第八章网络互联课件

1、第八章 网络网络互联 将众多的计算机网络进行互连，可以构成更大的计算机网络，进而形成互联网。n 8.1 8.1 广域网的基本概念广域网的基本概念 n 8.2 8.2 广域网接入技术广域网接入技术 n 8.3 8.3 InternetInternet的网际协议的网际协议IPv4IPv4与与IPv6IPv6n 8.4 Internet 8.4 Internet组播组播 n 8.5 8.5 网络互联网络互联n 8.6 8.6 网络互连设备网络互连设备第一节第一节 广域网的基本概念广域网的基本概念局域网局域网局域网局域网 广域网组成：广域网组成：节点交换机：节点交换机：将分组进行将分组进行存储转发存储

2、转发；链路：链路：节点之间通常是节点之间通常是点到点点到点连接，为提高网络可靠性连接，为提高网络可靠性, ,常将一个交换机与常将一个交换机与多个节点交换机相连。多个节点交换机相连。 区别区别( (从层次上考虑从层次上考虑) )：广域网广域网使用的协议在网络层，使用的协议在网络层，局域网局域网在数据链路层。在数据链路层。 由局域网和广域网组成的由局域网和广域网组成的互联网结构图互联网结构图：第一节第一节 广域网的基本概念广域网的基本概念 广域网提供的两大类服务：广域网提供的两大类服务：无连接的服务无连接的服务数据报服务数据报服务 特点：特点： 主机可随时发送数据，每个分组独立地进行路由选择；主机

3、可随时发送数据，每个分组独立地进行路由选择； 当发生拥塞时，网络中的某个节点可以丢弃分组；当发生拥塞时，网络中的某个节点可以丢弃分组； 提供的服务是不可靠的，不能保证服务质量，而是一种尽力交付的服务。提供的服务是不可靠的，不能保证服务质量，而是一种尽力交付的服务。面向连接的服务面向连接的服务虚电路服务虚电路服务 特点：特点： 建立通信连接建立通信连接 进行数据通信进行数据通信 拆除通信连接拆除通信连接 第二节第二节 广域网接入技术广域网接入技术 交换机交换机交接箱交接箱分线盒分线盒用户终端用户终端主干系统主干系统配线系统配线系统引入线引入线接入线接入线 广域网接入技术广域网接入技术（也称为（也

4、称为接入网技术接入网技术），目前有），目前有4 4种技术方案：种技术方案：以现有电话网铜线为基础的以现有电话网铜线为基础的xDSLxDSL技术技术以电缆电视为基础的以电缆电视为基础的电缆调制解调器技术电缆调制解调器技术光纤网络光纤网络无线卫星接入技术无线卫星接入技术1.1.接入网（接入网（ANAN）的概念的概念 定义：定义：是指是指交换局交换局到到用户终端用户终端之间的所有机线设备。之间的所有机线设备。 主干系统：主干系统：为传统的电缆和光缆，一般长数公里；为传统的电缆和光缆，一般长数公里； 配线系统：配线系统：也可以是电缆和光缆，其长度一般为几百米；引入线通常为几米也可以是电缆和光缆，其长度

5、一般为几百米；引入线通常为几米 到几十米。到几十米。 第二节第二节 广域网接入技术广域网接入技术 ITU-TITU-T定义的接入网：定义的接入网：是指由是指由业务节点接口（业务节点接口（SNISNI）和和相关用户网络接口相关用户网络接口（UNIUNI）之间的一系列传送实体（诸如线路设施和传输）所组成，为传送电信之间的一系列传送实体（诸如线路设施和传输）所组成，为传送电信业务提供所需传送承载能力的实施系统，可以经由业务提供所需传送承载能力的实施系统，可以经由Q3Q3接口进行配置和管理。接口进行配置和管理。 接入网所包括的范围可由接入网所包括的范围可由3 3个接口来标志：个接口来标志： 在网络侧通

6、过在网络侧通过节点接口节点接口 与业务节点（与业务节点（SNSN）相连；相连； 在用户侧经由用户在用户侧经由用户网络网络 接口接口与用户终端相连；与用户终端相连； 管理功能则通过管理功能则通过Q3Q3接口接口 与电信管理网（与电信管理网（TMNTMN）相连。相连。 业务节点业务节点: :是提供业务的实体是提供业务的实体, ,一种可以接入各种交换型、半永久连接型电信业务一种可以接入各种交换型、半永久连接型电信业务的网元的网元( (本地交换机、租用线业务节点或特定配置下的点播电视和广播电视业务节点等本地交换机、租用线业务节点或特定配置下的点播电视和广播电视业务节点等) )。 接入网技术：接入网技术

7、：根据使用的媒体分为根据使用的媒体分为光纤接入光纤接入、铜线接入铜线接入、光纤同轴混合介入光纤同轴混合介入（HFCHFC）和和无线接入（无线接入（WLLWLL）等多种类型。等多种类型。TMNTMNANANSNSNUNIUNIQ3Q3SNISNI第二节第二节 广域网接入技术广域网接入技术 2 2接入网的特点接入网的特点主要完成复用、交叉连接和传输功能，不具备交换功能；主要完成复用、交叉连接和传输功能，不具备交换功能；提供开放的提供开放的V5V5标准接口，可实现与任何种类的交换设备进行连接标准接口，可实现与任何种类的交换设备进行连接 ；光纤化程度高，有利于减少投资和宽带业务的引入光纤化程度高，有利

