一、概述

1、相關(guān)概念

IP網(wǎng)絡(luò)（Internet Protocol Network）即是指基于互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（IP）的網(wǎng)絡(luò)，起源于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。在我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 2900.96-2015《電工術(shù)語 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》中，對(duì)于“網(wǎng)絡(luò)（network）”的定義是：結(jié)點(diǎn)以及把它們互聯(lián)的支路的配置。對(duì)于“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（computer network）”的定義是：其節(jié)點(diǎn)由計(jì)算機(jī)和通信設(shè)備構(gòu)成、其支路是數(shù)據(jù)鏈路的網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于“互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（Internet Protocol）的定義是：一個(gè)無連接的傳輸協(xié)議，它大體上對(duì)應(yīng)OSI/RM的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。

由上述定義，IP網(wǎng)絡(luò)是基于互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)稱。它采用IP/TCP協(xié)議，在無連接環(huán)境中，將分組數(shù)據(jù)從源結(jié)點(diǎn)傳送到目的結(jié)點(diǎn)。這里的結(jié)點(diǎn)可以是主機(jī)（host）、路由器（router）、網(wǎng)關(guān)（gateway）或其它通信設(shè)備（這些結(jié)點(diǎn)的定義詳見下表1）。顯然，互聯(lián)網(wǎng)（Internet）是屬于IP網(wǎng)絡(luò)，目前互聯(lián)網(wǎng)的鏈路部分通常采用光傳送技術(shù)，即多采用IP over SDH或IP over WDM或IP over OTN。使得IP網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)的融合。這也即為“IP網(wǎng)絡(luò)”稱謂的由來。

表 1：主機(jī)、網(wǎng)關(guān)、路由器等的定義

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值得指出的是：IP網(wǎng)絡(luò)已成為我國電信網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，與傳統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)并駕齊驅(qū)，且高度融合。IP網(wǎng)絡(luò)與公用交換電話網(wǎng)（PSTN/ISDN）、廣播電視網(wǎng)（CATV）等網(wǎng)絡(luò)一樣，屬于電信網(wǎng)絡(luò)的一種應(yīng)用形態(tài)。我們知道，根據(jù)電信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用分類，是同時(shí)從傳輸方式、復(fù)用方式、尋址方式和用戶終端的不同應(yīng)用機(jī)理出發(fā)的。IP網(wǎng)絡(luò)只是在這四種通信機(jī)理方面與PSTN/ISDN、CATV是不同的。關(guān)鍵是，由于互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的發(fā)展（如IPv6等），使得IP網(wǎng)絡(luò)具有更簡單/方便、更可擴(kuò)展、更安全的特征，導(dǎo)致傳統(tǒng)的通信業(yè)務(wù)（如語音業(yè)務(wù)、專線業(yè)務(wù)、音視頻寬帶業(yè)務(wù)等電信級(jí)業(yè)務(wù)）逐步由IP網(wǎng)絡(luò)來承載，不但促進(jìn)了三網(wǎng)的融合，同時(shí)更可以高效地支撐移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)和人工智能等技術(shù)領(lǐng)域的快速發(fā)展。

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2、IP網(wǎng)絡(luò)的演變

IP網(wǎng)絡(luò)是基于互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（IP）的網(wǎng)絡(luò)，而目前互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（IP）已先后經(jīng)歷了兩個(gè)版本的演變，即第4版本（IPv4）和第6版本（IPv6）。因此，從IP版本的角度來講，IP網(wǎng)絡(luò)可分為IPv4網(wǎng)絡(luò)和IPv6網(wǎng)絡(luò)。IPv4網(wǎng)絡(luò)在先，其部署起碼在1981年，IPv6網(wǎng)絡(luò)的開始部署應(yīng)該在1999年。

IPv4網(wǎng)絡(luò)與IPv6網(wǎng)絡(luò)的最大不同在于一個(gè)執(zhí)行IPv4協(xié)議；一個(gè)執(zhí)行IPv6協(xié)議。兩個(gè)版本協(xié)議的功能是相同的，用于把報(bào)文數(shù)據(jù)從一個(gè)主機(jī)傳送到另一個(gè)主機(jī)；而兩個(gè)版本協(xié)議的最大不同是它們的報(bào)文格式不同。由于IP報(bào)文格式的不同，使得形成的兩種IP網(wǎng)絡(luò)也有非常的不同。關(guān)鍵是，目前現(xiàn)實(shí)是IPv4網(wǎng)絡(luò)與IPv6網(wǎng)絡(luò)的共存，必須要實(shí)現(xiàn)互通。

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二、IP網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)

