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1、分组传送网PTN技术培训,目 录,路由基础及MPLS介绍,2,传输层协议,TCPTransmission Control Protocol，RFC 793提供可靠的、面向连接的服务UDPUser Datagram Protocol，RFC 768提供面向无连接，尽力而为的传输服务,TCP连接三次握手,Internet,Client,Server,SYN(Seq=a),SYN ACK(Seq=b,a+1),ACK(Seq=a+1,b+1),滑动窗口,Len1024/Win4096,Len1024/Win4096,Len1024/Win4096,Len1024/Win4096,Ack4097/Wi
2、n2048,Len1024/Win2048,Len1024/Win2048,Ack6145Win2048,Server,Client,地址解析协议（ARP）,IP:10.0.0.1/24MAC:00-E0-FC-00-00-11,IP:10.0.0.2/24MAC:00-E0-FC-00-00-12,ARP Request,I need the Ethernet address of 10.0.0.2,ARP Reply,My Ethernet address is 00-E0-FC-00-00-12,网际控制消息协议（ICMP）,ICMP Echo Request,Is B reachabl
3、e?,ICMP Echo Reply,Yes,Im here.,A,B,IP地址,IP地址唯一标示一台网络设备，由32个二进制位组成IP地址分为两部分：网络部分和主机部分网络部分连接到同一物理和逻辑链路的所有设备的公共标识，对不同的物理或逻辑链路应该唯一主机部分唯一标识连接到链路的特定设备IP地址通常采用点分十进制的格式标识如：10.1.1.1,192.168.1.1,etc,二进制和十进制转化,27,26,25,24,23,22,21,20,8 bits,128+64+32+16+8+4+2+1=255,二进制和十进制转化（举例）,27,26,25,24,23,22,21,20,128+64
4、+32+0+8+0+0+1=233,IP地址分类,0,Network(7bits),Host(24bits),1,Network(14bits),Host(16bits),0,1,Network(21bits),Host(8bits),0,1,1,Multicast Address,0,1,1,1,0,1,1,1,Reserved,Class A,Class B,Class C,Class D,Class E,1.0.0.0126.255.255.255,128.0.0.0191.255.255.255,192.0.0.0223.255.255.255,224.0.0.0239.255.255
5、.255,240.0.0.0255.255.255.255,首字节法则,私有IP地址,私有IP地址10.0.0.010.255.255.255172.16.0.0172.31.255.255192.168.0.0192.168.255.255,掩码（Address Mask）,掩码用来标识IP地址的网络部分和主机部分。32 bits长，用点分十进制表示 A类地址掩码：255.0.0.0B类地址掩码：255.255.0.0C类地址掩码：255.255.255.0,And,IP地址,地址掩码,网络地址,子网和子网掩码,192,168,1,17,Network Part,Subnet Part(n
6、bits),Host Part(m bits),IP子网:192.168.1.16 255.255.255.240 或 192.168.1.16/28子网数计算:2n(n=4,24=16)主机数计算:2m-2(m=4,24 2=14),案例：IP子网规划,某公司有一个C类地址段：202.100.1.0/24，该公司有5个部门，每个部门属于不同的子网，每个子网的主机数在2025之间。请为该公司规划IP地址。,IP地址需求分析,互联地址点到点链路：PPP、HDLC广播链路：Ethernet设备标识协议中用来标识不同的设备如OSPF的Router ID，MPLS中的LSR ID等,IP地址规划原则,