8、于减少投资和宽带业务的引入 ；能提供各种综和业务，如接入数据业务、视像业务以及租用线业务等能提供各种综和业务，如接入数据业务、视像业务以及租用线业务等 ；对环境的适应能力强；对环境的适应能力强；组网能力强，可以根据实际情况提供环形、星形、链形、树形结构等灵活组网能力强，可以根据实际情况提供环形、星形、链形、树形结构等灵活多样的组网方式，且环形网具有自愈功能，也可带分支；多样的组网方式，且环形网具有自愈功能，也可带分支；可采用可采用HSDLHSDL、ADSLADSL、有源及无源光网络、有源及无源光网络、HFCHFC和无线等多种接入技术；和无线等多种接入技术；可独立于交换机进行升级，灵活性高，有利

9、于引入新业务和向宽带网过渡；可独立于交换机进行升级，灵活性高，有利于引入新业务和向宽带网过渡；提供了功能较为全面的网管系统。提供了功能较为全面的网管系统。第二节第二节 广域网接入技术广域网接入技术 3 3接入网的主要功能接入网的主要功能用户口功能（用户口功能（UPFUPF）：将特定的将特定的UNIUNI要求与核心功能和管理功能相适配；要求与核心功能和管理功能相适配； 业务口功能（业务口功能（SPFSPF）：将特定将特定SNISNI规定的要求与公用承载通路相适配；规定的要求与公用承载通路相适配；核心功能（核心功能（CFCF）：负责将个别用户口承载通路或业务口承载通路的要求与负责将个别用户口承载通

10、路或业务口承载通路的要求与公用传送承载通路相适配公用传送承载通路相适配 ；传送功能（传送功能（TFTF）：为为ANAN中不同地点之间公用承载通路的传送提供通道，也中不同地点之间公用承载通路的传送提供通道，也为传输媒质提供媒质适配功能及为传输媒质提供媒质适配功能。为传输媒质提供媒质适配功能及为传输媒质提供媒质适配功能。 ； ANAN系统管理功能（系统管理功能（SMFSMF）：协调协调ANAN内内UPFUPF、SPFSPF、CFCF和和TFTF的适配、维护和操作，的适配、维护和操作，也负责协调用户终端和业务节点的操作功能。也负责协调用户终端和业务节点的操作功能。第二节第二节 广域网接入技术广域网接

11、入技术 8.2.1 8.2.1 xDSLxDSL接入技术接入技术 DSLDSL(Digital Subscriber Line)(Digital Subscriber Line)是是数字用户线路数字用户线路的简称；的简称；xDSLxDSL中的中的x x表示表示A/H/S/C/I/V/RA/H/S/C/I/V/R等。等。第二节第二节 广域网接入技术广域网接入技术 xDSLxDSL同样基于同样基于PSTNPSTN或或CATVCATV，且比且比PSTNPSTN上的传统上的传统ModemModem更加高速！更加高速！ 与与ModermModerm相比有以下特点：相比有以下特点： xDSLxDSL仅利用

12、仅利用PSTNPSTN或或CATVCATV的用户环路，而非整个网络，的用户环路，而非整个网络，其其数据信号在原有话数据信号在原有话音或视频线路上叠加传输，在电信局和用户端进行合成和分解，因而需要配置音或视频线路上叠加传输，在电信局和用户端进行合成和分解，因而需要配置相应的局端设备；相应的局端设备； 因因传输距离愈长，信号衰减愈大，愈不适合高速传输，因而传输距离愈长，信号衰减愈大，愈不适合高速传输，因而xDSLxDSL只能工作只能工作在用户环路，距离有限，可提升传输速率；在用户环路，距离有限，可提升传输速率； xDSLxDSL采用了不同于普通采用了不同于普通ModemModem的的V.32V.3

13、2、V.34 V.34 和和V.90V.90等标准，运用先进的等标准，运用先进的2 2B1QB1Q、QAMQAM、CAPCAP和和DMTDMT等调制解调技术，通信速率大幅度提高。等调制解调技术，通信速率大幅度提高。 xDSLxDSL技术分类：技术分类： 按上行（用户到交换局）和下行（交换局到用户）的速率是否相同可分为：按上行（用户到交换局）和下行（交换局到用户）的速率是否相同可分为： 速率对称型速率对称型、速率非对称型速率非对称型第二节第二节 广域网接入技术广域网接入技术 xDSLxDSL技术主要的技术方式技术主要的技术方式 1.1.高比特率数字用户线高比特率数字用户线( (HDSL)HDSL

14、)：在无中继的用户环路上使用无负载电话线提供高在无中继的用户环路上使用无负载电话线提供高速数字接入的传输技术。速数字接入的传输技术。 特点特点: :可在现有任意双绞线上实现全双工、速度高达可在现有任意双绞线上实现全双工、速度高达2 2MbpsMbps的数字信号；的数字信号； 可无中继传输可无中继传输3 3km-5kmkm-5km、不需要选择线对、误码率（不需要选择线对、误码率（BERBER）低；低； 可为用户提供可为用户提供3030B+DB+D、2Mbps2Mbps租用线业务，可传送租用线业务，可传送3030路话音进行普话扩容。路话音进行普话扩容。 主要应用：主要应用：2 2MbpsMbps业

