信息网络系统工程监理3-基础平台

信息网络系统工程监理报告人：王宝会信息产业部信息化专家网络基础平台计算机通信网络系统1.计算机通信网络系统简介2.计算机通信网络系统监理要点和主要设备技术指标3.计算机通信网络基础知识-TCP/IP层次-城域网-IP地址规划，IPv4和IPv6网络化INTERNETWWWIPPHONEE-MailFTPTelnet利用现代通信和计算机技术，把分布在不同地点的计算机互联起来，按网络协议互相通信，以共享软、硬件和数据资源计算机通信网络系统的组成•网络传输系统•网络交换系统•网络路由系统•网络接入系统网络传输系统信息传送的物理平台，常见的网络传输系统有：1.光纤传输系统：DWDM（波分复用）、SDH（同步数字序列）、PDH(准同步数字序列），带宽表示方法：STM-1(155Mbits/s)，STM-4(622M)，STM-16(2.5G)……2.数字微波系统3.VSAT数字卫星通信系统4.CATV有线电视传输系统：光纤+同轴电缆5.PDS：综合布线系统，应用于园区和局域网网络交换技术•局域网交换技术–以太网交换–快速以太网交换–千兆以太网交换•城域网交换技术–FDDI（光纤分布式数据接口）–DQDB（分布式队列双总线）–SMDS（交换式多兆位数据交换服务）•广域网交换技术–电路交换、报文交换、分组交换•交换机同网桥一样工作在数据链路层，实现网络互连。交换机具备网桥全部的功能，而且交换机有许多网桥无法比拟的优点。Cisco6500系列交换机硬件转发转发延迟小高端口密度交换机交换机体系结构•从交换机的发展来看，共出现了几种体系结构–共享总线–环形交换–共享内存–Crossbar＋共享内存–分布式Crossbar＋共享内存体系结构的演进之一：共享总线总线交换是最古老的一种数据交换方式，这种方式的主要特点是没有专门的交换网芯片，通过共享背板总线进行各线卡之间的数据传递，各线卡分时占用背板总线结构和技术比较简单，但交换容量受背板总线带宽限制，无法构建大容量系统，并且随着背板总线带宽的增加，码流的同步控制也成为一大瓶颈目前采用这种交换方式的系统交换容量一般小于32G，并且一般都是有阻塞的系统这种交换形式在一些老机型上仍有使用，新的系统不会采用这种交换形式，因此这种交换形式将逐渐被淘汰体系结构的演进之二：环形交换环形交换实质上仍然是一种总线交换方式，改进点就是将总线移到了芯片中，而不是在背板上带宽有所提高，但是没有根本改善采用这种交换方式的系统容量在32G-64G之间，一般来讲都是有阻塞的系统这种交换形式也将逐渐被淘汰节点D节点C节点B节点A节点D节点C节点B节点A体系结构的演进之三：共享内存共享内存交换与上述两种交换方式有本质不同，是一种全新的交换方式优点：支持大量突发数据缓冲缺点：受内存速度的限制无法支持大容量交换这种交换方式适合应用于小容量设备和大容量设备的线卡内部交换RAMPortPortPortPortPortPortRAMPortPortPortPortPortPort体系结构的演进之四：Crossbar＋共享内存Crossbar交换网络在数据平面没有任何瓶颈。这正是因为Crossbar引入了交换矩阵这种新的交换方式，摒弃了共享带宽的交换方式，在数据交换方式上是一种革命性的变化。Port0RPort1RPort11RPort2RPort0TPort1TPort11TArbiter0000000000011000000000000110仲裁交换矩阵控制矩阵Port0RPort1RPort11RPort2RPort0TPort1TPort11TArbiterArbiter0000000000011000000000000110仲裁交换矩阵控制矩阵体系结构的演进之四：Crossbar＋共享内存Crossbar结构的交换网采用了一种矩阵结构实现了无阻塞交换，在交换网络内部没有带宽的瓶颈，不会因为带宽资源不够而产生阻塞Crossbar交换网的扩展能力非