ATMIP的基本原理ZTE.doc

WCDMA初级培训教材ATM/IP的基本原理中兴通讯股份有限公司WCDMA初级培训教材ATM/IP的基础知识资料版本 V1.0产品版本 V3.0修改记录表：编号更改人内容日期版本更改原因1张界科 ATM/IP的基本原理V1.0创建本资料著作权属中兴通讯股份有限公司所有。未经著作权人书面许可，任何单位或个人不得以任何方式摘录、复制或翻译。侵权必究。Copyright 2003 ZTE CorporationAll rights reserved.No part of this documentation may be excerpted， reproduced， translated， annotated or duplicated， in any form or by any means without the prior written permission of ZTE Corporation.策 划 移动事业部用服部编 著 （写作者的名字）责任编辑 移动事业部用服部* * * *中兴通讯股份有限公司地址：深圳市高新技术产业园科技南路中兴通讯大厦网址：邮编：518057客户支持中心热线：（+86755）26770800 800-830-1118传真：（+86755）26770801E-mail：800* * * *前 言学习目标对ATM/IP技术有一个基本的了解，熟悉其基本特点、协议层次；对ATM/IP技术在WCDMA系统中的应用情况有基本的了解；了解IPOA技术以及其在WCDMA系统中的应用；学习要点第一章 ATM基本知识本章重点要求了解ATM技术的基本特点，以及ATM技术的协议模型结构和术语。第二章 TCP/IP的基本知识本章要求重点掌握TCP/IP技术的基本特点，以及TCP/IP技术的协议模型结构和术语。本书约定介绍符号的约定、键盘操作约定、鼠标操作约定以及四类标志。1符号约定带尖括号“ ”表示键名、按钮名以及操作员从终端输入的信息；带方括号“ ”表示人机界面、菜单条、数据表和字段名等，多级菜单用“”隔开。如文件新建文件夹多级菜单表示文件菜单下的新建子菜单下的文件夹菜单项。2 键盘操作约定格式意义加尖括号的字符表示键名、按钮名。如Enter、Tab、Backspace、a等分别表示回车、制表、退格、小写字母a键1+键2表示在键盘上同时按下几个键。如Ctrl+Alt+A表示同时按下“Ctrl”、“Alt”、“A”这三个键键1，键2表示先按第一键，释放，再按第二键。如Alt，F表示先按Alt键，释放后，紧接着再按F键3鼠标操作约定格式意义单击快速按下并释放鼠标的左键双击连续两次快速按下并释放鼠标的左键右击快速按下并释放鼠标的右键拖动按住鼠标的左键不放，移动鼠标4标志本书采用多个图形标志，对一些需要引起注意的内容进行标志，例如：、 、目 录第1章 ATM基础知识1-11.1 ATM技术的引入和发展1-21.2 ATM技术的基本特点1-31.2.1 ATM的含义1-31.2.2 ATM的基本特点1-31.2.3 ATM的信元结构1-41.3 ATM的协议模型1-61.3.1 物理层1-81.3.2 ATM层1-81.3.3 AAL层1-111.4 ATM地址介绍1-19第2章 IP基础知识2-12.1 TCP/IP技术的引入和发展2-12.2 TCP/IP协议介绍2-32.2.1 TCP/IP协议的参考模型2-32.2.2 IP协议介绍2-32.2.3 TCP协议介绍2-42.3 IP地址以其分类2-52.3.1 IP地址的表示方法2-52.3.2 IP地址的分类2-52.4 子网的划分2-62.4.1 子网的原理2-62.4.2 子网的应用2-92.5 常用命令的介绍2-92.5.1 ping2-92.5.2 ipconfig2-102.5.3 tracert2-102.5.4 netstat2-10第3章 ATM在WCDMA中的应用3-13.1 ATM技术在WCDMA控制面中的应用3-23.1.1 UTRAN传输网络层中ATM网络信令协议结构3-23.1.2 ATM网络信令协议介绍3-73.1.3 ATM各层协议在中兴ZXWR RNC设备单板的映射和信令处理流程3-173.2 ATM技术在WCDMA用户面中的应用3-193.2.1 ATM各层协议在中兴ZXWR RNC设备单板的映射和数据处理流程3-19第4章 IPOA介绍4-14.1 IPOA技术介绍4-24.1.1 IPOA技术概述4-24.1.2 IPOA功能介绍4-34.1.3 IPOA的工作过程4-34.1.4 IPOA在TCP/IP协议栈中的位置4-44.2 WCDMA中的IPOA协议4-44.2.1 IP信令链路模块4-44.2.2 Iub口的IPOA应用4-94.2.3 Iu-PS口的IPOA应用4-94.3 IPOA协议在RNC各单板的映射和数据流向4-94.3.1 IPOA协议在RNC各单板的映射4-94.3.2 IPOA数据在RNC各单板的流向4-9-iii-第1章 ATM基础知识第1章 ATM基础知识本章的主要内容、知识点。