分组传送原理
分组传送实训报告
一、实训背景随着互联网技术的飞速发展，数据传输的需求日益增长。
分组传送技术作为一种高效的数据传输方式，在计算机网络领域得到了广泛应用。
为了提高我们对分组传送技术的理解和应用能力，我们进行了分组传送实训。
二、实训目的1. 理解分组传送技术的原理和流程；2. 掌握分组传送的实现方法；3. 提高网络编程能力；4. 培养团队合作精神。
三、实训内容1. 分组传送技术原理学习分组传送技术是一种将数据分成多个分组，通过网络进行传输，再在接收端重新组装的技术。
其基本原理如下：（1）将数据分割成多个固定大小的分组；（2）在每个分组中添加头部信息，包括源地址、目的地址、序列号等；（3）将分组发送到网络中；（4）接收端接收分组，根据头部信息进行排序和组装；（5）完成数据的传输。
2. 分组传送实现方法分组传送的实现方法主要包括以下几种：（1）传输控制协议（TCP）：TCP是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。
它采用三次握手建立连接，确保数据的可靠传输；（2）用户数据报协议（UDP）：UDP是一种无连接的、不可靠的、基于报文的传输层通信协议。
它适用于对实时性要求较高的应用；（3）网络文件传输协议（TFTP）：TFTP是一种简单的文件传输协议，适用于小文件传输。
3. 网络编程实践在实训过程中，我们使用C语言实现了TCP分组传送功能。
具体步骤如下：（1）创建socket，并设置通信模式为TCP；（2）绑定IP地址和端口号；（3）调用listen函数监听连接请求；（4）调用accept函数接受连接请求，并创建新的socket用于通信；（5）发送和接收分组，包括数据部分和头部信息；（6）关闭socket。
4. 团队合作在实训过程中，我们分为若干小组，每个小组负责实现分组传送功能的一部分。
通过分工合作，我们完成了整个实训项目。
四、实训成果1. 成功实现了TCP分组传送功能；2. 掌握了分组传送技术的原理和实现方法；3. 提高了网络编程能力；4. 培养了团队合作精神。
PTN技术及其原理详解
一、什么是PTNPTN（分组传送网，PacketTransportNetwork）是指这样一种光传送网络架构和具体技术：在IP业务和底层光传输媒质之间设置了一个层面，它针对分组业务流量的突发性和统计复用传送的要求而设计，以分组业务为核心并支持多业务提供，具有更低的总体使用成本（TCO），同时秉承光传输的传统优势，包括高可用性和可靠性、高效的带宽管理机制和流量工程、便捷的OAM和网管、可扩展、较高的安全性等。
PTN技术主要是为IP分组业务而设计，也就是以太网业务，同时也能支持其他的传统业务，比如我们当前的ATM、TDM等业务。
PTN支持多种基于分组交换业务的双向点对点连接通道，具有适合各种粗细颗粒业务、端到端的组网能力，提供了更加适合于IP业务特性的“柔性”传输管道；具备丰富的保护方式，遇到网络故障时能够实现基于50ms的电信级业务保护倒换，实现传输级别的业务保护和恢复；继承了SDH技术的操作、管理和维护机制（OAM），具有点对点连接的完美OAM体系，保证网络具备保护切换、错误检测和通道监控能力；完成了与IP/MPLS多种方式的互连互通，无缝承载核心IP业务；网管系统可以控制连接信道的建立和设置，实现了业务QoS的区分和保证，灵活提供SLA等优点。
另外，它可利用各种底层传输通道（如SDH/Ethernet/OTN）。
总之，它具有完善的OAM 机制，精确的故障定位和严格的业务隔离功能，最大限度地管理和利用光纤资源，保证了业务安全性，在结合GMPLS后，可实现资源的自动配置及网状网的高生存性。
二、PTN标准发展历程承载网技术的发展是受外部需求的发展而不断演进的，从最初采用的PDH/SDH到MSTP （基于SDH的多业务传送平台），再到的PTN。
同时随着需求的进一步深化，PTN的标准也在不断的发展。
PTN提出了一种承载网的传输方式，但是具体可以通过不同的技术加以实现，在PTN技术标准的制动中，国际三个组织曾经各自推出了自己的标准。
