WiMax宽带无线城域网系统的设计.doc

大学课程设计说明书大学课程设计说明书 WiMaxWiMax 宽带无线城域网系统的设计宽带无线城域网系统的设计 摘要摘要 随着社会信息化的快速发展 通信网络的宽带化成为一个必然的趋势 而传统 的接入网技术已成为新一代宽带通信网络建设的瓶颈 在众多接入技术中 无线宽带接入技 术以其特有的优势成为近年来通信技术市场的最大亮点 WIMAX 作为一项前沿的基于 IEEE802 16 标准的无线城域网 WMAN 宽带接入技术 是高速连接 最后一公里 或 最初 一公里 的廉价方法 是业界引领者成功合作的结果 它以其优异的性能和广阔的市场前景 而倍受关注 同时 WIMAX 本身就是一个潜力无限的市场 未来十年内 全球各地对 WIMAX 设备的需求量极其惊人 它将创造一个更庞大 无处不在的宽带信息网络 并且更加有力的 促进信息经济的发展 关键词 关键词 IEEE802 16 WIMAX 无线城域网 信息网络 Abstract Abstract Along with the social informationization fast development the correspondence network wide band turns into is an inevitable tendency but the traditional access network technology has become the new generation of wideband communication network construction the bottleneck In the multitudinous turning on technology the wireless broadband access technology became the recent years communication market by its unique superiority the biggest luminescent spot WIMAX took an item of front based on IEEE802 16 the standard wireless metropolitan area network WMAN broadband access technology is the high speed connection the last kilometer or the initial kilometer the inexpensive method is the field eagerly anticipating success cooperation result but it time is paid attention to by its outstanding performanceand the broad market prospect At the same time WIMAX itself is a potential infinite market future in ten years global each place extremely will be astonishing to the WIMAX equipment demand It will create the wide band information network which huger is ubiquitous and more powerful promotion information economy development KeyKey word word IEEE802 16 WIMAX wireless metropolitan area network information network 大学课程设计说明书大学课程设计说明书 第 I 页 目录目录 1 前言前言 1 2 WIMAX 技术简介技术简介 2 2 1 WIMAX 系统架构 2 2 1 1 WIMAX 的频带使用 2 2 1 2 WIMAX 的参考模型 2 2 1 3 WIMAXA 支持的两种拓朴结构 