15、务业务，如会议电视、，如会议电视、LANLAN与与LANLAN互连、移动通讯基站、互连、移动通讯基站、ISDNISDN一一次群速率和专用次群速率和专用PABXPABX连接。连接。2.2.甚高速数字用户线甚高速数字用户线( (VDSL)VDSL)： 在在ADSLADSL基础上发展起来的，最大下行速率为基础上发展起来的，最大下行速率为51-5551-55MbpsMbps，传输距离不超过传输距离不超过300300m m，当传输速率在当传输速率在1313MbpsMbps以下时，传输距离可达到以下时，传输距离可达到1.51.5kmkm，上行速率为上行速率为1.6 1.6 MbpsMbps以上。以上。采用

16、前项纠错（采用前项纠错（FECFEC）编码技术进行传输差错控制；编码技术进行传输差错控制；成本低，和光纤到路边（成本低，和光纤到路边（FTTCFTTC）相结合实现相结合实现宽带综合接入宽带综合接入。 第二节第二节 广域网接入技术广域网接入技术 3.3.单线路数字用户线单线路数字用户线( (SDSL)SDSL)对称的对称的DSLDSL技术，技术，可以支持各种要求上、下行通信速率相同的应用，可以支持各种要求上、下行通信速率相同的应用，在双线在双线电路中运行良好。电路中运行良好。与与HDSLHDSL的区别：的区别：只使用一对铜线。只使用一对铜线。4.4.速率自适应数字用户线速率自适应数字用户线( (

17、RADSL)RADSL)提供的速率范围与提供的速率范围与ADSLADSL基本相同，也是一种提供高速下行、低速上行并保留基本相同，也是一种提供高速下行、低速上行并保留原语音服务的数字用户线。原语音服务的数字用户线。与与ADSLADSL的区别：的区别：速率可以根据传输距离动态自适应，当距离增大时，速率降速率可以根据传输距离动态自适应，当距离增大时，速率降低，供用户灵活选择传输服务。低，供用户灵活选择传输服务。5.5.基于基于ISDNISDN的数字用户线路的数字用户线路( (IDSL)IDSL)可以认为是可以认为是ISDNISDN技术的一种扩充，用于为用户提供基本速率技术的一种扩充，用于为用户提供基

18、本速率BRIBRI（128kbps128kbps）的的ISDNISDN业务，传输距离可达业务，传输距离可达5 5kmkm。主要应用场合：主要应用场合：远程通信、远程办公室连接。远程通信、远程办公室连接。第二节第二节 广域网接入技术广域网接入技术 8.2.2 8.2.2 ADSLADSL技术技术 ADSLADSL技术：技术：是在无中继的用户环路网上，使用有负载电话线提供高速数字是在无中继的用户环路网上，使用有负载电话线提供高速数字接接 入的传输技术。入的传输技术。 特点：特点： 可在现有任意双绞线上传输、误码率低；可在现有任意双绞线上传输、误码率低； 模拟用户话路独立，采用线路码；模拟用户话路独

19、立，采用线路码； 对少量使用宽带业务的用户是一种经济快速的接入方法。对少量使用宽带业务的用户是一种经济快速的接入方法。 ADSLADSL系统系统组成：组成：局端收发机、用户端收发机局端收发机、用户端收发机 收发机：收发机：实际上是一种高速调制解调器。实际上是一种高速调制解调器。 ADSLADSL的非对称性：的非对称性：下行速率和上行速率的不同。下行速率和上行速率的不同。 高速下行信道：高速下行信道：向用户传送视频、音频信息及控制、开销信号，速率一般向用户传送视频、音频信息及控制、开销信号，速率一般在在1.51.5Mbps-8MbpsMbps-8Mbps之间；之间； 低速上行信道：低速上行信道：

20、包括通向网络的控制开销信号，速率一般在包括通向网络的控制开销信号，速率一般在1616kbps-kbps-640kbps640kbps之间。之间。第二节第二节 广域网接入技术广域网接入技术 ADSLADSL的接入模型的接入模型 主要由主要由中央交换局端模块中央交换局端模块和和用户端模块用户端模块组成组成。 ATU-RATU-RATU-CATU-CInternetInternetADSL ADSL 接入复用器接入复用器滤波器滤波器电话电话接线盒接线盒程程 控控交换机交换机外线跳线架外线跳线架交换机跳线架交换机跳线架ADSL ModemADSL Modem后端滤波器后端滤波器个人计算机个人计算机AD

21、SL ModemADSL ModemADSL ADSL 用用 户户普普 通通 用用 户户电话电话接线盒接线盒外线跳线架外线跳线架交换机跳线架交换机跳线架程程 控控交换机交换机用户端用户端电话电话外线外线电话局端电话局端第二节第二节 广域网接入技术广域网接入技术 （一）（一）中央交换局端模块：中央交换局端模块： ATU-C(ADSL Transmission Unit-Central):ATU-C(ADSL Transmission Unit-Central): 处于中心位置的处于中心位置的ADSL ModemADSL Modem。 接入多路复用系统：接入多路复用系统：其中心的其中心的Modem

22、Modem通常被组合成一个接入节点，也被称作通常被组合成一个接入节点，也被称作ADSLADSL接入复用器接入复用器“DSLAM”DSLAM”（ADSL Access MultiplexerADSL Access Multiplexer）。）。（二）二）用户端模块：用户端模块： 用户端用户端ADSL ModemADSL Modem：通常被称为通常被称为ATU-R(ADSL Transmission Unit-Remote)ATU-R(ADSL Transmission Unit-Remote)。 滤波器：滤波器：分离承载音频信号的分离承载音频信号的4 4kHzkHz以下的低频带和以下的低频带和A

