设计院内新员工培训专题内容--数据通信网

数据通信技术简要介绍内容提纲•数据通信网络的主要分类及演变过程简介•IP网络基本工作原理•数据网络接入方式•数据通信网络的主要分类及演变过程简介–电路交换（PSTN/DDN）–分组交换（X.25)–帧中继交换(FR)–信元交换(ATM)–IP包路由（TCP/IP）基础数据网络IP网络，未来通信网络的核心与基础•数据通信网络的主要分类及演变过程简介–两类网络的关系基础数据网络可以为IP网络提供中继连接和接入连接基础数据网络•IP网基本工作原理–分层模型–关键设备ROUTER、SWITCH、NAS/BRAS等的工作原理–被路由协议（routedprotocol)–路由选择协议(routingprotocol)应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层Layer7DataLayer7Hdr.Layer7DataLayer7Hdr.Layer6Hdr.Layer7DataLayer7Hdr.Layer6Hdr.Layer5Hdr.Layer7DataLayer7Hdr.Layer6Hdr.Layer5Hdr.Layer4Hdr.Layer7DataLayer7Hdr.Layer6Hdr.Layer5Hdr.Layer4Hdr.Layer3Hdr.Layer7DataLayer7Hdr.Layer6Hdr.Layer5Hdr.Layer4Hdr.Layer3Hdr.Layer2Hdr.Layer7DataLayer7Hdr.Layer6Hdr.Layer5Hdr.Layer4Hdr.Layer3Hdr.Layer2Hdr.Layer1Hdr.Layer7Hdr.Layer7DataLayer6Hdr.Layer5Hdr.Layer4Hdr.Layer3Hdr.Layer2Hdr.Layer1Hdr.Layer7Hdr.Layer7DataLayer6Hdr.Layer5Hdr.Layer4Hdr.Layer3Hdr.Layer2Hdr.Layer7Hdr.Layer7DataLayer6Hdr.Layer5Hdr.Layer4Hdr.Layer3Hdr.Layer7Hdr.Layer7DataLayer6Hdr.Layer5Hdr.Layer4Hdr.Layer7Hdr.Layer7DataLayer6Hdr.Layer5Hdr.Layer7Hdr.Layer7DataLayer6Hdr.Layer7Hdr.Layer7Data•OSI参考模型•OSI参考模型层数OSI参考模型层描述7应用层6表示层5会话层4传输层3网络层2数据链路层1物理层层数OSI参考模型层描述7应用层6表示层5会话层4传输层3网络层2数据链路层1物理层逻辑流动实际流动层数OSI参考模型层描述7应用层6表示层5会话层4传输层3网络层2数据链路层1物理层层数76543IP21EthernetFTPTelnetSMTPSNMPNFSOTHERSTCPUDPICMPARPRARPTokenRingFDDIothersProcessApplicationHosttoHostInternetNetWorkAccessOSIModelDodModelTCP/IPProtocol•OSI模型与TCP/IP模型的比较开放系统互连环境中的通信过程应用层表示层会话层运输层网络层数据链路层物理层应用层表示层会话层运输层网络层数据链路层物理层通信信道APxAPyAP数据数据AH数据PH数据SH数据TH数据NH数据(1)CAFFCSF比特物理传输媒体逐层加上控制信息逐层去掉控制信息系统A系统B•上图示出了两个开放系统中的应用进程APx和APy之间通信的过程.为了实现这个通信,两个系统的对等层(即具有相同序号的层)之间必须执行相同的功能并按照相同的协议(同层协议)来进行通信.•当应用进程APx有一组数据(AP数据)要送给APy时,它首先将这组数据送给应用层实体.