3 2 2 WIMAX 的技术特点及优势 3 3 总体设计方案总体设计方案 5 3 1 需求特点描述 5 3 2 设计原则 5 3 3 无线城域网系统组成 6 4 4 无线宽带城域网的设计无线宽带城域网的设计 8 4 1 拓朴结构 8 4 2 分层设计 9 4 2 1 核心层的设计 9 4 2 2 汇聚层的设计 10 4 2 3 接入层的设计 10 5 5 IPIP 地址的规划地址的规划 11 5 1 IP 地址介绍 11 5 2 IP 地址分配原则 12 5 3 IP 地址分配 12 6 6 设计总结设计总结 14 7 7 参考文献参考文献 15 大学课程设计说明书大学课程设计说明书 第 1 页 1 前言前言 随着生产 生活水平的不断提高 人类对网络通信的需求也在不断提高 在计算机技术 和无线通信技术的讯猛发展下 各种无线网络就应运而生了 早在 WIMAX 无线城域网技术之 前 无线局域网 WLAN 技术就已经在网络中大量使用并获得了极大了成功 但是无线局域网 的覆盖范围只能达到几十米到上百米 因此人们迫切要求一种能够达到更远传输距离的无线 网络技术 这促使了 WIMAX 技术的诞生 WIMAX 技术又被称 IEEE802 16 标准 它定义了无 线城域网的空中接口规范 许多家用及商用客户都在 DSL 服务范围之外或不能得到宽带有线基础设施的支持 因此 他们无法接入网络 还有一些地区因为布线的代价太大或不方便布线而享受不到宽带带来的 好处 但依靠 WIMAX 无线宽带技术 这些问题都可以得到解决 因为其无线 远距离特性 所以它的布署速度更快 扩展能力更强 灵活性更高 能够为那些无法享受到或不满意其有 线宽带接入的客户提供服务 随着更多的 WIMAX 无线基站的建立及 IEEE802 16 标准设备的 生产使用 人们的通信速度和质量将会得到极大的提高 在线路资源严重不足的情况下 使 用少量的资金投入 快速获得一个较大的网络用户覆盖 通过对无线传输设备和无线接入设 备进行组合应用 完全可以为运营商提供一个全部由无线设备组成的一级宽带骨干传输与接 入 二级无线城域网覆盖的方案 利用 WIMAX 技术设计宽带城域网 必须构建在国内现有和已建设的无线网络基础之上 应该基于全 IP 的网络架构 充分利用 IP 交换路由及其他的 IP 网络的优点 由于 IEEE802 16 标准及相应的 WIMAX 测试规范主要是针对无线空中接口技术 因此对 WIMAX 无 线城域网的组网技术和方案选择比较自由 但是一般包括 WIMAX 终端 WIMAX 无线接入网和 WIMAX 核心网三部分 在宽带无线接入技术方面 WIMAX 属于新生一代 它潜在的优越性能和应用前景令人们 不得不刮目相看 相比以前的无线局域网技术 WIMAX 在用户和基站之间允许非视距的宽带 连接 一个基站可支持数百上千个用户 在可靠性和 QoS 方面提供电信级的性能 并且保持 了对 Wi Fi 技术的补足功能 总之 WIMAX 技术充分考虑了为全世界通信公司和服务提供商设计一个可扩展 长距离 大容量 最后一公里 无线通信系统的需要 可支持一整套服务 从而使服务商能够在降低 成本和投资风险的同时提高系统性能和可靠性 大学课程设计说明书大学课程设计说明书 第 2 页 2 WIMAX 技术简介技术简介 WIMAX world interoperability for Microwave Access 全称为全球微波接入互操作性 是基于 IEEE802 16 标准的无线城域网技术 WIMAX 组织从 2001 年开始制定标准 并对芯片 设备进行认证 规模经济使成本下降成为可能 而 WIMAX 的应用领域也随之扩大 2 12 1 WIMAXWIMAX 系统架构系统架构 WIMAX 的系统架构包括 WIMAX 的频带使用 WIMAX 的参考模型 WIMAX 支持的两种拓朴 结构等 2 1 1 WIMAX 的频带使用的频带使用 WIMAX 网络可以使用的频带包括 3 部分 具备许可证的 10 66GHz 11GHz 以下频段以 及免牌照的 11G 以下频段 主要是 5 6GHz WIMAX 系统共定义了 5 种物理层 每一种都有各自适应的工作频段 如下表所示 表 2 1 