1ATM技术的发展和演进；2ATM技术的基本特点；3ATM技术的协议模型结构；4ATM技术的术语和概念；1能理解PVC配置中关键参数的意义；2能理解PVC交换关系的配置；3掌握AAL2，AAL5的不同特点。1ATM系统有哪些特点？与传统的电路交换相比，优势在那里？还存在什么不足？2ATM协议模型分为几层？各自的主要功能？3简要说明AAL2和AAL5的SAR的过程。4ATM主要有哪些流量描述参数？与几种AAL业务的对应关系？1.1 ATM技术的引入和发展在现代社会中，人们需要传递和处理的信息量越来越大，信息的种类也越来越多，其中对会议电视、高速数据传输、远程教学、VOD等宽带新业务的需求正迅速增长。原来的各种网络都只能传输一种业务，如电话网只能提供电话业务，数据通信网只能提供数据通信业务。这种情况对于用户和网络运营者来说都是不方便和不经济的，人们因此提出了ISDN（Integrated Services Digital Network）的概念，希望能够用一种网络来传送各种业务。ISDN的概念是于1972年提出的，由于当时的技术和业务需求的限制，首先提出的是窄带ISDN（N-ISDN）。目前N-ISDN技术已经非常成熟，世界上已经有了许多比较成熟的N-ISDN网。但是由于N-ISDN存在着带宽有限、业务综合能力有限、中继网种类繁多、对新业务的适应性差等局限性， 要求人们提出有更大的灵活性、更宽的带宽、更强的业务综合能力的新网络。自80年代以来，一些与通信相关的基础技术，如微电子、光电子技术等的发展和光纤的传输距离和传输容量的提高，为新网络的实现提供了基础。就是在这种环境下，出现了宽带ISDN（B-ISDN）。B-ISDN能够满足：提供高速传输业务的能力。网络设备与业务特性无关。信息的转移方式与业务种类无关。为了研究开发适应B-ISDN的传输模式，人们提出了很多种解决方案，如多速率电路交换、帧中继、快速分组交换等。最后得到了一个最适合B-ISDN的传输模式ATM（Asynchronous Transfer Mode）。ATM技术作为B-ISDN的核心技术，已经由ITU-T于1992年规定为B-ISDN统一的信息转移模式。ATM技术克服了电路模式和分组模式的技术局限性，采用光通信技术，提高了传输质量，同时，在网络节点上简化操作，使网络时延减小，而且采取了一系列其它技术，从而达到了B-ISDN的要求。1.2 ATM技术的基本特点1.2.1 ATM的含义ATM是英文“Asynchronous transfer Mode（异步传输方式）”的缩写。“异步”的含义：异步是指信元能被使用而不需要准确的计时，任一用户的信息信元流不必是周期性的。异步是多路复用的方案，把来自发送源的交通量混合在一起，输出到同一物理网络通路上。图11表示出同步和异步时分复用的区别。 . 异步时分复用同步时分复用异步时分复用帧头同步时分复用异步时分复用图1-1 同步和异步1.2.2 ATM的基本特点1）采用固定长度的信元传送信息。信息交换是在第二层完成的，而且协议简单，简化了网络节点中信息存贮管理与处理的复杂性，加快了信息交换的速率。2）采用面向连接的通信方式。收发双方通过信令或配置确定虚连接号。3）对服务质量（）的支持。ATM对用户接入时的流量控制和合理的与网络资源管理控制，以及各种差错控制技术，可以使信元丢失率降低到各种业务可以接受的程度，满足各类业务的需要。4）优先级管理。在方式下，辅之以必要的网络管理功能和信令处理与连接控制功能，可以设置多种优先级（连接优先级，信元优先级等）管理功能，满足各种使用要求。5）灵活的动态带宽分配与连接管理能力a）具有统计复用的特点。ATM信元在线路上等间隔出现，某一用户信元不对应固定位置出现但可以连续出现。ATM可以根据各种业务的统计特性，在保证业务质量要求的前提下，在各业务之间动态的分配网络资源，以达到最佳的的资源利用率。b）在方式下，网络具有支持多方连接的能力其中包括支持广播（）型连接和多播（）型连接的能力。 6）对已有技术的兼容性a）对现有广域网技术（包括分组交换及电路交换技术）的兼容：可以兼容帧中继（）业务、专线数据业务（），并且支持和业务。 b）对现有技术的兼容：对技术既有第二层（数据链路层）的兼容（如局域网仿真-），又有第三层（网络层）的兼容（如、及）。