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第七章 骨干网技术
骨干网概述
ATM技术
SONET/SDH
BGP简介
2
今天的 Internet
Tier 1 Provider (IS-IS)
Tier 1 Provider (OSPF)
Tier 2 Large Company
Tier 2 Provider Tier 2 Provider
NAP
Tier 3 Tier 3 Tier 3
Tier 1 Provider (IS-IS)
NAP
Company
BGPBGP
BGP
BGP
BGP
BGP
BGP
BGP
BGPBGP
BGP
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骨干网的发展
：第一种包交换网络，最大传输速度2M
帧中继：的替代者，无纠错能力，最大速率可达
100M
ATM：支持多种业务，提供QoS，速率一般为155MA或
更高，多以光纤为介质
千兆以太：实现简单，无QoS，不适合远距离传输
SONET/SDH：能够提供远距离上的安全传输，速率可达
或更高
DWDM：充分利用光纤资源，速率可达Tbit级，未来光网
络的基石
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骨干网体系
两个部分：
Internet骨干网：完成骨干数据流的路由和交换
功能
城域网：位于城域范围内，负责用户的接入和
城域内部的数据交换，同时提供高速的端口
与Internet骨干相连
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骨干网体系
构架主干网的原则：
当网络拓扑结构改变时：所影响的路由器
的数量尽可能得少，路由器所发送的信息尽
可能得少
满足要求的手段：
结构化网络设计
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骨干网体系
核心层：
快速准确地转发
数据包
会聚层：
会聚地址和路由
接入层
连接终端客户
用户认证
过滤策略
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骨干网设备
核心层：
基本上由核心路由器或核心ATM交换机组成。
目的是提供高带宽，大规模路由和高速的转
发能力
典型设备：
Cisco的12000系列
Juniper的M40/160
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骨干网设备
边缘汇聚层
提供丰富的接口接入各种用户接入设备，同
时提供高速的上行接口与核心层相连
典型设备：
接入路由器
三层交换机
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骨干网设备
用户接入层设备：
面向最终用户，为用户提供多种接入方式。
典型设备：
Cisco2500/2600
以太网交换机
10
ATM技术
• A compromise for voice,
data, and video
• Hardware-based cell relay
• Larger frames are
segmented and
reassembled at ATM
endpoints
• Can span both LAN and
WAN
• Scales from a few Mbps to
multi-Gbps
• QoS defined/negotiated
when initial connection is
made
Voice Video Data
ATM cells
48-octet
Payload
ATM 53-octet cells are
switched in hardware
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ATM应用
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ATM体系结构
• 高层
• ATM适配层（AAL）
CS: 汇聚子层
SAR：拆拼子层
• ATM层
• 物理层
Higher Layers Higher Layers
ATM Layer
Physical Layer
ATM Adaption Layer
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ATM的传输介质与接口速率
Data
Rate
(Mbps)
DS1
E1
J2
DS3
E3
E4
45
34
139
Framing Media
Multi-
Mode
Fiber
Single
-
Mode
Fiber
Coaxial
Cable
UTP–5 UTP–3 STP
X
(TP)
(TP)
ATM25
STS 1
STS-3c/STM-1
155 X
STS-12c/STM-4
4B/5B (TAXI)
8B/10B
(Fiberchannel)
622
100
155
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ATM信元的处理
TCP
IP
LLC/SNAPLLC/SNAP
AAL 5
ATM
PHY
Convergence
Sublayer
SAR Sublayer
App DataTCP Header
App DataTCP Header
App DataTCP Header
IP HeaderIP Header
IP HeaderIP Header
App DataTCP HeaderIP HeaderIP HeaderLLC
LLC
TCP Packet
IP Datagram
AAL5-PDU
AAL5 SAR-PDU - 48 Bytes
AAL5 SAR-PDU - 48 BytesATM Hdr
5 Bytes
Transmission Convergence (STS3c, STM-1, DS3, 4B/5B, ...)