频带使用及对应的调制技术 工作频段调制技术 10 66GHzWirelessMAN SC 2 11GHz 授权频率WirelessMAN SCa 2 11GHz 授权频率WirelessMAN OFDM 2 11GHz 授权频率WirelessMAN OFDMA 2 11GHz 非授权频率WirelessHUMAN 其中 SC 适用于 10 66GHz 的整个频段 而 SCa OFDM 和 OFDMA 则是针对 2 11GHz 的 授权频段定义的 HUMAN 主要用于 2 11GHz 非授权频段 另外 厂商出于性能以及技术发 展趋势的考虑 在实现过程中也会有所偏好 就目前而言 业内都偏向于后两种物理层 即 OFDM 和 OFDMA 2 1 2 WIMAX 的参考模型的参考模型 WIMAX 的参考模型包括两个平面 数据 控制平面与管理平面 见图 2 1 系统在数据 控制平面实现的功能主要是保证数据的正确传输 因此 数据 控制平面在定义传输功能之 外 还需要定义一些控制机制来保障传输的顺利进行 而管理平面中定义的管理实体 分别 与数据 控制平面的功能实体相对应 通过与数据 控制平面中实体的交互 管理实体可以协 助外部的网络管理系统完成有关的管理功能 WIMAX 标准为无线空中接口分别定义了媒体接入控制 MAC 层和物理层 其中 MAC 层又 可能性以划分为 3 个子层 它们分别是 面向业务的会聚子层 公共部分子层和安全子层 大学课程设计说明书大学课程设计说明书 第 3 页 面向业务的会聚子层通过业务会聚服务访问点向上面貌一新的外部网络数据提供服务 而公 共部分子层则通过 MAC 服务访问点为面向业务的会聚子层提供服务 注意到 公共部分和安 全子层之间不存在服务访问点 因为安全子层只是借助一套完整的加密算法包来对需要发送 的数据进行加密操作 并不存在提供某种服务的概念 PHY 管理平面数据 控制平面 管理实体 面向业务的会聚子 层 管理实体 MAC 公共部分子层 管理实体 物理层 网络管理系统 PHY SAP 面向业务的 会聚子层 CS SAP MAC 公共部分 子层 MAC SAP 安全子层 物理层 安全子层 MAC 图 2 1 WIMAX 参考模型 2 1 3 WIMAXA 支持的两种拓朴结构支持的两种拓朴结构 WIMAX 支持两种拓朴结构 一种是双向的点对多点 PMP 另一种是网状网络 Mesh PMP 和 Mesh 都是共享无线信道的网络 需要有效的媒体接入机制 尤其是 WIMAX 系统承诺 了对 QoS 的支持 另外 WIMAX 标准规定 Mesh 模式是可选的 2 22 2 WIMAXWIMAX 的技术特点及优势的技术特点及优势 无线城域网的推出是为了满足日益增长的宽带无线接入 BWA 市场的需求 符合 IEEE802 16 标准的设备可以在 最后一公里 宽带接入领域替代 Cable Modem DSL 和 T1 E1 也可以为 IEEE802 11 提供热点回传 新标准规范了一个支持诸如语音和视像等低时 延应有的协议 在用端和基站 BTS 之间允许非视距的宽带连接 一个基站可以支持数百上 千个用户 在可靠性和 QoS 方面提供电信级的性能 IEEE 组织在完成 IEEE802 16d 标准制定后 其工作重点转向 IEEE802 16e IEEE802 16 e 的目的是在终端固定的情况下增加终端有限的移动能力 它并不找算与 3G 等具备真正移 大学课程设计说明书大学课程设计说明书 第 4 页 动性能的系统竞争 相比之下 WIMAX 技术具有许多优势 如下 1 开销及投资风险较小 设备的互用性使运营商能从多个设备制造商处购 WIMAX Certified 设备 稳定的基于标准的平台将激发各层 网络管理 天线等技术的创 新 从而改善运营费用等问题 2 长距离下的高容量 WIMAX 中采用 Mesh Beam forming MIMO 等先进的技术改善非 视距性能 出众的系统增益提供更强的远距离穿透阻挡物能力 WIMAX 基站可以提 供最高每扇区 75Mbit s 的吞吐量 可以同时为超过 60 个 T1 级别的商业用户和上百 个 DSL 数据速率的家庭用户提供接入服务 每个基站覆盖范围最大可达 50km 典 型的基站覆盖为 