1、IP網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)元結(jié)構(gòu)

IP網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)元主要是由：主機(jī)、路由器、源主機(jī)（SRC，Source host）、宿主機(jī)（DST，Destiantion host）和鏈路所構(gòu)成，其構(gòu)成結(jié)構(gòu)如下圖2-1所示意。圖中給出了在 SRC 和 DST 之間與 IP 業(yè)務(wù)相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)單元（網(wǎng)元），各網(wǎng)元的釋義詳見下表2-1。圖中在主機(jī)之間用線表示鏈路，鏈路可以是撥號(hào)連接、租用線、環(huán)或網(wǎng)絡(luò)。用圓表示路由器，用三角形表示 SRC 和 DST 。

圖 2-1：IP網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)元結(jié)構(gòu)示意圖

表 2-1：IP網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)元的釋義

2、IP網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議結(jié)構(gòu)

IP網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議是在TCP、IP兩個(gè)重要協(xié)議為基礎(chǔ)所形成的協(xié)議族組。TCP/IP協(xié)議族基于ISO定義的OSI/RM分層的原則，它們?cè)诜謱幽Ｐ徒Y(jié)構(gòu)中的關(guān)系大致如下圖2-2所示。每層都明確定義其功能和用途，各層功能相對(duì)獨(dú)立，相鄰層間都有協(xié)議準(zhǔn)確定義邊界接口，通過接口通信。各層傳輸?shù)臄?shù)據(jù)情況可詳見下表2-2。

圖 2-2：IP網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議結(jié)構(gòu)

表 2-2：IP網(wǎng)絡(luò)各層傳送的數(shù)據(jù)形式

3、IP網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

IP網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)除IP接入網(wǎng)外，應(yīng)分為IP骨干網(wǎng)和IP城域網(wǎng)，下圖2-3-1給出了我國公用IP網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)。IP骨干網(wǎng)和IP城域網(wǎng)可進(jìn)一步分為核心層和匯聚層。運(yùn)行的IP網(wǎng)絡(luò)應(yīng)由網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、中繼電路、業(yè)務(wù)接入控制系統(tǒng)和運(yùn)行維護(hù)支撐系統(tǒng)（一般應(yīng)包括安全系統(tǒng)和網(wǎng)管系統(tǒng)）組成。

圖 2-3-1：IP網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)層次結(jié)構(gòu)

骨干網(wǎng)是IP網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的廣域主干；城域網(wǎng)主要承擔(dān)集團(tuán)用戶、商用大樓、智能小區(qū)和個(gè)人用戶的業(yè)務(wù)接人，具有覆蓋面廣、接入技術(shù)多樣和接入方式靈活的特點(diǎn)。城域網(wǎng)位于骨干網(wǎng)和寬帶接入網(wǎng)、用戶駐地網(wǎng)或終端用戶之間，將企業(yè)和個(gè)人客戶的各種業(yè)務(wù)連接到骨干網(wǎng)中。下圖2-3-2示意了IP城域網(wǎng)的層次結(jié)構(gòu)。

圖 2-3-2 ：IP城域網(wǎng)的層次結(jié)構(gòu)示意圖

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另外，公用IP骨干網(wǎng)應(yīng)采用公開的自治域號(hào)碼，網(wǎng)內(nèi)的其它獨(dú)立自治域可采用公開自治域號(hào)碼或私有自治域號(hào)碼，私有自治域號(hào)碼在內(nèi)部是統(tǒng)一規(guī)劃、分配，并應(yīng)在網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)出口過濾。

三、IP網(wǎng)絡(luò)的要求

1、網(wǎng)絡(luò)總體技術(shù)要求

由于初始部署的是IPv4網(wǎng)絡(luò)，且IPv4網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過長期的部署，已形成了成熟的、龐大的網(wǎng)絡(luò)，因此在我國已有專門的通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（如YD/T 1170）對(duì)其體系結(jié)構(gòu)與總體技術(shù)要求做出了規(guī)定。而在IPv6網(wǎng)絡(luò)逐步部署后，結(jié)合其IPv6網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)特點(diǎn)，我國又專門制定了IPv6網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與總體技術(shù)要求的通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（如YD/T 2395）。

欲詳細(xì)了解不同IP協(xié)議網(wǎng)絡(luò)總體技術(shù)要求的請(qǐng)進(jìn)入：IPv4網(wǎng)絡(luò)；IPv6網(wǎng)絡(luò)

