城域I网工程技术与设计

城域网工程技术与设计第二分公司纪忠庆2009年7月1主要内容第一部分城域网络简介第二部分城域网的以太网技术第三部分城域网的弹性分组环技术

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第一部分城域网络简介3城域网络定义：IP城域网：在城市或一定地理区域范围内组建的，用于实现个人和企业用户的语音、视频、数据等多种业务接入、汇聚和转发，可独立进行管理的IP网络平台。第一部分城域网络简介4建设业务驱动型的移动IP承载网络业务驱动－快速提供新业务支持能力，拓展业务支撑范围,开展全业务运营成本驱动－网络优化，网络融合，降低建设运营成本,网络建设立足高起点第一部分城域网络简介5多业务发展及网络需求

第一部分城域网络简介6IP城域网网络组织原则在规划建设IP城域网时，为是网络层次清晰，优化网络结构，降低建设运维成本，该遵循如下原则。城域网核心层节点数量控制在2~4个之间，核心点通过点对点链路或环形链路与骨干网络汇接节点连接，核心节点原则上部署在各中心局，采用网状网或不完全网状网连接；城域网汇接层负责会及分散的业务接入点，进行数据交换。汇接层节点的数量和位置根据各本地网传输资源和业务发展情况选定。汇接层节点之间及汇接层和核心层可以采用环形拓扑。汇聚设备上下行宽带收敛比例在一定的区间内；城域网与骨干网的互联电路可跨越行政区域的界限，按照优先考虑流量流向的原则进行设置，接入骨干网为两个或两个以上节点。各城域网之间一般不设立直达中继电路；城域网建设必须协调考虑数据网络与传输资源，目前数据业务传输容量承载，因此在进行数据网建设过程中，必须根据裸纤资源和传输资源情况，适当的引入一些汇聚接入技术，选择性价比最优的方式组网；

第一部分城域网络简介7网络的层次结构网络终期采用三层结构，即为主干层、汇聚层、接入层，建设采用分期方式，先期规划仅建设汇聚层、接入层二层结构。第一部分城域网络简介8骨干层主要面向业务范围内的各数据交换节点、关口局、长途局、一干及二干出口节点。其功能体现在网络稳定性和网络安全性，并应能提供大容量的业务调度能力和多业务传输能力，是城域网的核心部分。第一部分城域网络简介9汇聚层是介于骨干层和接入层之间，对接入层上传的业务进行收容、整合，并向骨干层节点进行转接传送。是一个面向所有业务具有较强的业务汇聚能力，同时又能提供可靠、灵活、传送能力的统一传输平台，一般采用自愈环形的拓扑结构具有良好的可扩展性的层次。第一部分城域网络简介10接入入层层处处于于整整个个城城域域传传送送网网网网络络结结构构的的最最底底层层。。主主要要面面向向各各类类业业务务的的接接入入和和相相关关处处理理，，它它不不仅仅是是对对汇汇聚聚层层的的很很好好扩扩展展，，而而且且在在一一些些地地域域环环境境较较为为特特别别的的地地方方可可以以进进行行复复杂杂的的网网络络拓拓扑扑，，可可根根据据业业务务接接入入的的分分布布情情况况，，形形成成多多种种网网络络拓拓扑扑，，如如环环链链混混合合的的拓拓扑扑结结构构方方式式等等。。第一一部部分分城城域域网网络络简简介介11第一一部部分分城城域域网网络络简简介介12核心心层层城域域核核心心层层相相当当于于PSTN网的的长长途途局局，，主主要要承承担担汇汇聚聚层层设设备备的的连连接接和和为为汇汇聚聚层层网网络络提提供供数数据据的的高高速速转转发发，，同同时时提提供供本本地地网网的的高高速速IP数据出出口，，实现现与IP骨干网网络的的互联联。因因此要要着重重考虑虑它的的处理理能力力、稳稳定性性和面面对未未来需需要的的升级级能力力。考考虑到到城域域网的的安全全，该该市本本地网网选择择了2个核心心节点点和IP骨干网网实现现连接接。核心层层设备备包括括核心心路由由器和和具有有三层层功能能的高高端交交换机机等。。设备备要求求具有有很强强的路路由能能力，，支持持ATM、POS、RPR等接口口类型型，但但主要要提供供吉比比特以以上速速率的的IP接口，，如POSGE等。利利用传传输设设备的的自愈愈功能能提供供网络络的可可靠性性，而而GE端口一一般使使用裸裸纤直直连，，少数数传输输设备备可支支持GE接口。。应支持持IS——IS、OSPF和BGP协议，，具备备超过过25kByte的BGP路由表表处理理能力力，支支持每每秒1000条BGP路由更更新，，支持持200个节点点和3000条链路路网络络的IGP路由处处理，，支持持每秒秒1GP2次以上上状态态变化化。支支持多多播PIM-SM和MBGP等相关关协议议，支支持基基于DIFFSERV架构的的QOS技术，，支持持MPLS-VPN技术，，支持持基于于SNMPV1/V2/V3及MIB的网络络管理理，能能实现现MPLS、VPN、IP、QOS等业务务功能能。第一部部分城城域域网络络简介介13汇聚层层BRAS是面向向宽带带网络络应用用的业业务接接入网网关，，相当当于PSTN网的网网关局局，是是宽带带网络络实现现可运运营、、可管管理、、可增增值的的最重重要部部分。。支持持PPPOE和DHCP两种基基本的的地址址管理理和用用户接接入控控制方方式，，支持持标准准的RADIUS认证、授授权和计计费协议议。支持持IGMPProxy、PIM-SM和IGMPSnooping功能，支支持基于于RADIUS协议和单单个用户户的Qos控制，支支持VPDN技术，支支持1483Route和1483Brige协议。