網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)基礎(chǔ).ppt

第八章 網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)基礎(chǔ),第八章 網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)基礎(chǔ),學(xué)習(xí)目的與要求 本章主要介紹計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)的相關(guān)理論知識(shí)、網(wǎng)絡(luò)互連的主要技術(shù)和結(jié)構(gòu)、以及網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備的工作原理和應(yīng)用。通過本章學(xué)習(xí)，讀者能夠了解網(wǎng)絡(luò)互連的基本概念，掌握網(wǎng)絡(luò)互連的相關(guān)技術(shù)，掌握IP地址的運(yùn)用，為后續(xù)章節(jié)的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。,第八章 網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)基礎(chǔ),8.1 網(wǎng)絡(luò)互連的基本概念 8.2 網(wǎng)絡(luò)互連的技術(shù)與結(jié)構(gòu),8.1 網(wǎng)絡(luò)互連的基本概念,“互連”和“互聯(lián)”兩個(gè)術(shù)語的區(qū)別： 互連（Internet-connection）指僅是物理上連接在一起，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)距離上的延伸。例如使用中繼器連接擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)距離（連接的是同構(gòu)網(wǎng)）。 互聯(lián)（Internet-working）指不僅在物理上連接在一起，而且在邏輯上也連接在一起。包括協(xié)議組的轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)包的封裝等?；ヂ?lián)的網(wǎng)絡(luò)可以是同構(gòu)的，也可以是異構(gòu)的。,8.1 網(wǎng)絡(luò)互連的基本概念,網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)類型 (1)局域網(wǎng)之間的互聯(lián)（LAN-LAN） 同構(gòu)網(wǎng)的互聯(lián) 異構(gòu)網(wǎng)的互聯(lián) (2)局域網(wǎng)與城域網(wǎng)的互聯(lián)（LAN-MAN） (3)局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)的互聯(lián)（LAN-WAN） (4)多個(gè)遠(yuǎn)程局域網(wǎng)利用公用網(wǎng)互聯(lián)（LAN-WAN-LAN） (5)廣域網(wǎng)與廣域網(wǎng)的互聯(lián)（WAN-WAN）,8.1 網(wǎng)絡(luò)互連的基本概念,網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)層次 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)主要是將不同網(wǎng)段、網(wǎng)絡(luò)或子網(wǎng)之間通過網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備連接起來 。 網(wǎng)絡(luò)之間互聯(lián)主要有中繼器和網(wǎng)橋（用于局域網(wǎng)）。 網(wǎng)際之間互聯(lián)主要有路由器和網(wǎng)關(guān)（用于廣域網(wǎng)）。,8.1 網(wǎng)絡(luò)互連的基本概念,網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)類型 OSI/RM共有 7個(gè)層次，不同功能層次的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)時(shí)，所選擇網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備也不同。它們和OSI/RM的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖所示。,8.2 網(wǎng)絡(luò)互連的技術(shù)與結(jié)構(gòu),8.2.1 網(wǎng)絡(luò)互連方式 1. 中繼器方式 中繼器方式是工作于OSI/RM物理層的網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備，可以互連數(shù)據(jù)鏈路層及以上層次協(xié)議相同的網(wǎng)絡(luò)，一般用于拓展局域網(wǎng)的覆蓋范圍。 采用中繼器的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低廉、使用簡單，不需任何配置即可工作，效率高。缺點(diǎn)是不能均衡負(fù)載及阻止“廣播風(fēng)暴”，無法進(jìn)行包過濾，由中繼器所連接的以太網(wǎng)段處于同一個(gè)沖突域和廣播域中。,8.2 網(wǎng)絡(luò)互連的技術(shù)與結(jié)構(gòu),2. 橋接器方式 橋接器(Bridge)是工作于OSI/RM數(shù)據(jù)鏈路層的網(wǎng)絡(luò)互連送備，可以互連網(wǎng)絡(luò)層及以上層次協(xié)議相同的網(wǎng)絡(luò)。