23、DSL ModemADSL Modem调制用的高调制用的高频带，使频带，使ADSLADSL可以同时提供电话和高速数据业务，两者互不干涉。可以同时提供电话和高速数据业务，两者互不干涉。 ADSLADSL业务能力可提供的传输通道：业务能力可提供的传输通道：高速单工通道：高速单工通道：提供提供DS1DS1速率（速率（6.1446.144MbpsMbps）的下行数据流，它可以分成的下行数据流，它可以分成4 4个个1.536 1.536 MbpsMbps的的A A信道，每条信道，每条A A信道都能传送信道都能传送MPEG-1MPEG-1质量的图像。质量的图像。6464kbpskbps双工数据传输通道：双

24、工数据传输通道：可配合高速通道使用，在用户和业务提供者之间进行交互可配合高速通道使用，在用户和业务提供者之间进行交互式控制和必要的信息传输。式控制和必要的信息传输。全双工通道：全双工通道：根据业务需要，根据业务需要，ADSLADSL系统可提供系统可提供160160kbpskbps和和576576kbpskbps的速率。的速率。 第二节第二节 广域网接入技术广域网接入技术 8.2.3 8.2.3 光纤接入技术光纤接入技术 光纤通信的优点光纤通信的优点: :通信容量大、质量高、性能稳定、防电磁干扰、保密性强等通信容量大、质量高、性能稳定、防电磁干扰、保密性强等。 目前的多种光纤接入方式目前的多种光

25、纤接入方式： FTTRFTTR光纤敷设到远端节点；光纤敷设到远端节点； FTTBFTTB光纤敷设到办公大楼；光纤敷设到办公大楼； FTTCFTTC光纤敷设到路边；光纤敷设到路边； FTTZFTTZ光纤敷设到用户小区；光纤敷设到用户小区； FTTHFTTH光纤敷设到每个家庭。光纤敷设到每个家庭。 光纤接入网络光纤接入网络OAN(Optical Access Network)OAN(Optical Access Network)：在接入网中用光纤作在接入网中用光纤作为主要传输媒介来实现信息传输的网络形式，不是传统意义上的光纤传输系统。为主要传输媒介来实现信息传输的网络形式，不是传统意义上的光纤传输

26、系统。 建设和开发光纤接入网的主要目标是：建设和开发光纤接入网的主要目标是：为小型企事业单位及居民住宅用户而设计；为小型企事业单位及居民住宅用户而设计；引入引入OANOAN不应该依赖于交换机的类型，既要能与现有的模拟和数字交换机兼容也要能与不应该依赖于交换机的类型，既要能与现有的模拟和数字交换机兼容也要能与新的数字交换机兼容，既能够工作与多厂家、多类型交换机环境；新的数字交换机兼容，既能够工作与多厂家、多类型交换机环境；OANOAN必须能提供原铜线网所能提供的全部业务，将来还能升级为提供图像和数据等。必须能提供原铜线网所能提供的全部业务，将来还能升级为提供图像和数据等。 第二节第二节 广域网接

27、入技术广域网接入技术 光纤接入网的拓扑结构：光纤接入网的拓扑结构：总线型、环型、星型、树型结构。总线型、环型、星型、树型结构。比较内容比较内容总线型总线型星星 型型环环 型型树树 型型成本投资成本投资（光缆与电子器件）（光缆与电子器件）低低最最 高高低低低低维护与运行维护与运行测试很困难测试很困难清除故障所需时间清除故障所需时间长长较较 好好测试困难需光功率分测试困难需光功率分配器和光网络单元配器和光网络单元安全性能安全性能很安全很安全安安 全全很安全很安全很安全很安全用户规模用户规模适于中等规适于中等规模模适于大规模适于大规模适合于有选择性适合于有选择性用户用户适于大规模适于大规模新业务要求

28、新业务要求容易提供容易提供容易提供容易提供向每个用户提供向每个用户提供较困难较困难向每个用户提供较向每个用户提供较困难困难带宽能力带宽能力高速数据高速数据基群接入、视频基群接入、视频基群接入基群接入基群接入和视频高速基群接入和视频高速 光纤接入网的基本结构：光纤接入网的基本结构：用户用户E/OE/OO/EO/E交换局交换局电电电电光光光光光纤光纤第二节第二节 广域网接入技术广域网接入技术 总线型结构总线型结构：用光纤作公共总线，各用户终端通过某种耦合器与总线直接连：用光纤作公共总线，各用户终端通过某种耦合器与总线直接连接。接。 优点：优点：共享主干光纤、节省线路投资、增删结构容易、彼此干扰小。

29、共享主干光纤、节省线路投资、增删结构容易、彼此干扰小。 缺点：缺点：损耗累积、用户接收机的动态范围要求较高、对主干的依赖性强。损耗累积、用户接收机的动态范围要求较高、对主干的依赖性强。 环型结构：环型结构：所有节点共用一条光纤线路，光线链路首尾相连构成封闭回路。所有节点共用一条光纤线路，光线链路首尾相连构成封闭回路。 优点：优点：可实现自愈，即无需外界干预，网络即可在较短时间内自动从失可实现自愈，即无需外界干预，网络即可在较短时间内自动从失败故障中恢复业务。败故障中恢复业务。 缺点：缺点：单环所挂用户数量有限，多环互通较为复杂，且不适合于分配型单环所挂用户数量有限，多环互通较为复杂，且不适合于

