精品课件-现代通信网(郭娟)-第五章 互联网-01
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《现代通信网技术》课件第五章 分组交换(jj)
P 100
P 010
F 000
F 110
F 001
4、数据链路建立与拆除 通信区全过程
收发网络层分组（封在 I中）用S对I差控流控
三 X.25虚电路
1、两个DTE之间的虚电路：2个LCN，LCN短，只有本地意义，两个不同 的（DTE—DCE）的链路可用相同的LCN； 2、DTE—DCE之间的物理链路上可建立多条至不同目的地的虚电路； 3、通信全过程
帧的表示方法
帧类 别 命令 响应 1
II
0
RR RR 1 S RNR RNR 1
REJ REJ 1
SABM
1
DISC
1
U
DM 1
UA 1
FRMR 1
编 234
N（S） 000 010 001 111 100 111 100 110
码 5 678
P/F
N（R）
P/F
N（R）
P/F
N（R）
P/F
N（R）
R2路由表
目的主机 下一跳R 距离 网络号 20.0.0 30.0.0 10.0.0 40.0.0
R3路由表
目的主机 下一跳R 距离 网络号 30.0.0 40.0.0 20.0.0 10.0.0
3、分组类型与功能
分组类型
第三字节
DTE—DCE
DCE—DTE
87 6 5 4 3
呼叫请求 呼叫接受 清除请求
2、虚电路建立
A？ ？20 ？C ？78
2、分组转发
１、三层虚信道三层复用 ２、随路信令 呼叫建立与用户数据同一 虚信道
84
七 流量控制
作用：1、网络过载引起吞吐量下降、拥塞、延时增加； 2、网络锁死、网络与用户速率匹配。
现代通信网(郭娟)第一章-绪论
R2
R3
静态复用
时隙
1帧
每个“对话”分配一个“时隙”，固定的时隙数组成 一“帧”。
帧中时隙的相对位置确定数据属于哪一个“对话”。
发送方和接收方之间需要保持“同步”。
统计复用
来自一个“对话”的数据可以在任何时间传送， 没有时隙的限制。 按需分配
统计复用
终端A b a 复 终端B 2 1 用 器 终端C y x b y 空闲 2 1 标记 x a
电路建立
主机1和2之间的 传播时延
数据传输
DATA
电路释放
无连接：一个阶段
主机1 交换机1 交换机2 主机2
分组1的传输时延
Packet 1 Packet 2
主机1和节点1之 间的传播时延
Packet 1
分组1在节点2 的处理时延
Packet 3
Packet 2
Packet 3
Packet 1 Packet 2
ISP Backbone Network
S L C
RAS ISP Backbone Network
DSLAM
Metropolita n Network
WiFi
ISP Backbone Network
BTS
GPRS Networ k
GGSN
1.1.2 通信网的定义和构成
定义： 通信网是由一定数量的节点
面向连接和无连接
面向连接
三个阶段
连接建立 数据传输 连接释放
适用于大批量、可靠的数据传输业务，网络控制机制复杂 建立阶段选路 不需建立连接，可以直接通信 适用于突发性强、数据量少的数据传输业务 每个分组选路
第5章 现代通信网 自考《通信概论》课件
5. 3 综合业务数字网
5.4 B-ISDN与ATM 5.5 用户接入网
5.1
通信网的基本概念及构成
5. 1. 1 通信网的基本概念
5.1.2 5.1.3 5. 1. 4 5. 1. 5 通信网的构成 通信网的基本结构 通信网的质量要求
5.1.1 通信网的基本概念
通信网是由一定数量的节点和连接 节点的传输链路相互有机地组合在一起， 以实现两个或多个规定点间信息传输的 通信体系。
综合业务数字网54bisdn与atm55用户接入网51通信网的基本概念及构成通信网的基本概念512通信网的构成513通信网的基本结构511通信网的基本概念通信网是由一定数量的节点和连接节点的传输链路相互有机地组合在一起以实现两个或多个规定点间信息传输的通信体系
第5章 现代通信网
5. 1 通信网的基本概念及构成 5. 2 电 话 网
5.2.3 用户环路设计 一、 用户环路的配线方式 二、
一、 用户环路的配线方式 用户线路一般由主干线路(主干电缆或称馈线 电缆)、配线线路(配线电缆)和用户引入线三部 分组成。 配线方式有如下几种： 1 2 3
复接配线
二、 用户环路的传输设计
用户环路设计的一项重要内容是确定 电缆的线径，电缆线径必须满足通信中各 种信号从交换局至用户的传输要求。
ISDN的用户/网络接口
一、 ISDN用户/网络接口的参考配置
二、
二、 信道类型和接口结构 1 信道类型
(1) B信道
(2) D信道
(3) H信道
2 接口结构
ISDN的用户/网络接口有两种接口结构： (1)基本接口结构 (2)基群速率接口结构。
5. 3. 4
ISDN的应用
1
构成多媒体信息网络
《现代通信网》课件
3 灵活可扩展
通信网络具备灵活的架构 和可扩展性，可以根据需 要随时增加新的设备和功 能。
多媒体通信技术及其应用
视频通话
通过多媒体通信技术，人们可 以进行高清视频通话，实现面 对面的沟通。
流媒体传输