一般用于互連兩個(gè)運(yùn)行同類型網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的局域網(wǎng)，而網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、通信介質(zhì)和通信協(xié)議可以不同。 實(shí)際使用的網(wǎng)橋可分為三種：簡易網(wǎng)橋、透明網(wǎng)橋、源路徑網(wǎng)橋。,8.2 網(wǎng)絡(luò)互連的技術(shù)與結(jié)構(gòu),3. 路由器方式 路由器是工作在OSI/RM網(wǎng)絡(luò)層的網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)層以及以下各層的協(xié)議轉(zhuǎn)換，通常用來互連局域網(wǎng)和廣播網(wǎng)或者實(shí)現(xiàn)在同一點(diǎn)兩個(gè)以上的局域網(wǎng)的互連。 路由器根據(jù)網(wǎng)絡(luò)層地址(如IP地址)進(jìn)行信息的轉(zhuǎn)發(fā)，其功能主要有兩個(gè)：路由選擇和信息轉(zhuǎn)發(fā)，除此之外，還有負(fù)載均衡、流量控制、網(wǎng)絡(luò)和用戶管理等功能，能夠隔離廣播域，阻止“廣播風(fēng)暴”傳遞到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，具有更強(qiáng)的異種局域網(wǎng)互連能力。 由于路由器對(duì)于每一個(gè)到來的信息包都要進(jìn)行“拆包組包”過程，而且一些復(fù)雜的處理功能都是采用軟件實(shí)現(xiàn)的，因此，成為高速網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的瓶頸，近幾年出現(xiàn)的第三層交換機(jī)，將路由與交換技術(shù)結(jié)合在一起，較好地解決了該問題，大大提高了網(wǎng)絡(luò)性能，第三層交換機(jī)又稱為路由交換機(jī)。,8.2 網(wǎng)絡(luò)互連的技術(shù)與結(jié)構(gòu),4. 網(wǎng)關(guān)方式 網(wǎng)關(guān)(Gateway)是在兩種不同協(xié)議之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換的設(shè)備。有廣義網(wǎng)關(guān)和狹義網(wǎng)關(guān)之分。廣義網(wǎng)關(guān)指所有用于網(wǎng)絡(luò)互連的軟、硬件；狹義網(wǎng)關(guān)特指工作于OSI/RM高層協(xié)議(網(wǎng)絡(luò)層以上)的網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備，負(fù)責(zé)高層協(xié)議的轉(zhuǎn)換，通常用于廣域網(wǎng)與廣域網(wǎng)互連、網(wǎng)絡(luò)與大型主機(jī)系統(tǒng)的互連等。這里所指的是狹義網(wǎng)關(guān)。 網(wǎng)關(guān)可以轉(zhuǎn)換大多數(shù)協(xié)議層，覆蓋OSI模型的全部七層，比中繼器、網(wǎng)橋和路由器要復(fù)雜得多，效率相對(duì)也較低，網(wǎng)關(guān)一般有一定的專用性。,8.2 網(wǎng)絡(luò)互連的技術(shù)與結(jié)構(gòu),8.2.2 IP地址 1. IP信息包 (1) IP信息包的傳送機(jī)制 IP是負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)之間信息傳送的協(xié)議，可將IP信息包從來源設(shè)備傳送到目的設(shè)備。要達(dá)到這樣的目的，IP必須依賴于兩種機(jī)制：IP定址與IP路由。,8.2 網(wǎng)絡(luò)互連的技術(shù)與結(jié)構(gòu),(2) 分割與重組IP信息包 IP信息包必須放到數(shù)據(jù)鏈路層進(jìn)行傳送。每一種數(shù)據(jù)鏈路層的技術(shù)都會(huì)有不同的最大傳輸單位(MTU)，即該種技術(shù)所能傳輸?shù)淖畲笮畔L度。 IP信息包在傳送過程中，可能會(huì)經(jīng)過許多個(gè)使用不同技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)。為了解決此問題，路由器必須有IP信息包分割與重組的機(jī)制，將過長的信息包加以分割，以便能在最大傳輸單位較小的網(wǎng)絡(luò)上傳輸。分割后的IP信息包，會(huì)由目的設(shè)備重組，恢復(fù)成原來IP信息包。,8.2 網(wǎng)絡(luò)互連的技術(shù)與結(jié)構(gòu),(3) IP信息包的結(jié)構(gòu) IP傳送數(shù)據(jù)的基本單位是IP信息包。IP信息包主要由兩部分所組成，如圖所示。 IP報(bào)頭，記錄有關(guān)IP地址、路由、信息包識(shí)別等信息。 IP Payload，載送上層協(xié)議的信息包。,8.2 網(wǎng)絡(luò)互連的技術(shù)與結(jié)構(gòu),在IP信息包的傳遞過程中，IP報(bào)頭扮演了極為關(guān)鍵的角色，其中記錄了與IP相關(guān)的所有信息，以下為IP報(bào)頭中較為重要的信息。 IP信息包的目的地址(Destination Address) IP信息包的來源地址(Sourece Address) 上層協(xié)議(Protocol) IP信息包標(biāo)識(shí)碼(Identification) 分割與重組相關(guān)信息。記錄所有與分割、重組相關(guān)的信息。 