综合考虑虑了用户户数量、、网络结结构、承承诺带宽宽带等因因素，采采用集中第一部分分城域域网络简简介14接入层根据技术术成熟和和业务开开展情况况来看，，目前运运营商能能为用户户提供的的宽带接接入业务务主要有有ADSL、VDSL、LAN和WLAN等。对于于各种接接入技术术，我们们正确认认识了各各自优、、缺点合合适应用用环境的的基础上上，做到到多种接接入技术术合理定定位、相相互补充充、综合合应用、、协调发发展。近近期坚持持以介入入位主要要方式，，LAN、WLAN、VDSL接入为辅，并并建设综合接接入的原则。。第一部分城城域网络简介介15第一部分城城域网络简介介16第一部分城城域网络简介介17认证计费系统统DHCP+Web方式不需要用用户安装专门门的客户端软软件，在以太太网接入中有有一些应用，，目前已在WLAN工程中采用。。802.1x是一种基于端端口的用户的的访问机制，，其成本低、、良好的业务务连续性和扩扩充性及较高高的安全性和和灵活性适合合于校园网中中应用。各种种宽带接入方方式都考虑支支持基于MAC地址、基于IP地址、基于TCP/CDP端口号或基于于VLAN的流过滤功能能，确保用户户的管理、控控制、计费信信息的采集、、安全。为了方便开展展业务，我们们使用的BRAS也能够支持多多种接入方式式，同时支持持PPPOE和DHCP+Web接入方式，支支持DHCPRelay和DHCPProxy功能。同时，，应积极推广广支持多种认认证方式且具具备自动识别别功能的客户户端软件的应应用，以增加加用户使用的的便利性，实实现网络建设设是不通过认认证方式的灵灵活选择。第一部分城城域网络简介介18路由器路由器的GE、POS、EI、ATM等端口通常用用于路由器和和路由器之间间互连，每条条互联链路分分配4个IP地址。其中第第2个IP用于本路由器器互联端口，，第3个IP用于对对端路路由器互联端端口。路由器器的FE端口通常用于于下挂交换机机，每个FE端口分配1个IP地址。路由器器的CONSOLE和AUX端口用于网络络管理信息的的输入输出，，一般分配1个公有地址或或1个私有地址。。路由器的LOOPBACK端口是一个虚虚拟端口，主主要用于动态态路由协议的的设置，每个个端口分配1个IP。第一部分城城域网络简介介19交换机交换机的以太太网端口本身身不需要IP地址，分配给给交换机以太太网IP地址是给奇侠侠挂的网络设设备使用的，，每个VLAN的IP地址需求为该该VLAN分配的IP地址段为2N。其中一个IP地址用于DefaultGateway,其它IP地址用于各端端口下挂的设设备。交换机机的CONSOLE端口通常用于于网络管理信信息的输入和和输出。可根根据实际情况况分配或1个私有地址。。CISCO交换机还有一一个专门的虚虚拟网络口SCO和SLO，可跟据管理理需要分配1个IP地址。每个LOOKBACK端口分配一个个IP。第一部分城城域网络简介介20用户IP地址分配应根据用户网网络的子网数数、主机数及及网络发展情情况进行分配配。地址数量量按用户IP地址的利用率率初期至少达达到50%，1年内达到80%一是那个原则则确定；用户户网络必须支支持CIDR和VLSM，用户网络不不能以网络不不支持CIDR和VLSM技术为由要求求更多的IP地址，对应于于主机数少于于127的一般采用子子网地址方式式进行分配，，根据用户网网络设计的主主机数量确定定子网掩码，，子网划分方方法严格按照照RFC1878建议的要求，，对用户网络络要审核网络络规模，首先先要保证用户户网络中主机机如DNSServer、MailServer、WebServer能够使用合法法地址，对于于以上网浏览览为主的终端端设备，建议议采用NAT转换技术，一一般考虑地址址与计算机终终端数量1：10分配。第一部分城城域网络简介介21第一部分城城域网络简介介22城域网建设经经验和思路在具体城域网网建设工程中中，个营运商商应根据自身身的情况，选选择合适的技技术产品和建建设规模，分分阶段，分步步骤地建设城城域网络。下下面以某个中中型城市新进进入的运营建建设成语网络络为例，从网网络建设的各各个方面来讨讨论城域网的的建设。第一部分城城域网络简介介23从网络层次来来看，一般来说，，典型的城域域网分为骨干干层，汇聚层层和接入层三三个网络层面面，层次分明明，便于业务务开展和扩张张，但也带来来投资大和设设备多的问题题。往往可以以简化层次，，合并设备。。初期可以考考虑将骨干层层和汇聚层合合一，总之以以业务为建设设导向，并有有一定发展余余量。第一部分城城域网络简介介24在设备具体配配置方面，可先根据有有业务预测，，并故语音和和数据方面的的需求，先上上迫切需要的的板卡。具体体来说城市规规模较小或没没有交换节点点时，考虑上上主要通过以以太网板卡发发展数据业务务，可通过透透传至会骨干干节点等方式式来解决、同同时在设备上上留下扩展空空间，随着业业务的发展逐逐渐曾加网络络建设投入。。在网络节点点设置，网络络布局方面，，应该充分考考虑IP网，话音，乃乃至3G等业务分布情情况，结合本本地地理，人人文环境，城城市规划，其其他运营商等等，综合考虑虑，来确定网网络节点拓扑扑结构，并不不可拘束于环环形网的形式式，必要时可可以先建设1+1链路。第一部分城城域网络简介介25除了考虑组网网之外，选择择网络设备时时还要注意设设备的升级业业务提供能力力。带宽城域域网的设备点点多面广，网网管和测试等等辅助能力的的需要严格，，这就要求设设备必须具有有很好的后续续支持能力。。同时，带宽宽网的未来技技术发展具有有不确定性，，难以准确预预测哪种产品品形态和建网网思路符合和和未来发展，，因此在设备备选择时。