7）技术的缺陷a）过高的信元开销。就信元本身而言，信元头的开销超过了（），如果再把适配层以及更高层协议的开销考虑进去，总开销可能会超过，这对于一些数据业务（例如：等短分组数据）来讲是难以接受的b）网络复杂性。网络为了支持综合业务和保证而引入的、等流量控制功能使得网络所支持的信令和网络管理功能十分复杂，这不仅增加了网络成本，同时也加大了网络的复杂性。1.2.3 ATM的信元结构ATM信元是ATM传送信息的基本载体。ATM信元采用了固定长度的信元格式，只有53字节，其中5个字节为信头，其余的48个字节为信元净荷。信元的主要功能为确定虚通道，并完成相应的路由控制。ATM信元的格式如图1-2所示：图1-2 ATM信元信头内容在UNI（用户网络接口）和NNI（网络节点接口）略有区别，主要由以下几部分构成：l GFC（Generic Flow Control）：一般流量控制，4比特。只用于UNI接口，因为ATM只在端设备与用户设备处进行流控制，以减少网络过载的可能性。l VPI（Virtual Path Identifier）：虚通道标识，相当于X.25中的逻辑信道群号（LCGN）。其中NNI为12比特，UNI为8比特。l VCI（Virtual Connection Identifier）：虚通路标识，类似于X.25中逻辑信道号（LCN），16比特，标识虚通道内的虚通路，VCI与VPI组合起来标识一个虚连接。l PTI（Payload Type Identifier）：净荷类型指示，3比特，用来指示信元类型，指示信息字段的信息是用户信息还是网络信息。如表1所示。对于用户数据，位1目前只被AAL5用以把用户帧的最后一个信元和其他信元相区别。表1 净负荷类型编码意义000用户数据信元无拥塞 SDU类型=0001用户数据信元无拥塞 SDU类型=1010用户数据信元 拥塞 SDU类型=0011用户数据信元 拥塞 SDU类型=1100分段OAM信息流相关信元101端到端OAM信息流相关信元110RM信元资源管理用111保留l CLP（Cell Loss Priority）：信元丢失优先级，1比特。用于信元丢失级别的区别，CLP是1，表示该信元为低优先级，是0则为高优先级，当传输超限时，首先丢弃的是低优先级信元。l HEC（Header Error Control）：信头差错控制，8比特。监测出有错误的信头，可以纠正信头中1比特的错误。HEC的另一作用是进行信元界定，利用HEC字段和它之前的4字节的相关性可识别出信头的位置。ATM信元中信头的功能比分组交换中分组头的功能大大简化了，不需要进行逐链路的差错控制。只进行端到端的差错控制，HEC只负责信头的差错控制，另外只用VPI、VCI标识一个连接，不需要源地址、目的地址和包序号，信元顺序由网络保证。1.3 ATM的协议模型B-ISDN的协议参考模型如图1-3所示。它包括一个用户平面、一个控制平面和一个管理平面。用户平面主要提供用户信息流的传输，以及相应的控制 ( 如流量控制、差错控制 ) 。控制平面主要是完成呼叫控制和连接控制的功能，通过处理信令来建立、管理和释放呼叫与连接。管理平面提供两种功能，即层管理和面管理功能。面管理完成与整个系统相关的管理功能，并提供所有平面间的协调功能。层管理完成与协议实体内的资源和参数相关的管理功能，处理与特定的层相关的操作和管理(OAM)信息流。图1-3 B-ISDN协议参考模型各层又可以细分为几个子层，各层和子层的功能如图14所示。图1-4 B-ISDN协议参考模型的分层及其功能1.3.1 物理层物理层是承运信息流的载体，物理层有传输会聚TC和物理媒体连接两个子层。（1）传输会聚TC子层TC子层负责将ATM信元嵌入正在使用的传输媒体的传输帧中，或相反从传输媒体的传输帧中提取有效的ATM层信元。ATM层信元嵌入传输帧的过程如下：ATM信元解调（缓存）信头差错控制HEC产生信元定界传输帧适配传输帧生成。从传输帧中提取有效ATM层信元的过程如下：传输帧接收传输帧适配信元定界信头差错控制HEC检验ATM信元排队。传输会聚TC子层的主要功能是信元定界和信头差错控制HEC。（2）物理媒体主要由ITU-T和ATM F建议的规范执行，共有以下类型的连接：l基于直接信元传输的连接l基于PDH网传输的连接l基于SDH网传输的连接l直接信元光纤传输lUTOPIA接口（通用测试和运行物理接口）l管理和监控信息流OAM传输接口1.3.2 ATM层 ATM层的作用ATM层在物理层之上，利用物理层提供的服务，与对等层进行以信元为信息单位的通信。同时为AAL层提供服务。ATM层与物理媒介的类型以及物理层具体传送的业务类型也是无关的，ATM层只识别和处理信头。