第7章 網(wǎng)絡互聯(lián)

1、2第第7章章 網(wǎng)絡互聯(lián)網(wǎng)絡互聯(lián)3本章內容本章內容q網(wǎng)絡互聯(lián)的基本概念q網(wǎng)絡互聯(lián)設備q接入網(wǎng)技術47.1 網(wǎng)絡互連的基本概念網(wǎng)絡互連的基本概念 q網(wǎng)絡互連的基本類型q網(wǎng)絡互連的層次57.1.1 網(wǎng)絡互連的基本類型網(wǎng)絡互連的基本類型q網(wǎng)絡互連有許多種類型，例如：l局域網(wǎng)與局域網(wǎng)的互連l局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)的互連l廣域網(wǎng)與廣域網(wǎng)的互連l局域網(wǎng)通過廣域網(wǎng)的互連6局域網(wǎng)與局域網(wǎng)的互連局域網(wǎng)與局域網(wǎng)的互連q在實際應用中，局域網(wǎng)與局域網(wǎng)的互連可分為同構局域網(wǎng)互連和異構局域網(wǎng)互連兩種基本模式。l同構局域網(wǎng)互連是指互連的局域網(wǎng)屬于相同的結構類型。l異構局域網(wǎng)互連是指互連的局域網(wǎng)屬于不相同的結構類型。7局域網(wǎng)與局域網(wǎng)的

2、互連的示意圖局域網(wǎng)與局域網(wǎng)的互連的示意圖8局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)的互連局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)的互連q在很大的地域范圍或采用更多技術手段的條件下，實際應用時需要加入廣域網(wǎng)的內容，一般有局域網(wǎng)與廣域的網(wǎng)互連或局域網(wǎng)經廣域網(wǎng)的互連兩種基本模式。q局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)互連是指某結構類型的局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)互連。q局域網(wǎng)經廣域網(wǎng)的互連是指互連的局域網(wǎng)分布的地理位置過大或必須采用廣域網(wǎng)的技術手段。9局域網(wǎng)經廣域網(wǎng)互連的示意圖局域網(wǎng)經廣域網(wǎng)互連的示意圖 107.1.2 網(wǎng)絡互連的層次網(wǎng)絡互連的層次q按ISO OSI/RM所屬的層次劃分，網(wǎng)絡互連可以分為四個層次，即物理層的互連、數(shù)據(jù)鏈路層的互連、網(wǎng)絡層的互連和高層的互連。q注意三個基

3、本術語，認識網(wǎng)絡互連的層次意義。l“互連”是網(wǎng)絡互連的基礎，指在兩個物理網(wǎng)絡之間至少有一條物理鏈路，為數(shù)據(jù)交換提供了物質基礎和可能性，但不保證一定能進行數(shù)據(jù)交換，必須看其網(wǎng)絡協(xié)議是否兼容。l“互通”是網(wǎng)絡互連的手段，指在兩個網(wǎng)絡間端到端的連接和數(shù)據(jù)交換。l“互操作”是網(wǎng)絡互連的目的，指兩個網(wǎng)絡在高層軟件作用下，不同計算機系統(tǒng)之間訪問對方資源的能力。 117.1.2 網(wǎng)絡互連的層次（續(xù)）網(wǎng)絡互連的層次（續(xù)）應用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層物理層應用層OSIOSI參考模型參考模型TCPTCP/ /IPIP參考模型參考模型傳輸層互連層主機-網(wǎng)絡層中繼器中繼器網(wǎng)關網(wǎng)關路由器路由器網(wǎng)橋網(wǎng)橋127

