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)，起源于計算機網(wǎng)絡(luò)。在我國國家標準GB/T 2900.96-2015《電工術(shù)語 計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》中，對于“網(wǎng)絡(luò)（network）”的定義是：結(jié)點以及把它們互聯(lián)的支路的配置。對于“計算機網(wǎng)絡(luò)（computer network）”的定義是：其節(jié)點由計算機和通信設(shè)備構(gòu)成、其支路是數(shù)據(jù)鏈路的網(wǎng)絡(luò)。對于“互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（Internet Protocol）的定義是：一個無連接的傳輸協(xié)議，它大體上對應(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)點傳送到目的結(jié)點。這里的結(jié)點可以是主機（host）、路由器（router）、網(wǎng)關(guān)（gateway）或其它通信設(shè)備（這些結(jié)點的定義詳見下表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、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)用機理出發(fā)的。IP網(wǎng)絡(luò)只是在這四種通信機理方面與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)等電信級業(yè)務(wù)）逐步由IP網(wǎng)絡(luò)來承載，不但促進了三網(wǎng)的融合，同時更可以高效地支撐移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、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執(zhí)行IPv4協(xié)議；一個執(zhí)行IPv6協(xié)議。兩個版本協(xié)議的功能是相同的，用于把報文數(shù)據(jù)從一個主機傳送到另一個主機；而兩個版本協(xié)議的最大不同是它們的報文格式不同。由于IP報文格式的不同，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)實是IPv4網(wǎng)絡(luò)與IPv6網(wǎng)絡(luò)的共存，必須要實現(xiàn)互通。

欲詳細了解不同版本IP協(xié)議介紹的請進入：IPv4協(xié)議；IPv6協(xié)議

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、路由器、源主機（SRC，Source host）、宿主機（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。圖中在主機之間用線表示鏈路，鏈路可以是撥號連接、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，它們在分層模型結(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，各層功能相對獨立，相鄰層間都有協(xié)議準確定義邊界接口，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)可進一步分為核心層和匯聚層。運行的IP網(wǎng)絡(luò)應(yīng)由網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、中繼電路、業(yè)務(wù)接入控制系統(tǒng)和運行維護支撐系統(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)集團用戶、商用大樓、智能小區(qū)和個人用戶的業(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。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碼，網(wǎng)內(nèi)的其它獨立自治域可采用公開自治域號碼或私有自治域號碼，私有自治域號碼在內(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)標準（如YD/T 1170）對其體系結(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，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)標準（如YD/T 2395）。

欲詳細了解不同IP協(xié)議網(wǎng)絡(luò)總體技術(shù)要求的請進入：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)議報頭簡單、易于擴展、層次區(qū)劃、可實現(xiàn)安全性/移動性/QoS的保證、組播完善、即插即用等顯著特點，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的演進不可能在同一時刻全部完成，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)實現(xiàn)。對于可靠性要求，可通過網(wǎng)絡(luò)冗余等方式實現(xiàn)；對于安全性和服務(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)性能指標與服務(wù)質(zhì)量指標要求

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；同時高層業(yè)務(wù)的相關(guān)性能也會影響IP網(wǎng)絡(luò)性能。IP網(wǎng)絡(luò)性能的考核參數(shù)主要有：IP包傳輸時延（IPTD）、IP包時延變化（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QoS等級類別，QoS等級類別編號越小，其對應(yīng)的IP網(wǎng)絡(luò)性能要求越高。為了更好地實現(xiàn)IP網(wǎng)絡(luò)端到端（UNI到UNI）性能指標，還應(yīng)對端到端性能指標中網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)中進行分配。

欲詳細了解IP網(wǎng)絡(luò)性能的指標與分配要求的請進入：指標要求；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，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)容安全等四個層面，其架構(gòu)可用下圖3-5示意；每個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)的計費要求

顯然，由于IP網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)特征，對于公用IP網(wǎng)絡(luò)的計策方式和計費策略是與傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)有很大不相同的。我國通信行業(yè)標準YD/T 1149《IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)要求--計費》覅定了IP網(wǎng)絡(luò)的計費模型、計費參數(shù)和計費機制。

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