6 10km 3 系统容量的可升级性 新增扇区简易 灵活的信道规划使容量达到最大化 并且允 许运营商根据用户的发展来逐渐升级扩大网络 灵活的信道带宽规划适应于多种频 率分配情况 4 有效的服务质量控制 5 提供无线形式的 最后一公里 宽带接入 同时保持了对 Wi Fi 技术的补足功能 业务提供商可用 IEEE802 16 设备 提供 T1 E1 速率的网络连接至 Wi Fi 的接入点 在今天 如果业务无法延伸到用户端 业务提供商则需要花三个月或更长的时间来 提供一条 T1 E1 线路给商业用户 但有了宽带无线接入技术 业务提供商可以只花 费前一种方案需动用的部分资金 在数以天计的短时间内提供相同的网络接入服务 3 总体设计方案总体设计方案 城域网是各地市的宽带 窄带等业务的承载平台 所有 IP 业务都将在城域网内接入开 展 所以构建一个合适的城域网是未来几年网络建设规划的重中之重 无线宽带城域网络是 大学课程设计说明书大学课程设计说明书 第 5 页 一种高速的互联网系统工程 其建设应该做一个综合的整体规划 在无线宽带城域网具体规 划时 应综合考虑网络结构 路由协议及路由策略 IP 地址划分 业务管理等内容 3 13 1 需求特点描述需求特点描述 无线城域网的推出是为了满足日益增长的宽带无线接入 BWA 市场的需求 虽然多年来 IEEE802 11x 技术一直与许多其他专有技术一起被用于 BWA 并获得很大成功 但是 WLAN 的 总体设计及其提供的特点并不能很好地适应于室外 BWA 应用 当其用在室外时 在带宽和用 户数方面将受到限制 同时还存在着通信距离等其他一些问题 基于上述情况 我们决定采 用 WIMAX 技术来对无线城域网进行设计 这个技术标准能解决物理层环境 室外射频传输 和 QoS 两方面的问题 可以满足 BWA 和 最后一公里 接入市场需要 3 23 2 设计原则设计原则 构建无线城域网是一个庞大的系统工程 从建网理念上需要考虑下列问题 由于数据业 务近几年的蓬勃发展 以及未来的良好走势 大容量的宽带综合传输网络建设已经成为必然 趋势 同时考虑各地区的实际情况 把目前市 县的传输网建成能够承载大容量电信级 50ms 保护宽带数据传输网和传送高质量的语音 实时视频等多业务综合平台 具体设计原则如下 1 明确网络需求 网络需求是网络设计的首要原则 也是最要的原则 需求是明确地表达构建和设 计的依据 若在设计之前还不能明确需求 那么整个设计将有可能违背预期的网络设计目标 需求包括 业务需求 规范问题 提供的服务 服务级别 顾客基础 技术需求 管理需求 及附加信息等 2 大容量原则 提供 10G 和 2 5G 高带宽的传输容量 并且提供集成式的带宽升级能力 可以满中至少 两年以上的语音及数据业务的发展需求 3 分层划域原则 无线城域网系统可分为核心层 汇聚层和接入层三个层次网络结构 可分别完成对各个 层次网络的设计进而完成对整个无线城域网系统的设计 4 扩展性原则 在网络设计中充分考虑网络设备的通用性 所有的设备可以被其他系统重用 有利于将 来的网络结构调整 便于以后网络的扩展 以及容量的扩容 使调整工作量最小 设备的重 利用率达到最高 5 标准化原则 WIMAX 是属于新生技术 有 IEEE802 16 工作组为它制定了一系列标准 在使用 WIMAX 对无线城域网进行设计时 必须符合国际和国内的最新相关标准 以确保所设计的网络对其 他网络的兼容性和先进性 大学课程设计说明书大学课程设计说明书 第 6 页 6 多业务功能原则 WIMAX 无线城域网应能提供多种业务功能 包括 SDH 网络功能 Ethernet 处理和传送 功能 ATM 网络与接入功能 XRE 以太网延伸功能 RPR 功能 综合接入功能 支持移动 SS 功能 3 33 3 无线城域网系统组成无线城域网系统组成 无线城域网系统 简单的说是由基站 BS 和服务站 SS 两部分组成 但按网络层次又可 从上而下分为核心层 汇聚层和接入层三个层次 如下图 图 3 1 无线城域网分层结构 如上所示 核心层的作用是把多个边缘汇聚层连接起来 为汇聚层网络提供数据的高速 转发 同时实现 CHINANET 骨干网络的互联 提供城市的高速 IP 数据出口 核心层网络结构 