应用层在AP数据上加上一个控制头AH,AH中包括应用层的同层协议所需的控制信息,然后应用层将AH和AP数据一起送往表示层.表示层将AH和AP数据一起看作是上一层的数据单元,加上本层的控制信息,交给会话层.依次类推.不过数据到了第二层(数据链路层)后,控制信息将分成两部分分别加到上层数据单元的头部和尾部形成本层的数据单元送往物理层,由于物理层是比特流的传送,所以不再加上控制信息.•当这一比特流经网络的物理媒体传送到目的站时,就从物理层依次上升到应用层.每一层根据本层的控制信息进行必要的操作,然后将控制信息剥去,将剩下的数据部分上交给更高一层.最后,把应用进程APx发网的数据交给目的站的应用进程APy.•有时,两个终端系统之间的通信可能经过一个或多个中间节点转接,这些中间节点叫做中继系统,它具有1~3层的功能,每当数据传送到中继节点时,就从该节点的物理层上升到网络层,完成路由选择后,再下降到物理层传送到下一个节点,最后传到终端系统,从物理层上升到应用层后到达应用进程APy.参照下图操作系统和其他软件76543213213217654321终端站中间节点中间节点网络内部逻辑分组交换网通信软件终端站•虽然应用进程的数据要经过上图复杂过程才能到达对方的应用进程,但这些复杂过程对用户来说,却都被屏蔽掉了,以至应用进程APx觉得好象是直接把数据交给了应用进程APy.同理,任何两个对等层之间,也好象如图所示中的水平虚线琐事的那样,将上层的数据及本层的控制信息直接传送给对方,这就是所谓的”对等层”之间的通信,我们将控制两个对等(N)层实体进行通信的规则称为(N)层协议.•两个(N)层实体间在(N)层协议控制下的通话,使(N)层能够向上一层提供服务,这种服务称为(N)层服务,接受(N)层服务的是上一层实体,即(N+1)层实体.当(N+1)层实体向(N)层实体请求服务时,相邻层之间要进行交互,在进行交互时所要交换的一些必要信息称为服务原语.为此,OSI规定了四种类型的服务原语.这四种类型的服务原语是:•1)请求(Request)原语:(N+1)层用请求原语要求(N)向远端发送数据.•2)指示(Indication)原语:(N)层用指示原语通知(N+1)层收到了远端发来的数据;•3)响应(Response)原语:(N+1)层用响应原语对从远端收到的数据的响应信息交给(N)层发送.•4)确认(Confirm)原语:(N)层用确认原语将远端发来的信息交给(N+1)层,以作为对请求原语的证实.服务原语的方向(N+1)层(用户A)(N)层(N-1)层(N+1)层(用户B)(N)层(N-1)层节点A节点B请求1证实4响应3指示2在需要证实的服务中要用到以上四种服务原语,在不需要证实的服务中只需要用到请求和指示两种类型的原语应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层数据链路层物理层数据链路层物理层网桥或交换机应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层数据链路层物理层数据链路层物理层路由器网络层网络层传输媒介传输媒介路由器运行于OSI下三层交换机运行于OSI下两层从网络发展洞察我院的业务发展方向网络的价值规律–愈是上层，价值越高，运营商也越关注。–愈是接入和边缘，价值越大，运营商也越关注。我们的选择–ＩＰ和运营支撑为重点和核心，向上层和向边缘拓展，适度综合化．–以近期为主，兼顾远期．–继续以咨询介入和争取传统设计市场的方式，根据情况适当提高咨询价格．