第1章现代互联网技术概述

1、第一章 现代互联网概述1.1 现代互联网结构1.2 公用网络1.3 局域网网络1.4 接入网1.5 家庭网1.1 现代互联网结构Cisco 2501Cisco 2501CISCO 2500系列系列uCISCO 2501: 1个个Ethernet, 2串口串口 uCISCO 2502: 1个个TOKEN RING, 2串口串口uCISCO 2503: 1个个Ethernet, 2串口串口, 1个个ISDN BRI uCISCO 2505: 8个个Ethernet UTP 口口, 2串口串口 uCISCO 2513: 1个个Ethernet, 1 Token ring, 2串口串口 uCISCO

2、2514: 2个个Ethernet, 2串口串口Access Server (访问服务器访问服务器)uCISCO 2509: 1个个Ethernet , 2串口（同串口（同步步)， 8个异步串口个异步串口 uCISCO 2511: 1个个Ethernet , 2串口（同串口（同步步), 16个异步串口个异步串口uCISCO 2512: 1个个Token ring , 2串口串口(同同步步), 16个异步串口个异步串口 uCISCO 4000 系列系列. (模块式路由器模块式路由器) Access Server (访问服务器访问服务器)uCISCO 4000 系列系列. (模块式路由器模块式路由

3、器)可可支持三个模块支持三个模块,类型如下类型如下: Ethernet : 1,2或或6个端口个端口 TOKEN RING : 1或或2个端口个端口 FDDI : 多模光纤多模光纤, 1个端口个端口 异步串口异步串口: 2或或4个口个口(电话拨号电话拨号) ATM : 1个多模或单模个多模或单模 ISDN BRI: 4或或8个口个口(BRI 基本速率基本速率,64Kbps)1.1 现代互联网结构u以Switch为核心的现代LAN技术u通过路由器与公共网络相连u通过访问服务器使远程、分散用户入网特点特点:1.2 部分公网n1.2.1 PSTNn1.2.2 ISDNn1.2.3 DDNn1.2.4

4、 X.25n1.2.5 FRn1.2.6 SDHn1.2.7 DWDMn1.2.8 CSDn1.2.9 SMS n1.2.10 GPRS+3G1.2.1 PSTN以传输语音为目的, 带宽3kHz, 数据率低, 采用电路交换, 信道利用率低通过Modem接入廉价, 使用方便1.2.2 ISDN ISDN是一种非常好的技术，但因为市场等方面的原因并未有很好的发展。在INTERNET大发展时，由于它能提供较高的访问速度，一度受到青睐，装机容量有较大的发展。作为一种实用的技术，在目前的网络中仍占有一定的地位。但由于新的技术如ADSL的广泛应用，影响了它的应用。1.2.2 ISDNNT1ISDNExch

5、angeISDNTelephoneISDNTerminalISDNAlarmCustomers officeCarriers officeDigitalbit pipeCustomers equipmentCarriers equipmentT1Channel1Channel2Channel24193 bit frame (125s)Framing code数字传输系统的高次群话路数及数据率1.2.3 DDNuDDN是Digital Data Network的缩写uDDN是利用数字信道传输数据信号的数据传输网 uDDN的传输媒介有光缆，数字微波，卫星信道以及用户端可用的普通电缆和双绞线 uDD

6、N的特点：1.2.3 DDNDDN是同步数据传输网，可根据与用户所定协议，定时接通所需路由传输速率高，网络时延小用户数据信息根据事先约定的协议，在固定的时隙以预先设定的通道带宽和速率，顺序传输，这样只需按时隙识别通道就可以准确地将数据信息送到目的终端。由于信息是顺序到达目的终端，免去了目的终端对信息的重组。 DDN为全透明网支持任何规程，支持网络层以及其上任何协议，从而可满足数据图像，声音等各种业务的需要。1.2.3 DDNuChina DDN骨干网一期工程由全国21个省直辖市的节点机和连接它们的数字电路组成。全国有三个国际出入口局和八个枢纽局： 北京，上海，广州。 北京，上海，沈阳，广州，武