试解释分组转发的工作原理
试解释分组转发的工作原理
分组转发是一种通过网络将数据分割成较小的单位（即分组）并进行传输的方法。
其工作原理如下：
1. 数据分割：原始数据被分割成多个较小的分组，每个分组包含一个包头和数据部分。
包头包含了发送方和接收方的地址信息，以及其他必要的控制信息。
2. 路由选择：每个分组都会独立选择转发路径。
路由选择算法根据网络拓扑、链路状态和其他约束条件来选择最佳路径，并将分组传递到下一跳路由器。
3. 转发和转发表：每个路由器都维护着一个转发表，该表记录了目标地址与输出接口之间的映射关系。
路由器根据接收到的分组的目标地址查询转发表，并将分组通过相应的接口转发出去。
4. 分组转发：每个中间节点路由器都会根据自身的转发表将分组从一个接口转发到下一个接口。
这个过程是基于硬件和操作系统的功能，通常使用转发引擎或专门的芯片来处理。
5. 重组：一旦分组到达目的地，接收方将按照序列号或其他标识符的顺序将分组进行重组，以还原原始数据。
分组转发的工作原理可概括为将原始数据划分为多个较小的分组，通过网络进行
独立传输，并最终在目的地重新组合以还原原始数据。
该方法可以实现高效的数据传输和路由选择，以及较好的容错性和可扩展性。
分组交换技术的原理及应用
分组交换技术的原理及应用1. 引言分组交换是一种计算机网络中常用的数据传输技术。
在这种技术中，数据被分成小的数据包并在网络中传输。
本文将介绍分组交换技术的原理和在实际应用中的一些常见场景。
2. 分组交换技术的原理分组交换技术基于分组交换原理工作。
下面是分组交换技术的主要原理：2.1 分组的概念在分组交换技术中，数据被分成一个个小的数据包（也被称为分组）进行传输。
每个分组包含一个头部和一个负载，头部包含了用于路由和传输的信息。
2.2 分组交换的工作方式当数据从源主机传输到目标主机时，数据被分成小的数据包。
每个数据包在传输前被赋予目标地址、源地址以及其他必要的控制信息。
这些数据包独立地在网络中传输，并通过寻找最佳路径到达目标主机。
2.3 分组交换的优势分组交换技术具有以下优势： - 灵活性：分组交换可以适应不同数据大小和传输需求，使网络具有灵活性。
- 高效性：分组交换可以同时传输多个分组，提高网络传输的效率。
- 容错性：由于数据被分成小的数据包进行传输，即使在网络中发生错误，只需重传丢失的数据包，而无需重传整个文件。
3. 分组交换技术的应用分组交换技术在实际应用中有多种场景。
以下是一些常见的应用案例：3.1 互联网互联网是使用分组交换技术进行数据传输的典型例子。
当用户在浏览器中输入一个网址时，电脑将网址分成数据包并通过互联网进行传输。
数据包独立地在网络中传输，然后在目标服务器上重新组装，最终用户可以看到网页的内容。
3.2 VoIP（网络电话）VoIP（Voice over Internet Protocol）是一种基于分组交换的技术，用于通过互联网进行语音通信。
在VoIP中，语音信号被转换成数字数据包，并通过网络进行传输。
这些数据包独立地在网络中传输，并在目标设备上重新组装成语音信号。
3.3 数据中心网络数据中心网络是一个重要的应用场景，使用分组交换技术支持大规模的数据传输和处理。
在数据中心网络中，数据被分成小的数据包，并通过高容量的网络进行传输。
分组交换的原理
分组交换的基本原理分组交换（Packet Switching）是一种网络传输方式，它将数据进行分组并分别发送，不像电路交换那样要占用一条独占的通信线路。
分组交换的基本原理是将要传输的数据分成小块（即数据包或分组），每个数据包附带有目的地址和其他控制信息，然后根据路由规则选择可用的网络链路来传输这些数据包。
在到达目的地后，这些数据包将会重新组装成完整的数据。
下面将详细解释与分组交换相关的基本原理。
1. 数据包的分组在分组交换中，原始的数据通过分组划分为较小的数据包。
数据包是网络传输的最小单位，它通常包括数据部分（即原始数据）、控制信息和目的地址等。
这些数据包在发送前会通过协议进行封装，以确定如何处理和传输这些数据。