必必须考察厂家家的总和技术术能力，服务务能力和持续续改进能力，，从这一意义义上说，选择择主流技术和和实力厂家也也是建设可扩扩展，能持续续发展的带宽宽城域网的重重要环节。另外，在光缆缆管道等方面面，各地运营营商应结合投投入资金，在在本地其他运运营商网络还还有城市建设设具体情况下下自采自建，，买，租结合合的方式，以以节省投资，，完善网络。。第一部分城城域网络简介介26城域网的发展展在将来的城域域网建设中，，应该循序渐渐进，一线满满足目前需要要为主，着眼眼长远发展，，组不完善现现有网络结构构，随着业务务需求增加，，完善各层架架构。具体来来说，在骨干干层可采用大大容量交叉系系统和城域波波分系统，超超大城市核心心层面，可以以在骨干传输输节点建立全全网状光纤连连接或虚拟波波长连接，各各主干环网之之间的“网状状网”，采用用分布式恢复复算法进行保保护。也就是是在各汇聚层层面均为环网网的高一级层层面建立网状状网恢复。将将数据接入节节点（IP路由器，核心心节点交换机机等）下放到到次节点形成成环路，汇聚聚层和接入层层应采用环网网结构，可以以根据业务类类型选择SDH或RPR技术，并根据据业务发展调调整网络结构构和电路配置置。第一部分城城域网络简介介27IP化演进第一部分城城域网络简介介28第二部分城城域网的以太太网技术29前言以太网是当今今应用最广泛泛的局域网技技术第二部分城城域网的以太太网技术30学习指南理解以太网技技术原理，可可以遵循两个个逻辑：以太太网设备的发发展和链路物物理介质速率率提升第二部分城城域网的以太太网技术31参考资料IEEE802.3IEEE802.3uIEEE802.3zIEEE802.3abIEEE802.3ae第二部分城城域网的以太太网技术32目标学习完此此课程，，您将会会：了解以太太网相关关标准掌握以太太网技术术原理和和发展过过程第二部分分城域域网的以以太网技技术33内容介绍绍第1章以以太网相相关标准准第2章以以太网技技术原理理第二部分分城域域网的以以太网技技术34以太网的的诞生以太网最最初是由由Xerox公司开发发的一种种基带局局域网技技术，使使用同轴轴电缆作作为网络络媒体，，采用载载波多路路访问和和碰撞检检测（CSMA/CD）机制,数据传输输速率达达到10Mbps。以太网被被设计用用来满足足非持续续性网络络数据传传输的需需要，而而IEEE802.3规范则是是基于最最初的以以太网技技术于1980年制定。。以太网网版本2.0由DigitalEquipmentCorporation、Intel和Xerox三家公司司联合开开发，与与IEEE802.3规范相互互兼容．．第二部分分城域域网的以以太网技技术35以太网与与IEEE802.3（一）第二部分分城域域网的以以太网技技术36以太网与与IEEE802.3（二）第二部分分城域域网的以以太网技技术37IEEE802.3线缆第二部分分城域域网的以以太网技技术Name电缆最大区间长度10BASE-5粗同轴电缆500m10BASE-2细同轴电缆200m10BASE-T双绞线100m10BASE-F光纤2000m38IEEE802.3连连接方式式第二部分分城域域网的以以太网技技术39快速（100M）以太网网数据传输输速率为为100Mbps的快速以以太网是是一种高高速局域域网技术术，能够够为桌面面用户以以及服务务器或者者服务器器集群等等提供更更高的网网络带宽宽。IEEE为快速以以太网制制订的标标准为IEEE802.3u第二部分分城域域网的以以太网技技术40IEEE802.3u的线缆缆长度第二部分分城域域网的以以太网技技术名称线缆最大段长优点100Base-T4双绞线100m使用3类线100Base-Tx双绞线100m100Mbps全双工100Base-Fx光纤2000m100Mbps全双工41千兆以太太网千兆以太太网是对对IEEE802.3以太网标标准的扩扩展，在在基于以以太网协协议的基基础之上上，将快快速以太太网的传传输速率率100Mbps提高了10倍，达到到了1Gbps。标准为IEEE802.3z（光纤与与铜缆））和IEEE802.3ab（双绞线线）第二部分分城域域网的以以太网技技术42IEEE802.3z的线缆标标准1000BaseLX是一种使使用长波波激光作作信号源源的网络络介质技技术，在在收发器器上配置置波长为为1270-1355nm（一般为为1300nm）的激光光传1270-1355nm（一般为为1300nm）的激光光传输器器，既可可以驱动动多模光光纤，也也可以驱驱动单模模光纤。。1000BaseSX是一种使使用短波波激光作作为信号号源的网网络介质质技术，，收发器器上所配配置的波波长为770-860nm（一般为为800nm）的激光光传输器器不支持持单模光光纤，只只能驱动动多模光光纤。1000BaseT使用的一一种特殊殊规格的的高质量量平衡双双绞线对对的屏蔽蔽铜缆，，最长有有效距离离为25米，使用用9芯D型连接器器连接电电缆。第二部分分城域域网的以以太网技技术43万兆以太太网已经开始始部署，，预计未未来将有有大规模模的应用用标准为IEEE802.3ae网络线缆缆只可以以使用光光纤只有全双双工模式式创造了一一些新的的概念，，例如光光物理媒媒体相关关子层(PDM)第二部分分城域域网的以以太网技技术44内容介绍绍第1章以以太网相相关标准准第2章以以太网技技术原理理第二部分分城域域网的以以太网技技术45第2章以以太网技技术原理理第1节以以太网技技术基本本概念第2节HUB和L2交换机的的出现第3节VLAN和L3交换机的的出现第4节GE/10GE以太网出出现第二部分分城域域网的以以太网技技术46以太网原原理---CSMA/CDCS：载波侦侦听。