ip协议与以太网技术

ip协议与以太网技术 内容提要 ip技术的起源ip技术简介以太网介绍 internet网的演变 70年代中期的美国国防部的arpanet科研 商业 政府组织 创造了新的就业与经济发展internet的指数级增长主机数量的指数级增长1982年前 只有几百台计算机 预计到2000年有1 2亿台主机 使用者达5亿internet的业务量每年约增长400 超出cpu的摩尔定律 18个月翻一番 最近四年 每隔23周internet上的web服务器数翻一番业务和流量的变化internet上的主要业务由传统的文件传送 ftp 电子邮件 email 和远程登入 telnet 转向多媒体应用丰富的www www业务量约占70 过去80 的流量在本地 而现在相反 越来越多的流量穿越wan tcp ip是internet的核心技术tcp ip是一个协议族http telnet ftprip ospf bgppim dvmrptcp udp rawipipigmparpicmpip是tcp ip的核心协议 tcp ip协议 在不同网络技术之上 通过ip层实现不同网络互联ipovereverythingx 25ppp 点对点链路 ethernettokenringfratmsdhwdmeverythingoveripitu t综合业务网 h 323 sip 桌面应用ip ethernet 几乎所有的高层应用都落在ip上 ip的应用范围 ip的标准化组织 ietfitu tsg13 内容提要 ip技术的起源ip技术简介以太网介绍 tcp ip的基本思想 层次结构思想ip地址结构寻址方法 直接寻址与间接寻址 核心系统与自治域系统域名系统的层次结构等包容性与开放性ip协议层对各种物理网络技术的包容域名对ip地址的屏蔽ip地址对各种物理地址屏蔽等简单 实用 有效的原则在实践中逐步完善补充新协议 扩展新功能与iso osi相比 tcp ip技术来自于实践 简单实用 效率高 ip协议提供了一种全球统一的编址方式 屏蔽了物理网络地址的差异 使路由查找成为可能 ip协议提供了一种全球统一的报文格式 屏蔽了网络链路层差异 使网络互联成为可能 internet的基础 tcp ip 互连网协议ip是tcp ip体系中最重要的协议之一 与ip协议配套使用的还有三个协议 地址转换协议arpaddressresolutionprotocol反向地址转换协议rarpreverseaddressresolutionprotocolinternet控制报文协议icmpinternetcontrolmessageprotocol tcp ip的体系结构 tcp应用 面向连接的传输方式流式服务telnet ftp httpudp应用 无连接的数据传输报文式服务rip snmp radius vod 高层应用 tcp ip的工作原理 路由器的工作特点 无连接存储 转发工作模式尽力而为 版本 首部长度 服务类型 总 长 度 标 识 标志 段 偏 移 寿 命 协 议 首 部 检 验 和 源 站 ip 地 址 目 的 站 ip 地 址 长 度 可 变 的 任 选 字 段 填 充 数 据 优先级 dtrc 未用 比特 04816192431 20 个 字节 固定 长度 长度 可变 01234567 ip数据包的格式 0net idhost id 1 0net idhost id 1 1 0 net idhost id 1 1 1 0 组播地址 1 1 1 1 0 保留为今后使用 012348162431 a 类 b 类 c 类 d 类 e 类 ip地址的分类 net id 网络标识 host id 主机标识 ip地址范围 ip地址是有层次结构的ip地址与电话号码不同 不能反映主机的地理位置电信局是基于地理 行政 区域划分的层次化组织 电话号码也按区域分配电话号码按区域分配可以方便人的理解和记忆ip地址的分配对象是机构 组织等地理上的虚拟实体internet中人 用户 要记忆的是域名 而不是ip地址路由器也不需要理解网络的地理位置多址主机一台主机属于多个网络时有多个ip地址 比如路由器 这些地址的网络 子网部分不同 ip地址的特点 在路由器中 寻找一条将报文从信源机传往信宿机的传输路径的过程 称之为寻径 在路由器中 寻径采用的是表驱动的方式 在internet的各主机和网关上都包含一个路由表 指明去往某信宿机的路径 在传送报文时 根据报文的目的地址 查找路由表 得到一条去往目的地址的路径 ip路由 128 89 171 69 addressprefix i f 0 1 0 1 1 128 89 171 69 0 你可以通过我连接到171 69 你可以通过我连接到128 89和171 69 路径更新 ospf rip 你可以通过我连接到128 89 128 89 171 69 addressprefix i f 1 1 128 