重点在于可靠性 可扩展性和开放性 汇聚层的作用是完成本地业务和区域汇接 进行宽带和业务汇聚 收敛及分发 并进行 用户管理 因为要对业务进行管理 故在汇聚层上增加了一层次结构 即业务层 接入层通过各种接入技术和线路资源实现对用户的覆盖 并提供多业务的用户接入 必 要时配合完成用户流量控制功能 大学课程设计说明书大学课程设计说明书 第 7 页 4 4 无线宽带城域网的设计无线宽带城域网的设计 在无线宽带城域网系统的设计中 我们采用先进的 WIMAX 技术实现能够开展多种业 务 可发展 价格性能比最高的网络 根据实际特性 我们将整个无线宽带网络划分为接入 网络 城域网络和骨干网络三个部分 接入网络主要负责收敛用户的业务 通常覆盖范围较 小 典型的接入网络如目前各城市新建居民小区内的服务网络 城域网负责连接各接入网 是整个接入网络的主干 疏导各接入网汇聚的业务流 骨干网络负责连接各城域网 覆盖范 围通常较大 大容量的光传输是骨干网络的主要构件 大学课程设计说明书大学课程设计说明书 第 8 页 4 14 1 拓朴结构拓朴结构 WIMAX 系统中一共定义了两种网络拓朴 PMP 网络和 Mesh 网络 相比较而言 PMP 网络 拓朴更接近于目前可以实现的实际系统的情形 在 PMP 网络中 一个 BS 可以同时与多个独 立的 SS 进行交互 在一个给定的频率或者天线扇区内 所有的 SS 都能够接收到来自 BS 的 相同的数据包 具体网络拓朴图如下 图 4 1 无线城域网拓朴 4 24 2 分层设计分层设计 我们把整个无线城域网分为三个层次来进行设计 这样的结构可以增加网络的可扩展 性 安全性 可以隔除故障 增加宽带城域网的稳定性 而且也有利于对网络进行管理 4 2 14 2 1 核心层的设计核心层的设计 核心层的作用是把多个边缘汇聚层连接起来 为汇聚层网络提供数据的高速转发 同时 实现 CHINANET 骨干网络的互联 提供城市的高速 IP 数据出口 核心层采用一台大容量和高速转发的无线路由器 NE80 一台无线路由交换机 S8016 和 7 台无线路由器 NE40 另外还有一台宽带接入服务器组成 它们一起组成无线城域网的骨干 网络 大学课程设计说明书大学课程设计说明书 第 9 页 NE80 具有强大的路由能力 适合于作为城域网核心设备和城域网出口 NE80 还可以作 为 P 设备 配合开展城域网内的 MPLS VPN 业务 NE80 无线路由器可实现所有接口 包括 2 5Gbit s 的 IP MPLS 线速转发 从而满足其用骨干网交换节点时的带宽要求 NE80 提供 快速以太网接口 千兆以太网接口 GBIC 接口 POS 接口 cPOS 接口 ATM 接口 RPR 接口 有较高的接口密度 可根据用户需求灵活选择 满足不同组网和扩容需求 它除了具有高速 转发数据的能力外 还具有丰富的业务能力以及高可靠性 安全性 兼容性等特性 核心交换机 S8016 是多业务千兆路由交换机 作为 IP 城域网的汇聚中心设备 S8016 基于硬件的二到三层线速转发 二到七层交换特性 满足城域网要求端口密度高 交换背板 带宽高等 提供完备的 Diff Serv QoS 保证和业务流量控制机制 S8016 上可以连接计费系统服务器和网络管理服务器以及其他网络服务器 计费采用华 为 CAMS 综合访问管理服务器 可以配合设备组网 提供全网解决方案 CAMS 作为网络中的 业务管理核心 支持与无线路由器 无线以太网交换机 VOIP 网关和接入服务器等网络产 品共同组网 完成终端用户的认证 授权 计费和权限管理 实现网络的可管理 可运营 保证网络和用户信息安全 CAMS 支持多设备 多协议 多业务 集中计费数据库 分布式 管理 对整个无线宽带城域网进行有效的管理 选用的是华为公司的网络管理软件 Quidview Quidview 是华为公司针对数据通信设备如路由器 交换机等进行统一管理和维护的网管产 品 它位于网络解决方案的管理层次 能够实现网元管理和网络管理的功能 它的主要有网 络拓朴自动发现 网络集中监视 集群管理 堆叠管理 流量性能监控 故障定位与地址反 查 可与通用网管平台集成 它与华为公司的数据通信设备产品一起提供全网解决方案 对 数据通信设备的维护和网络管理提供支持 