缺乏移动通信网络及业务固定网络通信运营商－－全业务通信运营商－－综合信息服务提供商光缆传输网（DWDM/SDH)IP分组传送网（IPV4)Internet业务网（、MSN、QQ、SKPE、游戏等）PSTN、PHS交换网PSTN增值t业务网（IN、SHLR等）接入网（xDSL窄带OLT/ONU＼无线)铜缆＼无线MBOSS接入网（xDSL窄带OLT/ONU＼无线)铜缆／无线软交换／ＩＭＳ局域网、城域网和广域网的区别和联系局域网：Ethernet、FDDI、TokingRing等广域网：DDN、FR、ATM、SDH、DWDM等城域网：在骨干网在城市内的自然延伸多类技术的综合应用大型ISP典型网络结构之一：三层省内骨干网络（二级干线）省际骨干网络（一级干线）省内骨干网络（二级干线）省内骨干网络（二级干线）省内骨干网络（二级干线）东莞中山珠海汕头东莞城域网西安北京上海南京武汉广州深圳国家网广东省网广州深圳江门梅州湛江大型ISP典型案例：三层大型ISP典型网络结构之一：两层省际骨干网络（覆盖到地级城市）城域网城域网城域网城域网城域网城域网大型ISP典型案例：两层西安北京上海南京武汉广州深圳东莞广州城域网东莞城域网深圳城域网其余地市城域网国家网某地市某联合地市某联合城域网北京成都西安南京武汉上海广州合肥杭州兰州南宁柳州贵阳衡阳长沙深圳荆州银川西宁乌鲁木齐重庆拉萨昆明玉溪呼和浩特福建江西浙江安徽江苏西藏青海宁夏新疆甘肃山西太原山东琼粤河北辽宁吉林黑龙江内蒙广西贵州云南陕西川渝湖北河南洛阳郑州齐齐哈尔哈尔滨长春沈阳吉林大连青岛济南石家庄天津厦门福州南昌九江唐山•基础知识要点冲突域、广播域、VLAN概念Repeater/Hub、Bridge/Switch、Router/GatewayIP地址及其子网化、地址解析（Arp、Rarp、InverseArp、ProxyArp)被路由协议（routedprotocol)路由选择协议(routingprotocol):IGP(距离向量、链路状态）、BGP以太网•REPEATER、HUB与冲突域（CSMA/CD机制）：UNICAST、MUTICAST、BROADCASTFRAMESFD前导码前导码用于同步、SFD为帧首定界符ADDRESS的全球唯一性保障，烧入HOST的网卡中。•BRIDGE、SWITCH与广播域HUBSWITCHAnyframeOnlyBroadcastframe采用ARP机制将IP地址解析为MAC地址，HOST间实际采用MAC地址转发ETHERNET包。案例1：VLANHUB/LAYER2、3SWITCHVLANID=1VLANID=10VLANID=20VLANID=50VLAN间在二层不能互通，必须通过三层查看IP地址后按路由表转发。案例2：VLANHUB/LAYER2SWITCHVLANID=1VLANID=10VLANID在不使用多VLAN通过同一中继链路时，其实是无意义的。HUB/LAYER2SWITCHUTP5WorkstationWorkstation案例3：VLANHUB/LAYER2SWITCHHUB/LAYER2SWITCHVLANID可相同也可不相同VLANID可相同也可不相同案例4：VLANHUB/LAYER2SWITCHHUB/LAYER2SWITCHVLANID必须相同VLANID必须相同TAGTAG标准VLANTAG（802.1Q）帧结构及原理路由协议距离向量RIP、链路状态：OSPF、ISISBGP：BGP4路由协议及路由策略的演进•路由协议工作原理及其特点简介–DV、LS、BGP•路由协议的选择–IGP、BGP•路由策略的制定及其演进–域内部路由策略•IGP、IGP+IBGP–边界处路由策略•静态＋DEFAULT•相互重分发•EBGP+IBGP路由协议工作理及其特点简介•从工作原理和机制的根本差异上分–DV(distancevector)：RIP1～2、IGRP、EIGRP等–LS(linkstatus)：OSPF、IS-IS等注：BGP是DV协议的简化（FULLMESH)和改进(增加控制属性，面向一群Router）•DV与LS的最根本区别在于其路由信息的传递方式•DV：各路由器将自己的路由表传递给自己的邻居。•LS:各路由器将自己的邻接状态传递给域内所有的ROUTER。VPN概念：神秘而又简单的概念二层VPN：利用DDN、FR、ATM、VLAN专线使局域网互联。三层VPN：TUNNLE（利用IP网进行虚拟）。MPLSVPN。三层V