种优点,局域网仿真定义,五、IP over ATM技术,初始化：LEC（局域网仿真客户端）通过初始化过程寻找LECS（局域网仿真结构服务器）的位置，建立与LECS的ATM虚连接配置：配置时，LEC从LECS获得它希望加入ELAN的LES的ATM地址，然后LEC向LECS报告自己的结构参数，包括它的
44、ATM地址、MAC地址、支持的局域网类型以及最大帧长等，也可以告诉LECS，它要加入的ELAN的名称，如“电信系”或“工程部”加入：LEC一旦获得它所需要的信息，就可以加入特定的ELAN注册和BUS初始化：LEC在注册阶段向LES提供自身ATM地址和局域网MAC地址对的信息，这些对应关系是在加入阶段没有提交给LES的剩余地址对传送数据：LEC从高层驱动器接口中接收局域网MAC数据帧，其中包含有目的终端的MAC地址，MAC地址的第一个比特表明了该数据帧要求单点还是多点的通信，LEC之间通过ATM信令建立传送数据的直接通路，它是交换虚连接（SVC）。,局域网仿真工作,五、IP over ATM技术
45、,虽然局域网仿真的目的是在ATM网络中提供传统的局域网业务，但它构造的ELAN具有些优于传统局域网的特性。ELAN中的拥塞问题远远小于传统的局域网。传统局域网采用共享媒介的系统结构，当网络上的用户增加，业务量过多时，网络性能会急剧恶化，为解决这个问题，将传统局域网分段，形成几个小规模的局域网后，再连到ATM网络中，并配置到同一个ELAN局域网仿真不解决路由选择问题，不同ELAN之间的通信仍然需要路由器。路由器在各个入口和出口间平衡业务量，当它通过LUNI连接到ATM网上时，必须具有很高的吞吐量（如100000帧/s）才能充分体现ATM的优越性，传统的路由器很难到达这么高的要求，从而形成了ELA
46、N之间通信的瓶颈。局域网本身有自己的一套地址解析协议，实现IP地址和MAC地址的映射。局域网仿真不能利用ATM网络提供的QoS服务，实现QoS要求网络层的结构反映到ATM网络中。其他的IP Over ATM方案，从网络层接入ATM，因此可以利用ATM提供的QoS服务。ATM网传送用户数据时，长数据包的传输效率高于短数据包。,局域网仿真特点,目录,一、数据通信基础二、计算机网络基础三、TCP/IP网络技术四、ATM网络技术五、IP over ATM网络技术六、MPLS技术七、IP over SDH技术八、宽带网接入技术九、宽带网解决方案,目录,六、MPLS,多协议标记交换（Multi-Proto
47、col Label Switching，MPLS）技术，是一种在开放的通信网上利用标记引导数据高速、高效传输的新技术互连网的迅猛增长对当前基于IP的干线网提出了挑战，表现在：新的应用层出不穷，如语音传送、视频服务、多媒体信息传输等。目前的IP路由技术采取基于目的地址的最优数据传输通路查找法，而不考虑所要传送数据的其他性能要求；网络规模迅速增长，但现有的IP路由技术及组网方式不适应网络的扩展和许多增值服务的提供各种IP与ATM融合的技术，如LANE，IPOA，MPOA，ARIS，TAG，SWITCH等都只能解决局部的问题，这些技术虽然利用了ATM高速交换的特性，但要么没有充分利用ATM的QoS特
48、性，要么过于复杂和标准不完善。目前数据传输的承载技术具有多样性的特点，如ATM、FR、PPP和SDH等虚拟专用网（Virtual Private Network，VPN）是提供新一代电信业务的基石，但是当前的网络技术在实现VPN扩展性、安全性、管理性方面都有很大的、先天的缺陷，急需加以改造以适应VPN市场增长的需求。MPLS技术是网络时代发展最迅速的技术，并且已经成为宽带骨干网中的一个根本性的重要技术LSR就是实现了MPLS功能的ATM交换机。LER可以是具有MPLS功能的ATM交换机，也可以是具有MPLS功能的路由器MPLS越来越引起人们的关注。在IP与ATM结合的模型中，人们普遍认为MPL
49、S是将ATM与IP两种技术相结合的一种较好的广域网解决方案,定义,六、MPLS,MPLS的灵活性表现在：LSP的建立由网络边缘的LER负责，保持传统因特网“核心简单，边缘复杂”的设计原则。MPLS属于集成模型，它基于标记交换机制，在ATM层上直接承载IP业务，与重叠模型相比，提高了业务的性能和网络的效率，有以下特点：与7号信令网络相同，每个交换机都具有第三层智能，可以重新进行选路连接。MPLS使用标记作为标识，通过路由表寻找下一跳，适用于高速中继，如STM-4，STM-16和STM-64MPLS使用（Classless Inter Domain Routing，CIDR）的机制，不需要32位I
50、P地址。MPLS采用VC融合（VC merge）的机制，同一终点的多个VC可以汇集成为一个VC，从而节省了VCI的资源。ATM交换机与IP相结合，无需复杂的地址解析,特点,六、MPLS,帧中继交换机根据网络层路由信息，对MPLS业务流进行标记封装，并进行转发，转发此业务流的帧中继交换机便成为了标记交换路由器(LSR)FR交换机作为LSR运行时，应考虑：DLCI字段的长度传输机制的限制，FR-LSR并不提供TTL-递减（TTL-decrement）功能（TTL值存放在IP报头内，通常TTL-递减功能是针对路由器而言的）拥塞控制虽然有些交换机通过配置，可以把多条入DLCI映射到一条出DLCI，即支