89 addressprefix i f 0 ip路由表的生成和更新 业务承载的方式 packetoversdh sonet pos 或pppoversdh sonet将ip包通过点对点协议 ppp 映射到sdh sonet传输帧 stm n 中将路由器的处理能力和吞吐量提高到千兆比特每秒甚至更高以解决目前路由器的吞吐量不够的问题ppp利用类似hdlc帧 rfc1662 hdlc是非常老的技术处理hdlc帧是基于比特流耗费大量的cpu或硬件资源且效率不高 ipoversdh pos技术的优缺点 优点协议开销低 相对带宽利用率高网络简单 运行费用低 已有的庞大且性能稳定的sdh网缺点网络结构很不灵活 不易扩展由于ppp无编址和寻址能力要求使用昂贵的sdh电路来实现全网状互连只能支持点对点的路由器间连接路由器间需要大量的sdh sonet数字电路来互连流量控制和带宽管理ppp并不提供任何带宽管理和qos能力在ip层实现带宽管理和qos是非常复杂的固定带宽 无流量控制 带宽利用率低难支持多媒体业务 如保证话音通信和视频通信的qos适用于尽力传送的ip骨干网 骨干路由器数目较少 ipoverdwdm 协议 功能数据包 ipv4 ipv6ip多协议封装 分组定界差错检测 qos控制适配方式和带宽管理连接性证实带宽复用线路故障分段和保护切换其他传送网维护功能高速传输光放大器故障分段 ipoverdwdm的现状 目前dwdm联网处于初级阶段只有复用设备 上下复用还不能动态进行光adm 光交叉连接设备还需要一段时间才能推出ipoverwdm需要开发一种帧结构 类似于ppp 来包装ip分组需要有适配功能ipoverwdm适合组建因特网骨干网的核心将会对ipoveratm和ipoversdh造成一定的冲击适合于以尽力传送为代表的ip数据业务 内容提要 ip技术的起源ip技术简介以太网介绍 局域网概述 局域网 lan 连接一组计算机使它们可以直接进行互相间的通信 lan可以通过以太网 令牌环 光纤分布数据接口 fddi atm等技术的实现 lan技术对应于osi 开放系统互联 分层模型的第1层物理层和第2层数据链路层 物理层完成在介质上传输0 1信号 主要描述了物理介质的特性 数据链路层把0 1组织成一个帧 它描述了帧的格式及介质访问控制 mac 协议 以太网技术 以太网的技术发展过程70年代 xerox公司的研究中心发明了以太网技术 1983年 10mb s以太网成为ieee标准 1995年 100mb s以太网技术成为ieee标准 1998年 完成1000mb s以太网标准制定 早期的10mb s以太网以使用同轴电缆作为传输介质 80年代后期 光纤被用作以太网传输介质 90年代 基于非屏蔽双绞线的以太网成为标准 这极大地推动了以太网市场 局域网mac地址 介质访问控制 mac 地址 亦称物理地址 用于识别局域网的目标地址 与局域网相连接的每一块网卡必须有一个在此局域网上可惟一识别的mac地址 mac地址由48位 6字节 构成 地址以x 打头 后跟由短线分隔的6个字节 例如 x 00 60 08 bd 7c 1e 其中前三个字节为机构惟一标志符 oui mac帧结构 802 3 信息 最大1500字节 目的mac地址 6字节 源mac地址 6字节 类型或长度 2字节 类型或长度 4字节 填充字节 需要时 以太网lan结构 1单网段以太网lan 总线结构 csma cd协议 2 使用集线器 hub 构建多网段局域网 星型结构 3 使用多端口的网桥 局域网交换设备 构建全双工通信局域网 双绞线传输 rj45的引脚定义 直连网线 一一对应 交叉网线 1 3线交叉 2 6线交叉 集线器设备连接 引脚1和2发送 引脚3和6接收的端口称为介质相关接口 mdi pc机有mdi端口 引脚1和2接收 引脚3和6发送的端口称为介质相关接口交叉 mdi x 如集线器 hub 上的端口 在一个终端系统的mdi端口与一个集线器的mdi x端口之间使用直连网线连接 部分集线器提供了一个专用mdi端口 可以用直连网线将一台集线器的mdi端口与另一台集线器的mdi x端口连接 常见网络设备 集线器 hub网桥 bridge交换机 switch路由器 router 以太网工作原理 以太网工作原理 hub工作原理 bridge工作原理 switch工作原理 router工作原理 局域网协议 ethernet tokenring网络协议 ip ipx appletalk广域网协议 ppp fr x 25 atm路由协议 rip igrp eigrp ospf is is bgp vlan简述 vlan virtuallans 即虚拟局域网 目前发展很快 世界上主要的大网络厂商在他们的交换机设备中都实现了vlan协议 实际应用中 vlan成员的定义可以分为4种 a 根据以太网交换机的端口划分vlan b 根据主机的mac地址划分vlan c