在发送数数据之前前进行监监听，以以确保线线路空闲闲，减少少冲突的的机会。。MA：多址访访问。每个站点点发送的的数据，，可以同同时被多多个站点点接收。。CD：冲突检检测。边发送边边检测，，发现冲冲突就停停止发送送，然后后延迟一一个随机机时间之之后继续续发送。。冲突的检检测：由于两个个站点同同时发送送信号，，经过叠叠加后，，会使线线路上电电压的摆摆动值超超过正常常值一倍倍。据此此可判断断冲突的的产生第二部分分城域域网的以以太网技技术47以太网的的MAC地址00e0.fc39.80341.MAC地址有48位，但它它通常被被表示为为12位的点分分十六进进制数。。2.MAC地址全球球唯一，，由IEEE对这些地地址进行行管理和和分配。。每个地地址由两两部分组组成，分分别是供供应商代代码和序序列号。。其中前前24位二进制制代表该该供应商商代码。。剩下的的24位由厂商商自己分分配。3.如果48位全是1，则表明明该地址址是广播播地址。。4.如果第8位是1，则表示示该地址址是组播播地址。。第二部分分城域域网的以以太网技技术48以太网帧帧结构第二部分分城域域网的以以太网技技术49第2章以以太网技技术原理理第1节以以太网技技术基本本概念第2节HUB和L2交换机的的出现第3节VLAN和L3交换机的的出现第4节GE/10GE以太网出出现第二部分分城域域网的以以太网技技术50传统以太太网连接接设备HUB第二部分分城域域网的以以太网技技术51所有的HUB都是半双双工的第二部分分城域域网的以以太网技技术52冲突域第二部分分城域域网的以以太网技技术53由HUB组建以太太网的实实质实际上网网络中由由HUB组建以太太网，仍仍然存在在以下缺缺陷：冲突严重重；广播泛滥滥；无任何安安全性。。由HUB组建以太太网，依依然是一一种共享享式以太太网第二部分分城域域网的以以太网技技术54L2工作模型型第二部分分城域域网的以以太网技技术55基于源地地址学习习第二部分分城域域网的以以太网技技术56基于目的的地址转转发第二部部分城城域域网的的以太太网技技术57二层交交换机机原理理1.接收网网段上上的所所有数数据帧帧；2.利用接接收数数据帧帧中的的源MAC地址来来建立立MAC地址表表（源源地址址自学学习）），使使用地地址老老化机机制进进行地地址表表维护护；3.在MAC地址表表中查查找数数据帧帧中的的目的的MAC地址，，如果果找到到就将将该数数据帧帧发送送到相相应的的端口口（不包包括源源端口口）；如果果找不不到，，就向向所有有的端端口发发送（不包包括源源端口口）；4.向所有有端口口转发发广播播帧和和多播播帧（不包包括源源端口口）。第二部部分城城域域网的的以太太网技技术58三种交交换模模式Cut-Through：交换机机接收收到目目的地地址即即开始始转发发过程程延迟小小交换机机不检检测错错误Store-and-Forward：交换机机将全全部内内容接接收才才开始始转发发过程程延迟大大交换机机检测测错误误，不不会有有错包包Frag-free：交换机机接收收完数数据包包的前前64字节（（一个个最短短帧长长度）），然然后根根据头头信息息查表表转发发。结合了了直通通方式式和存存储转转发方方式的的优点点。第二部部分城城域域网的的以太太网技技术59全双工工简述述实现全全双工工的物物质保保证全双工工对以以太网网技术术的影影响支持全全双工工的设设备第二部部分城城域域网的的以太太网技技术60自动协协商第二部部分城城域域网的的以太太网技技术61协商原原则第二部部分城城域域网的的以太太网技技术62广播域域第二部部分城城域域网的的以太太网技技术L2对所接接收到到的数数据帧帧根据据MAC地址进进行二二层转转发，，冲突突域被被限制制到了了一个个端口口上。。但是是无法法限制制广播播域的的大小小。63全双工工和L2交换机机的缺缺点全双工工和L2带来了了以太太网两两次重重大飞飞跃，，彻底底解决决了困困扰以以太网网的冲冲突问问题，，极大大的改改进了了以太太网的的性能能。并并且以以太网网的安安全性性也有有所提提高。。但以以太网网存在在如下下缺点点：广播泛泛滥安全性性仍旧旧无法法得到到有效效的保保证第二部部分城城域域网的的以太太网技技术64第2章以以太太网技技术原原理第1节以以太太网技技术基基本概概念第2节HUB和L2交换机机的出出现第3节VLAN和L3交换机机的出出现第4节GE/10GE以太网网出现现第二部部分城城域域网的的以太太网技技术65VLAN的起源源——基于端端口分分组解决广广播泛泛滥问问题的的主导导思想想：将将没有有互访访需求求的主主机隔隔离开开第二部部分城城域域网的的以太太网技技术66VLAN技术的的优点点和缺缺点VLAN技术成成功的的解决决了广广播问问题，，并且且使以以太网网的安安全性性有了了进一一步的的提高高，此此时的的以太太网技技术趋趋于完完美。。但VLAN技术也也有缺缺点：：使用VLAN来划分分网络络后，，网络络的效效率提提高不不少，，可是是本来来不需需要相相互访访问的的两个个部门门，现现在又又要少少量的的访问问需求求，该该怎么么办到到呢？？第二部部分城城域域网的的以太太网技技术67解决办办法（（一））使用路路由器器连接接不同同的VLAN第二部部分城城域域网的的以太太网技技术68解决办办法（（二））---单臂路路由使用支支持VLAN属性的的路由由器连连接不不同的的VLAN第二部部分城城域域网的的以太太网技技术69（L2+路由器器）模模式的的缺陷陷1.需要多多个设设备，，组网网复杂杂；2.VLAN间通信信通过过路由由器完完成；；3.