数据包的分组大小可以根据网络需求和传输性能而定。
通常情况下，较小的数据包更容易在网络中传输，但会增加一定的开销。
较大的数据包可以提高传输效率，但也会增加延迟和出错的风险。
2. 路由选择在分组交换网络中，路由选择是一个关键步骤。
路由选择决定了数据包从源节点到目的节点的路径，以及在路径上经过的各个中间节点。
路由选择可以通过静态路由或动态路由进行。
静态路由是通过管理员手动配置路由表来选择路径。
动态路由则是使用路由选择协议，例如OSPF（开放最短路径优先）或BGP（边界网关协议），根据网络拓扑和链路状态动态地选择最优路径。
路由选择是基于一系列的路由算法，这些算法通过评估特定指标，例如路径的距离、传输延迟和链路负载等，选择最优的路径。
常见的路由算法有最短路径优先算法（如Dijkstra算法）和距离矢量算法。
3. 存储转发在分组交换中，数据包在网络中的传输是采用存储转发的方式进行的。
存储转发是指在数据包从一个节点传输到下一个节点时，需要先接收完整的数据包，然后再将其转发到下一个节点。
存储转发的过程包括以下几个步骤：•接收：节点接收到数据包后，需要先将其存储在缓冲区中，等待转发；•校验：数据包的接收节点会对其进行错误校验，以确保数据的完整性和正确性；•转发：经过校验后，数据包将被转发到下一个节点；•队列管理：如果接收节点无法及时处理接收到的数据包，那么数据包将会被放入队列中，等待处理；•重传：如果数据包在传输过程中发生错误或丢失，源节点将会重新发送该数据包。
分组交换的原理
分组交换的原理分组交换是一种在计算机网络中常用的数据传输方式。
它的原理是将待传输的数据分成一组一组的数据包，然后通过网络传输到目的地，再将这些数据包组装成完整的信息。
分组交换的原理主要包括数据分组、路由选择和交换方式三个方面。
数据分组是指将待传输的数据按照一定的规则进行分组。
在分组交换中，数据被分成固定长度的数据包，每个数据包包含有用的数据和一些控制信息，如源地址、目的地址等。
这样，可以将大块的数据分成小的数据包进行传输，提高了传输效率和可靠性。
路由选择是指选择合适的路径将数据包从源节点传输到目的节点。
在分组交换中，每个数据包都会携带目的地址信息，网络中的路由器根据这些信息进行转发。
路由器会根据一定的算法选择最优的路径，使数据包能够快速、准确地到达目的地。
通过路由选择，分组交换实现了灵活的数据传输，能够适应不同的网络拓扑和负载情况。
交换方式是指在网络中传输数据包时的交换方式。
常用的交换方式有电路交换、报文交换和分组交换。
在分组交换中，数据包在网络中按照一定的顺序传输，每个数据包独立地通过网络。
这种交换方式可以提高网络的利用率，因为不同的数据包可以并行传输，而不需要独占网络资源。
同时，分组交换还具有较好的扩展性，可以适应不同规模和需求的网络。
分组交换的原理具有很多优点。
首先，它能够提高网络的利用率。
由于数据包可以并行传输，网络的带宽得到了更好的利用，提高了传输效率。
其次，分组交换具有较好的灵活性。
在传输过程中，数据包可以选择不同的路径进行传输，使得网络可以根据实际情况动态调整传输路线，提高了网络的稳定性和可靠性。
此外，分组交换还具有较好的扩展性。
随着网络规模的不断扩大，分组交换可以通过增加路由器和交换机等设备来满足不断增长的数据传输需求。
然而，分组交换也存在一些问题。
首先，由于数据包在传输过程中需要经过多个路由器，因此可能会出现延迟较高的情况。
特别是在网络负载较重或者存在拥塞的情况下，延迟问题可能会更加显著。
分组交换原理课件
目
CONTENCT
录
• 分组交换概述 • 分组交换的基本原理 • 分组交换协议 • 分组交换网络 • 分组交换技术的发展趋势
01
分组交换概述
分组交换的定义
分组交换是一种通信方式，它将数据分割成若干个 较小的数据包，每个数据包称为一个分组，然后通 过网络将这些分组逐个进行传输。
在传输过程中，每个分组可以选择不同的路径到达 目的地，因此每个分组可能会独立地经历不同的延 迟和丢失。
分组形成
分组交换中，数据被分割成固定长度的数据段，称 为“分组”，每个分组独立进行传输。