30、分配型业务。业务。交换端局交换端局用户用户1 1用户用户2 2节点节点1 1节点节点2 2用户用户3 3第二节第二节 广域网接入技术广域网接入技术 星型结构：星型结构：各用户终端通过一个位于节点（设在端局内）具有控制和交换各用户终端通过一个位于节点（设在端局内）具有控制和交换功能的星型耦合器进行信息交换。功能的星型耦合器进行信息交换。 优点：优点：属于并联型结构，不存在损耗累积的问题，易于实现升级和扩容，属于并联型结构，不存在损耗累积的问题，易于实现升级和扩容，各用户之间相对独立，保密性好，业务适应性强。各用户之间相对独立，保密性好，业务适应性强。 缺点：缺点：所需光纤代价高、组网灵活性较差、

31、对中央节点的可靠性要求极所需光纤代价高、组网灵活性较差、对中央节点的可靠性要求极高。高。 树型结构：树型结构：是分级结构，在交接箱和分线盒处采用多个光分路器，将信号是分级结构，在交接箱和分线盒处采用多个光分路器，将信号逐级往下分配。逐级往下分配。 特点：特点：最高级的端局具有很强的控制和协调最高级的端局具有很强的控制和协调能力。能力。第二节第二节 广域网接入技术广域网接入技术 3.3.光纤接入网的分类光纤接入网的分类 根据光纤网络单元根据光纤网络单元( (ONU)ONU)与用户的距离，与用户的距离，OANOAN可分成：可分成： 光纤到路边光纤到路边( (FTTC)FTTC)、光纤到楼光纤到楼(

32、 (FTTB)FTTB)、光纤到户光纤到户( (FTTH)FTTH)、光纤到办公室光纤到办公室( (FTTO)FTTO)等。等。交交换换机机OLTOLTONUONU电话电话FPFP配线配线分路器分路器光缆光缆DP DP 铜缆引入线铜缆引入线 电话电话 电话电话FTTHFTTHFTTCFTTCFTTBFTTBONUONUONUONU铜缆铜缆分路器分路器用户用户第二节第二节 广域网接入技术广域网接入技术 交交换换机机OLTOLTONUONU电话电话FPFP配线配线分路器分路器光缆光缆DP DP 铜缆引入线铜缆引入线 电话电话 电话电话FTTHFTTHFTTCFTTCFTTBFTTBONUONUON

33、UONU铜缆铜缆分路器分路器用户用户 FTTCFTTC结构：结构：ONUONU是设置在路边的入孔或电线杆上的分线盒处，即是设置在路边的入孔或电线杆上的分线盒处，即DPDP点点；有时也可放置；有时也可放置在交换箱处，即在交换箱处，即FPFP点点，此时从，此时从ONUONU到各个用户之间的部分仍为到各个用户之间的部分仍为双绞线对双绞线对，从而可以充，从而可以充分利用现有的分利用现有的铜线设施铜线设施，若要传输宽带图像业务，则这部分可采用，若要传输宽带图像业务，则这部分可采用同轴电缆同轴电缆。 FTTBFTTB结构：结构：是是FTTCFTTC的一种变形，不同之处仅在于将的一种变形，不同之处仅在于将O

34、NUONU直接放到了直接放到了大楼内大楼内，并有，并有多对多对双绞线双绞线将业务分送各个用户。将业务分送各个用户。 FTTHFTTH结构：结构：将将FTTCFTTC中设置在路边的中设置在路边的ONUONU换成换成无源分路器无源分路器并移到并移到用户家中用户家中，将是接入网，将是接入网的最终解决方案，即从本地交换机一直到用户全部都是采用的最终解决方案，即从本地交换机一直到用户全部都是采用光纤线路光纤线路，从而为用户提，从而为用户提供供宽带交互式宽带交互式业务，避免外界干扰，便于供电等等。业务，避免外界干扰，便于供电等等。第三节第三节 InternetInternet的网际协议的网际协议IPv4I

35、Pv4与与IPv6IPv6 8.3.1 8.3.1 IPIP协议协议 InternetInternet的网际协议的网际协议IPIP（Internet protocolInternet protocol）：）：是为是为网际互连网际互连而而设计的，提供一种从源端到目的端传输数据报的最佳尝试方法设计的，提供一种从源端到目的端传输数据报的最佳尝试方法，将一组物理上互相连将一组物理上互相连接的子网或自治系统接的子网或自治系统ASAS（autonomous systemautonomous system）在逻辑上连到一起，在逻辑上连到一起，从传输层取得数从传输层取得数据流并将其分成数据报据流并将其分成数据

36、报。 数据报：数据报：理论上，每个数据报可以长达理论上，每个数据报可以长达6464KBKB，但实际上它们往往只有但实际上它们往往只有15001500字节字节左右，左右，每个数据报经过因特网传输并拆分，最终在目的地重装。每个数据报经过因特网传输并拆分，最终在目的地重装。 IPv4IPv4数据报组成：数据报组成：由由头部头部和和正文正文部分构成。部分构成。 IPv4IPv4数据报头部：数据报头部：由由2020字节的固定长度字节的固定长度和和可变长度的选项部分可变长度的选项部分组成，以大端组成，以大端点机次序传送，从左到右，版本字段的高位字节先传。点机次序传送，从左到右，版本字段的高位字节先传。 头

