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1、第五篇数据与多媒体专业第一课IP网络发展及相关技术P2数据与多媒体专业培训课件安排第1课.IP网络发展及相关技术第2课、数据业务技术(1)IP网络发展概述(2)电信级IP凄维网技术(3)下一代互联网发展及架构演迸(4)1嘴备和组网技术发展趋势口PlWSDN/NFV相关技术数据业务技术第3课、玄计算及网络安全司算网络安全第4课，移动互联网移动互联网第5课、物联网物联网第6课、视讯务与PTV视讯业务与IPTVP3第一节IP网络发展概述P3一、互联网业务发展现状互联网(Internet),又称因特网，是计算机网络与计算机网络之间以一组统一的协议相连，形成逻辑上单一、巨大、覆盖全球的互联网络。随着互联
2、网的迅速发展，IP网络和IP技术迅速崛起。IP网络作为核心的数据承载网也已成为电信运营商的基础网络之一。(一)业务规模据统计，2012年全球网民数己超20亿人，更有人预测2016年将达30亿，约占全球人口的一半。庞大的用户规模，加上层出不穷的大带宽业务，互联网的流量和带宽容量也在不断增长。(二)业务类型主要包括互联网视频、P2P下载、社交网络、移动互联网。(三)业务模式随着业务生态的发展，目前互联网的业务模式演变成为明显的上下两层：“OTT轲络运营商”。OTT(overthetop),指在运营商网络之上提供业务，例如网络视频、应用商店等，也特指提供此类业务的供应商，如Google、苹果、腾讯等
3、。OTT的出现是互联网开放性的必然，也是互联网业务的最大特色。P4二、互联网面临的难题互联网发展到今天，对当今社会的发展和影响有目共睹，IP技术作为统一的业务承载传送平台也基本得到认同，但互联网发展到今天一直面临几大难题，影响和引导着IP技术的演进。(一)端到端服务质量的保证难以实现端到端服务质量保证是IP技术的缺陷之一。由于服务质量问题的存在，导致在IP网络上开展电信级实时业务时不得不采取很多复杂的技术措施。(二)网络安全互联网的精髓之一就是“开放网络”，一方面带来了互联网的繁荣，另一方面，也是各种网络安全问题的根源所在。(三)地址资源匮乏目前互联网大多数应用使用IPv4协议，由IPv4向I
4、Pv6过渡迫在眉睫。(四)互联网业务和应用不可控因为互联网应用与网络的无关性，IP网络运营商对互联网环境下的各种应用和业务缺乏控制能力。PSIP网承载业务的变化互联网原先仅承载简单的数据业务，目前IP网承载了包括话音、数据和多媒体等业务。数据业务包括基本数据业务和增值数据业务，例如互联网接入业务、互联网数据中心(IDC)业务、虚拟专用网络(VPN业务等；话音业务包括VoIP业务以及基于VoIP的增值业务等；多媒体业务包括各种视频业务、流媒体业务、基于会话发起协议(SIP)的软交换业务、IP多媒体子系统(IMS)业务等等。(一)不同业务对性能要求不同不同业务在服务质量、可靠性、安全性等性能要求方
5、面都有着不同特点。1 .服务质量要求一般地，各种业务按照内容特性分类对服务质量要求情况如下：(1)会话类业务：对时延和时延抖动要求较为严格；(2)流媒体类业务：单向数据流，对时延抖动有较高的要求，对时延要求不高；(3)交互类业务：双向数据流，对数据的误码率有较高要求，对时延的要求不高；(4)背景类业务：要求内容传送正确，对时延要求不高。2 .可靠性要求业务的可靠性要求可以分为电信级、高级和一般级：(1)电信级：要求可靠性接近99.999%,一般对时延和时延抖动要求高；(2)高级：可靠性要求较高，一般对时延和时延抖动要求不高；(3)一般级：可靠性要求一般。3.安全性要求根据所承载业务的安全保密性