7、互联地址点到点链路：2个主机地址30位掩码例如：10.1.1.0/30广播链路：由连接链路的主机数确定例如：60台主机，26位掩码可满足其需求设备标识32位掩码例如：1.1.1.1/32,案例：PTN网络IP地址规划,拓扑描述,10G Eth/POS,Ch STM-1,ATM STM-1,BSC,RNC,PTN 3900-1,PTN 3900-2,PTN 3900-3,PTN 3900-4,PTN 1900-1,POS STM-1,MLPPP,2 E1,1 E1,BTS,Node B,DCN,T2000 Server,GNE,GNE,GNE,案例：PTN网络IP地址规划,IP地址需求分析,PT
8、N 3900-1及其所管理的NEPTN 3900-2及其所管理的NEPTN 3900-3及其所管理的NE,PTN 3900-1 PTN 3900-2 PTN 3900-3 PTN 3900-4 PTN 1900-1,3900-13900-23900-13900-33900-23900-33900-23900-43900-41900-1,2.MPLS LSR-ID,1.接口互联IP,3.管理IP,案例：PTN网络IP地址规划,接口互联IP地址规划,案例：PTN网络IP地址规划,MPLS LSR-ID,案例：PTN网络IP地址规划,管理IP地址规划,VLAN的起源,隔离冲突域,Data Flow,
9、Switch,VLAN的起源,隔离广播域,VLAN A,VLAN B,VLAN C,Switch1,Switch3,Switch2,Router,VLAN的划分,有如下几种划分VLAN的方式：基于端口基于MAC地址基于网络层协议基于网络地址基于应用层协议,VLAN的基本概念,链路类型,VLAN 2,VLAN 3,Switch,Switch,Switch,Switch,Switch,Trunk,Access,VLAN的基本概念,端口类型在802.1Q中定义VLAN帧后，设备的有些端口可以识别VLAN帧，有些端口则不能识别VLAN帧。根据对VLAN帧的识别情况，将端口分为4类：Access端口Tr
10、unk端口Hybrid端口QinQ端口,STP/RSTP,Switch A,Switch B,Switch C,Switch D,Switch E,Switch F,Switch A,Switch B,Switch C,Switch D,Switch E,Switch F,Root,STP/RSTP的缺点,Switch A,Switch B,Switch C,Switch D,Switch E,Switch F,Host A,Host D,Host C,Host B,Root,Vlan 3,Vlan 2,Vlan 3,Vlan 2,Vlan 2,Vlan 3,Ethernet Link,Spa
11、nning Tree,MSTP,Switch A,Switch B,Switch C,Switch D,Switch E,Switch F,Host A,Host D,Host C,Host B,Root,Vlan 3,Vlan 2,Vlan 3,Vlan 2,Vlan 2,Vlan 3,Ethernet Link,Spanning Tree,Root,MSTP,Switch A,Switch B,Switch C,Switch D,Switch E,Switch F,Vlan 2,Vlan 3,Vlan 2,Vlan 2,Switch A,Switch B,Switch C,Switch D
12、,Switch E,Switch F,Vlan 3,Vlan 3,Vlan 2,Vlan 3,Root,Root,MSTI 1:Vlan 2,MSTI 2:Vlan 3,MSTP的应用,涉及MSTP的使用场景主要有三种：同一个PTN设备的多个端口连接同一个用户网络，此时需要让这几个端口与用户网络一起运行MSTP协议以防止环路产生。用户的一个CE设备连接到两个PTN设备上，利用MSTP协议完成通道的切换。用户的网络需要跨运营商网络运行生成树协议，此时PTN设备也只是需要完成BPDU报文的透传，不参与MSTP协议计算。,IP路由基础,什么是路由？,路由指导报文转发的路径信息路由表所有路径信息的集合