4、.2 網(wǎng)絡互連設備網(wǎng)絡互連設備q中繼器q網(wǎng)橋q路由器q網(wǎng)關137.2.1 中繼器中繼器q中繼器又稱轉發(fā)器（Repeater）用于延伸同型局域網(wǎng)，在物理層連接兩個網(wǎng)，在網(wǎng)絡間傳遞信息，中繼器在網(wǎng)絡間傳遞信息起信號放大、整形和傳輸作用。q當局域網(wǎng)物理距離超過了允許的范圍時，可用中繼器將該局域網(wǎng)的范圍進行延伸。 14使用中繼器實現(xiàn)網(wǎng)絡互連示意圖使用中繼器實現(xiàn)網(wǎng)絡互連示意圖 157.2.2 網(wǎng)橋網(wǎng)橋q網(wǎng)橋（Bridge）則是指數(shù)據(jù)鏈路層連接兩個局域網(wǎng)絡段，網(wǎng)間通信從網(wǎng)橋傳送，網(wǎng)內通信被網(wǎng)橋隔離。網(wǎng)絡負載重而導致性能下降時，可用網(wǎng)橋將其分為兩個網(wǎng)絡段，可最大限度地緩解網(wǎng)絡通信繁忙的程度，提高通信效率。q

5、網(wǎng)橋比較簡單，適合于不太復雜的局域網(wǎng)之間的互連，工作在數(shù)據(jù)鏈路層，可進行網(wǎng)絡間的幀的轉發(fā)，實現(xiàn)MAC子層的連接。對于遵循IEEE802標準的局域網(wǎng)，它不需要對連接在這些局域網(wǎng)上的站點的通信軟件進行修改。16使用網(wǎng)橋實現(xiàn)網(wǎng)絡互連的示意圖使用網(wǎng)橋實現(xiàn)網(wǎng)絡互連的示意圖 17交換機交換機q 網(wǎng)橋的實際應用設備是交換機，以太網(wǎng)交換機也稱為交換式集線器，是典型的多端口的網(wǎng)橋，一般用于互連相同類型的局域網(wǎng)，例如，以太網(wǎng)與以太網(wǎng)的互連。q 交換機的主要特點：l支持少量的存儲能力（緩沖）；l少量的地址表（提高查表速度）；l處理相同的幀格式（相同類型的網(wǎng)絡互連）；l具有分割子網(wǎng)的功能；l每個端口獨享指定的帶寬；l

6、支持多個獨立的數(shù)據(jù)流，具有較多的吞吐量硬件交換，交換速度快。187.2.3 路由器路由器q路由器是互聯(lián)網(wǎng)的樞紐，路由器工作在網(wǎng)絡層，可互連兩個或多個獨立的相同類型或不同類型的網(wǎng)絡。q所謂路由就是指通過相互連接的網(wǎng)絡把信息從源結點移動到目標結點的活動。q路由和交換之間的主要區(qū)別就是交換發(fā)生在OSI參考模型的數(shù)據(jù)鏈路層，而路由發(fā)生在網(wǎng)絡層。這一區(qū)別決定了路由和交換在移動信息的過程中需要使用不同的控制信息，所以兩者實現(xiàn)各自功能的方式是不同的。 19路由器的構成路由器的構成q路由器主要由四部分構成，即：輸入端口、輸出端口、交換開關和路由處理器。l輸入端口是物理鏈路和輸入包的進口處。l輸出端口在包被發(fā)送

7、到輸出鏈路之前對包存貯，可以實現(xiàn)復雜的調度算法以支持優(yōu)先級等要求。輸入端口與輸出端口都支持數(shù)據(jù)鏈路層的封裝和解封裝，以及許多較高級協(xié)議。l交換開關可以使用多種不同的技術來實現(xiàn)。迄今為止使用最多的交換開關技術是總線、交叉開關和共享存貯器。l路由處理器的主要功能是計算轉發(fā)表實現(xiàn)路由協(xié)議，并運行對路由器進行配置和管理的軟件。20路由器的類型路由器的類型q接入路由器接入路由器連接家庭或ISP內的小型企業(yè)客戶。接入路由器已經開始不只是提供SLIP或PPP連接，還支持諸如PPTP和IPSec等虛擬私有網(wǎng)絡協(xié)議。這些協(xié)議要能在每個端口上運行。諸如ADSL等技術將很快提高各家庭的可用帶寬，這將進一步增加接入路