6、要求：(1)高安全性：具有较高的保密性要求的业务；(2)一般安全性：具有一定的保密性要求，但安全要求不高的业务。第二节电信级IP承载网技术本节主要介绍电信级IP承载网的主要技术，包括电信IP网络组网技术、IPQoS、IP网络的高可用性和IP网络的流量管理。P6电信IP网络组网技术（一）IP网络结构与组织电信IP网络结构一般根据业务、运营、管理等因素确定。网络结构可分为两级：骨干网、城域网，也IP城域网。如下可分为三级：省际骨干网、省内骨干网和城域网。在省内城市和地区可根据业务需求组建 图示意：图5.1-1 IP 网络结构示意IP城域骨干网部分可分为核心层、汇聚层和接入层。IP城域网结构示意如下
7、图IP骨干网BRAS交换机地域网汇聚出城域网接入层7冬中 LAN.城城网 梯层业外控制图5.1-2 IP城域网结构示意P7IP网络的路由技术IP网络的路由技术是IP网络的核心关键技术之一。所谓路由是把信息从源穿过网络传递到目的的行为，在路上至少遇到一个中间节点。路由包含两个基本动作：选择最佳路径和通过网络传输信息。互联网的路由协议划分为内部网关协议（IGP）与边界网关协议（BGP。内部网关协议，常用的有OSPF（OpenShortestPathFirst，开放最短路径优先）和IS-IS（IntermediateSystemtoIntermediateSystem中间系统到中间系统）协议。lOS
8、PFOSPFil分布式的链路状态协议，OSPF还是一种分层次的路由协议，它将网络划分为不同的区域，每个区域都有自己特定的标识号，其中主干（Backbone）区域负责在子区域之间分发链路状态信息。OSP用勺实现由两个互相关联的主要部分组成：“呼叫”协议和“可靠泛洪”机制。lIS-ISIS-IS是电信运营商IP骨干网普遍采用的内部网关协议之一。IS-IS是一个分级的链接状态路由协议，基于DECnetPhaseV路由算法，与OSP琲常相似，它也使用Hello协议寻找毗邻节点，使用一个传播协议发送链接信息。IS-IS可以在不同的子网上操作，包括广播型的LANWAN口点到点链路。lBGP边界网关协议（B
9、GP）是在两个自治系统（可以使用不同的内部网关协议）之间使用的路由选择协议。BG谭不同自治系统的路由器之间交换路由信息的协议，它是一种路径向量路由选择协议。BGP勺基本功能是交换网络的可达信息并建立AS路径列表，从而构建出一幅AS和AS间的网络连接图。P8MPLS技术/ipVpn/IPQOS多协议标记交换（MPLS是一种介于第二层和第三层的包转发技术，引入了标签机制，把路由选择和IP包转发分开，由标签来规定一个IP分组通过网络的路径。MPL斑记交换的具体操作过程分为两个方面：控制面和数据面的操作。MPLS吉合了二层交换和三层路由传输技术。利用MPL潍发模式，除了和传统网络层转发相比可以提高转发
10、速度外，更可以实现流量工程（TE）、实现MPLSVPNF口协助提高QoS等功能。（四）IPVPN技术IP虚拟专用网（IPVPN）是指通过共享的IP网络建立私有数据传输通道，将远程的分支办公室、商业伙伴、移动办公人员等连接起来。目前，比较常用的隧道协议包括GREIPSec、MPLSVPNSSLVPN等。二、IPQoS实现IPQoS的方法有多种，包括：过量资源配置、资源预留和业务区分等。P9IP网络的高可用性网络高可用性就是在故障发生的情况下，网络仍能维持服务连续性的能力。目前IP领域一些保障网络可靠性、提高网络可用性的技术如下。（一）BFD双向转发检测（二）IGP快速收敛（三）接口备份（四）平稳