37、部格式如下页图示头部格式如下页图示 第三节第三节 InternetInternet的网际协议的网际协议IPv4IPv4与与IPv6IPv6 1 12 23 34 45 56 60 07 7优先级优先级D DT TR RC C未用未用版本版本IHLIHL服务类型服务类型总长总长标识标识分片偏移分片偏移生命期生命期协议协议头校验和头校验和源地址源地址目标地址目标地址选项（选项（0 0或多个或多个3232位）位）D MF F 3232比特比特 IPv4IPv4头部的组成头部的组成 单击图中各字段图标显示各字段相应解释单击图中各字段图标显示各字段相应解释第三节第三节 InternetInternet的

38、网际协议的网际协议IPv4IPv4与与IPv6IPv6 1 12 23 34 45 56 60 07 7优先级优先级D DT TR RC C未用未用版本版本IHLIHL服务类型服务类型总长总长标识标识分片偏移分片偏移生命期生命期协议协议头校验和头校验和源地址源地址目标地址目标地址选项（选项（0 0或多个或多个3232位）位）D MF F 3232比特比特 IPv4IPv4头部的组成头部的组成 版本（版本（VersionVersion）: :占占4 4bitbit，记录数据记录数据报属于那个版本的报属于那个版本的协议协议, ,通过版本字段，通过版本字段，可以长期在不同版可以长期在不同版本间传输数

39、据。本间传输数据。第三节第三节 InternetInternet的网际协议的网际协议IPv4IPv4与与IPv6IPv6 1 12 23 34 45 56 60 07 7优先级优先级D DT TR RC C未用未用版本版本IHLIHL服务类型服务类型总长总长标识标识分片偏移分片偏移生命期生命期协议协议头校验和头校验和源地址源地址目标地址目标地址选项（选项（0 0或多个或多个3232位）位）D MF F 3232比特比特 IPv4IPv4头部的组成头部的组成 IHLIHL：占占4 4bitbit，用来说用来说明头部的长度，默认的明头部的长度，默认的最小值最小值为为5 5个单位个单位( (一个一个

40、单位为单位为4 4个字节个字节) )，可表，可表示的示的最大数值最大数值是是1515个单个单位，因此位，因此IPIP的头部长度的头部长度的最大值是的最大值是6060字节，可字节，可选字段最多只能为选字段最多只能为4040字字节。节。 当当IPIP分组的头部长度不分组的头部长度不是是4 4字节的整数倍时，字节的整数倍时，用用0 0加以填充加以填充，从而保证数据，从而保证数据部分始终在部分始终在4 4字节的整数字节的整数倍时开始。倍时开始。第三节第三节 InternetInternet的网际协议的网际协议IPv4IPv4与与IPv6IPv6 1 12 23 34 45 56 60 07 7优先级优

41、先级D DT TR RC C未用未用版本版本IHLIHL服务类型服务类型总长总长标识标识分片偏移分片偏移生命期生命期协议协议头校验和头校验和源地址源地址目标地址目标地址选项（选项（0 0或多个或多个3232位）位）D MF F 3232比特比特 IPv4IPv4头部的组成头部的组成 服务类型：服务类型：占占8 8bitbit，是主机可以告诉子网所是主机可以告诉子网所需的各种可靠性和速度需的各种可靠性和速度的组合服务，包含的组合服务，包含1 1个个3 3比特的优先级字段，从比特的优先级字段，从0 0（一版）到（一版）到7 7（网络控（网络控制分组）；制分组）；3 3个标志位个标志位D D、T T

42、和和R R，说明主机最关心说明主机最关心组合组合 延迟，吞吐量，延迟，吞吐量，可靠性可靠性 中的哪一项。中的哪一项。 C C比特：比特：是新增加的，是新增加的，表示要求选择费用更低表示要求选择费用更低廉的线路，廉的线路， 最后一个比特未用。最后一个比特未用。第三节第三节 InternetInternet的网际协议的网际协议IPv4IPv4与与IPv6IPv6 1 12 23 34 45 56 60 07 7优先级优先级D DT TR RC C未用未用版本版本IHLIHL服务类型服务类型总长总长标识标识分片偏移分片偏移生命期生命期协议协议头校验和头校验和源地址源地址目标地址目标地址选项（选项（0

43、 0或多个或多个3232位）位）D MF F 3232比特比特 IPv4IPv4头部的组成头部的组成 总长：总长：占占1616bitbit，是是头部和数据之和的长头部和数据之和的长度，单位为字节。度，单位为字节。 数据报的最大长度数据报的最大长度为为6553565535字节。字节。 当很长的数据报要当很长的数据报要分片传送时，分片传送时，“总长总长”不是指未分片前的数不是指未分片前的数据报长度，而是指分据报长度，而是指分片后每片的头部长度片后每片的头部长度与数据长度的总和。与数据长度的总和。 第三节第三节 InternetInternet的网际协议的网际协议IPv4IPv4与与IPv6IPv6

44、 1 12 23 34 45 56 60 07 7优先级优先级D DT TR RC C未用未用版本版本IHLIHL服务类型服务类型总长总长标识标识分片偏移分片偏移生命期生命期协议协议头校验和头校验和源地址源地址目标地址目标地址选项（选项（0 0或多个或多个3232位）位）D MF F 3232比特比特 IPv4IPv4头部的组成头部的组成 标识：标识：占占1616bitbit，使使分片后的各数据报片最分片后的各数据报片最后能准确地重装成为原后能准确地重装成为原来的数据报。来的数据报。 注意：注意：这里的这里的“标识标识”并不代表顺序号，因为并不代表顺序号，因为IPIP是无连接的服务，数是无连接