并提供对电信网运营系统 OSS 的支撑和接口 4 2 24 2 2 汇聚层的设计汇聚层的设计 汇聚层的作用是完成本地业务和区域汇接 进行宽带和业务汇聚 收敛及分发 并进行 用户管理 汇聚层采用高性能的无线智能交换机 S3000 作为接入层的汇聚点 S3000 向上连接到无 线路由交换机 S3026 可在 S3026 上划分不同的 VLAN 对接入层的不同用户和不同业务进行 隔离 然后把数据安全的传送到路由器上 在路由器上进行 MPLS VPN 的标签交换 这样就 形成了不同业务的虚拟专网 S3026 使用专用的 ASIC 芯片实现线速的 L2 层交换 系统交换容量 12 8G 包转发能力 6 55Mbps 增强了 QoS 和 ACL 方面的功能 突出了以太网交换的智能性 支持 L2 L7 层的 流分类 在流分类的基础上可以进行 ACL 和 QoS 方面的多种操作 配置灵活 可通过 Telnet SNMP Web 和本地管理等多种方式提供丰富的管理手段 它具有多种千兆模块 支 持堆叠 升级方便 另外 也可利用 S3500 无线智能路由交换机来做为汇聚层的第二层交换机 充分满足无 大学课程设计说明书大学课程设计说明书 第 10 页 线城域网数据 语音 视频网络在走向三网合一过程中对高 QoS 的保证 它也支持 L2 L7 层的流分类 在流分类的基础上进行 ACL 和 QoS 方面的多种操作 提供完善的安全策略 防 病毒机制 路由协议 VLAN 控制 流量交换 带宽限制 QoS 保证的机制及特有的二层 VLAN VPN 完备的业务控制和用户管理能力 可以为用户划分不同的子网 减少广播冲突 增加网络安全 针对以太网技术固有的用户管理能力弱 业务控制能力差 网络安全无法保障等弱点 对于需要严管理的用户可以采用一台 5200F 宽带智能接入服务器 完成对宽带访问用户的管 理控制 计费 安全控制 业务提供等功能 满足无线城域网运营级用户管理和高安全性的 要求 5200F 宽带智能接入服务器基于第五代路由体系架构 采用高性能网络处理器和大规 模 ASIC 芯片 兼有强大的转发性能和灵活的业务处理能力 4 2 3 接入层的设计接入层的设计 接入层可采用 S2000 系列的无线交换机 提供用户的接入 S2000 实现用户的严格隔离 可有效的保证网络的安全性 保密性 它使用专用的 ASIC 芯片实现线速的 L2 层交换 并提 供丰富的管理手段 Telnet SNMP 集群和本地管理等多种方式对交换系统进行配置 管理 接入层用户可以是个人用户 也可以是一个局域网络 5 5 ipip 地址的规划地址的规划 IP 地址规划的好坏 影响到网络路由协议算法的效率 影响到网络的性能 影响到网 络的扩展 影响到网络的管理 也必将直接影响到网络应用的进一步发展 因此 做好 IP 地址的规划工作是无线宽带城域网设计的重中之重 5 15 1 IPIP 地址介绍地址介绍 IP 地址用于在网络上标识唯一一台机器 根据 RFC791 的定义 IP 地址由 32 位二进制 数组成 四个字节 表示为用圆点分成每组 3 位的 12 位十进制数字 xxx xxx xxx xxx 每 个 3 位数代表 8 位二进制数 由于 1 个字节所能表示的最大数为 255 因此 IP 地址中每个 字节可含有 0 255 之间的值 但 0 和 255 有特殊含义 255 代表广播地址 0 用于指定网络 地址号 若 0 在地址末端 或结点地址 若 0 在地址开始 例如 192 168 32 0 指网络 192 168 32 0 而 0 0 0 62 指网络上结点地址为 62 的计算机 根据 IP 地址中表示网络地址字节数的不同将 IP 地址划分为三类 A 类 B 类 C 类 A 大学课程设计说明书大学课程设计说明书 第 11 页 类用于超大型网络 百万结点 B 类用于中等规模的网络 上千结点 C 类用于小网络 最多 254 个结点 A 类地址用第一个字节代表网络地址 后三个字代表结点地址 B 类用前两个 字节代表网络地址 后两个字节代表结点地址 C 类地址用前三个字节代表网络地址 后一 个字节代表结点地址 网络设备根据 IP 地址的第一个字节来确定网络类型 A 