承载网【一】

承载网【一】

【引言】

什么是承载网?

承载网,是在运营商网络中用于传送语音、数据、多媒体等业务的网络,可以理解为是传送上层业务的通道。

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IP承载与光传输

IP承载:路由器、交换机、PTN等设备,用于进行IP分组的快速路由与交换。

光传输:SDH、DWDM、OTN等,用于远距离,大容量的数据传送。

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星型拓扑:

优点:

1.安装容易,结构简单,费用低。

2.控制简单,任何一个站点之和中央节点相连接,因而戒指访问控制简单,易于网络监控和管理。

3.故障诊断和隔离容易,中央节点对连线路可以逐一隔离进行故障检查和定位,单个连接点的故障只影响一个设备,不会影响全网。

缺点:

1.中央节点负担中,成为瓶颈,一旦发送故障,全网皆受影响。

为了解决这个问题,有的网络会采用双星型拓扑,网络中设置两个中心节点。

环型拓扑:

优点:

1.信号沿着环单向传输,延时固定,适用于实时性要求高得业务,比如PTV。

2.所需光缆较少,适合长距离传输。

3.可靠性高,当采用双环结构时能有效保障业务不间断传输。

4.各节点负载比较平均。

缺点:

1.在环上增加节点会对运行得业务带来延时或终端,因而灵活性不够。

网状拓扑:

优点:

1.可靠性非常高。

缺点:

1.大量的冗余链路和设备造成网络建设成本很高。

2.网络复杂度很高,维护难度较大。

分层结构的网络:

用户 | 接入层 | 汇聚层 | 核心层 | 外部网络

网络层次功能:

网络层次说明

核心层
核心层时整网流量最终汇集的区域,由它来实现全网的互通,并承担连接外部网络的重任。核心层的设计要求充分考虑冗余保障可靠传输。


汇聚层
汇聚层是接入设备的汇聚点,为接入层提供数据的汇聚、传输、管理和分发处理。汇聚层设备在性能在性能上要求高于接入层,能控制和限制接入层流量访问核心层,保障核心的安全。

接入层
接入层通常指网络中直接而向用户连接或访问的部分,接入层目的是允许终端用户连接的网络。

典型LET承载网:

LET承载网一般分为3个层次:核心层、汇聚层和接入层。

核心层一般采用口字型组网,有的可能简化为星型组网,与汇聚设备相连接。

汇聚层也为环型结构,每个汇聚设备连接一个或多个接入环。采用环型拓扑的好处是能够节省光纤资源,同时也可以形成比较好的链路保护。

接入层直接连接LTE无线侧设备,一般为环型组网。

OSI的定义:

OSI(Open Sysytem Inerconnect)开放式互联参考模型

OSI模型由国际标准化组织ISO制定,目的是实现各种网络的协议国际标准化,以解决各种体系结构的网络互联问题。

网络层次功能典型设备相关协议
应用层网络服务与使用者应用程序的接口。
FTP、Telent、SMTP等。
表示层定义数据格式,数据安全,压缩方式。
JPEG、ASCII、HTML等。
会话层建立、管理和终止会话。
SQL、RPC、NFS等。
传输层
建立端到端连接,标识应用程序。
TCP、UDP、SPX。
网络层网络编址,并基于此地址进行网络系统减的路径选择。路由器IP、IPX。

数据链路层
实现在物理链路上建立、撤销、标识逻辑链路,及链路复用和差错效验等功能。同时通过物理地址完成寻址。以太网交换机
网桥
网卡
Frame Relay、
PPP、ATM等。
物理层物理介质的物理特性。HUB、光纤、双绞线等。RS232、V.35等。

TCP/IP的概念:

TCP/IP(Transmission Control Protocl/Internet Protocol)传输控制协议/网际协议,英特网所有主机间的共同协议。

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TCP/IP与OSI的对比:

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封装与解封装:

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应用层:

应用层对于OSI参考模型的上三层,主要为用户提供所需的服务。这些服务是与终端用户相关的数据处理、认证、压缩等等,此外应用层还负责告诉传输层哪个数据流由哪个应用程序发出。

应用层包含一些常见的协议:FTP、TFTP、SMTP、SNMP、Telnet、DNS、HTTP等等,还有大量基于TCP/IP开发的商业应用。

传输层:

传输层包含两个协议:TCP和UDP。主要功能有两个:

1.分割(发送时)与重组(接收时)上层应用程序产生的数据。分割后的数据附加上传输层的控制信息,这些附加的控制信息由于是加载应用层数据的前面,因此叫做头部信息。

2.为通信双方建立端到端的连接。

端口号:

端口号用于识别TCP、UDP上层的协议。

端口分为源端口与目的端口。当源主机向目的主机发送数据时,目的端口表示要去找目的主机上的哪个程序,源端口代表来自于源主机的哪个进程。当目的主机回应源主机时,会把之前的源端口设为目的端口进行发送。

源和目的端口号:

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TCP协议:

TCP、Transmission Control Protocol,传输控制协议,为上层应用程序提供可靠的,面向连接的传送服务,并且 能对流量进行控制,所以它的传输质量是比较高的。

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序列号和确认号:

TCP使用序列号和确认号来确保数据传输的可靠性。

在发送端用序列号来标识它所发送的数据流,每发送一个数据段,序列号的值便相应增加。

确定号用于接收端向发送端要求下一个预期的序列号,表示这之前的序列号对应的数据已经全部接收完毕。

UDP:

UDP(User Datagram Protocol) , 用户数据报协议,为上层应用程序提供不可靠的、无连接的传送服务。

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网络层:

TCP/IP的网络层主要的功能是编制(IP地址)、路由、数据打包、网络层、包含5个协议(ARP,RARP,IP,ICMP,IGMP),其中IP是核心协议。

IP赋予主机IP地址,以便完成对之际的寻址;它与各种路由协议协同工作,寻找目的网络的可达路径;同时IP还能对数据包进行分片和重组。IP协议不关心数据报文的内容,提供无连接的,不可靠的服务。

IP主要功能:编址和寻址。

IP包头:

IP包头分为两个部分:固定的长度部分和可选性的部分。固定长度是20字节,每个IP包必须包含这个20个字节。可选项最长32字节,在某些特殊场景中使用。

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ICMP:

Internet Control Message Protocol ( 网际控制消息协议)

ICMP是一个在IP主机、路由器之间产生并传递控制消息的协议,这些控制协议报考各种网络差错或异常的报告,比如主机是否可达,网络连通性、路由可用性等。设备发现网络问题后,产生的ICMP消息会被发回给数据最初的发送者,以便它了解网络状况。

最常见的ICMP应用由:Ping和Trace。

“Ping”这个词源于声纳定位操作,目的是为了测试另一台主机是否可达。

Trace:

“Trace”主要是用来做路径跟踪,通过它可以知道源到目的主机经过了多少跳,都是那些设备,如果中间网络有故障,“Trace”只会列出到达这个故障点之前经过了哪些设备,从而很直观地帮助我们定位出故障点在哪里。

ARP:

Address Resolution Protocol (地址解析协议)。已知对方的IP地址,采用ARP协议去获取对方的MAC地址。

RARP:

与ARP功能相反。

网络接口层:

TCP/IP的网络接口层对应OSI的数据链路层。TCP/IP只定义了网络接口层的功能,没有定义具体的协议。也就是说,网络接口层协议来自其他标准和组织,TCP/IP向下兼容,与各种下层协议协调工作。

网络接口层的主要功能有:

1.把二进制数据(比特流)编码后送到物理介质上(光纤、铜线、无线),让接收端能接收编码。

2.把比特流装配成帧,以便通过链路成块地传输给接收端。

3.对传输的帧进行差错检测。

4.当一个链路有多个主机共享时,进行介质访问控制。

网络接口层协议很多,包括Ethernet(以太网)、PPP(Point to Point protocol,点到点协议),ATM(asynchronous transfer mode,异步传输模式)、Frame Relay(帧中继)等等。最为常见的Ethernet帧格式:

6字节6字节2字节46-1500字节4字节
目的MAC地址源MAC地址type(IP,ARP,RARP ...)上层数据FCS

什么是IP地址:

互联网协议地址(Internet Protocol Address),缩写为IP地址,IP地址时IP协议提供的一种统一的地址格式,它为互联网上的每一个网络和每一台主机分配一个逻辑地址,以此来屏蔽物理地址的差异。例如x.x.x.x是一个点分十进制的IP地址。

IP地址分类:

IP地址分为网络号和主机号。

IP地址一共分了5类:A、B、C、D和E类。

A类:1-126

B类:128-191

C类:192-223

D类:224-239

E类:240-255

特殊地址:

地址特殊用途
主机位全为0主机位全为0的地址是网络地址,一般用于路由表中的路由
主机位全为1某个网络的广播域,可向指定的网络广播
127.0.0.0~127.255.255.255127开头的整段地址都是保留地址,其中127.0.0.1可以用来做测试,作为设备的环回地址,意思是”我自己“。在主机上ping 127.0.0.1,可以判断TCP/IP协议栈是否完好和网卡是否正常工作,能收到自己的回声响应表示正确。
0.0.0.0用于默认路由
255.255.255.255本地广播,可向本网段内广播
10.0.0.0~10.255.255.255私网地址
172.16.0.0.~172.31.255.255私网地址
192.168.0.0~190.168.255.255私网地址