45、的服务，数据报不存在按序接收的据报不存在按序接收的问题，而是让目的主机问题，而是让目的主机判断新来的分片属于哪判断新来的分片属于哪个分组，个分组，所有属于同一所有属于同一分组的分片包含同样的分组的分片包含同样的标识值标识值。 第三节第三节 InternetInternet的网际协议的网际协议IPv4IPv4与与IPv6IPv6 1 12 23 34 45 56 60 07 7优先级优先级D DT TR RC C未用未用版本版本IHLIHL服务类型服务类型总长总长标识标识分片偏移分片偏移生命期生命期协议协议头校验和头校验和源地址源地址目标地址目标地址选项（选项（0 0或多个或多个3232位）位）

46、D MF F 3232比特比特 IPv4IPv4头部的组成头部的组成 标志：标志：占占3 3bitbit 当当DF=0DF=0时允许分片；时允许分片；当当DF=1DF=1时不要分片，此时不要分片，此时命令路由器不要将数时命令路由器不要将数据报分片，因为目的端据报分片，因为目的端不能重组分片。不能重组分片。通过标志数据报的通过标志数据报的DFDF位，位，发送者可知道分组是否应发送者可知道分组是否应该完整地到达，每个机器该完整地到达，每个机器都要能接收都要能接收576576字节或更字节或更少的分段。少的分段。 MF=1MF=1表示后面还有分表示后面还有分片的数据报，片的数据报，MF=0MF=0表示

47、表示这已是最后一个数据报这已是最后一个数据报片。片。 第三节第三节 InternetInternet的网际协议的网际协议IPv4IPv4与与IPv6IPv6 1 12 23 34 45 56 60 07 7优先级优先级D DT TR RC C未用未用版本版本IHLIHL服务类型服务类型总长总长标识标识分片偏移分片偏移生命期生命期协议协议头校验和头校验和源地址源地址目标地址目标地址选项（选项（0 0或多个或多个3232位）位）D MF F 3232比特比特 IPv4IPv4头部的组成头部的组成 分片偏移：分片偏移：占占1313bitbit，表示较长的表示较长的分组在分片后，某分组在分片后，某个分

48、片在原分组中个分片在原分组中的相对位置。的相对位置。 以以8 8字节为一个偏字节为一个偏移单位；每个数据移单位；每个数据报最多由报最多由2 21313即即81928192个分片组成；这样个分片组成；这样的数据报长度是的数据报长度是6553665536字节，比总长字节，比总长字段提供的最大值字段提供的最大值还大。还大。 第三节第三节 InternetInternet的网际协议的网际协议IPv4IPv4与与IPv6IPv6 1 12 23 34 45 56 60 07 7优先级优先级D DT TR RC C未用未用版本版本IHLIHL服务类型服务类型总长总长标识标识分片偏移分片偏移生命期生命期协议

49、协议头校验和头校验和源地址源地址目标地址目标地址选项（选项（0 0或多个或多个3232位）位）D MF F 3232比特比特 IPv4IPv4头部的组成头部的组成 生命期：生命期：占占8 8bitbit，是是一个用来限制分组生命一个用来限制分组生命周期的计数器。周期的计数器。 建议值为建议值为3232秒，最长秒，最长生命期时生命期时255255秒。秒。 必须在每个节点中都递必须在每个节点中都递减，而且当在一个路由器减，而且当在一个路由器中排队时间过长时，可以中排队时间过长时，可以以倍数递减。以倍数递减。 实际上只实际上只以节点计数以节点计数，当它减到零时，该分组就当它减到零时，该分组就要丢弃，

50、并向源主机发送要丢弃，并向源主机发送一个警告分组，这一特性一个警告分组，这一特性能防止数据报在网中无限能防止数据报在网中无限制地漫游。制地漫游。 第三节第三节 InternetInternet的网际协议的网际协议IPv4IPv4与与IPv6IPv6 1 12 23 34 45 56 60 07 7优先级优先级D DT TR RC C未用未用版本版本IHLIHL服务类型服务类型总长总长标识标识分片偏移分片偏移生命期生命期协议协议头校验和头校验和源地址源地址目标地址目标地址选项（选项（0 0或多个或多个3232位）位）D MF F 3232比特比特 IPv4IPv4头部的组成头部的组成 协议：协议

51、：占占8 8bitbit，指指出数据报携带的传输出数据报携带的传输层数据所使用的协议，层数据所使用的协议，以便目的主机的以便目的主机的IPIP层层知道应将此数据报上知道应将此数据报上交给哪个进程。交给哪个进程。 常用的协议字段值：常用的协议字段值：UDPUDP（17bit17bit）TCPTCP（6bit6bit）ICMPPICMPP（1bit1bit）CGPCGP（3bit3bit）EGPEGP（8bit8bit）IGPIGP（9bit9bit）OSPFOSPF（89bit89bit）TP4TP4（29 bit29 bit） 第三节第三节 InternetInternet的网际协议的网际协议

52、IPv4IPv4与与IPv6IPv6 1 12 23 34 45 56 60 07 7优先级优先级D DT TR RC C未用未用版本版本IHLIHL服务类型服务类型总长总长标识标识分片偏移分片偏移生命期生命期协议协议头校验和头校验和源地址源地址目标地址目标地址选项（选项（0 0或多个或多个3232位）位）D MF F 3232比特比特 IPv4IPv4头部的组成头部的组成 头校验和：头校验和：占占8 8bitbit，只检验数据报的头部，只检验数据报的头部，不包括数据部分，数不包括数据部分，数据报每经过一个节点，据报每经过一个节点，节点处理机都要重新节点处理机都要重新计算一下头校验和，计算一下