7、汉，成都，南京和西安 1.2.3 DDN核心层接入层用户接口层用户1.2.3 DDNu入网方式 用DTU接入 可选V.24或V.35接口 用 MODEM 接入 1.2.4 X.25u以CCITT X.25为基础建设的分组交换网分组交换网u适应计算机通信而发展起来的一种通信手段u可以满足不同速率，不同型号（不同厂家生产）的终端与终端，终端与计算机，计算机与计算机，以及局域网间的通信，实现信息资源共享u优点：可以在一条电路上同时开放多条虚电路，为多个客户同时使用，网络具有动态路由功能和先进的误码检错功能，网络性能较佳。1.2.4 X.25nX.25网络是第一种大规模使用的数据网络，在七70、80年

8、代有非常好的发展。n其带宽及网络覆盖面等方面的影响，90年代后其发展受到抑制。主要是网络的基本情况发生变化，网络传输基于光纤技术，线路质量大大提高，X.25网络复杂的协议处理显得多余，从其派生出的新技术如帧中继，简化协议，提高传输速率等特性。n新一代网络技术如ATM网络、IP网络由于能提供较好的解决方案。但由于X.25网络能满足低速数据应用的需求、投资保护等方面的原因，该网络在相当一段时间内还会应用。1.2.4 X.25n中国公用分组交换数据网 （ChinaPAC) ChinaPAC是电信公司经营管理的全国性分组交换数据网，网络已直接覆盖到全国所有地市和绝大部分县城，客户可以通过专线或电话拨号

9、方式就近入网，使用分组交换业务。1.2.4 X.25nChinaPAC提供的业务功能交换型虚电路（SVC）客户通信时，通过呼叫建立虚电路，通信结束后释放虚电路。交换型虚电路使用灵活，每次均可以与不同的客户建立通信电路。ChinaPAC可以为一个客户开放多条虚电路。永久型虚电路（PVC）永久型虚电路类似于固定专线，在客户申请时提出，电信部门将线路固定接好，客户一开机不需通过呼叫即建立起电路，通信费采用包月方式。该功能适合于点对点固定连接的客户使用。1.2.5 Frame Relayn什么是Frame Relay? Frame Relay, 简称FR，中文帧中继。它是在X.25网络基础上发展起来的

10、新一代网络技术，由于其速度高、通信线路质量较高、传输时延较小等显著特点，特别是在LAN互联业务需求剧增的情况下，很好地满足应用需求，而获得极大的发展。1.2.5 Frame Relayn帧中继技术帧中继技术帧中继技术主要用于传递数据业务，它使用一组规程将数据信息以帧的形式有效地进行传送。帧中继所使用的是逻辑连接，而不是物理连接，在一个物理连接上可复用多个逻辑连接(即可建立多条逻辑信道)，可实现带宽的复用和动态分配。 帧中继协议是对X.25协议的简化，因此处理效率很高，网络吞吐量高，通信时延低，帧中继用户的接入速率在64k至2Mbps，甚至可达到34Mbps。 帧中继的帧信息长度远比X.25分组

11、长度要长，最大帧长度可达1600字节/帧，适合于封装局域网的数据单元，适合传送突发业务(如压缩视频、WWW等)。1.2.5 Frame Relayn帧中继通信FRAD(帧中继拆装设备)路由器或FRAD路由器或FRADFR网局域网局域网1.2.6 SDHnSDH （Synchronous Digital Hierarchy,同步数字系列)是一种新的数字传输体制。以光纤为传输介质的数字传输标准。有以下特点：统一的比特率：在PDH(Plesiochronous Digital Hierarchy准同步数字系列)中，世界上存在着欧洲、北美及日本三种体系的速率等级。而SDH中实现了统一的比特率。此外还规