常强，交换容量可以做的很大目前单颗芯片交换容量在256G－700G之间，多颗芯片可以构建T级乃至几T容量的大型交换网络，足以满足当前和未来几年网络对交换容量的需求随着硬件集成技术的进步，单颗Crossbar芯片支持的容量会更大Crossbar交换结构的大容量和强大的扩容能力正是高端设备首选这种结构的原因，这种交换结构极大的提高了高端设备的容量和未来的扩展能力Crossbar交换结构具有良好的QoS保障机制，如仲裁，低时延，按端口按优先级的流控功能，Crossbar的交换时延几乎可以忽略不计体系结构的演进之五：分布式Crossbar＋共享内存分布式Crossbar＋共享内存的体系结构是核心交换机设计的发展方向，保证了现在的网络核心能支撑未来海量的数据交换和灵活的多业务支持的需求除了交换网板采用了Crossbar架构之外，在每个业务板上也采用了Crossbar+共享缓存的架构在业务板上采用共享内存可以很好地解决了对突发流量的吸收问题，在业务板和交换网板之间采用Crossbar方式以提高交换容量和端口密度局域网交换技术•共享式局域网–以太网（10Base2、10Base5、10baseT、100BaseTX）–令牌环网•交换式局域网–百兆以太网–千兆以太网–万兆以太网传统交换技术•传统的局域网交换机是一种二层网络设备，它在操作过程中不断收集信息去建立起它本身的一个MAC地址表。这个表相当简单，基本上说明了某个MAC地址是在哪个端口上被发现的。这样当交换机收到一个以太网包时，它便会查看一下该以太网包的目的MAC地址，核对一下自己的地址表以确认该从哪个端口把包发出去。但当交换机收到一个不认识的包时，也就是说如果目的MAC地址不在MAC地址表中，交换机便会把该包“扩散”出去，即从所有端口发出去，就如同交换机收到一个广播包一样，这就暴露出传统局域网交换机的弱点：不能有效的解决广播、异种网络互连、安全性控制等问题。因此，产生了交换机上的VLAN（虚拟局域网）技术。第三层交换技术•三层交换（也称多层交换技术，或IP交换技术）是相对于传统交换概念而提出的。众所周知，传统的交换技术是在OSI网络标准模型中的第二层――数据链路层进行操作的，而三层交换技术在网络模型中的第三层实现了分组的高速转发。简单的说，三层交换技术就是“二层交换技术+三层转发”。三层交换技术的出现，解决了局域网中网段划分之后网段中的子网必须依赖路由器进行管理的局面，解决了传统路由器低速、复杂所造成的网络瓶颈问题。•一个具有三层交换功能的设备，是一个带有第三层路由功能的第二层交换机，但它是两者的有机结合，而不是简单地把路由器设备的硬件及软件叠加在局域网交换机上。第三层交换技术•三层交换从概念的提出到今天的普及应用，虽然只历经了几年的时间，但其在网络建设中的应用越来越广泛，从最初骨干层、中间的汇聚层一直渗透到边缘的接入层。三层交换机以其速度快、性能好、价格低等众多的优势已经把路由器排挤到网络的“边缘”。凡是没有广域网连接需求，同时又需要路由器的地方，都可以用三层交换机代替。随着ASIC硬件芯片技术的发展和实际应用的推广，三层交换的技术与产品会得到进一步发展。广域网交换技术•广域网由一些结点交换机以及连接这些交换机的链路组成。结点交换机执行将分组存储转发的功能。结点之间都是点到点连接，但为了提高网络的可靠性，通常一个交换机往往与多个结点交换机相连。网络交换系统常见的交换技术：•电路交换，在传输数据之前，先建立源和目的之间的连接，建立连接之后，传输数据独享连接带宽，不论有无数据传输，连接都被独占。