ATM层功能如下：l信元复用和分离：根据VPI和VCI进行；lVPI/VCI变换：完成交换功能；l信头产生和提取；l通用流量控制：信元携带流量控制信息，用于UNI接口的信元速率控制。 ATM连接a）基本概念VC (虚通路)：一个用以描述单向的ATM信元交通的概念，这些ATM信元用一个称作虚通路标识符（VCI）的共同的具有唯一性的标识符值联系起来。VP（虚通道）：一个用以描述属于若干个虚通路的单向的ATM信元交通的概念，这些虚通路用一个称作虚通道标识符（VPI）的共同的值联系起来。图1-5 VP与VC的概念ATM采用面向连接的方式，在传送用户信息之前，要先建ATM连接。ATM连接是由ATM层链路串接而成，以提供端到端的传送能力。ATM连接，即端到端的传送能力可分为两个等级：虚通路级（VC）和虚通道级（VP），对应虚通路级连接（VCC）和虚通道级连接（VPC），如图16所示。图16 VCC和VPC的对比VCC是VCC端点之间的VC级端到端连接。VCC由多条VC链路串接而成。虚通路标识VCI用来识别一条特定的VC链路，分配了一定的VCI值，就产生了一条VC链路，取消VCI值，就终止了该VC链路。VCI只与某一段链路相关，不具备端到端的含义。VC链路指在变换VCI值的两个相连ATM实体之间传送ATM信元的能力。VPC是VPC端点之间的VP级端到端的连接。VPC由多条VP链路串接而成。虚通道标识VPI用来识别一条特定的VP链路，VP链路产生于分配一定的VPI值之时，终止于取消该VPI值之时。VPI也不具备端到端的含义。VP链路指在变换VPI值的两个相连ATM实体之间传送ATM信元的能力。b）虚连接建立方式ATM和STM都是面向连接的传输模式。但ATM和STM不同，其连接是临时的，不像STM中那样，用户在呼叫期间独占物理通道（的一部分），而是逻辑上的虚连接，故称虚电路。用户间的信元传输必须在虚电路建立之后，才能进行；信元按序发送，并按序到达目的终端；且各虚电路拥有自己（在呼叫建立期间协商好）的业务性能参数。ATM虚连接VC（Virtual Circuit）包括虚信道连接VCC和虚通道连接VPC。VC的建立有两种方式：永久虚连接和交换虚连接。l永久虚连接PVC是由管理面控制建立的永久/半永久连接，用户在传送信息前不需要通过建立过程来临时建立虚连接。PVC是一种静态虚连接，必须手工配置。其优点是，不必每次呼叫都进行虚连接配置，所以连接快（小于30us），仅由系统响应时间决定。其缺点是，这些PVC必须手工配置，不能进行大量PVC配置。l交换虚连接SVC是由信令控制建立的连接，用户在传送信息前先要有连接建立过程，信息传送完毕则拆除虚连接。SVC是一种动态的虚连接，由终端用户或终端应用发起连接请求，系统临时建立。连接时间由ATM网络决定，在系统拥塞时可能失败。但SVC比PVC具有更高的QoS适应性和带宽利用率。不论是PVC还是SVC，都包含VCC和VPC。c) ATM交换ATM中的两种交换：虚通路交换（VCS：Virtual Channel Switching）和虚通道交换（VPS：Virtual Path Switching）。前者指同一个VP内或不同VP内的VC之间的交换；后者指一个VP内所有信元同时被映射到另一个VP内的过程。从交换功能的角度看，ATM实体（端点或连接点）可具有VP交换和VC交换功能，也可兼具VP交换和VC交换功能。如图17，描述了VP交换和VC交换的对比。图17 VP交换和VC交换的对比VP交换时，VPI值要改变，而其中包含的所有VCI值都不改变；VC交换时，VPI和VCI的值都要改变。如下图所示。1.3.3 AAL层 AAL子层ATM适配层（AAL）位于ATM层之上，这一层是和业务相关的，即针对不同的业务，其处理方法不尽相同。但都要将上层传来的信息流（长度，速率各异）分割成48字节长的ATM业务数据单元（SDU），同时将ATM层传来的ATM-SDU组装，恢复再传给上层。由于上层信息种类繁多，AAL层处理比较复杂，所以分了两个子层：汇聚子层（CS）和拆装子层（SAR）.拆装子层SAR的作用：1) 数据单元的分割和重组；2) ATM信元负载编号；3) ATM负载字节填充和去除；会聚子层CS的作用1) 对高层数据进行检错纠错处理；2) 对实时业务考虑收发业务时钟的同步；3) 和具体应用相关；AAL协议子层模型图1-8 AAL协议子层模型 AAL业务分类为了提高交换网络的速率，对ATM层作了尽可能的简化，而ATM层未提供处理的信元丢失，误传，时延，时延抖动等与业务服务质量密切相关的功能，由AAL完成。不同的业务需要不同的适配，ITU-T研究各种业务的特点，根据源和目的的定时，比特率，连接方式将业务分为A、B、C、D四类。