12、定了统一的光接口标准，因此为不同厂家设备间互联提供了可能。1.2.6 SDHSTM-1STM-64共有51.84,155.52,622.08, 933.12, 1244.16, 1866.24,2488.32,4876.64, 9953.28Mbps极强的网管能力：在SDH帧结构中规定了丰富的网管字节，可提供满足各种要求的能力。自愈保护环：在SDH设备还可组成带有自愈保护能力的环网形式，这样可有效地防止传输媒介被切断，通信业务全部终止的情况。1.2.7 DWDM nDWDM (Dense Wavelegnth Division Multiplexing) 密集波分复用n一根单模光纤的传输速率可

13、达2.5Gbps（最新技术已可达100Gbps).在一根光纤上复用两路光载波信号称为WDM，目前随着技术的发展可以做到一根光纤上复用80路信号，称DWDM。中国教育网主干网拓扑1.2.8 CSD电路交换数据业务电路交换数据业务 1.2.9 SMS短消息业务短消息业务n短消息业务SMS为GSM移动终端提供的另一种能够发送和接收短消息的手段。短消息内可以包含字母和数字。n短消息的接收和发送只需信令频道，不必占用业务频道。因此用户即使在呼叫状态，仍然可以接收和发送短消息。在短消息业务中，无线数据报网关就是短消息中心，短消息中心一方面通过收发短消息与GSM侧的移动终端交换数据，另一方面利用短消息对等协

14、议SMPP作为隧道协议向扩展短消息平台传递数据。nSMS只适合传递少量的数据，不保证实时。 1.2.9 SMS短消息业务短消息业务1.2.9 SMS短消息业务短消息业务MMS 多媒体短消息1.2.10 GPRS+3G+4GnGPRS General Packet Radio Service, 通用无线分通用无线分组业务组业务nGPRS提供了类似固定分组网(如Internet)的端到端分组业务，它能够实现从空中接口到外部网络之间的分组数据传输。nGPRS可以接入基于TCP/IP的外部网络和X.25网络，能够有效地实现和IP网络的互通。GPRS可以使用目前用于电路交换呼叫的无线网络基础设施，但需要

15、增加几个新的网络单元以支持面向分组交换的功能。1.2.10 GPRS+3G+4GSGSN: Serving Gateway Support NodeGGSN: Gateway GPRS Support Node1.2.10 GPRS+3G+4Gn3G: 第三代移动通信技术(3rd-Generation)，是指支持高速数据传输的蜂窝移动通信技术。n3G服务能够同时传送声音及数据信息。n3G标准： TD-SCDMA (移动) CDMA2000(电信) WCDMA(联通) WiMAX1.2.10 GPRS+3G+4Gn速度： TD-SCDMA下行 2.8Gbps ，上行384Kbps；CDMA200

16、0 3.1Gbps，上行1.8MbpsWCDMA ：下行7.2Mbps，上行5.76Mbps； HSPA：下行14.4Mbps，上行5.76Mbps； HSPA+： 下行21.6Mbps，上行5.76Mbps； 双载波HSPA+：下行42Mbps，上行23Mbps。 1.2.10 GPRS+3G+4Gn4G标准： LTE (Long Term Evolution,长期演进) 项目是3G的演进，它改进并增强了3G的空中接入技术，采用OFDM和MIMO作为其无线网络演进的唯一标准。特点：在20MHz频谱带宽下能够提供下行100Mbit/s与上行50Mbit/s的峰值速率，提高了容量，降低了网络延迟

17、演进历史： GSMGPRS EDGE WCDMA HSDPA/HSUPA HSDPA+/HSUPA+ FDD-LTE1.2.10 GPRS+3G+4Gn4G标准： LTE-Advanced：LTE-Advanced就是LTE技术的升级版，正式名称为 Further Advancements for E-UTRA，是3GPP形成欧洲IMT-Advanced技术提案的一个重要来源。LTE-Advanced是 一个后向兼容的技术，完全兼容LTE，是演进而不是革命，相当于HSPA和WCDMA这样的关系。带宽：100MHz峰值速率：下行1Gbps，上行500Mbps1.2.10 GPRS+3G+4Gn4