存活時(shí)間(TTL),8.2 網(wǎng)絡(luò)互連的技術(shù)與結(jié)構(gòu),2. IP地址表示法 IP地址本質(zhì)上是一個(gè)長度為32Bits的二進(jìn)制值，為了方便起見，一般使用下列方式來轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制。 目前互聯(lián)網(wǎng)上通用的IP版本為第4版，稱為IPv4。IPv4的IP地址是由32Bits組成 IETF開始推出下一版的IP規(guī)格IPv6，IPv6的IP地址是由128位組成的，由此，可以提供非常充裕的IP地址空間。,8.2 網(wǎng)絡(luò)互連的技術(shù)與結(jié)構(gòu),3. IP地址的等級(jí) (1)IP地址的結(jié)構(gòu) 網(wǎng)絡(luò)地址 主機(jī)地址,8.2 網(wǎng)絡(luò)互連的技術(shù)與結(jié)構(gòu),(2) 三種常見的地址等級(jí) A類：網(wǎng)絡(luò)地址的長度為8位，第一位必須為0。A類網(wǎng)絡(luò)地址可從00000000至01111111，總共有27=128個(gè)，如圖所示。,8.2 網(wǎng)絡(luò)互連的技術(shù)與結(jié)構(gòu),B類：網(wǎng)絡(luò)地址的長度為16位，前導(dǎo)位有兩位，必須是10。因此B類的IP地址必然介于128.0.0.0與191.255.255.255之間，如圖所示。,8.2 網(wǎng)絡(luò)互連的技術(shù)與結(jié)構(gòu),C類：網(wǎng)絡(luò)地址的長度為24位，前導(dǎo)位有三位，必須是110。因此C類的IP地址必然介于192.0.0.0與223.255.255.255之間，如圖所示。,8.2 網(wǎng)絡(luò)互連的技術(shù)與結(jié)構(gòu),(3) 特殊的IP地址 主機(jī)地址全為0用來代表“這個(gè)網(wǎng)絡(luò)” 。 主機(jī)地址全為1代表網(wǎng)絡(luò)中的全部設(shè)備，也就是廣播地址。 若網(wǎng)絡(luò)地址與主機(jī)地址都為1，即255.255.255.255，稱為“Limited”或“Local”廣播信息包。 各個(gè)等級(jí)地址的最后1個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址(除前導(dǎo)位外，其余的網(wǎng)絡(luò)地址位都設(shè)為1)代表“Loopback”地址(環(huán)回地址)。 私有地址： A類：10.0.0.010.255.255.255 B類：172.16.0.0172.31.255.255 C類：192.168.0.0192.168.255.255,8.2 網(wǎng)絡(luò)互連的技術(shù)與結(jié)構(gòu),4. 子網(wǎng)劃分 (1) 子網(wǎng)分割的原理 分割子網(wǎng)的重點(diǎn)便是讓每個(gè)子網(wǎng)擁有一個(gè)獨(dú)一無二的子網(wǎng)地址(SubnetAddress)，以此識(shí)別子網(wǎng)。 由于企業(yè)分配到的網(wǎng)絡(luò)地址是無法變動(dòng)的，因此，如果要分割子網(wǎng)的話，必須從主機(jī)地址“借用”前面幾位，作為子網(wǎng)地址。原先的網(wǎng)絡(luò)地址加上子網(wǎng)地址便可用來識(shí)別特定的子網(wǎng)。,8.2 網(wǎng)絡(luò)互連的技術(shù)與結(jié)構(gòu),(2)子網(wǎng)掩碼 子網(wǎng)掩碼長度為32位，與IP地址的長度相同。 子網(wǎng)掩碼必須是由一串連續(xù)的1，再跟上一串連續(xù)的0所組成。 為了方便閱讀，子網(wǎng)掩碼使用與IP地址相同的十進(jìn)制來表示。 子網(wǎng)掩碼必須與IP地址配對(duì)使用才有意義。單獨(dú)的子網(wǎng)掩碼不具任何意義。當(dāng)子網(wǎng)掩碼與IP地址一起時(shí)，子網(wǎng)掩碼的l對(duì)映至IP地址便是代表網(wǎng)絡(luò)地址位，0對(duì)映至IP地址便是代表主機(jī)地址位。 原有等級(jí)式的網(wǎng)絡(luò)地址仍然可繼續(xù)使用。原先使用A、B、C三種等級(jí)的網(wǎng)絡(luò)所對(duì)應(yīng)的子網(wǎng)掩碼為： A類：255.0.0.0 B類：255.255.0.0 C類：255.255.255.0,8.2 網(wǎng)絡(luò)互連的技術(shù)與結(jié)構(gòu),(3) 子網(wǎng)分割實(shí)例 子網(wǎng)分割是相當(dāng)常見的應(yīng)用，以下便以實(shí)例說明如何在企業(yè)內(nèi)部分割子網(wǎng)。假設(shè)A企業(yè)費(fèi)了一番功夫終于申請(qǐng)到如下的Class C IP地址： IP地址： 11001011 01001010 11001101 00000000 (203.74.205.0) 子網(wǎng)掩碼：11111111 11111111 11111111 00000000 (255.255.255.0) A企業(yè)由于業(yè)務(wù)需求，內(nèi)部必須分成A1、A2、A3、A4等4個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)。此時(shí)便需要利用子網(wǎng)分割的方式，建立數(shù)個(gè)子網(wǎng)，以便分配給這4個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)。,8.2 網(wǎng)絡(luò)互連的技術(shù)與結(jié)構(gòu),首先要決定的是子網(wǎng)地址的長度。若子網(wǎng)地址為2位，可形成4個(gè)子網(wǎng)，但是子網(wǎng)地址不可全為0或1，因此實(shí)際上可用的子網(wǎng)只有2個(gè)。