这些业务可能是用户业务，也可能是控制平面和管理平面所需的功能业务。A 类 ：固定比特率(CBR)业务:ATM适配层(AAL1)，支持面向连接的业务，其比特率固定，常见业务为64Kbit/s话音业务，固定码率非压缩的视频通信及专用数据网的租用电路。 B类：可变比特率(VBR)业务:ATM适配层2(AAL2)。支持面向连接业务，其 比特率是可变的。常见业务为压缩的分组语音通信和压缩的视频传输。该业务具有传递介面延迟物性，原因是接收器需要重新组装原来的非压缩语音和视频信息。C类：面向连接的数据服务:AAL3/4。该业务为面向连接的业务，适用于文件传递和数据网业务，其连接是在数据被传送以前建立的。它是可变比特率的，但是没是介面传递延迟。D 类：无连接数据业务:常见业务为数据报业务和数据网业务。在传递数据前， 其连接不会建立。AAL3/4或AAL5均支持此业务。参数、业务类别和相应的AAL适配类型可由图1-9所示。 业务参数A类B类C类D类源和目的定时需要不需要比特率固定可变连接方式面向连接无连接AAL类型AAL 1AAL 2AAL 3AAL 4AAL 5用户业务举例电路仿真运动图象视频声频面向连接数据传输无连接数据传输服务质量QoS1QoS2QoS3QoS4图1-9 业务分类、AAL类型和服务质量 AAL2和AAL5AAL2类业务1) AAL2特性AAL2是为需要端到端的定时关系的面向连接的可变位速率服务开发的。在UMST中，包括语音等用户面数据选择AAL2承载。AAL2信元能够定期地向远方对等的AAL2会聚子层发送源时钟频率和网络参照时钟之间的差别指示，这样接收方就能在很精确的范围内保持输出时钟同步，保证了语音这样的实时数据流的传送。同时，对于可变位速率（VBR）业务，由于VBR操作的突发性而只部分的填充ATM信元载荷，AAL2信元头中的长度指示标识可以确定净荷字段中的字节数。另外AAL2信元头中的序列号标识也可以指示那些丢失和出差错的信元，便于接收端的重构。所以AAL2具有的特性决定了AAL2能够向高层提供在源和终点之间有定时关系的面向连接的可变位速率的数据分组服务。2) AAL2分层结构AAL2的分层结构如图110所示。AAL2适配层可以分成会聚子层CS和拆装子层SAR两个部分，其中CS子层又可以分成SSCS和CPCS两个子层。在实际应用中，CPCS子层通常和SAR子层合在一起统称为CPS子层。图110 AAL2分层结构3) AAL2协议数据格式AAL2协议的数据格式如图111。图111 AAL2协议的数据格式4) CPS分组数据格式AAL2的CPS分组的数据格式如图112所示。图112 AAL2 CPS分组数据格式在图中：1信道标识符CID用于在一条VCC中标识AAL2层的通信信道，起到在VCC中AAL2信道复用的作用。AAL2通信信道是双向信道，两个方向具有相同的CID标志。取值为0255，其中，0不用，1用于层管理实体通信，27保留，8255用于信道标识。2长度指示LI表示CPS-INFO的长度，其值为CPS-INFO的长度减1。其中CPS-INFO的最长长度由信令或管理过程决定。3用户间指示UUI用于在CPS之间透明传送CPS用户间信息，这里是指SSSAR子层传递下来的UU值。其取值可以027中的任何一个，当为27时表示这是第一个或中间的PDU，当为其他值时表示这是最后一个PDU。4HECHEC表示CPS的分组头部差错控制，采用CRC校验序列来完成。5CPS-INFOCPS-INFO为CPS-PDU的负载，长度为145/64字节。AAL2 CPS-PDU的结构如图113所示。图113 AAL2 CPS-PDU结构在图中：（1）偏移量OSF用于存放STF结束位置到上图CPS分组格式中所描述的CPS分组头之间的距离，如果不存在CPS分组头则指STF结束位置到PAD填充部分开始的距离。当OSF为47时表示没有信息装载。（2）序列编号SN用于对SAR-PDU信息流进行编号。（3）奇校验P用于对STF进行奇校验。（4）CPS-分组负载区可以填充0个、1个或多个CPS分组，当然一个CPS分组也可能会被装载到两个CPS-PDU负载区中。如图114，可以清楚看出AAL2层CPS-PDU的形成过程。图114 CPS-PDU形成过程AAL5类业务1）AAL5特性AAL5适配层是ITU-T提出的用于进行数据传送的ATM适配层协议，由于充分考虑了数据传输高可靠性的需求，在协议处理中对数据段进行了相应的校验保证，是一种低开销而纠错能力较好的适配协议；所以在WCDMA的信令协议栈中，AAL5适配层用于承载Iux口的业务信令以及IuPS接口上的业务数据。2）AAL5子层图115 AAL5子层同样AAL5的公共子层也分为CPCS和SAR层。