18、G标准： WiMax：WiMax (Worldwide Interoperability for Microwave Access)，即全球微波互联接入，WiMAX的另一个名字是IEEE 802.16。速度： 70Mbps工作的频段：无需授权频段，范围在2GHz66GHz网络覆盖面积：3G发射塔的10倍缺陷：无法满足高速(50km/h)下的网络的无缝链接1.2.10 GPRS+3G+4Gn4G标准： WirelessMAN-Advanced：WiMax的升级版，即IEEE 802.16m标准速率：1Gbps优势：提高网络覆盖；提高频谱效率；提高数据和VOIP容量；降低时延&增强QoS；

19、降低功耗。1.2.10 GPRS+3G+4Gn4G国际标准： 2012年1月18日下午5时，国际电信联盟在2012年无线电通信全会全体会议上，正式审议通过将LTE-Advanced和Wireless MAN-Advanced(802.16m)技术规范确立为IMT-Advanced(俗称“4G”)国际标准，中国主导制定的TD-LTE-Advanced和FDD-LTE-Advance同时并列成为4G国际标准。 1.3 局域网技术n1.3.1 传统局域网技术n1.3.2 现代局域网技术1.3.1 传统局域网技术nEthernet (10 base 5,2,T), Token Ring, Arcnet

20、, Plannet 等n特点: 任何时候最多只允许两个站点之间通信.n提升带宽的办法: 用路由器、网桥进行分段。1.3.1 传统局域网技术B/RHUBB/RHUBB/RHUB1.3.1 传统局域网技术n网桥与路由器都是存储转发型的设备。n网桥：对于网段上的站点间的通信进行隔离。n路由器：除了具有网桥的功能外，还能隔离广播。n缺点：若需进一步提高效率，则需微分段，但R、B较贵，且使响应时间变长。1.3.1 传统局域网技术n几个易混淆的概念：Ethernet、Token Ring、FDDI、Arcnet等都是物理网络,只具有低二层的功能,安装什么网络操作系统(NOS)就是什么网。同一网段上可以同时

21、存在不同的NOS，但不同协议之间的点不能进行通信。 Novell开发了OPT，使得可有多种协议并存。同一网段上不允许不同类型的网卡接入(Token Ring, Ethernet)路由器运行在网络层。1.3.2 现代局域网技术n特点：现代局域网的交换式局域网(Switch LAN), 其核心是LAN Switch。Switch是多口网桥，每个端口接入一个网段。nSwitch的工作方式： Cut-through Store and forward1.3.2 现代局域网技术-Switch分类n全部为10mbps的固定端口的低档Switch, 一般采用Cut-through，仍存在冲突。不适合连接服务

22、器。 例如：3COM的Link Switch 500 具有10个10 base T端口。1.3.2 现代局域网技术-Switch分类n具有高速端口、多个10mbps端口的低档Switch, 采用Store and forward，冲突较少。高速端口可以是100 base T、100 base VG any LAN、FDDI、CDDI等。适合连接服务器、连接骨干网等。n具有灵活模块配置的中档Switch。可选用不同类型的模块，如10mbps、100mbps、155mATM模块等。 例如：3COM的Link Switch 100具有12/24个10 mbps端口，1个100mbps端口，选加一个不

23、同介质的Downlink模块用于连入Ethernet主干。1.3.2 现代局域网技术-Switch分类n具有多个100mbps、155mbsp甚至1000mbps的主干交换机，用于楼层间高速交换。例如：3COM的Link Switch 3000 具有8个100 base TX端口，5个100 base FX端口，可选配高速Downlink模块(100 base T、100 base F、155m ATM等)。n第三层交换 具有路由功能。 为了进一步提高效率, 隔离广播 例如3Com Switch 4005交换机就是一款可扩展的和全面集成化的高性能第三层交换机，实现了线速的交换与路由功能。1.3