53、头校验和，如果校验出错，便将如果校验出错，便将此数据报丢弃。此数据报丢弃。 源地址和目标地址源地址和目标地址: :各占各占3232bitbit，指明了指明了网络号和主机号。网络号和主机号。 第三节第三节 InternetInternet的网际协议的网际协议IPv4IPv4与与IPv6IPv6 1 12 23 34 45 56 60 07 7优先级优先级D DT TR RC C未用未用版本版本IHLIHL服务类型服务类型总长总长标识标识分片偏移分片偏移生命期生命期协议协议头校验和头校验和源地址源地址目标地址目标地址选项（选项（0 0或多个或多个3232位）位）D MF F 3232比特比特 IP

54、v4IPv4头部的组成头部的组成 头校验和：头校验和：占占8 8bitbit，只检验数据报的头部，只检验数据报的头部，不包括数据部分，数不包括数据部分，数据报每经过一个节点，据报每经过一个节点，节点处理机都要重新节点处理机都要重新计算一下头校验和，计算一下头校验和，如果校验出错，便将如果校验出错，便将此数据报丢弃。此数据报丢弃。 源地址和目标地址源地址和目标地址: :各占各占3232bitbit，指明了指明了网络号和主机号。网络号和主机号。 1 12 23 34 45 56 60 07 7优先级优先级D DT TR RC C未用未用版本版本IHLIHL服务类型服务类型总长总长标识标识分片偏移分

55、片偏移生命期生命期协议协议头校验和头校验和源地址源地址目标地址目标地址选项（选项（0 0或多个或多个3232位）位）D MF F 3232比特比特 IPv4IPv4头部的组成头部的组成 选项：选项：允许后续版本允许后续版本的协议中引入最初版本的协议中引入最初版本中没有的信息，让试验中没有的信息，让试验者进行新的尝试，避免者进行新的尝试，避免为很少使用的信息分配为很少使用的信息分配头部位。头部位。 可选项是可选项是变长的变长的，每，每个可选项以个可选项以一个字节一个字节表表明内容。明内容。 有些可选项有一字节的有些可选项有一字节的可选项长度字段，其后是可选项长度字段，其后是一个或多个数据字节，可

56、一个或多个数据字节，可选项字节字段的长度以选项字节字段的长度以4 4字节计。字节计。 可选字段的五个可选项：可选字段的五个可选项：安全性：安全性：指明数据报的机密程度；指明数据报的机密程度；严格源站路由选择：严格源站路由选择：给出后跟的完整路由；给出后跟的完整路由；非严格源站路由选择：非严格源站路由选择：给出一个不能漏掉的路由器列表；给出一个不能漏掉的路由器列表； 记录路由：记录路由：使每个路由器都附上它的使每个路由器都附上它的IPIP地址；地址； 时间标记：时间标记：使每个路由器都附上它的使每个路由器都附上它的IPIP地址和时间标记。地址和时间标记。 第三节第三节 InternetInter

57、net的网际协议的网际协议IPv4IPv4与与IPv6IPv6 8.3.2 8.3.2 IPv4IPv4地址地址 因特网上的每台主机和路由器都有一个因特网上的每台主机和路由器都有一个3232位的全球唯一的位的全球唯一的IPv4IPv4地址地址，包括，包括网网络号络号和和主机号主机号，用于，用于IPIP分组的源地址和目标地址字段。分组的源地址和目标地址字段。 连接于多个网络的机器在各个网络上有不同的连接于多个网络的机器在各个网络上有不同的IPIP地址地址。 1.0.0.0 1.0.0.0 至至127.255.255.255127.255.255.255128.0.0.0128.0.0.0至至19

58、1.255.255.255191.255.255.255192.0.0.0192.0.0.0至至223.255.255.255223.255.255.255224.0.0.0224.0.0.0至至239.255.255.255239.255.255.255240.0.0.0240.0.0.0至至247.255.255.255247.255.255.2553232比特比特网络号网络号主机号主机号A A类类0 0网络号网络号主机号主机号B B类类1 01 0网络号网络号主机号主机号C C类类1 1 01 1 0多点播送地址多点播送地址D D类类1 1 1 01 1 1 0留作将来使用留作将来使用E

59、 E类类1 1 1 1 01 1 1 1 0主机地址范围主机地址范围第三节第三节 InternetInternet的网际协议的网际协议IPv4IPv4与与IPv6IPv6 1.0.0.0 1.0.0.0 至至126.255.255.255126.255.255.255128.0.0.0128.0.0.0至至191.255.255.255191.255.255.255192.0.0.0192.0.0.0至至223.255.255.255223.255.255.255224.0.0.0224.0.0.0至至239.255.255.255239.255.255.255240.0.0.0240.0.0

60、.0至至247.255.255.255247.255.255.2553232比特比特网络号网络号主机号主机号A A类类0 0网络号网络号主机号主机号B B类类1 01 0网络号网络号主机号主机号C C类类1 1 01 1 0多点播送地址多点播送地址D D类类1 1 1 01 1 1 0留作将来使用留作将来使用E E类类1 1 1 1 01 1 1 1 0主机地址范围主机地址范围 A A类地址类地址允许有允许有126126个含个含16001600万主机的网络；万主机的网络；B B类地址类地址允许有允许有1638216382个含个含6464K K主主机的网络；机的网络；C C类地址类地址最多允许有