路由器器价格格昂贵贵，速速率较较低。。第二部部分城城域域网的的以太太网技技术70解决办办法（（三））将路由由器和和交换换机合合成一一个设设备－－－三三层交交换机机第二部部分城城域域网的的以太太网技技术71什么是是三层层交换换机在逻辑辑上，，三层层交换换和路路由是是等同同的，，三层层交换换的过过程就就是IP报文选选路的的过程程。三层交交换机机与路路由器器在转转发操操作上上的主主要区区别在在于其其实现现的方方式：：三层交交换机机通过过硬件件实现现查找找和转转发；；传统路路由器器通过过微处处理器器上运运行的的软件件实现现查找找和转转发；；三层交交换机机的转转发路路由表表与路路由器器一样样，需需要软软件通通过路路由协协议来来建立立和维维护。。在局域域网中中引入入三层层交换换：能够更更加经经济的的替代代传统统路由由器。。第二部部分城城域域网的的以太太网技技术72三层交交换机机的应应用三层交交换机机特别别适合合下面面这样样的组组网几乎全全以太太网接接口路由比比较稳稳定，，变化化比较较少第二部部分城城域域网的的以太太网技技术73低端的的路由由器和和L3的区别别第二部部分城城域域网的的以太太网技技术项目路由器三层交换机端口类型非常丰富，几乎可以支持所有通信端口比较单一，主要支持以太网转发实现途径主要以CPU加软件实现为主。由硬件ASIC实现转发路由算法最长匹配第一包路由，以后做精确匹配包转发率低高（命中）或者更低（没命中）成本高低对路由变化的适应能力强弱二层交换不支持支持74L3交换机机仍有有不足足之处处L3交换机机仍有有不足足之处处：L3虽然几几乎具具备了了路由由器的的所有有功能能，但但在走走向广广域网网的过过程中中却遇遇到了了广域域网接接口带带宽不不足，，路由由性能能低下下的尴尴尬。。第二部部分城城域域网的的以太太网技技术75第2章以以太太网技技术原原理第1节以以太太网技技术基基本概概念第2节HUB和L2交换机机的出出现第3节VLAN和L3交换机机的出出现第4节GE/10GE以太网网出现现第二部部分城城域域网的的以太太网技技术76GE对以太太网技技术的的深远远影响响GE的特点点:以低廉廉的价价格提提供巨巨大的的带宽宽对以太太网技技术提提供平平滑的的升级级和良良好的的兼容容GE的出现现使以以太网网技术术从企企业网网走向向城域域网10GE的特点点:10G是目前前路由由器技技术中中所能能达到到的最最高单单端口口带宽宽，而而10GE由于具具有以以太网网技术术的许许多天天然优优势，，已经经远远远走在在10GPOS之前，，并很很可能能取而而代之之。10GE的出现现将使使以太太网技技术最最终冲冲出城城域网网，走走向骨骨干网网。第二部分城城域网的的以太网技技术77GE/10GE与L3早期的L3由于主要基基于以太网网技术，所所以相对于于路由器，，主要的缺缺点是没有有或者只要要少量的低低速广域网网口，而GE/10GE的出现，恰恰好弥补了了L3的不足。第二部分城城域网的的以太网技技术78大型L3与GSR的融合趋势势很多大型L3都具有POS等广域网口口；而GE/10GE已经成为GSR的标准配置置。大型L3的ASIC芯片功能日日益强大，，路由规模模超过10万，很多功功能特性都都可实现；；GSR早已通过NP实现硬件转转发。由于大型L3功能日益复复杂，成本本上升，已已经接近GSR。在部分GSR中通过内置置LSW板来实现二二层转发。。大型L3与GSR的区别和界界线日益模模糊，讨论论某种设备备属于GSR还是L3已经没有意意义。第二部分城城域网的的以太网技技术79第三部分城城域网网的弹性分分组环技术术80引言随着各运营营商业务竞竞争的加剧剧和客户越越来越高的的业务体验验需求，促促使城域网网技术不断断向前发展展，在核心心层和汇聚聚层技术日日臻完善的的今天，城城域网接入入层面的各各种可靠性性技术也被被提上日程程，RPR就是面向城城域接入网网业务保护护的可靠性性技术之一一。第三部分城城域网网的弹性分分组环技术术81参考资料IEEE802.17Resilientpacketring(RPR)accessmethodandphysicallayerspecifications第三部分城城域网网的弹性分分组环技术术82RPR技术是什么么弹性分组环环（RPR）属OSI模型介质访访问控制层层的一种协协议，是为为了优化在在环形网络络拓扑上传传送数据而而提出的一一种基于分分组交换的的承载技术术。RPR标准定义：：基于RPR的Ethernet应用有两种种工作模式式：桥模式式和路由模模式，所谓谓桥模式，，实际上是是RPR环符合桥设设备的工作作原理，数数据报文上上环前和下下环后的转转发依据的的是MAC表项；而路路由模式情情况下的数数据报文在在上环前和和下环后的的转发依据据是路由表表项。EoRPR（EthernetoverRPR）就是RPR应用于Ethernet时的桥模式式，是在以以太网迅速速发展中提提出的在弹弹性分组环环路上承载载以太网数数据报文的的一种新技技术。第三部分城城域网网的弹性分分组环技术术83第1章环网网技术的介介绍第2章RPR技术的发展展历程第3章RPR技术原理理第4章RPR技术运用用第三部分分城城域网的的弹性分分组环技技术84环网技术术的介绍绍TokenRing〔令牌环〕是最早引引入数据据通信领领域里面面的环网网技术，，是一个个基于MAC层协议的的单向环环网。