13、,R1,N,R1,M,DestinationNetwork N,Other Networks,路由表,display ip routing-tableRouting Tables:Destination/Mask proto pref Cost Nexthop Interface0.0.0.0/0 STATIC 60 0 10.0.1.1 Ethernet1/01.0.0.0/8 RIP 100 1 10.0.1.1 Ethernet1/01.1.1.0/24 STATIC 60 0 10.0.1.1 Ethernet1/01.1.1.1/32 OSPF 10 2 10.0.1.1 Ether
14、net1/02.2.2.2/32 DIRECT 0 0 127.0.0.1 InLoopBack010.0.1.0/30 DIRECT 0 0 10.0.1.2 Ethernet1/010.0.1.2/32 DIRECT 0 0 127.0.0.1 InLoopBack0127.0.0.0/8 DIRECT 0 0 127.0.0.1 InLoopBack0127.0.0.1/32 DIRECT 0 0 127.0.0.1 InLoopBack0,报文转发过程,最长掩码匹配报文目的IP地址与路由表各条目掩码“与”操作，用掩码匹配长度最长的条目指导报文转发例如：报文目的IP地址为1.1.1.11
15、、与路由表各条目掩码（0、8、24、32）“与”运算，结果为：0.0.0.0/0、1.0.0.0/8、1.1.1.0/24、1.1.1.1/32；2、选择最长掩码匹配条目1.1.1.1/32指导转发；3、从条目1.1.1.1/32对应的接口Ethernet1/0转发报文到下一跳10.0.1.1对应的路由器。,协议（Protocol）,链路层协议发现的路由（Direct）开销小，不需要配置。只能发现本接口所属网段的路由。手工配置静态路由（Static）无开销，配置简单，需人工维护，适合简单拓朴结构的网络。动态路由协议发现的路由（OSPF/RIP/IS-IS/etc.）开销大，配置复杂，无需人工维
16、护，适合复杂拓朴结构的网络。,优先级（Pref）,常见路由协议的缺省优先级,路由开销（Cost）,路由开销：当到达同一目的地的多条路由具有相同的优先级时，路由开销最小的将成为当前的最优路由。路由开销可由如下因素影响：线路延迟带宽线路占有率线路可信度跳数最大传输单元,路由协议分类,按作用范围分类：IGP(内部网关协议)RIPOSPFIS-ISEGP(外部网关协议)BGP,自治系统（AS）,自治系统（Autonomous System）,AS 100,AS 65000,IGP,IGP,BGP,BGP,路由协议分类,按协议算法分类距离失量算法路由协议（Distance-Vector）RIPBGP链路
17、状态算法路由协议（Link-State）OSPFIS-IS,距离失量算法路由协议,A,D,C,B,Routing Table,Routing Table,Routing Table,Routing Table,链路状态算法路由协议,链路状态路由协议算法工作过程可分为如下三个步骤：邻居和邻接关系建立链路状态信息泛洪最短路径优先（SPF）算法计算路由,邻居&邻接关系建立,链路状态数据库（LSDB）,SPF Tree,路由信息表,LSP FLooding,SPFAlgorithm,链路状态算法路由协议,SPF算法,10,10,10,10,20,10,30,40,20,60,B,C,E,D,F,A,案
18、例：城域网和骨干网路由协议部署,Internet骨干网IGP：IS-IS城域网IGP：OSPF骨干网和城域网之间EGP：BGP,Backbone,MAN,IS-IS,OSPF,BGP,BGP,案例：IP承载网路由协议部署,IP承载网IGP部署,IS-IS,P,P,P,P,PE,PE,PE,PE,IS-IS协议的工作过程,邻接关系的建立发现和维持邻接关系，是协议运行的前提链路状态数据库同步在路由域内泛洪链路状态信息，保证每台IS-IS路由器描述整个网络拓扑的、一致的链路状态信息库路由计算在链路状态信息库的基础上运行SPF算法计算出SPF树，再由SPF树导出路由表指导报文转发,IS-IS的邻接关系
19、建立,邻居关系和邻接关系邻居关系链路两端的IS都意识到对方的存在并可以进行协议报文的交互邻接关系邻居双方进行链路状态信息的交换,IS的标识,与谁建立邻接关系、建立何种邻接关系的前提是：每一个IS都有唯一的标识（System ID）标识每一个IS所属的区域（Area ID）标识IS的类型,NET,NET举例49.0001.1921.6800.1001.0086.0001.0755.000f.e225.da08.00,AreaID,SystemID,NSEL,AreaID,SystemID,NSEL,SPF计算,A,B,E,C,D,RTA,RTB,RTC,RTE,RTD,1,6,5,1,2,1,1