PAD：填充域 UU：用户间指示，透明传送用户消息CPI：CPCS公共部分指示，暂时只用作填充LI：长度指示 CRC：校验图116 AAL5 CPCS PDU 格式CPCS数据分组是48字节的整数倍，AAL5的SAR层没有任何头尾，只是把CPCS数据分割成一系列的48字节的整数倍，然后传递到ATM层，加上一个ATM头形成ATM信元，为了指明最后一个SAR PDU，需要在ATM头的PT域的最后一位置1。SSCOP和SSCF层AAL5中的SSCS层又分为SSCOP和SSCF子层，它们又称为SAAL层，具体这两层协议在下一章WCDMA中的ATM信令协议中再详细介绍。 1.4 ATM地址介绍在ATM中，地址是呼叫建立过程中通过UNI信令确定的，然后据此寻找合适的路由，并建立VC（虚连接）。虚连接由一系列VPI/VCI路由构成，并用VPI/VCI标识。ATM中使用20字节的地址结构，如下所示：ATM地址有三种格式：1. DCC格式：按国家分配的地址； 2. ICD格式：按国际组织分配的地址； 3. E.164格式：传统电话编号方式。 它们的区别由交换机MAC地址中的地址前缀指明。其中适配器的MAC地址，又称ESI（End System Identifier）是48比特的MAC地址（与现有LAN-MAC地址兼容）。选择字（SEL）在NNI接口中没有意义，具体的结构如下：第1字节指明该地址是3种地址格式中的哪一种。数据国家代码（DCC），是基于OSI地址格式的；第2和第3字节指明国家；第4字节给出了基于地址部分的格式，其他包括3字节指明权限，2字节指明域（domain），1字节指明区域，还有6字节的地址，以及其他一些信息项。在国际代号设计码（IC）地址格式中，第2和第3字节指定一个国际组织，而不是国家；地址的其余部分和格式与第1种相同。另一种是旧的使用15位十进制数的ISDN电话号码（ITU-T E.164）作为地址的格式。图1-17 ATM地址格式图1-17中：AFI格式标识符（缺省） DCC2个字节的数据国家代码 DFI1个字节，与特定区域相关的格式标识符 AA3个字节的管理授权标志 RD2个字节的路由区域标识 Area2个字节的地区标识 ES16个字节的末端系统标识，实际是IEEE 802规定MAC地址 Sel1字节的网络访问点（NSAP）选择标识 ICD2字节 的国际代号设计码 E.1648字节的综合业务数字网（ISDN）中的电话号码4-9第2章 IP基础知识第2章 IP基础知识本章的主要内容、知识点。1TCP/IP技术的简介2TCP/IP的参考模型和协议功能3IP地址的分类和应用4子网的划分和应用5常用命令的使用方法1掌握IP地址的分类和应用；2掌握常用命令的使用方法。1TCP采用了哪些措施来保证端到端的可靠传输？2为什么要划分IP子网？2.1 TCP/IP技术的引入和发展1969年美国国防部高级研究计划局（Advanced Research Projects Agency ARPA）提出要建立一个网络，把二十多个分布在全国各地的研究所和大学的大型计算机连在一起，以实现资源共享。并通过一个高级研究项目来资助这个网络的建设 这个网络称为ARPANET。70年代中期开始了不同网络间互连的工作。在1977至1979年间，开始发展一种叫做TCP/IP的互连网协议。这种协议的目标是能够连接异种网和异种机。 1983年，所有ARPANET上的计算机都转向运行TCP/IP协议，并且显示了TCP/IP协议的巨大作用。它不仅能将异种网和异种机连接在一起，而且传输数据可靠、快捷。1985年美国科学基金会(National Science Foundation)建立了一个基于TCP/IP的网络NSFNET。1986年，NSFNET与ARPANET并网，称为INTERNET（因特网）。 Internet开始时只供研究单位和大学使用，后来提供商业使用，连网的计算机迅速增加。从1994年开始，连网的计算机数以每年翻一番的速度增长。传输控制协议/Internet 协议 (TCP/IP) 是行业标准协议套件，此协议是专为那些由通过路由器相连的不同网段构成的大型网络设计的。TCP/IP 的起源可以追溯到由美国国防部 (DoD) 高级研究计划局 (DARPA) 在二十世纪六十年代后期和七十年代早期进行的研究。下面摘要列出了 TCP/IP 发展史上的一些重大事件：1970 年，ARPANET 主机开始使用网络控制协议 (NCP)，这就是后来的传输控制协议 (TCP) 的雏形。1972 年，Telnet 协议推出。Telnet 用于终端仿真以连接相异的系统。在二十世纪七十年代早期，这些系统使用不同类型的主机。1973 年，文件传输协议 (FTP) 推出。