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1、 课程 SA2104 Issue 4.0HONET FA16 在IP接入中的应用课程说明课程介绍本课程主要介绍HONET FA16中IP数据业务的配置。详细内容包括数据通讯基础、工作原理及数据配置要点等。课程目标完成本课程学习，学员能够： 掌握TCP/IP的分层模型 掌握IP地址的划分 掌握局域网和广域网的实现技术 掌握HONET FA16中IP业务的实现原理 掌握IP数据业务配置和数据配置相关资料HONET鈅鈅 综合业务接入网技术手册SA2104-1 课程 SA2104 Issue 4.0HONET FA16 在IP接入中的应用第一节 数据通信概述1.1 概述完成计算机之间、计算机与终端以及
2、终端与终端之间的信息传递的通信方式和通信业务就是数据通信。数据通信网是为提供数据通信业务而组成的网络。数据通讯通常具有多对一，多对多，一对一等各种通讯方式。对于各种不同的应用，对速度和延时的要求也不同，传统的应用几乎没有任何要求，带宽可高可低，也可以不平稳，它追求的是通讯中不能发生错误。众所周知，打电话时声音有些失真，有线电视图象质量有点差都是可以使用的，如果使用数据网络传输的文件，发生了错误绝对不可用，为了能够纠正传输中会发生的错误，实现“准确传输”始终是设计数据通讯网络的重要要求。由于数据应用的这些基本特征，传统数据网络被设计成无连接的网络，无连接的意思是说通讯的两者之间，不具备唯一独立的
3、链路，它采用的主要技术是包交换技术，将欲传输的数据打成包，实际上是具有特殊标记的Byte，每个包有目的地址、源地址、错误控制信息等等，这样的数据包具有自己去找目的地的能力，这种非独占性传输的好处是，许多应用可以共享一个很小的带宽，利用率可以比较高。基于电路交换的PSTN在语默期同样占有64K的时隙，数据通讯的链路却可以为多个使用者所共享，例如整个高校校园网只有2M的国际出口，却可以有非常多的人同时上网浏览，这被认为是数据网络的优势所在。采用数据包的形式，将数据划分成为一个个的单元，便于错误的恢复和重传，这种结构增加了实现数据网络的复杂性，但却适合数据的应用特点。由于数据网络具有效率高，传输灵活
4、这一重要特性，人们试图利用数据网承载新型的应用，IP Phone的发展就是一个非常具体的体现，语默期不占用通讯资源，数据压缩技术节约了通讯带宽是IP Phone技术上的两个主要优势。由于数字化浪潮的兴起，许多传统的应用，也考虑用数据网络传输，对数据网络提出了新的要求。其中提供宽带，可以平稳传输，具有质量保证的数据通讯是数据通讯发展的主流，实现这种要求的方案一种是ATM技术，另外一种技术是对传统IP网络进行改进，以保证带宽和质量。1.2 网络的分层模型和网络协议前面提到，数据通信中采用的主要技术是包交换技术，即将要将传送的数据打成包，实际上是在要传送的数据前加上一些字节，这些字节标识有有目的地址
5、、源地址、错误控制信息等等，这样每个包在网络中可以根据这些信息被送到目的地。问题是：我们在添加这些标识字节时采用什么样的规则？如果说每个设备制造商都采用不同的规则来添加，那么设备之间就不能相互读懂对方所加的字节的含义。这就象一个人在将汉语，而另外一个人在将英语，他们是没有办法交流的。因此我们需要尽可能的采用相同的规则去添加这些字节。这个规则，又叫做协议，而添加这些字节的过程，叫做数据的封装。目前广泛使用的协议是TCP/IP协议。1.2.1 TCP/IP分层模型制药厂要把一粒药丸送到世界某个角落的消费者手中，至少需要三道工序：1. 生产出药丸2. 把药丸装到药盒子中，在盒子上标明这是药，每天吃几
6、颗。3. 交给运输部门去传送。在TCP/IP协议中，传送数据要经过5道工序，也即五层模型，如图1-1所示。图1-1 TCP/IP分层模型% 注意层就是工序的概念，或许我们把图2-1叫做TCP/IP五工序模型更合适一些。为加深大家对封装的理解，我们用一节来看看什么是封装。1.2.2 数据的封装在数据从主机A发送到主机B的过程中，在A端是层层封装的过程（高层的协议将数据传递到网络层后，形成标准的数据包，而后传送到数据链路层，添加链路层的控制信息，形成帧，再传递到物理层，在物理层网络传送原始的比特流）。A端的工作就象药厂的工作。在接收端B则是层层解封装的过程，B在处理数据的时候会根据相应层次（工序）
7、的封装，把被封装的数据取出来交给相应的软件模块来处理。 B端的工作就象人们吃药一样，根据药厂进行的封装（药盒）来判断这是什么药，每天吃几粒。图1-2 数据的封装示例1.2.3 应用层功能图1-3 应用层功能示例应用层与我们日常上网生活（如果你是网虫的话）密切相关。它就是指计算机通过网络能够提供给我们的业务，例如EMAIL、FTP软件，网页浏览。1.2.4 传输层功能传输层的基本功能是从应用层接受数据，并且在必要的时候把它分成较小的单元，传递给网络层，并确保到达对方的各段信息正确无误。包含四项基本功能。1. 将应用层发往网络的数据分段或将网络发往应用层的数据段合并。2. 建立端到端的连接，主要是
8、建立逻辑连接以传送数据流。3. 将数据段从一台主机发往另一台主机。在传送过程中通过计算校验和以及通过流控制的方式保证数据的正确性，流控制可以避免缓冲区溢出。4. 保证数据传送正确性。主要是在数据传送过程中确保同一数据既不多次传送也不丢失。同时还要保证数据包的接收顺序与发送顺序一致。图1-4 数据分段示例当两端数据放松能力不匹配时，如果发送数据快的一端一次性发送数据量明显大于接受慢的一端将导致数据丢失。当网络流量交大时，对于时间敏感的应用如视频、语音等，要求网络上不能被其他主机独占，因此必须对数据进行分段处理。传输层的数据段格式简写如下：源端口号（2字节）目的端口号（2字节）应用层数据其中，源端