24、.2 现代局域网技术-VLANnVLAN定义： 一组与位置和拓扑结构无关的设备,他们之间可以象在同一物理LAN一样通信。这意味着LAN段不受物理连接的硬件限制.而可以按使用的软件灵活分组. 例如: 按组织结构分组, 按应用分组。 VLAN 在逻辑上等价于广播域. 在同一VLAN内,站点间可以任意通信.1.3.2 现代局域网技术-VLANnVLAN的优点 . 在IP 网上设备可以改变或移动 .有助于控制广播流量(限定在同一VLAN内) .提供附加的安全性.VLAN间的站点通信,要经过路由器 .隔离作用。一个VLAN没有和路由器相连，此VLAN被隔离1.3.2 现代局域网技术-VLANnVLAN

25、的种类: 基于端口的VLAN 一个端口支持(并只属于)一个VLAN 设置方便 一个PC从一个VLAN移到另一个VLAN,并希望仍 属于以前的VLAN,要重新设置. VLAN间通讯要用路由器.1.3.2 现代局域网技术-VLAN基于MAC的VLAN 按PC的网卡地址分VLAN ,一个VLAN 有一个MAC表. 每台机器只属于一个VLAN. 机器移动不用重新设置. VLAN间通信要用路由器. 1.3.2 现代局域网技术-VLAN基于第三层的VLAN(按IP地址分配的VLAN) 将类似路由功能引入VLAN. 允许一台机器属于多个VLAN. 可以按传输协议划分VLAN. 基于策略VLAN 不同的VLA

26、N可选用不同的方法,如: VLAN1按IP, VLAN2按MAC1.4 接入网技术nxDSL技术技术nHFC技术技术nFTTx技术技术1.4 接入网技术-xDSL 1.4 接入网技术-ADSL ADSL MODEM的频谱利用的划分1.4 接入网技术-ADSL 基于ADSL接入网的组成1.4 接入网技术-HFC Hybrid Fiber Coax 光纤同轴混合 将原CATV网中的同轴电缆主干部分光纤化，并使用模拟光纤技术进行数据传输。在光纤节点光信号被转换为电信号，光纤节点以下使用同轴电缆。采用这种技术后，从头端到用户的放大器数量减少，可以提高网络的可靠性和信号质量。1.4 接入网技术-HFC

27、HFC网的结构1.4 接入网技术-HFC HFC网的频谱划分网的频谱划分上行上行信道信道模拟电视模拟电视数字信号数字信号保留保留频率频率(MHz)540 505507501000下行信道下行信道1.4 接入网技术-FTTx FTTH (Fiber To Home) 光纤到户FTTB (Fiber To Building) 光纤到大楼FTTC (Fiber To Curb) 光纤到路边FTTO (Fiber To Office) 光纤到办公室1.5 家庭网络 定义：定义： 家庭网络（Home Network）指的是融合家庭控制网络和多媒体信息网络于一体的家庭信息化平台，是在家庭范围内实现信息设备

28、、通信设备、娱乐设备、家用电器、自动化设备、照明设备、保安（监控）装置及水电气热表设备、家庭求助报警等设备互联和管理，以及数据和多媒体信息共享的系统。 家庭网络系统构成了智能化家庭设备系统，提高了家庭生活、学习、工作、娱乐的品质，是数字化家庭的发展方向。1.5 家庭网络 家庭网络标准（中国电子行业标准）家庭网络标准（中国电子行业标准）：uSJ/T 11312-2005家庭主网通信协议规范家庭主网通信协议规范uSJ/T 11313-2005家庭主网接口一致性测试规范家庭主网接口一致性测试规范uSJ/T 11314-2005家庭控制子网通信协议规范家庭控制子网通信协议规范uSJ/T 11315-2005家庭控制子网接口一致性测试规范家庭控制子网接口一致性测试规范uSJ/T