其其特点：：一种低速速网络节点只有有获得令令牌时才才能向环环上发送送数据数据包采采用源节节点剥离离的方法法不具备故故障自愈愈的保护护功能第三部分分城城域网的的弹性分分组环技技术85TokenRing〔令牌环〕是最早引引入数据据通信领领域里面面的环网网技术，，一个基基于MAC层协议的的单向环环网，用用于局域域网，不不具备故故障自愈愈的保护护功能。。令牌环环网是一一种低速速网络，，一般在在5类线缆上上面传送送。令牌牌环网的的节点只只有在获获得令牌牌的情况况下才能能向环上上发送数数据，令令牌逐点点传送，，每个节节点能轮轮流拥有有一定的的令牌时时间，节节点需要要等待令令牌以传传送数据据。已有有令牌的的节点，，如果没没有数据据需要传传送，可可以将令令牌传递递给下一一个节点点。数据据包采用用源节点点剥离的的方法，，即：数数据包被被送到环环网上后后，经过过目的节节点接收收后，还还会继续续在环上上转一圈圈，直到到回到源源节点才才被剥离离，显然然，这种种方式下下，整个个环上的的某同一一时刻，，只能有有一个节节点可以以传送数数据。第三部分分城城域网的的弹性分分组环技技术86FDDI〔光纤分布布式数据据接口〕可以说是是一种改改进的TokenRing技术。其其技术特特点：双环结构构采用光纤纤作为传传输介质质利用令牌牌来传递递对环网网的控制制权数据包采采用源节节点剥离离的方法法不具备故故障自愈愈的保护护功能第三部分分城城域网的的弹性分分组环技技术87FDDI〔光纤分布布式数据据接口〕可以说是是一种改改进的TokenRing技术，也也是利用用令牌的的来传递递对环网网的控制制权，所所不同的的是，他他采用了了双环的的结构，，采用光光纤作为为传输介介质，在在性能和和效率上上都较令令牌环网网有很大大提高，，和TokenRing一样，不不具备故故障自愈愈的保护护功能。。由于也也是采用用源地址址剥离技技术，带带宽得不不到有效效利用。。FDDI网络目前前仍在广广泛使用用企业网网和校园园网中。。第三部分分城城域网的的弹性分分组环技技术88SDH〔〔数字同步步系列〕是目前广广泛应用用在传输输网络里里面的一一种环网网技术。。其技技术特点点：单环、多多环都支支持采用点到到点、电电路交换换采用时分分复用主要为语语音服务务高可靠性性第三部分分城城域网的的弹性分分组环技技术89SDH〔〔数字同同步系列列〕是目前广广泛应用用在传输输网络里里面的一一种环网网技术，，单环、、多环都都支持。。具有高高可靠性性，能提提供故障障自动保保护倒换换APS的故障障自愈机机制。其其采用点点到点、、电路交交换的设设计，环环内带宽宽被静态态分配为为一条条条静态固固定带宽宽链路，，使用时时分复用用，主要要为语音音服务。。由于于其其点点到到点点、、电电路路交交换换的的设设计计，，缺缺点点诸诸多多：：逻逻辑辑全全连连接接时时带带宽宽浪浪费费严严重重，，带带宽宽在在节节点点间间点点到到点点的的链链路路中中固固定定分分配配并并保保留留，，带带宽宽不不能能根根据据网网络络中中流流量量的的实实际际情情况况而而改改变变，，不不利利于于带带宽宽的的高高效效利利用用，，很很难难适适应应具具有有突突发发性性特特点点的的IP数数据据业业务务。。广广播播和和组组播播报报文文将将分分成成多多个个单单播播完完成成，，带带宽宽浪浪费费严严重重，，而而且且对对于于APS特特性性，，需需要要最最高高多多达达50%冗冗余余带带宽宽，，未未能能提提供供灵灵活活的的选选择择机机制制。。〔〔两两种种保保护护机机制制1+1、、1:N〕〕。。另另外外，，网网络络中中设设备备的的多多层层次次，，管管理理复复杂杂，，业业务务开开通通速速度度慢慢，，在在网网络络维维护护和和满满足足用用户户宽宽带带需需求求的的灵灵活活性性等等方方面面，，存存在在问问题题。。第三三部部分分城城域域网网的的弹弹性性分分组组环环技技术术90POS环，严严格格来来说说，，并并不不是是一一种种环环网网技技术术，，仅仅仅仅是是近近年年来来，，网网络络上上的的一一种种组组网网应应用用。。将将网网络络上上面面的的N个节节点点通通过过N条链链路路首首尾尾相相连连起起来来，，整整个个环环其其实实是是由由N个相相互互独独立立的的点点到到点点POS/PPP连接接构构成成的的。。其其技技术术特特点点：：业务务在在节节点点间间逐逐点点三三层层转转发发实实现现相相互互通通信信无带带宽宽管管理理方方法法不具具备备故故障障自自愈愈的的保保护护功功能能，，倒倒换换完完全全由由路路由由协协议议控控制制。。第三三部部分分城城域域网网的的弹弹性性分分组组环环技技术术91POS环，严严格格来来说说，，并并不不是是一一种种环环网网技技术术，，仅仅仅仅是是近近年年来来，，网网络络上上的的一一种种比比较较流流行行的的组组网网应应用用。。将将网网络络上上面面的的N个节节点点通通过过N条链路首尾相相连起来，整整个环其实是是由N个相互独立的的点到点POS/PPP连接构成的，，业务在节点点间逐点三层层转发实现相相互通信，节节点需要处理理所有报文，，严重影响环环的吞吐量。。由于仅仅是一一个组网性的的应用，没有有一个针对环环级别的带宽宽管理，某段段的拥塞无法法通知其它节节点，而且没没有二层的故故障自愈能力力。第三部分城城域网的弹弹性分组环技技术92RPR〔弹性分组环〕是一个闭合环环路、点到点点、基于MAC层的逻辑环状状拓扑。对于于物理层来说说，RPR就是一组点到到点的链路；；而对于数据据链路层来说说，RPR就像是一个类类似于Ethernet的广播介质网网络。其技技术特点：双环逆向拓朴朴结构完全分布式的的访问控制方方法、无令牌牌概念电信级故障故故障自愈，业业务切换时间间小于50ms自动拓朴发现现，能自动选选择业务最优优路径。