多媒体通信技术使得音频和视 频的流媒体传输更加高效和稳 定，提供了更好的用户体验。
远程协作
多媒体通信技术的应用使得远 程协作更加便捷，可以实现团 队的远程协同工作。
VoIP标准是实现语音通信的技术标准，通过互联 网传输语音数据。
通信网络的未来发展趋势
1
5G技术的普及
5G技术将实现更高速的数据传输和更低
物联网的兴起
2
的延迟，为各行各业带来更多创新的应 用。
物联网将促进各种设备的互联互通，实
现智能生活和智能产业的发展。3 Nhomakorabea人工智能与通信的融合
人工智能将与通信网络结合，推动智能 语音助手和自动驾驶等领域的发展。
《现代通信网》PPT课件
在本课件中，我们将探讨现代通信网络的定义与概述，传统通信与现代通信 的差异，以及网络拓扑结构的介绍。
通信网络的技术特点
1 高速稳定
现代通信网络具备高速传 输和稳定性能，能够满足 不同应用场景的需求。
2 全球连接
通过互联网，现代通信网 络实现了全球范围内的连 接，促进了信息的快速传 递和共享。
常用的通信协议和标准
TCP/IP协议
TCP/IP协议是现代通信网络中最常用的协议，用 于互联网中数据的传输与交换。
HTTP协议
HTTP协议用于在客户端和服务器之间传输超文 本数据，是万维网的基础。
Wi-Fi标准
Wi-Fi标准是用于无线局域网通信的技术标准， 提供了无线接入互联网的便利。
现代通信技术章节件-734页PPT精选文档
轴电缆的频带要比双绞线宽得多，它的外部金属能屏蔽中心导 体的电磁波，因而不容易混入杂音。由于这些特点，它被广泛 用于数百兆赫兹的模拟信号传输，也可用于1Gbit/s的数字传输。 因为电视的频段在91.25 MHz～900MHz范围，所以有线电视 （CATV）的分配电缆都采用同轴电缆。
光纤与双绞线、同轴电缆相比较，具有无可比拟的低损耗、 传输频带宽、无电磁感应、不漏话且质轻、径细等极优良的性 能。国际间、国内城市间长距离大容量的传输线路使用的同轴 电缆很快被光纤替代了。伴随着制造光纤技术的日益提高，成 本不断下降，甚至原来以双绞线、同轴电缆为主要传输线路的 高层大楼、办公室等内部通信也开始使用光纤了。
现代通信技术 课件
第1章 通信基础知识 第2章 卫星通信 第3章 光纤通信 第4章 移动通信 第5章 通信业务网
第1章 通信基础知识
1.1 通信的基本概念 1.2 模拟信号数字化 1.3 信号的基带传输 1.4 模拟调制与解调 1.5 数字调制与解调 1.6 复用技术
图1.6 数据的串行传输和并行传输
3．单工、半双工和全双工通信
（1）单工通信
单工通信是指信息的流动方向始终固定为一个方向的通信 方式。虽然能够逆向传输应答监视信号，但不能在反方向传输 信息，如图1.7（a）所示。
例如，电视机、收音机只能接收信号，而不能反方向传送信 号，它是一种类似于单行道的通信方式。
图1.3 数字信号举例
1.1.2 信道
信道是信号的传输媒质，它可分为有线信道和无线信道两类。 有线信道包括明线、双绞线、同轴电缆和光纤等。 无线信道是由无形的空间构成，利用电波进行通信。
1.有线信道
有线信道主要有双绞线、同轴电缆和光纤，它们的构造、 特征及主要用途如表1.1所示。
光纤与双绞线、同轴电缆相比较，具有无可比拟的低损耗、 传输频带宽、无电磁感应、不漏话且质轻、径细等极优良的性 能。国际间、国内城市间长距离大容量的传输线路使用的同轴 电缆很快被光纤替代了。伴随着制造光纤技术的日益提高，成 本不断下降，甚至原来以双绞线、同轴电缆为主要传输线路的 高层大楼、办公室等内部通信也开始使用光纤了。
现代通信技术 课件
第1章 通信基础知识 第2章 卫星通信 第3章 光纤通信 第4章 移动通信 第5章 通信业务网
第1章 通信基础知识
1.1 通信的基本概念 1.2 模拟信号数字化 1.3 信号的基带传输 1.4 模拟调制与解调 1.5 数字调制与解调 1.6 复用技术
图1.6 数据的串行传输和并行传输
3．单工、半双工和全双工通信
（1）单工通信
单工通信是指信息的流动方向始终固定为一个方向的通信 方式。虽然能够逆向传输应答监视信号，但不能在反方向传输 信息，如图1.7（a）所示。
例如，电视机、收音机只能接收信号，而不能反方向传送信 号，它是一种类似于单行道的通信方式。
图1.3 数字信号举例
1.1.2 信道
信道是信号的传输媒质，它可分为有线信道和无线信道两类。 有线信道包括明线、双绞线、同轴电缆和光纤等。 无线信道是由无形的空间构成，利用电波进行通信。
1.有线信道
有线信道主要有双绞线、同轴电缆和光纤，它们的构造、 特征及主要用途如表1.1所示。
现代通信网_第1讲 概论
现代通信网 8
第1讲 现代通信网概论
1.2 通信网的体系结构
通信网的构成要素
传输系统 完成信号传输的媒介和设备 按照网络结构划分： • 用户环路：连接用户和节点或用户之间连接 • 干线：两个节点之间连接 按传输媒介划分： • 有线传输系统：信号沿金属线或光缆传输 • 无线传输系统：空中或水中传输
1.1 通信网的基本概念
通信网及其分类