8、由器的負擔。q企業(yè)級路由器企業(yè)或校園級路由器連接許多終端系統(tǒng)，其主要目標是以盡量便宜的方法實現(xiàn)盡可能多的端點互連，并且進一步要求支持不同的服務質量。21路由器的類型（續(xù)）路由器的類型（續(xù)）q骨干級路由器骨干級路由器實現(xiàn)企業(yè)級網(wǎng)絡的互連。對它的要求是速度和可靠性，而代價則處于次要地位。q太比特路由器在未來核心互聯(lián)網(wǎng)使用的三種主要技術中，光纖和DWDM都已經是很成熟的并且是現(xiàn)成的。如果沒有與現(xiàn)有的光纖技術和DWDM技術提供的原始帶寬對應的路由器，新的網(wǎng)絡基礎設施將無法從根本上得到性能的改善，因此開發(fā)高性能的骨干交換/路由器（太比特路由器）已經成為一項迫切的要求。太比特路由器技術現(xiàn)在還主要處于開發(fā)實

9、驗階段。22使用路由器實現(xiàn)網(wǎng)絡互連示意圖使用路由器實現(xiàn)網(wǎng)絡互連示意圖237.2.4 網(wǎng)關網(wǎng)關q網(wǎng)關（Gateway）是用于連接網(wǎng)絡層之上執(zhí)行不同協(xié)議的網(wǎng)絡，組成異構的互連網(wǎng)。q網(wǎng)關能實現(xiàn)異構設備之間的通信，對不同的傳輸層、會話層、表示層、應用層協(xié)議進行翻譯和變換。q網(wǎng)關具有對不兼容的高層協(xié)議進行轉換的功能，例如使NetWare的PC工作站和SUN網(wǎng)絡互連。 24使用網(wǎng)關實現(xiàn)網(wǎng)絡互連的示意圖使用網(wǎng)關實現(xiàn)網(wǎng)絡互連的示意圖 HTTPTCP/IP傳輸介質傳輸介質傳輸介質主主機機網(wǎng)網(wǎng)關關HTTPTCP/IPFTPTCP/IP主主機機FTPTCP/IP257.3 接入網(wǎng)技術接入網(wǎng)技術q接入網(wǎng)概述 q數(shù)字用

10、戶電路q混合光纖/同軸電纜q電力線通信q光纖接入267.3.1 接入網(wǎng)概述接入網(wǎng)概述q接入網(wǎng)的定義 q接入網(wǎng)的特點q接入網(wǎng)的分類271. 接入網(wǎng)的定義接入網(wǎng)的定義q接入網(wǎng)是指將用戶終端設備接入核心網(wǎng)的網(wǎng)絡。q接入網(wǎng)長度一般為幾百米到幾公里，因而被形象地稱為“最后一公里”。核心網(wǎng)一般采用光纖結構，傳輸速度快；而接入網(wǎng)情況卻比較復雜，由于受傳輸方式和傳輸體制多樣性限制，接入網(wǎng)便成為了整個網(wǎng)絡系統(tǒng)的瓶頸。281. 接入網(wǎng)的定義接入網(wǎng)的定義接入網(wǎng)示意圖292. 接入網(wǎng)的特點接入網(wǎng)的特點q使用頻率低q支持多種業(yè)務傳輸q實現(xiàn)傳輸功能303. 接入網(wǎng)的分類接入網(wǎng)的分類q由于傳輸媒介、拓撲結構、使用技術、接口