分组传输
分组通过传输网络进行传输，可以经过多个网络节 点，最终到达目的地。
分组标识
每个分组都包含源地址、目的地址和其他控制信息 ，以便在网络中进行路由选择和转发。
分组的路由选择
80%
路由选择算法
根据网络的拓扑结构和状态，选 择最佳路径进行分组的传输。
路由协议的要素
路由协议的要素包括路由表、路由 算法、网络拓扑数据库等，它们共 同决定了数据分组的转发方式和路 径。
分组交换网络的性能优化
流量控制
通过流量控制机制，可以防止网 络拥塞和数据丢失，常见的流量 控制技术包括滑动窗口协议和停
止-等待协议。
拥塞控制
拥塞控制机制用于防止过多的数 据分组同时到达网络节点，导致 节点处理能力不足，常见的拥塞 控制算法包括拥塞避免、拥塞抑
企业可以利用分组交换构建高效的数据中心和广 域网，实现企业内部的通信和协作。
实时通信
分组交换可以用于实现音频、视频和其他实时数 据的传输，如在线会议、视频通话等。
物联网
在物联网中，设备之间需要进行大量的数据传输 和通信，分组交换可以提供高效、可靠的数据传 输服务。
分组传送技术在配用电智能化改造中的应用
分组传送技术在配用电智能化改造中的应用
随着社会的发展和科技的进步，配用电智能化改造正逐渐成为一个新的发展趋势。
在配用电智能化改造中，分组传送技术的应用成为了不可或缺的一部分。
本文将介绍分组传送技术在配用电智能化改造中的应用。
我们先了解一下分组传送技术的基本原理。
分组传送技术是一种通过将数据分成小块进行传输的通信方式。
在传输数据时，数据被分成若干个数据包，每个数据包都有一个头部，其中包含了目标地址等信息。
在传输过程中，数据包可以经过不同的路径进行传送，这样可以提高传输的效率和可靠性。
分组传送技术可以应用于电能计量。
在传统的电能计量中，通常使用的是模拟信号的传输方式，而这种方式存在着信号受干扰、精度低等问题。
采用分组传送技术可以将电能数据分成若干个数据包进行传输，不仅可以减少信号受干扰的可能性，而且可以提高计量的精度。
分组传送技术可以应用于远程监控。
在配用电智能化改造中，远程监控是一个非常重要的环节。
通过分组传送技术，可以将配电设备的状态信息分成若干个数据包进行传输，这样就能够实现对配电设备的实时监控。
由于数据包可以经过不同的路径进行传输，这样就能够提高数据传输的可靠性。
分组传送技术在配用电智能化改造中的应用具有很大的优势。
通过分组传送技术，可以提高电能计量的精度，实现对配电设备的实时监控和远程控制，以及实现对整个系统的协同控制。
分组传送技术在配用电智能化改造中的应用是非常值得推广和研究的。
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15
L3业务承载方案
核心设备支持终 结E-Line能力， 做L2与L3的桥接 同网段内 的X2流量 10.1.1.21
eNodeB
多归属S1-Flex 流量，通过静 态IP PW在核 心节点间调度 L2VPN PW L3VPN VRF
PE节点 aGW 10.1.2.4
接入汇聚层
核心调度层
PE节点 aGW 10.1.3.4
分组传送原理
课程目标
1. 了解分组传送网络发展的历史和趋势
2. 理解分组传送的概念
3. 掌握基于LTE移动回传的分组传送模型 4. 掌握L2转发和L3转发的原理 5. 掌握分组设备OAM、QOS和时间同步的实现过程
1
主要内容
分组传送基础
1
2
3 4 5
基于分组传送的LTE移动回传
二层交换、三层路由、MPLS转发 OAM和QOS
10.1.3.21
当传送X2业务时，在核心节点的VRF下根据IP进行转发，通过本地IP转发到同网 段内的基站；或通过L3VPN传送至远端基站。 跨地市的业务：新建L3二干。
16
L3业务封装
核心层设备支持L2/L3桥接，支持动态隧道建立和路由寻址功能。 L3 VPN 采用VRF标签+LSP标签的封装方式。 PE节点
高层: 负责 主机 之间 的数 据传 输 底层: 负责 网络 数据 传输
7 6 5
会话层
传输层 网络层 数据链路层 物理层 20