按功能划分：业务网、信令网、同步网、管理网 按业务类型划分：电话网、电报网、传真网、电视 网、数据网、综合业务数字网等 按服务区域划分：本地网、长途网、国际网；局域 网、城域网、广域网 按服务对象划分：公用网和专用网 按传输的信号划分：数字网和模拟网 按通信终端的活动方式划分：固定网和移动网 按传输媒介划分： 有线网：双绞线、同轴电缆和光纤等 无线网：中/长/短波通信、微波通信网等
调制技术 频率变换 信道复用 提高抗干扰
现代通信网
16
第1讲 现代通信网概论
1.4 通信网的基本技术
传输技术
脉冲编码调制技术(PCM) 抽样 fs≥2fm 量化：量化级数256 编码：8位
现代通信网
17
第1讲 现代通信网概论
1.4 通信网的基本技术
传输技术
24
现代通信网
第1讲 现代通信网概论
现代通信网
25
第1讲 现代通信网概论
1.4 通信网的基本技术
交换技术
“交换”的概念 相应终端设备之间传递信息
交换设备的基本功能 接口功能 互连功能 控制功能 信令功能
现代通信网 26
第1讲 现代通信网概论
1.4 通信网的基本技术
交换技术
第1讲 现代通信网概论
1.2 通信网的体系结构
通信网的构成要素
传输系统 完成信号传输的媒介和设备 按照网络结构划分： • 用户环路：连接用户和节点或用户之间连接 • 干线：两个节点之间连接 按传输媒介划分： • 有线传输系统：信号沿金属线或光缆传输 • 无线传输系统：空中或水中传输
1.1 通信网的基本概念
通信网及其分类
按功能划分：业务网、信令网、同步网、管理网 按业务类型划分：电话网、电报网、传真网、电视 网、数据网、综合业务数字网等 按服务区域划分：本地网、长途网、国际网；局域 网、城域网、广域网 按服务对象划分：公用网和专用网 按传输的信号划分：数字网和模拟网 按通信终端的活动方式划分：固定网和移动网 按传输媒介划分： 有线网：双绞线、同轴电缆和光纤等 无线网：中/长/短波通信、微波通信网等
调制技术 频率变换 信道复用 提高抗干扰
现代通信网
16
第1讲 现代通信网概论
1.4 通信网的基本技术
传输技术
脉冲编码调制技术(PCM) 抽样 fs≥2fm 量化：量化级数256 编码：8位
现代通信网
17
第1讲 现代通信网概论
1.4 通信网的基本技术
传输技术
24
现代通信网
第1讲 现代通信网概论
现代通信网
25
第1讲 现代通信网概论
1.4 通信网的基本技术
交换技术
“交换”的概念 相应终端设备之间传递信息
交换设备的基本功能 接口功能 互连功能 控制功能 信令功能
现代通信网 26
第1讲 现代通信网概论
1.4 通信网的基本技术
交换技术
精品课件-现代通信网(郭娟)-第五章 互联网-03
App #2
App #3
App #4
TCP
UDP
TCP
UDP
Internet Protocol
Internet
Internet Protocol
Client
Server
用不同的传输层协议支持不同类型的应用！
2020/12/15
地址： 标识本地进程
差错控制 校验和 可靠性：重发纠错与顺序控制
2020/12/15
进程的标识：端口号
端口号的分类 • IANA (Internet Assigned Numbers Authority):端口号
的分配管理机构
类型
知名端口(Well-known Ports)
注册端口（Registered Ports）
动态/私有端口 (Dynamic/Private Ports)
2020/12/15
TCP: 重传示例
注：证实消息丢失，而未超时的情况下，采用累积证实 也不会出问题 2020/12/15
TCP 丢失重传 －2
注：数据段丢失的情况下，空隙弥合后，发送证实消息 2020/12/15
TCP 丢失重传－3
注：证实消息丢失的情况下，导致发端超时重传 2020/12/15
应用场合 控制面协议 DNS，SNMP、DHCP等 避免连接建立的开销和不灵活 报文丢失不敏感的应用 语音 视频
UDP协议
2020/12/15
UDP协议 2020/12/15
每一种知识都需要努力， 都需要付出，感谢支持！
知识就是力量，感谢支持！
一一一一谢谢大家！！
端口号
传输层协议
进程的标识：端口号
应用层协议
20 21 23 25 53 67
现代通信网5第五章管理网f
n 对应功能结构的物理实现
w一个功能块变成一个物理块 w参考点则映射成物理接口
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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现代通信网5第五章管理网f
TMN功能结构：基本功能块
• 运营系统功能(OSF)：负责电信管理功能的操作、监视和控制 • 中介功能(MF)：对来自NEF或QAF的信息进行过滤、适配和压
缩处理，使之变成符合本地OSF要求的信息模型
• 对应于功能结构中的参考点，物理模块之间的接口
包括：Q、F和X系列
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现代通信网5第五章管理网f
TMN基本物理结构
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现代通信网5第五章管理网f
3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