2、網(wǎng)絡(luò)過度技術(shù)要求

我們知道，由于施行IPv6協(xié)議的IPv6網(wǎng)絡(luò)，具有IP地址充足、協(xié)議報(bào)頭簡單、易于擴(kuò)展、層次區(qū)劃、可實(shí)現(xiàn)安全性/移動(dòng)性/QoS的保證、組播完善、即插即用等顯著特點(diǎn)，使得IPv6網(wǎng)絡(luò)部署普及神速。然而由于IPv4網(wǎng)絡(luò)得到了先期的長期部署，考慮到IP網(wǎng)絡(luò)從IPv4向IPv6的演進(jìn)不可能在同一時(shí)刻全部完成，必然導(dǎo)致IPv4網(wǎng)絡(luò)與IPv6網(wǎng)絡(luò)的長期共存的過程，且在這個(gè)過程中比將存在IPv4和IPv6用戶及業(yè)務(wù)間的互通需求。為了實(shí)現(xiàn)IPv4網(wǎng)絡(luò)和IPv6網(wǎng)絡(luò)的共存互通，就需要過度技術(shù)的支撐。目前的過度技術(shù)有三種機(jī)制：即雙棧技術(shù)、隧道技術(shù)和協(xié)議翻譯技術(shù)。

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3、網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)承載與接入

IP網(wǎng)絡(luò)可承載語音、數(shù)據(jù)和多媒體類業(yè)務(wù)，業(yè)務(wù)形式可包括網(wǎng)絡(luò)接入類業(yè)務(wù)、資源出租類業(yè)務(wù)、能力服務(wù)類業(yè)務(wù)和應(yīng)用內(nèi)容類業(yè)務(wù)等。各類業(yè)務(wù)的承載與接入詳見下表3-3。IP網(wǎng)絡(luò)承載業(yè)務(wù)應(yīng)根據(jù)各種業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量、可靠性、安全性等方面的要求，采用一定的承載技術(shù)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于可靠性要求，可通過網(wǎng)絡(luò)冗余等方式實(shí)現(xiàn)；對(duì)于安全性和服務(wù)質(zhì)量要求，可通過網(wǎng)絡(luò)承載隔離以及各種服務(wù)質(zhì)量保證技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

表 3-3：IP網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)承載與接入要求

4、網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)與服務(wù)質(zhì)量指標(biāo)要求

同樣，IP網(wǎng)絡(luò)的性能是基于OSI/RM各層的性能的，主要取決于IP層（即網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層）的信息傳送性能；并在很大程度上依賴于承載IP的低層鏈路傳輸性能；同時(shí)高層業(yè)務(wù)的相關(guān)性能也會(huì)影響IP網(wǎng)絡(luò)性能。IP網(wǎng)絡(luò)性能的考核參數(shù)主要有：IP包傳輸時(shí)延（IPTD）、IP包時(shí)延變化（IPDV）、IP包誤差率（IPER）、IP包丟失率（IPLR）等。IP網(wǎng)絡(luò)端到端性能指標(biāo)與IP網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量（QoS）類別相關(guān)，目前ITU-T定義了從0~7的8個(gè)QoS等級(jí)類別，QoS等級(jí)類別編號(hào)越小，其對(duì)應(yīng)的IP網(wǎng)絡(luò)性能要求越高。為了更好地實(shí)現(xiàn)IP網(wǎng)絡(luò)端到端（UNI到UNI）性能指標(biāo)，還應(yīng)對(duì)端到端性能指標(biāo)中網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)中進(jìn)行分配。

欲詳細(xì)了解IP網(wǎng)絡(luò)性能的指標(biāo)與分配要求的請(qǐng)進(jìn)入：指標(biāo)要求；分配要求

5、網(wǎng)絡(luò)的安全要求

根據(jù)IP網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，IP網(wǎng)絡(luò)安全涉及網(wǎng)絡(luò)自身安全、業(yè)務(wù)提供安全、信息傳遞安全和信息內(nèi)容安全等四個(gè)層面，其架構(gòu)可用下圖3-5示意；每個(gè)層面的簡單描述詳見下表3-5中。

圖 3-4：IP網(wǎng)絡(luò)的安全架構(gòu)示意圖

表 3-4：IP網(wǎng)絡(luò)的安全層面要求簡述

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6、網(wǎng)絡(luò)的計(jì)費(fèi)要求

顯然，由于IP網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)特征，對(duì)于公用IP網(wǎng)絡(luò)的計(jì)策方式和計(jì)費(fèi)策略是與傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)有很大不相同的。我國通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YD/T 1149《IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)要求--計(jì)費(fèi)》覅定了IP網(wǎng)絡(luò)的計(jì)費(fèi)模型、計(jì)費(fèi)參數(shù)和計(jì)費(fèi)機(jī)制。

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