4
3 2 1
建立主机端到端连接 （数据段）
寻址和路由选择（三层包） 提供介质访问、链路 管理等（二层帧） 将数据转换为可通过物理介质 传送的电子信号（比特流）
TCP/IP协议栈的封装
E-Node B
14
LTE承载网络引入L3的必要性
查找路由表，去 MME
MME(主用)
引入L3
接入层
NE2
MME（备用）
汇聚层 接入层
核心层、 落地侧
SGW（主用）
PGW
NE3
查找路由表，去 相邻的基站
SGW（备用）
S1接口承载需求：引入IP路由转发功能（L3 VPN），由承载网中的IP路由转发功能完成 不同基站到不同SGW的灵活转发。 X2接口承载需求 ：X2与S1可以共享承载通道，利用承载网核心调度层的 IP转发能力来 支持（L3 VPN），以避免相邻基站之间因X2连接而产生的N平方连接问题。
技术发展 的 驱动力？
适应业务发展：全面IP化，多业务接入、大容量、高带宽。 降低网络成本：融合，减少网络层次和设备数量，提高网络智能。 4
电路交换与分组交换
数据板卡 数据板卡
EOS处理 以VC4/VC12为 颗粒的时隙交叉 TDM接口盘
EOS处理
SDH接口盘
数据板卡
数据板卡 以数据包为颗粒 的包交换
IP
Eth头
LSP标签
NNI Eth头
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分组传送网建设方案- IP Mobile Backhual
PE1
R
PE2 边缘层 汇聚、核心层 PWE3 L2VPN PWE3 L2VPN PWE3 L2VPN
2G/3G基站 3G/LTE基站 L3VPN L2专线
MPLS L3VPN
MPLS L3VPN
PWE3 L2VPN
网络 结构
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦
接口 连接
传输 QoS 带宽 需求
保护 方式
网络 IP相关 同步 需求
① ② ③
网络 规模
网元 部署
网络 运维
综合 成本
网络结构：取消RNC，LTE网络结构扁平化和IP化，对核心 层网络有影响，汇聚接入层结构变化不大， 接口连接：引入S1-Flex和X2接口，移动承载需实现多点到 多点的连接 传输带宽：较3G基站的传输带宽需求增加10倍，近期200300Mb/s，LTE-A还将达到1Gb/s，对现网容量有较大挑战 QoS需求：更小传输延时，更多QoS级别，要求支持严格的 QoS保障机制 网络保护：完善核心层保护机制和网络对接保护 网络同步：频率和相位都同步。 IP相关需求：包括DHCP、流量安全（IPSec）和支持IPV6
用户数据
应用程序
App头部 TCP头部 用户据
TCP Segment IP Packet IP头部
用户数据
TCP
TCP头部
用户数据
IP
以太网尾部 4B
以太网驱动程序
以太网头部
14B
IP头部 20-60B
TCP头部
用户数据
20-60B Ethernet Frame 46-1500字节
21
以太网头部
④
网络规模：要求技术方案同时满足小规模到今后大 规模的组网扩展性 网元部署：S-GW和MME的集中部署还是分布式部 署方案，影响核心层组网方案 网络运维：保证网络可管可控，并保证现有运维人 员和体制的平滑过渡；具备一定的灵活性，满足无 线网络割接调整的需求。 综合成本：需要综合分析网络建设成本和网络运维 成本
aGW 10.1.2.4
10.1.1.21
eNodeB
10.1.1.22
接入汇聚层
核心调度层
PE节点
aGW 10.1.3.4
eNodeB LTE载荷 LTE载荷 IP VLAN Eth头 IP VLAN Eth头 PW 标签 LTE载荷
aGW 10.1.1.4
LTE载荷 IP
LTE载荷
IP
Eth头
VRF 标签 LSP标签 NNI Eth头
同步技术介绍
9
移动回传网的IP化
IP Mobile Backhual 简单的说是指IP化的移动回传网，中国移动称之为PTN， 中国联通和中国电信称之为IP RAN.