11、重启机制（五）不间断路由（六）MPLS自愈恢复IP网络流量流向分析目前IP网网络流量分析技术，主要以基于网络设备提供的Netflow机制实现的。（一）NetFlow工作原理NetFlow的工作原理如下图所示：标准的交换模式处理数据流的第一个IP包数据，生成NetFlow缓存。NetFlow收集器从路由器或者交换机等Netflow源设备采集原始的数据流信息，NetFlow收集器对原始信息进行预处理，然后发送给Netflow分析器进行汇总的统计分析，生产报表结果等。NetFlow把数据流统计信息输出到远端分析器，以便进一步处理。（二）网络流量流向分析技术应用目前NetFlow流量流向监测主要应用于
12、电信IP网络的骨干网、城域网、IDC及网络关口节点监测之中。通常部署在网络的各个接入点，对所有接入网络中的流量进行分析。P10第三节下一代互联网发展及架构演进一、下一代互联网发展概况互联网在不断演进和发展的过程中，也面临着重大的挑战，这些挑战包括：IPv4地址空间即将耗尽,网络安全可信度需要提高，移动漫游能力有限，可扩展性压力日增和难以达到用户可调控的网络质量保障等。二、下一代互联网的体系架构以IPv6协议为基础和核心，下一代互联网的整体架构主要侧重以下三部分。（一）网络承载体系网络承载体系主要包括IP网络架构，涉及IPv6过渡机制和技术、移动子网机制和技术、自适用组网机制和技术、终端适配技术
13、和虚拟组网技术等。（二）业务平台体系业务平台体系主要包括业务平台架构，涉及移动互联网应用平台、视频应用平台、物联网应用平台和云计算应用平台等。（三）运营支撑和安全体系运营支撑和安全体系主要包括AAADNSMBOSS网管、监控系统、设备安全系统、信息安全系统和网络安全系统等。三、向下一代互联网演进的主要原则网络架构演进策略与国情、成本、业务模式和现网结构等各种因素相关，应遵循如下原则。（一）下一代互联网演进首先应解决地址问题（二）下一代互联网演进应减少对现有应用的影响（三）下一代互联网演进应结合实际网络选择不同模式从网络演进的总体模式来讲，主要分两种模式：新建模式和双栈模式。四、过渡技术（一）技
14、术分类目前，国际公认的过渡技术主要分为双栈技术、隧道技术和翻译技术三大类。（二）应用场景从IPv4-IPv6通信的场景来看.过渡技术部署需要解决同类协议应用通信场景（IPv4-IPv4和IPv6-IPv6）和异类协议应用通信场景（IPv4-IPv6）两大类。（三）发展方向这类技术的主要特点是： 有效缓解IPv4地址不足又积极推动IPv6发展； 规避两次NAT带来的地址规划复杂性和降低应用穿越难度； 满足主要的IPv4-IPv4、IPv6-IPv6以及IPv4-IPv6通信场景。P11第四节IP设备和组网技术发展趋势一、IP设备技术发展趋势路由器的板卡和交换系统能力受制于芯片技术的发展，背板技术
15、、配电散热技术和节能减排技术决定了机箱系统的能力和可扩展性，操作系统技术决定了系统稳定性和设备硬件性能可实现的程度。（一）芯片技术（二）背板技术大容量设备背板架构决定了一个单机系统最大的扩展能力。（三）板卡技术（四）节能减排技术最为有效的降低核心机房能耗方法是对网络进行改造。而在设备层面，也有不少关键技术：先进散热技术、智能风扇技术、简化电压种类、内置温控芯片、动态调频调压功能和操作系统技术。二、高速链路技术未来的接口趋势将是以太化/OTN。IP和光的融合将进一步降低组网成本，提升转发效率。（一）IP与光的融合随着业务IP化和网络扁平化的发展趋势，业内越来越关注IP承载和光网络的分工融合，并且路由器100GE高速接口的不断应用更向光网络提出一些新需求和严峻挑战。（二）超高速链路高速以太接口是业界发展趋势，目前路由器100GE/40GE速率接口逐步规模商用。三、网络规划与演进策略网络规划是指引实际工程建设的规范，技术上要