类网络第一个字节的第一个二 进制位为 0 B 类网络第一个字节的前两个二进制位为 10 C 类网络第一个字的前三位二进 制位为 110 换成十进制可见 A 类网络地址从 1 127 B 类网络地址从 128 191 C 类地址 从 192 223 224 239 间的数有时称为 D 类 239 以上的网络号保留 子网掩码用于找出 IP 地址中网络及结点地址部分 子网掩码长 32 位 其中 1 表示网络 部分 0 表示结点地址部分 如一个结点的 IP 地址为 192 168 202 195 子网掩码为 255 255 255 0 表示其网络地址为 192 168 202 结点地址为 195 有时为了方便网络管理 需要将网络划分为若干段 为此 必须打破传统的 8 位界限 从结点地址中 抢来 几位作为网络地址 具体说来 建立子网掩码需要以下两步 1 确定运行 IP 的网段数 2 确定子网掩码 首先 确定运行 IP 的网段数 例如 所设计的网络上有五个网段 但只让三个网段的 用户访问 INTERNET 则只有这三个网段需要配置 IP 在确定了 IP 网段数后 再确定从结点 地址空间中截取几位才能为每个网段创建一个子网络号 方法是计算这些位数的组合值 比 如 取两位 则有四种组合 00 01 10 11 取三位有八种组合 000 001 010 011 100 101 110 111 在这些组合中必须去除全 0 和全 1 的组合 因为在 IP 协议中规定了全 0 和全 1 代表了网络地址和广播地址 所以如果我们需要将 C 类 IP 地址 192 168 123 0 划分为 4 个网段 需要截取结点地址的前 3 位作为网络地址 与之 对应的子网掩码就是 255 255 255 244 它的二进制码为 11111111 11111111 11111111 11100000 可见 采用以上子网络方案 每个子网络有 30 个结点地址 通过从结点地址空间截取 几位作为网络地址的方法 可将网络划分为若干网段 方便了网络管理 5 25 2 IPIP 地址分配原则地址分配原则 IP 地址空间分配 要与网络拓朴层次结构相适应 既要有效地利用地址空间 又要体 现出网络的可扩展性和灵活性 同时能满足路由协议的要求 以便于网络中的路由聚类 减 少路由器中路由表的长度 减少对路由器 CPU 内存的消耗 提高路由算法的效率 加快路 由变化的收敛速度 另外 还要考虑网络地址的可管理性 具体分配时要遵循以下原则 1 唯一性 一个 IP 网络中不能有两个主机采用相同的 IP 地址 2 简单性 地址分配应简单易于管理 降低网络扩展的复杂性 简化路由表的款项 3 连续性 连续地址在层次结构网络中易于进行路径叠合 大大缩减路由表 提高路 大学课程设计说明书大学课程设计说明书 第 12 页 由算法的效率 4 可扩展性 地址分配在每一层次上都要留有余量 在网络规模扩展时能保证地址叠 合所需的连续性 5 灵活性 地址分配应具有灵活性 以满足多种路由策略的优化 充分利用地址空间 5 35 3 IPIP 地址地址分配分配 IP 地址规划是要解决有效利用地址空间 有利于路由设计 解决公网地址严重不中等 问题 下面看看如何进行最优化的公私网地址混用 地址空间的压力主要来源于个人接入用户 对企业用户带来的影响较小 所以对专线用 户采用地址静态分配 公网 私网地址并存 宽带 INTERNET 企业访问型可以通过专线或以 太网接入 重点考虑以太网接入 对企事业单位用户 一般采用静态地址和静态路由 IP 地址可以使用私网址或公网地 址 对于个人用户到底采用何种方式 取决于多个因素 其中最主要的因素是公网地址空间 的缺少 由于大部分个人用户不需要固定的 IP 地址 因此对个人用户采用动态的 IP 地址分 配可以节省地址资源 而采用 NAT 方式 可以将网络公用地址的需要节省到几十分之一甚至 更多 但后一种方式的主要问题是 NAT PAT 转换的性能问题 以及它是否会影响某些宽带应 用 在实际应用时 地址缺口的大小不仅仅取决于可用空间和用户数 而且还与采用的用户 安全技术和产品有关 综上所述 我们对个人用户采用动态的 IP 地址 DHCP 分配 把地址转换 NAT 功能分布 在汇聚层各个设备上 减轻对宽带城