FTP 用于在相异的系统之间交换文件。1974 年，传输控制协议 (TCP) 被详细规定下来。TCP 取代 NCP，它为人们提供了更可靠的通信服务。1981 年，Internet 协议 (IP)（又称 IP 版本 4 IPv4）被详细规定下来。IP 为端到端传递提供寻址和路由功能。1982 年，国防通信署 (DCA) 和 ARPA 建立了传输控制协议 (TCP) 和 Internet 协议 (IP) 作为 TCP/IP 协议套件1983 年，ARPANET 将 NCP 替换为 TCP/IP。1984 年，域名系统 (DNS) 推出。DNS 可将域名（如 ）解析为 IP 地址（如 8）1995 年，Internet 服务提供商 (ISP) 开始向企业和个人提供 Internet 接入。1996 年，超文本传送协议 (HTTP) 推出。万维网使用 HTTP。1996 年，第一套 IP 版本 6 (IPv6) 标准发布。2.2 TCP/IP协议介绍TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol的简写，中文译名为传输控制协议/互联网络协议）协议是Internet最基本的协议，简单地说，就是由底层的IP协议和TCP协议组成的。2.2.1 TCP/IP协议的参考模型TCP/IP协议的开发研制人员将Internet分为五个层次，以便于理解，它也称为互联网分层模型或互联网分层参考模型，如下表：应用层（第五层）传输层（第四层）互联网层（第三层）网络接口层（第二层）物理层（第一层）物理层：对应于网络的基本硬件，这也是Internet物理构成，即我们可以看得的硬件设备，如PC机、互连网服务器、网络设备等，必须对这些硬件设备的电气特性作一个规范，使这些设备都能够互相连接并兼容使用。网络接口层：它定义了将数据组成正确帧的规程和在网络中传输帧的规程，帧是指一串数据，它是数据在网络中传输的单位。互联网层：本层定义了互联网中传输的“信息包”格式，以及从一个用户通过一个或多个路由器到最终目标的信息包转发机制。传输层：为两个用户进程之间建立、管理和拆除可靠而又有效的端到端连接。应用层：它定义了应用程序使用互联网的规程。2.2.2 IP协议介绍Internet 上使用的一个关键的底层协议是网际协议，通常称IP协议。我们利用一个共同遵守的通信协议，从而使 Internet 成为一个允许连接不同类型的计算机和不同操作系统的网络。要使两台计算机彼此之间进行通信，必须使两台计算机使用同一种语言。通信协议正像两台计算机交换信息所使用的共同语言，它规定了通信双方在通信中所应共同遵守的约定。计算机的通信协议精确地定义了计算机在彼此通信过程的所有细节。例如，每台计算机发送的信息格式和含义，在什么情况下应发送规定的特殊信息，以及接收方的计算机应做出哪些应答等等。网际协议IP协议提供了能适应各种各样网络硬件的灵活性，对底层网络硬件几乎没有任何要求，任何一个网络只要可以从一个地点向另一个地点传送二进制数据，就可以使用IP协议加入 Internet 了。如果希望能在 Internet 上进行交流和通信，则每台连上 Internet 的计算机都必须遵守IP协议。为此使用 Internet 的每台计算机都必须运行IP软件，以便时刻准备发送或接收信息。IP协议对于网络通信有着重要的意义：网络中的计算机通过安装IP软件，使许许多多的局域网络构成了一个庞大而又严密的通信系统。从而使 Internet 看起来好像是真实存在的，但实际上它是一种并不存在的虚拟网络，只不过是利用IP协议把全世界上所有愿意接入 Internet 的计算机局域网络连接起来，使得它们彼此之间都能够通信。2.2.3 TCP协议介绍尽管计算机通过安装IP软件，从而保证了计算机之间可以发送和接收数据，但IP协议还不能解决数据分组在传输过程中可能出现的问题。因此，若要解决可能出现的问题，连上 Internet 的计算机还需要安装TCP协议来提供可靠的并且无差错的通信服务。TCP协议被称作一种端对端协议。这是因为它为两台计算机之间的连接起了重要作用：当一台计算机需要与另一台远程计算机连接时，TCP协议会让它们建立一个连接、发送和接收数据以及终止连接。传输控制协议TCP协议利用重发技术和拥塞控制机制，向应用程序提供可靠的通信连接，使它能够自动适应网上的各种变化。即使在 Internet 暂时出现堵塞的情况下，TCP也能够保证通信的可靠。众所周知， Internet 是一个庞大的国际性网络，网路上的拥挤和空闲时间总是交替不定的，加上传送的距离也远近不同，所以传输数据所用时间也会变化不定。TCP协议具有自动调整超时值的功能，能很好地适应 Internet 上各种各样的变化，确保传输数值的正确。