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2020/11/23
现代通信网5第五章管理网f
• 网元功能(NEF)：包含有管理信息MIB，使得OSF可以对NE进
行监控 n 维护实体功能，如交换、传输和交叉连接等 n 支持功能，如故障定位、计费、保护倒换等
• Q适配器功能(QAF)：负责将不具备标准Q3接口的NEF和OSF
连到TMN，执行TMN接口与非TMN接口之间的转换
• 工作站功能(WSF)：提供TMN与管理者之间的交互能力，完成
• TMN的一般功能：
n 负责收集、传送、处理和存储等有关电信网的运营、 维护和管理的信息，为电信网运营管理提供支撑平台
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现代通信网5第五章管理网f
TMN与电信网的关系
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现代通信网5第五章管理网f
TMN的管理功能
功能域
说明
故障管理
允许对网络中的不正常的运行状况或环境条件进行检测、隔离和 纠正，如告警监视、故障定位、故障校正等
w一个功能块变成一个物理块 w参考点则映射成物理接口
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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现代通信网5第五章管理网f
TMN功能结构：基本功能块
• 运营系统功能(OSF)：负责电信管理功能的操作、监视和控制 • 中介功能(MF)：对来自NEF或QAF的信息进行过滤、适配和压
缩处理，使之变成符合本地OSF要求的信息模型
• 对应于功能结构中的参考点，物理模块之间的接口
包括：Q、F和X系列
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现代通信网5第五章管理网f
TMN基本物理结构
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现代通信网5第五章管理网f
3rew
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2020/11/23
现代通信网5第五章管理网f
• 网元功能(NEF)：包含有管理信息MIB，使得OSF可以对NE进
行监控 n 维护实体功能，如交换、传输和交叉连接等 n 支持功能，如故障定位、计费、保护倒换等
• Q适配器功能(QAF)：负责将不具备标准Q3接口的NEF和OSF
连到TMN，执行TMN接口与非TMN接口之间的转换
• 工作站功能(WSF)：提供TMN与管理者之间的交互能力，完成
• TMN的一般功能：
n 负责收集、传送、处理和存储等有关电信网的运营、 维护和管理的信息，为电信网运营管理提供支撑平台
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现代通信网5第五章管理网f
TMN与电信网的关系
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现代通信网5第五章管理网f
TMN的管理功能
功能域
说明
故障管理
允许对网络中的不正常的运行状况或环境条件进行检测、隔离和 纠正，如告警监视、故障定位、故障校正等
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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
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
传输层 路由表 ARP表
数据链路层
选路与转发
2020/12/15
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
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：
RSVP
ATM
PPP HDLC 数链层
2020/12/15
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
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
.
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
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
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
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
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
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
S
L C
RAS
Metro Network
DSLAM WiFi
Metropo lቤተ መጻሕፍቲ ባይዱtan
Network
GPRS
BTS
Netw
2020/12/15
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
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
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
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。
2020/12/15
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
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.”
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,
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
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？
2020/12/15
设计方案
输入链路
IMP Memory
输出链路
分组交换 独立选路转发
2020/12/15
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
Internet结构: ISP对等互联
第一层 ISP
第一层 ISP
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
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
传输层 路由表 ARP表
数据链路层
选路与转发
2020/12/15
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
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：
RSVP
ATM
PPP HDLC 数链层
2020/12/15
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
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
.
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
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
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
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
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
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
S
L C
RAS
Metro Network
DSLAM WiFi
Metropo lቤተ መጻሕፍቲ ባይዱtan
Network
GPRS
BTS
Netw
2020/12/15
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
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
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
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。
2020/12/15
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
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.”
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,
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
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？
2020/12/15
设计方案
输入链路
IMP Memory
输出链路
分组交换 独立选路转发
2020/12/15
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