Physical Media (MMF, SMF, STP, UTP, Coax, …)
48 Bytes
53 Bytes ATM Cell
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VC和VP
一个VP是一些VC的集合
信元交换即将信元从一个VP/VC交换到另一个
VP/VC
ATM Physical Link
Virtual Channel Connection (VCC)
Virtual Channels (VCs)
Virtual Channels (VCs)
., OC-3, E3,
OC-12 Virtual Path (VP)
Virtual Path (VP)
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ATM的网络接口
UNIUNI
Intra-NNI
Public ATM Network
Private ATM Network
Private-NNI
Private-UNI
• UNI：
用户-网络接口UNI（user-network interface）
• NNI：
网络-网络接口NNI（network-network interface）
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ATM的信头格式（UNI）
VPIVPI
VPIVPI VCI
VCI
VCI PT CLP
HEC
8 7 6 5 4 3 2 1
1
2
3
4
5
Bits
Bytes
GFCGFC
VPIVPI VCI PT CLP HEC
32 Bits 8 Bits CRC
8 16 3 1 8
GFCGFC
4
UNI
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ATM的信头格式（NNI）
VPIVPI VCI PT CLP HEC
32 Bits 8 Bits CRC
12 16 3 1 8
VPIVPI
VPIVPI VCI
VCI
VCI PT CLP
HEC
8 7 6 5 4 3 2 1
1
2
3
4
5
Bits
Bytes
• 更大的VP区域用于骨干交换
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ATM交换机
• 仅基于VP交换，用于骨干网，无
需处理信令
VCI 1
VCI 2
VCI 3
VCI 4
VCI 5
VCI 6
VCI 3
VCI 4
VCI 5
VCI 6
VCI 1
VCI 2
VPI 1VPI 1
VPI 2VPI 2
VPI 3VPI 3
VPI 4VPI 4
VPI 5VPI 5
VPI 6VPI 6
VP Switch
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ATM交换机（续）
• VP与VC交换
VCI
1
VCI
2
VCI
3
VCI
4
VC Switch
VCI 1
VCI 2
VCI 1
VCI 2
VP Switch
VPI
1
VPI
3
VPI
2
VPI 1
VPI 4
VPI 3
VPI 5
VPI 2 VCI 4
VCI 3
VCI 1
VCI 2
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ATM交换机的转换表
• ATM交换机每端口上的VP/VC
的值必须是唯一的
4/55
2/392/39
33
22
11
6/646/642/39
2/39
4/55
6/646/64
2/892/89
1
2
11
33
4/55
2/39
2/892/89
6/646/64
2
1
33
11
VPI/VCIPort VPI/VCIPort
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ATM适配层（AAL)
ATM
Adaptation
Layer (AAL)
ATM Layer
Physical Layer
业务
参数
A类 B类 C类 D类
时间关系 实时 非实时
比特率 固定 可变
连接方式 面向连接 无连接
AAL类型 AAL 1 AAL 2
AAL 3 /AAL
4
AAL 5
用户业务举
例
同步网
电路仿真
压缩图象
视频声频
Frame Relay IP
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AAL5
SAR
Sublayer
Convergence Sublayer PDU
Payload Frame
AAL5 SAR PDU
SAR PDU
SAR PDU
SAR PDU
ATM Cell0x0
ATM Cell
ATM Cell
ATM Cell
0x0
0x0
0x1
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AAL5的帧与信元格式
AAL5 CPCS - PDU Frame = n x 48 bytes
0-65535 bytes
Payload
Length CRC-32
Control
(CPI and UU)
4 bytes2byte 2 bytes
P
A
D
AAL5 CPCS PDU Trailer
User Data
AAL5 SAR PDU = 1 Cell Payload
SAR-PDU Payload = 48 bytes
0-47
bytes
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IPoverATM
重叠方式：
ATM系统同时拥有ATM地址和上层地址需要
ARP实现IP地址与ATM地址的映射，如LANE、
MPOA
集成方式：
ATM层看成是IP的对等层，ATM端点由IP地址
来识别。无需ARP 。如标记交换、MPLS
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SONET/SDH
SONET SDH 带宽M
标准名称（指电子信号） 光纤名称（指光信号） 光纤名称（指光信号）
STS-1
OC-1
STS-3
OC-3 STM-1
STS-9
OC-9 STM-3
STS-12
OC-12 STM-4
STS-18
OC-18 STM-6
STS-24
OC-24 STM-8
STS-36
OC-36 STM-12
STS-48
OC-48 STM-16
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SONET/SDH
通常采用环型结构，有自愈能力
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BGP
运行于TCP之上，
Port 179
Path vector 协议
增量更新
RFC 1771
广泛应用于因特网
骨干