传输结束后，要释放连接；典型的是电话交换（PSTN），DDN租用线•分组交换，将数据划分成固定长度的分组，然后进行“存储转发”从而实现更高的通信线路利用率、更短的传输时延和更低的通信费用，如：X.25、FrameRelay、IP•报文交换，指通信双方以报文为单位交换数据，无专用线路，通过节点的多次“存储转发”将报文传送到目的地；例如IP交换网，典型广域网传输技术•FR–对分组交换的改进–使用光纤技术–误码率低–无须差错检验和纠正•TCP/IP–灵活的路由体系–非面向连接–时延、QoS得不到保证典型广域网传输技术•ATM–利用虚电路的面向连接服务–53字节的信元–综合了电路交换和分组交换的优点–支持数字、语音、视频的传输–技术复杂–链路开销大、效率不高典型广域网传输技术•MPLS（多协议标记交换技术）–采用原有的IP路由，保证了路由的灵活性–采用ATM高效的交换方式，抛弃复杂ATM信令，无缝的将IP技术优点融合到ATM的高效硬件交换中–MPLS采用路由和传输计算分开，是一种面向连接的传输技术，提供QoS–与链路层无关，支持X.25FRATMPPPSDH等底层传输技术–支持流量工程，提供MPLSVPN服务网络路由系统路由系统的核心功能是网络寻址，还有流量控制、路由重选等功能。•在电信网中，路由是靠信令方式(SS7)完成的，电话程控交换机中有专门的信令处理模块。•在计算机通信中，路由功能是靠路由器或三/四层网络交换机完成的。接口接口接口CPU接口CPU接口接口CPU接口CPU接口CPU接口CPU接口ASIC交换网接口ASICASIC接口ASIC接口CPU接口NP交换网接口NPNP接口NP接口CPU第一代第二代第三代第四代第五代基于NP的分布式交换式路由器基于ASIC的交换式路由器基于分布式CPU转发总线式路由器模块化集中转发路由器固定接口集中转发路由器路由器体系结构演变基于NP的集中式多业务路由器CPU低速接口NP高速交换转发高速接口低速接口低速接口高速接口高速接口第五代网络接入系统解决通俗意义上的“最后一公里”的用户接入网络问题。1.电信网：铜缆接入，POTS/HDSL/V52.宽带接入网：•电话线调制解调器（Modem）•高速数字用户环路HDSL•非对称数字用户环路ADSL•电缆调制解调器CableModem•超高速数字用户环路（VDSL）•Ethernet•LMDS•红外•电力线传输网络接入系统-无线接入网•WLAN•WiMax•GPRS•UMTS•WCDMA/CDMA2000计算机网络的分类1.按照地理距离，可以分为局域（LAN）、城域网（MAN）、广域网（WAN）。局域网:集中在几米--10公里范围;城域网:10公里--100公里范围内把一个城市的LAN连接起来;广域网:范围在几百公里--几千公里。2.按照网络拓扑结构，可以分为星形网、环形网、总线形网、网状网。3.按照传输媒介，可以分为有线网和无线网。1）TCP/IP网络基础知识2）城域网技术3）IP地址规划技术，包括最新的IPv6技术3.计算机通信网络基础知识OSI参考模型ApplicationPresentationSessionTransportNetworkDataLinkPhysicalDataLinkNetworkTransportSessionPresentationApplicationPhysical比特流帧（Frame）包（Packet）分段（Segment）会话流代码流数据•Allpeopleseemtoneeddataprocessing32TCP/IP协议簇传输层数据连路层网络层物理层应用层会话层表示层应用层传输层网络层网络接口层HTTP、FTP、SMTP、SNMP、POP、TELNET、RIP、NNTP等TCP和UDPIP、ICMP、IGMP、ARP、RARP等TokenRingFDDIDualRing常见的数据链路•在直连的设备间传送帧数据链路层(帧)物理层(比特流,信号,定时)Ethernet802.2LLC802.3802.5FDDIDialonDemandSDLCHDLCx.25LinkFrameRelayISDNPPPV.24EIA/TIA-232G.703V.35EIA/TIA-449EIA-530HSSI•对LAN和WAN来说物理层和链路层的分割是不同的物理层和数据链路层标准LANWAN网络层数据链路层物理层