环节点热插拔拔单播流的目的的地址剥离第三部分城城域网的弹弹性分组环技技术93国际标准化IEEE802.17工作组和RPR联盟正致力于于将上述几种种技术的优点点合而为一，，研究并规范范化一种环网网拓扑上使用用的MAC层协议——RPR〔〔弹性分组环〕，满足未来网网络的要求。。RPR的设计目标定定义了一个闭闭合环路、点点到点、基于于MAC层的逻辑环状状拓扑。对于于物理层来说说，RPR就是一组点到到点的链路；；而对于数据据链路层来说说，RPR就像是一个类类似于Ethernet的广播介质网网络。其特性性可以简单概概括：双环逆向拓扑扑结构，外环环和内环同时时可传送数据据和控制信息息。完全分布式的的访问控制方方法，无MasterNode，无令牌概念念。电信级故障自自动保护倒换换IPS功能，业务倒倒换时间小于于50ms，且无需类似似SONET/SDH的APS冗余保护带宽宽支持。自动拓扑收集集，能自动选选择业务最优优路径。应用简单，基基本无需配置置，结合拓扑扑自动发现和和IPS特性，环支持持节点动态加加入和删除，，业务不受影影响，真正的的节点热插拔拔。单播流的目的的地址剥离，，被目的点接接收后，无需需回到源地址址，直接被剥剥离。第三部分城城域网的弹弹性分组环技技术94其技术特点：：空间复用技术术RPR-Fa公平算法保证QOS，支持带宽预预留的业务传统Ethernet概念，支持所所有Ethernet上层协议和业业务。物理层无关带宽很容易平平滑扩展，155M-10G，甚至40G支持环网级别别的设备互通通性具有完善的操操作和维护平平台，可运营营可管理第三部分城城域网的弹弹性分组环技技术95空间复用技术术，极大地提提高了环带宽宽的利用度。。RPR-Fa公平算法，网网络带宽动态态调整，无需需静态配置节节点间带宽，，能实现带宽宽全局公平和和局部最优利利用。流量等级保证证QOS，支持带宽预预留的业务，，如TDM。传统Ethernet概念，支持所所有Ethernet上层协议和业业务。物理层无关，，能支持Ethernet、DWDM和SONET/SDH，带宽很容易平平滑扩展，155M-10G，甚至40G。支持环网级别别的设备互通通性。比如ATM、路由器、、TDM设备用同一一个RPR环网连接，，共享环网网物理链路路和环网带带宽。具有完善的的操作和维维护平台，，可运营可可管理。第三部分城城域网网的弹性分分组环技术术96第1章环网网技术的介介绍第2章RPR技术的发展展历程第3章RPR技术原理第4章RPR技术运用第三部分城城域网网的弹性分分组环技术术97RPR技术的发展展历程在RPR技术在正式式标准化以以前，Cisco、Luminous、Nortel就分别推出出了自己概概念的RPR技术，分别别是DPT、RPT、IPT，各自特点点和应用领领域不尽相相同。在2003年一月份的的会议上，，两大阵营营达成一致致，通过了了Darwin协议，并做做为RPR协议草案的的基线版本本，目前IEEEP802.17-2004第三部分城城域网网的弹性分分组环技术术98RPR（弹性分组组环）是IEEE802.17工作组正在在标准化的的一种新的的MAC层技术，是是一个工作作在OSI协议栈第二二层的介质质访问控制制（MAC）协议，具具有和物理理层的无关关性，可运运行于SONET/SDH、Ethernet和DWDM之上。RPR技术吸收了了千兆以太太网的经济济性，吸收收了SDH的电信级特特性与以太太网的面向向数据业务务的高带宽宽分发、灵灵活性、可可扩展能力力和APS故障自愈的的高可靠性性等特性，，RPR不仅支持IP业务，而且且支持传统统的TDM业务。RPR将用以取代代SDH来组建以数数据为中心心的城域网网络，为运运营商提供供弹性、快快速故障自自愈能力、、性能监视视能力，是是一种很好好的组网方方案。RPR基于环行拓拓扑提供数数据优化的的带宽管理理、高性价价比多业务务传输解决决方案，RPR是针对数据据业务特征征而提出的的对现有城城域网和核核心网的技技术演进方方案。在RPR技术在正式式标准化以以前，Cisco、Luminous、Nortel就分别推出出了自己概概念的RPR技术，分别别是DPT、RPT、IPT，各自特点点和应用领领域不尽相相同：第三部分城城域网网的弹性分分组环技术术99Cisco的DPT：1999年，思科提提出了基于于‘IP+光’的DPT动态包传输输概念，利利用DPT技术，可以以组建双纤纤环网，进进行包传输输。DPT综合了SDH的电信级50ms保护倒换特特性和以太太网的动态态包传输特特性，同时时还使用公公平算法和和空间重用用协议来优优化网络性性能，相对对SDH环网，DPT的光纤带宽的的利用率的到到了极大的提提高，同时网网络的扩容与与维护工作，，以及组网成成本又得到了了极大的节省省，这项技术术的推出，为为业界宽带城城域网技术带带来了很大的的革新。Cisco的DPT产品多以小卡卡的方式直接接应用到其路路由器产品和和L3交换机上，涉涉及主要产品品有12000、10700、7600系列、7200、7500系列。DPT现有的传输速速率有622Mbps和2.5Gbps两种。思科的DPT主要支持IP数据业务，如如果需要同时时支持TDM业务，则需要要同传输设备备配合组网，，或者外加RAD公司的IP-MUX设备。思科DPT的实现与物理理层无关，能能在SDH/SONET、DWDM和裸光纤上组组网，目前也也只能支持SDH。