20、,2,1,1,MPLS介绍,MPLSMulti-Protocol Label SwitchingMulti-Protocol支持多种三层协议，如IP、IPv6、IPX、SNA等Label Switching给报文打上标签，以标签交换取代IP转发,MPLS网络结构,Non-MPLSNetwork,Non-MPLSNetwork,Non-MPLSNetwork,Non-MPLSNetwork,LER,LER,LER,LER,Core LSR,Core LSR,Core LSR,Core LSR,MPLS Domain,MPLS LSP,Non-MPLSNetwork,Non-MPLSNetwork
21、,LER,LER,Core LSR,Core LSR,Ingress,Egress,Transit,Transit,LSP,MPLS基本概念,标签空间（Label Space）015预留，特殊用途161023静态LSP和静态CR-LSP共享的标签空间1024以上（包括1024）LDP、RSVP-TE、MP-BGP等动态信令协议的标签空间,MPLS基本概念,L2 Header,L3 Header,L3 Payload,Outer Label,Inner Label,Label Stack,标签栈,MPLS基本概念,上游（Upstream）和下游（Downstream）,LSR A,LSR B,L
22、SR C,192.168.1.0/24,Data Flow,Data Flow,转发等价类（FEC）,FEC（Forwarding Equivalence Class）是一组具有某些共性的数据流的集合。这些数据流在转发过程中被LSR以相同方式处理。FEC可以根据地址、业务类型、QoS等要素进行划分。在传统的采用最长匹配算法的IP转发中，到同一条路由的所有报文就是一个转发等价类。,标签操作,标签操作包括如下类型：PushSwapPopPHP（Penultimate Hop Popping）PTN不支持PHP,LSP建立的基本过程,LSP标签分发,Ingress,Transit,Egress,Tr
23、ansit,3.3.3.3/32,To 3.3.3.3/32Label=X,To 3.3.3.3/32Label=Z,To 3.3.3.3/32Label=Y,静态LSP的建立,原则：前一节点出标签的值就是下一个节点入标签的值Ingress节点对应FEC路由可达出接口Up且使能MPLS转发能力Transit节点入接口和出接口Up且使能MPLS转发能力Egress节点入接口Up且使能MPLS转发能力,动态LSP的建立,动态LSP通过标签发布协议动态建立。MPLS可以使用多种标签发布协议，例如：LDP：Label Distribution ProtocolRSVP-TE：Resource Rese
24、rvation Protocol-Traffic EngineeringMP-BGP：Multi-Protocol BGP在PTN PWE3中，RSVP用来分配Tunnel标签，LDP用来分配PW标签,案例：静态LSP的建立,Ingress,Transit1,Egress,Transit2,3.3.3.3/32,100,200,300,MPLS转发,Ingress,Transit1,Egress,Transit2,3.3.3.3/32,100,200,300,IP PacketTo:3.3.3.3,Push,Swap,Swap,Pop,IP PacketTo:3.3.3.3,Label:300
25、,IP PacketTo:3.3.3.3,Label:200,IP PacketTo:3.3.3.3,Label:100,IP PacketTo:3.3.3.3,案例：MPLS转发实例,MPLS对TTL的处理,Uniform模式,MPLS Domain,CE,PE,P,PE,CE,IP TTL255,IP TTL 254,MPLS TTL254,MPLS TTL254,IP TTL 254,MPLS TTL253,IP TTL 252,MPLS对TTL的处理,Pipe模式,MPLS Domain,CE,PE,P,PE,CE,IP TTL255,IP TTL 254,MPLS TTL100,MP