子网掩码:10.png

子网掩码的三种表示方法:

1.二进制表示:子网掩码与IP地址是一样的,也是32位二进制数。掩码的前半部分是连续的1,代表网络位,后半部分是连续的0,代表主机位,1和0不能交叉。

2.十进制表示:为了方便记忆,子网掩码也可以用十进制表示,与IP地址一样,每8位二进制数转换为一个十进制数。

3.前缀表示:为了进一步简化子网掩码的表达,还可以用”/“加上网络位的位数来代表子网掩码,叫做前缀长度,比如,255.255.0.0,可以表示成”/16“,255.255.255.0可表示为”/24“。

IP地址计算:

IP地址与子网掩码共同使用,通过对二者的计算,可以得到该IP地址属于哪个网络,该网络的有效IP地址范围等信息。

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交换机基本功能:

以太网交换机工作在数据链路层,下面我们说的交换机指的都是以太网交换机。

它的基本功能有三个:

1.端口带宽独享:

集线器的特点是端口属于同一冲突域,共享带宽,转发效率低。

交换机的特点是端口之间隔离冲突域,端口独享带宽,转发效率高。

2.MAC地址学习:

交换机能给识别数据帧中的MAC地址并进行记录,形成MAC地址表。MAC地址表是交换机转发数据帧的依据。

下图是一个ARP请求/应答的过程:

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3.数据帧转发:

交换机在记录源MAC地址后,会尝试查询MAC地址表中是否存在目的地址MAC关联的端口,如果有则从该端口转发出去。如果没有,则采取洪泛(广播)的做法,向除了接收端口之外的其他所有端口转发。

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VLAN的概念与作用:

VLAN(Virtual Local Areo NetWork)虚拟局域网,是一种在逻辑上分割局域网的技术。

VLAN的主要作用是隔离二层广播,二层广播,就是目的MAC地址为FF-FF-FF-FF-FF-FF的帧,意思是接收者为所有人。

广播很常见,比如ARP请求,DHCP请求,PPPoE等都使用了广播,而且病毒攻击也喜欢使用广播。

除了VLAN,路由器也可以用来隔离广播。

交换机VLAN模式:

tagged和untagged帧:普通的以太网帧没有VLAN标签,叫做untagged;如果加了VLAN标签,则称为tagged帧。

access和trunk模式:此端口模式定义为trunk,端口连接的链路成为trunk链路。

交换机端口发送tagged时,此端口定义为trunk,端口连接的链路成为trunk链路。

交换机:

优势:

1.根据MAC地址进行有针对性地转发,避免了其他主机接收无关数据,既降低了被监听的风险,也减少了其他主机的资源占用。

2.交换机的传送效率也非常之高,能实现线速交换。

路由器:

路由器工作在OSI模型的第三层:网络层。

主要功能:

1.路由器的表的建立和维护。

2.最有路径的选取。

3.IP包的转发。

路由交换机:

1.MAC地址表的建立,二层转发。

2.路由表的建立,三层转发。

特点:采用ASIC硬件芯片,实现高速数据转发。

PTN:

PTN(Packet Transport Network,分组传送网)是一种以分组作为传送单位,承载电信级以太网为主,兼容TDM,ATM等业务的综合传送技术。

PTN设备目前主要应用于个运营商无线承载网当中,取代传统的路由器,交换机、MSTP技术,有效降低网络成本和运维成本。

优势:

1.继承了SMTP(Multi-Server Transfer Platform , 基于SDH的多业务传送平台)的又试,提供完善的管理维护和网络手段。

2.融合了路由器的传送特性,统计复用提高带宽利用率,且支持各种带宽的灵活分配。服务质量保障分级别,手段丰富。

RJ45接头与双绞线:

RJ45是以太网接口,应用非常广泛,RJ45收发的是电信号,通过双绞线电缆(网线)进行传输,双绞线必须压制在RJ45插头(水晶头)中连接到RJ45接口上。

568 A线序:绿白 绿 橙白 蓝 蓝白 橙 棕白 棕

568 B线序:橙白 橙 绿白 蓝 蓝白 绿 棕白 棕

同种类型设备之间使用交叉线连接,不同类型设备之间使用直通线连接(同交异直)。

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光纤与光纤接头:

光纤通过连接头连接到光模块上,光模块安装在设备中。光纤的传送距离远高于双绞线。

光模块(Transceiver Module)由光电子器件、功能电路和光接口等组成。常见光某块有:GBIC、SFP、SFP+、QSFP、CFP和XFP等。

光纤连接头,类似于水晶头的作用,把光纤接入头光模块的截图。对于不同的光模块,连接头也都差不多。

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发布时间:2020-03-04 00:03:32

修改时间:2020-03-04 16:36:41

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