第三部分城城域网的弹弹性分组环技技术100Luminous的RPTRPT是Luminous开发的一种弹弹性包传输协协议，跟思科科的DPT协议比较类似似，但是增加加了TDM业务仿真功能能；Luminous的RPT产品策略比较较简单，使用用简单的L3平台，增加两两块RPT接口板、一套套时钟传送机机制配合TDM仿真接口板，，然后形成城城域多业务传传送产品。与传统的SDH、Metro等产品比，以以低价、高效效带宽利用率率、新设备形形态等吸引用用户。较好从从简化网络层层次解决了数数据、话音的的综合接入问问题获得业界界的看好。第三部分城城域网的弹弹性分组环技技术101Nortel的IPT北电主要是利利用其在光网网络传输技术术上的领先优优势以及市场场占有率，在在基于SDH的METRO平台中实现其其IPT产品形成OPTeraPacketEdge系列。能够在在统一的SDH平台上提供TDM业务和IPT数据业务。北电的“城域域网中以太主主宰一切”的的策略，体现现在以太业务务可承载到SONET、DWDM、光纤上，其其布署方案可可以是：EoF、EoSDH(RPR)、EoWDM，因此光以太太网的概念远远大于传输的的范围，更多多的应该是可可运营的网络络模式，是新新业务模式与与城域传输的的融合。RPR协议制定初期期，IEEE802.17工作组中主要要存在两大阵阵营：1、一个阵营以以Cisco为主，其草案案称为“Gandalf”；2、另一个阵营营以Nortel的IPT和Luminous的RPT为主，其草案案称为“Alladin”。在今年一月月份的会议上上，两大阵营营达成一致，，通过了Darwin协议，并做为为RPR协议草案的基基线版本。预预计正式的RPR协议将会在2003年的3月份制定完成成。第三部分城城域网的弹弹性分组环技技术102第1章环网技技术的介绍第2章RPR技术的发展历历程第3章RPR技术原理第4章RPR技术运用第三部分城城域网的弹弹性分组环技技术103第3章RPR技术原理3.1RPR概念3.2节点数据操作作3.3RPR环特点3.4故障自愈3.5拓扑发现3.6广播和多播3.7公平算法第三部分城城域网的弹弹性分组环技技术104RPR（ResilientPacketRing）为逆向双环拓拓扑结构，外外环为OuterRing、内环为InnerRing，外环和内环环都传送数据据包和控制包包，内环的控控制包携带外外环数据包的的控制信息，，反之亦然。。第三部分城城域网的弹弹性分组环技技术弹性分组环RPR（ResilientPacketRing）采用基于分分组的光纤传传输（packet-basedopticaltransport）技术，提供供多业务接入入，并结合光光纤网络带宽宽大、可快速速自愈的能力力，为运营商商在现有的光光纤网络上提提供高性能价价格比的服务务。RPR网采用具有相相反旋转方向向的双环拓扑扑结构，其中中报文发送方方向为逆时针针的称为“内内环”（innerring），报文发送送方向为顺时时针的称为““外环”（outerring），两个环可可同时发送数数据报文和控控制报文。数据报文的发发送称为下行行（downstream），控制报文文的发送称为为上行（upstream）。内环和外外环的控制报报文分别为对对方的数据报报文发送提供供控制。105RPR数据节点操作作Insertion：数据包上环环操作，将其其它接口转发发过来的报文文插入RPR环第三部分城城域网的弹弹性分组环技技术Forwarding：将途经本节节点的报文简简单转发到下下一个节点Receiving：接收从环上上来的数据报报，送Host/L3处理Stripping：数据包下环环操作，将报报文从环上剥剥离单播报文接收收：同时执行行Receiving和Stripping多播报文接收收：同时执行行Forwarding和ReceivingPassThough模式：对所有有包执行Forwarding操作106RPR环作为一个共共享的媒体介介质，RPR环上的每个结结点对数据包包的处理主要要有四种操作作：Insertion、Forwarding、Receiving和Stripping，简化了结点点间的操作。。Insertion：数据包上环环操作。RPR端口发送的数数据包是经过过L3层从其他端口口转发而来，，这些报文的的下一条节点点均是环上节节点。当然，，一些路由协协议报文会直直接有业务层层生成，进入入环网。Receiving：接收从环上上来的数据报报，送Host/L3处理。Stripping：数据包下环环操作。对于于目的Mac为本节点的数数据包，节点点将执行剥离离操作，并将将数据送往L3处理。在L3，依据报文IP地址执行转发发，转发到其其它端口，或或有本节点的的业务层接收收，如路由协协议报文。第三部分城城域网的弹弹性分组环技技术107Forwarding：只是经由本本节点去往其其它节点的数数据包，本节节点近在L2执行快速转发发，L2转发完全有硬硬件完成。极极大的提高了了RPR节点的L3吞吐量。而对对于其它环技技术，所有的的包，无论是是否由本节点点接收的，都都需要送到L3处理，不适合合大流量网络络。对于多播播业务，节点点在执行L2转发的同时，，会将数据包包送往L3处理理。。RPR节点点特特有有Passthough工作作模模式式，，对对所所有有报报文文简简单单执执行行Forwarding操作作。。Passthough模式式，，在在这这种种模模式式下下，，一一个个RPR节点点相相当当于于一一环环上上的的一一个个透透明明节节点点，，对对上上下下节节点点间间的的所所有有包包进进行行完完全全转转发发，，包包括括UsageMessage包。。在在其其它它节节点点的的拓拓扑扑信信息息里里面面没没有有该该节节点点，，但但是