图为 3G 移动回 传 RAN 的 逻 辑 位置。 传送网络主要 是 提 供 RNC 和 nodeB 之 间 的 接口Iub。
PTN核心层
EPC
CN
MME/SGW的集中 化部署
PDN-GW MME MME
S1-C
S-GW
S-GW
网内保护和网间保 护 加载L3 VPN
S1-U
L3VPN
Iub
PTN汇聚层
为基站提供更大接 入带宽 严格的QoS保障
PTN接入层
e-Node B接口GE
X2
Node B
e-Node B
64到1518字节 字节 7
PRE
1
SFD
6
DA
6
2
DATA
4
PAD FCS
SA TYPE
ETH头部
PRE: 先导字节, 7个10101010 SFD: 帧开始标志, 10101011 DA: 目的 MAC地址 SA: 源MAC地址 TYPE: 以太网类型，2个字节。0x0800代表数据字段为IP协议 DATA: 数据字段，字段长度在46-1500之间 PAD: 填充字段 FCS: 帧校验序列字段。 22
从3G到LTE 的承载变化
3G网络架构
CS CN PS
LTE网络架构
MSC Server
Mc
GGSN
Gn
SGSN
MGW
Iu-Cs RNC-1
Iur
Iu-Ps RNC-2
核心L3方案：汇聚、 接入共用 LSP ，解决 S1、X2业务LSP数量 庞大，人工无法配置 管理问题。 SGW 切 换 ： 网 络 自 动适配，解决大量业 务人工割接问题。
10
IP Mobile Backhual定义
IP Mobile Backhual是针对基站 回应用场景进行优化定制的路 由器/交换机整体解决方案，具 备电路仿真、同步等能力，提 高了OAM和保护能力。 IP Mobile Backhual承载方案
城域网内汇聚/核心层采用 IP/MPLS技术
MSTP网络能力无法满足3G网络演进的需求 （不支持分组与三层转发）
技术选择 IP/MPLS+MPLS-TP
宽带接入网不能覆盖基站、重要集团客户的 接入承载（需要电信级的承载传送技术）
技术融合、综合承载 8
主要内容
分组传送基础
1
2
3 4 5
基于分组传送的LTE移动回传
二层交换、三层路由、MPLS转发 OAM和QOS
二层交换原理
① A发往D，基于目的 MAC 地址查 MAC 表为 PORT2 PORT1 空，广播报文，并基于 MACA …… MACA MACD …… MACD 源地址学习 MAC 地址， PORT3 交换机 PORT4 记入MAC地址表 D B MACD MACA …… ② 匹配目的 MAC 地址后， B 、 C 发现不是发给自 MAC地址 所在端口 MACA 1 己的报文，直接丢弃 ③ D 接受报文后，回复 A ， MACD 4 MACB 交换机查 MAC 地址表 3 MACC 2 直接发给 A ，并基于源 地址学习 MAC 地址 ， 基于源地址学习MAC，基于目的MAC转发报文。 记入MAC地址表 ④ 后续过程类似 查MAC转发表处理转发。 对于表中不包含的地址，通过广播的方式转发。 使用地址自动学习和老化机制进行地址表维护。
接入层主要采用 MPLS-TP 技术 结合的方案。 设备形态 核心汇聚节点采用的设备 为支持 IP/MPLS 的分组设 备。 基站接入节点采用 MPLSTP 的 分 组 设 备 或 小 型 IP/MPLS的分组设备。
11
LTE的移动回传承载需求汇总
LTE的传送需求
基本传送需求
规划建设需求
10.1.1.22
eNodeB
接入汇聚E-Line 承载S1与X2
同网段的 S1流量