26、LS TTL100,IP TTL 254,MPLS TTL100,IP TTL 253,MPLS TTL 99,MPLS Ping/Traceroute,MPLS PingLSP故障检测 MPLS TracerouteLSP故障定位,MPLS Ping,MPLS Ping,RouterA,RouterB,RouterC,RouterD,1.1.1.0/30,.1,.1,.1,.2,.2,.2,3.3.3.0/30,2.2.2.0/30,5.5.5.5/32,4.4.4.4/32,LSP,MPLS Traceroute,MPLS Traceroute,RouterA,RouterB,Router
27、C,RouterD,1.1.1.0/30,.1,.1,.1,.2,.2,.2,3.3.3.0/30,2.2.2.0/30,5.5.5.5/32,4.4.4.4/32,LSP,为什么需要MPLS OAM？,Server Layer,User Plane,Control Plane,Client Layer,MPLS Layer,MPLS引入的网络层次位置示意,对MPLS OAM的要求,MPLS OAM应能够满足下述两方面的要求：检测不同用户平面缺陷与控制平面的OAM分离控制平面传送的是信令，用户平面传送的是用户数据，二者使用的路径可能不同对于静态建立的LSP，不存在MPLS控制平面MPLS控制平
28、面故障时，可能并不影响用户平面的流量转发,MPLS OAM需要实现的功能,MPLS OAM需要实现以下功能：提供按需查询和连续的检测，了解被监控的LSP是否存在缺陷发生缺陷后，能够探测到缺陷、分析、定位，通知网管系统，并根据缺陷的类型采取适当的行动在链路出现缺陷或故障时迅速进行保护倒换在LSP迭代应用中，适当的处理可以抑制告警风暴具备良好的兼容性能够测量LSP的可用度和网络性能，为用户计费提供依据,MPLS OAM报文,MPLS OAM使用的报文分为三类：连通性检测CV（Connectivity Verification）FFD（Fast Failure Detection）前向缺陷通告FDI
29、（Forward Defect Indication）后向缺陷通告BDI（Backward Defect Indication）,MPLS OAM缺陷检测,基本检测过程CV检测对于宿端CV检测，宿端设定宽度为3秒的滑动窗口（sliding window），根据在滑动窗口内接收到的CV报文判断LSP状态。FFD检测对于宿端FFD检测，宿端设定宽度为3倍FFD发送周期的滑动窗口，根据在滑动窗口内接收到的FFD报文判断LSP状态。,MPLS OAM缺陷检测,MPLS OAM缺陷检测示例,Source LSR,Sink LSR,Transit LSR,Transit LSR,CV/FFD,14:OAM
30、 Alert,LSP Out-label,BDI,14:OAM Alert,LSP Out-label,反向通道,承载BDI报文的反向通道包括以下三种类型：专用反向LSP共享反向LSP非MPLS返回路径,PWE3基本业务流程,PWE3:Pseudo-Wire Emulation Edge to Edge,IP/MPLS,CE1,CE2,CE4,CE3,VPN1Site1,VPN2Site1,VPN1Site3,VPN2Site4,PE1,PE2,Tunnel,AC,PW,PW Signaling,Forwarder,Forwarder,P,Emulated Service,PW Label,T
31、unnel Label,PWE3的基本概念（二）,PW：Pseudo Wire用户边缘设备（CE）：Custom Edge运营商边缘设备（PE）：Provider Edge router控制字（CW）：Control Word虚电路连接验证（VCCV）：Virtual Circuit Connectivity Verification,PW的功能,PW的功能封装来自CE的业务将封装好的业务传递至传输隧道在隧道两端建立PW实现PW相关的QoS管理PW端的信令、时间和序列等PW状态及告警管理,PW的分类,静态PW静态PW（Static PW）不使用信令协议进行参数协商，而是通过命令手工指定相关信息，数据通过隧道在PE之间传递。动态PW动态PW是指通过信令协议建立起来的PW。在PTN中，建立PW的信令协议是LDP。,