9、口号、目的端口号以及通讯双方的ip地址共同确定通讯双方之间的一个连接。上网时，我们都是去访问一台叫做服务器的设备，服务器实际上是一台计算机，顾名思义，它要给很多人服务。不同的服务者可能需要不同的服务，例如有人是要访问它的网页，有人是要从上面下载文件。 那么，服务器从网络中接收到一个用户的数据包后，怎么知道这个包应该给ftp应用程序还是给提供网页浏览的应用程序呢？判断的依据就是目的端口号。例如端口号为0x80，表示应用层数据域为HTTP协议的数据；为0x21，表示应用层数据域为ftp应用程序的数据。0x80、0x21属于知名端口，即全世界的服务器都知道它表示的是网页浏览服务和文件传输服务。 我是
10、一个网虫，在上网的时候我要疯狂的打开很多个网页，那么计算机的modem从网络中接收到一个数据包后，怎么知道这个包是属于那个网页的呢？判断的依据就是源端口号。在我点击一个网页的时候，计算机会自动分配一个临时的数字作为源端口号。1.2.5 网络层功能如果你要跟我写信联络，我必须有一个独一无二的的标识区别于其它人，这就是我的国别、省市、工作单位加上姓名。上网时，我们要去访问一台服务器，这台服务器在网络中应该有一个独一无二的标识，这个标识就是：IP地址。IP地址的表示方法IP地址的结构使我们可以在Internet上很方便地进行寻址，这就是先按IP地址中的网络号码net-id把网络找到，再按主机号码ho
11、st-id把主机找到。所以IP地址并不只是一个计算机的号码，而是指出了连接到某个网络上的某个计算机。IP地址由美国国防数据网DDN的网络信息中心NIC进行分配，只分配IP地址的网络号码net-id，而后面的主机号码host-id则由使用单位自己分配。 IP地址就是给每一个连接在Internet上的主机分配一个唯一的32bit二进制数，用来唯一的标识网络中的一台计算机。IP地址的32bit分为两个部分，即： 网络号码字段net-id 主机号码字段Host-id那么，这32bit里到底那些bit是网络号码字段，那些比特是主机号码字段？有以下两个不同的规则：第一种规则是有类地址，即根据ip地址的第一
12、个字节（前8个bit）来判断，如果第一个N数：满足0N127 则32bit中前8个bit是net-id，又称为A类地址；满足127N192 则32bit中前16bit是net-id，又称为B类地址；满足192N224 则32bit中前24bit是net-id，又称为C类地址。第二种规则是无类地址。在这种情况下，ip地址与子网掩码同时使用。子网掩码和ip地址一样，也是32bit的二进制数字，但掩码的取值有一个规则：1和0不能交叉出现，即不允许取010110这样的值，而必须是连续的1和0。 net-id的长度由子网掩码来判断。子网掩码有多少个连续的1，就表示net-id是多少Bit。例如，一个ip
13、地址129.2.2.2，它的掩码是255.255.224.0 ，我们把掩码转换成二进制数是11111111111111111110000000000000，就表示这个ip地址的net-id是前19bit。L 问题有两个地址，一个ip地址是129.2.2.2，掩码是255.255.224.0，另外一个地址是129.2.65.2，掩码255.255.224.0。他们在不在一个网段？不管是有类地址还是无类地址，判断是否在一个网段都是看这两个地址的net-id是否相同。根据掩码我们得到129.2.2.2的net-id为1000000100000010000 共19bit，为了表示方便，我们在后面在加上
14、13个0把它补齐成32bit，即net-id为10000001000000100000000000000000。同理，129.2.65.2的net-id为10000001000000100010000000000000。由于他们的net-id不相等，因此不在一个网段。另外一个问题是，为什么要把ip地址分为net-id和host-id两部分？如果一个地址中net-id越多，那么在这个网段中的主机数目就越少。例如有30bit是net-id，那么在每个网段里只能有4个host-id，可以给计算机使用的只有两个地址（原因见后）；有8bit是net-id，则在该网段中就有16777216个host-id
15、，可以给计算机使用的是16777214个地址。同理，如果net-id越多，则可以分割的网段数目就越多，例如有30bit是net-id，则可以划分出2的30次方个网段；8bit是net-id，则可以划分出的网段只有2的8次方即256个。因此，划分成两部分的主要原因是为了便于对IP地址进行管理。这体现在三个方面： 分配ip地址时，只需要给企事业单位分配一个net-id即可 在数据包在寻址时根据net-id就能够找到目的主机在什么方位，而不需要察看ip地址的全部32bit，这样可以提高工作效率。 网络的差异很大，有的网络拥有很多的主机，而有的网络上的主机则很少。通过net-id与host-id的划分可以灵活的分配ip地址。有类地址和无类地址的表示方法有什么区别呢？有类地址的net-id的长度只有3种：8、16、24，而无类地址可以设置成1到32中的任何一个值，因此使用无类地址的表示方法对于划分网段非常灵活。在使用IP地址时，还要知道下列地址是保留作为特殊用途的，一般不使用。 全0的网络号码，这表示“本网络”或“我不知道号码的这个网络”。 全1的网络号码。 全0的主机号码，这表示该IP地址就是网络的地址。 全1的主机号码，表示广播地址，即对该网络