因此，从上面我们可以了解到：IP协议只保证计算机能发送和接收分组数据，而TCP协议则可提供一个可靠的、可流控的、全双工的信息流传输服务。综上所述，虽然IP和TCP这两个协议的功能不尽相同，也可以分开单独使用，但它们是在同一时期作为一个协议来设计的，并且在功能上也是互补的。只有两者的结合，才能保证 Internet 在复杂的环境下正常运行。凡是要连接到 Internet 的计算机，都必须同时安装和使用这两个协议，因此在实际中常把这两个协议统称作TCP/IP协议。2.3 IP地址以其分类2.3.1 IP地址的表示方法在Internet上连接的所有计算机，从大型机到微型计算机都是以独立的身份出现，我们称它为主机。为了实现各主机间的通信，每台主机都必须有一个唯一的网络地址。就好像每一个住宅都有唯一的门牌一样，才不至于在传输数据时出现混乱。 Internet的网络地址是指连入Internet网络的计算机的地址编号。所以，在Internet网络中，网络地址唯一地标识一台计算机。我们都已经知道，Internet是由几千万台计算机互相连接而成的。而我们要确认网络上的每一台计算机，靠的就是能唯一标识该计算机的网络地址，这个地址就叫做IP（Internet Protocol的简写）地址，即用Internet协议语言表示的地址。目前，在Internet里，IP地址是一个32位的二进制地址，为了便于记忆，将它们分为4组，每组8位，由小数点分开，用四个字节来表示，而且，用点分开的每个字节的数值范围是0255，如，这种书写方法叫做点数表示法。2.3.2 IP地址的分类IP地址可确认网络中的任何一个网络和计算机，而要识别其他网络或其中的计算机，则是根据这些IP地址的分类来确定的。一般将IP地址按节点计算机所在网络规模的大小分为A，B，C三类，默认的网络掩码是根据IP地址中的第一个字段确定的。1. A类地址A类地址的表示范围为：55，默认网络掩码为：；A类地址分配给规模特别大的网络使用。A类网络用第一组数字表示网络本身的地址，后面三组数字作为连接于网络上的主机的地址。分配给具有大量主机（直接个人用户）而局域网络个数较少的大型网络。例如IBM公司的网络。2. B类地址 B类地址的表示范围为：55，默认网络掩码为：；B类地址分配给一般的中型网络。B类网络用第一、二组数字表示网络的地址，后面两组数字代表网络上的主机地址。3. C类地址 C类地址的表示范围为：55，默认网络掩码为；C类地址分配给小型网络，如一般的局域网和校园网，它可连接的主机数量是最少的，采用把所属的用户分为若干的网段进行管理。C类网络用前三组数字表示网络的地址，最后一组数字作为网络上的主机地址。实际上，还存在着D类地址和E类地址。但这两类地址用途比较特殊，在这里只是简单介绍一下：D类地址称为广播地址，供特殊协议向选定的节点发送信息时用。E类地址保留给将来使用。连接到Internet上的每台计算机，不论其IP地址属于哪类都与网络中的其他计算机处于平等地位，因为只有IP地址才是区别计算机的唯一标识。所以，以上IP地址的分类只适用于网络分类。在Internet中，一台计算机可以有一个或多个IP地址，就像一个人可以有多个通信地址一样，但两台或多台计算机却不能共用一个IP地址。如果有两台计算机的IP地址相同，则会引起异常现象，无论哪台计算机都将无法正常工作。顺便提一下几类特殊的IP地址：1. 广播地址 目的端为给定网络上的所有主机，一般主机段为全0 2. 单播地址 目的端为指定网络上的单个主机地址 3. 组播地址 目的端为同一组内的所有主机地址4. 环回地址 在环回测试和广播测试时会使用2.4 子网的划分2.4.1 子网的原理若公司不上Internet，那一定不会烦恼IP Address的问题，因为可以任意使用所有的IP Address，不管是A Class或是B Class，这个时候不会想到要用Sub Net，但若是上Internet那IP Address便弥足珍贵了，目前全球一阵Internet热，IP Address已经愈来愈少了，而所申请的IP Address目前也趋保守，而且只有经申请的IP Address能在Internet使用，但对某些公司只能申请到一个C CLass的IP Address，但又有多个点需要使用，那这时便需要使用到Subnet，这就需要考虑子网的划分，下面简介Subnet的原理及如何规划。设定任何网路上的任何设备不管是主机、PC、Router等皆需要设定IP Address，而跟随着IP Address的是所谓的NetMask，这个NetMask主要的目的是由IP Address中也能获得NetworkNumber，也就是说IP Addr