11、標準、業(yè)務種類等因素的不同，接入網(wǎng)可以分為很多類別，它們可單獨使用或混合使用。常用的接入網(wǎng)類型包括：銅線接入、混合光纖/同軸電纜接入、電力線接入、光纖接入、以太網(wǎng)接入和無線接入等。 317.3.2 數(shù)字用戶線路數(shù)字用戶線路q數(shù)字用戶線路概述q數(shù)字用戶線路特點q數(shù)字用戶線路工作原理q數(shù)字用戶線路分類q數(shù)字用戶線路發(fā)展前景321. 數(shù)字用戶線路概述數(shù)字用戶線路概述q數(shù)字用戶線路（Digital Subscriber Line，DSL）是通過銅線或者本地電話網(wǎng)提供數(shù)字連接的一種技術。332. 數(shù)字用戶線路特點數(shù)字用戶線路特點q安裝簡單q等級保證q適合組建家庭局域網(wǎng)34 3.數(shù)字用戶線路工作原理數(shù)字用

12、戶線路工作原理xDSL系統(tǒng)結構圖354. 數(shù)字用戶線路分類數(shù)字用戶線路分類qxDSL中的“x”代表各種數(shù)字用戶線技術，根據(jù)上下行鏈路的對稱性不同可分為對稱DSL技術和非對稱DSL技術。目前已提出的數(shù)字用戶線技術主要有以下幾種：不對稱數(shù)字用戶線（ADSL）、高速數(shù)字用戶線（HDSL）和高速不對稱數(shù)字用戶線（VDSL）等。364. 數(shù)字用戶線路分類數(shù)字用戶線路分類qADSL主要特點l非對稱型性l速率自適應性l安裝方便l可與普通電話線共存于同一電話線上374. 數(shù)字用戶線路分類數(shù)字用戶線路分類qHDSL主要特點lHDSL提供對稱的帶寬，即上行和下行速率相同，適用于企業(yè)局域網(wǎng)互聯(lián)等要求上下行線路速率基

13、本一致的場合。384. 數(shù)字用戶線路分類數(shù)字用戶線路分類qVDSL主要特點l高速傳輸l主要用于小區(qū)家庭間或者大樓內部辦公室的連接l可用于多媒體業(yè)務傳輸395.數(shù)字用戶線路發(fā)展前景數(shù)字用戶線路發(fā)展前景qxDSL技術是一系列正在快速發(fā)展的技術，隨著通信技術的發(fā)展，將會有更多的xDSL技術產生。xDSL不但能加快Internet接入的速度，還能減輕交換網(wǎng)的負荷，因此受到業(yè)界一致好評并且倍受電信運營公司的青睞407.3.3 混合光纖混合光纖/同軸電纜同軸電纜q混合光纖/同軸電纜概述q混合光纖/同軸電纜的主要特點q混合光纖/同軸電纜網(wǎng)絡工作原理q混合光纖/同軸電纜發(fā)展前景411. 混合光纖混合光纖/同軸

14、電纜概述同軸電纜概述q混合光纖/同軸電纜（Hybrid FiberCoaxial ，HFC）是光纖和同軸電纜相結合的混合網(wǎng)絡，先后經過“電光”和“光電”的轉換，將有線電視臺發(fā)出的節(jié)目信號經由干線傳播和同軸電纜傳播送達用戶。422. 混合光纖混合光纖/同軸電纜的主要特點同軸電纜的主要特點q傳輸容量大，易實現(xiàn)雙向傳輸q傳輸損耗小，可延長有線電視的傳輸距離，25公里內無需中繼放大q光纖間不會有串音現(xiàn)象，不怕電磁干擾，能確保信號的傳輸質量433. 混合光纖混合光纖/同軸電纜網(wǎng)絡工作原理同軸電纜網(wǎng)絡工作原理HFC網(wǎng)絡結構444. 混合光纖混合光纖/同軸電纜發(fā)展前景同軸電纜發(fā)展前景qHFC是一種發(fā)展前景廣

15、闊的通信技術。HFC網(wǎng)絡系統(tǒng)介于全光纖網(wǎng)絡和早期CATV同軸電纜網(wǎng)絡之間，具有頻帶寬、用戶多、傳輸速率高、靈活性和擴展性強及經濟實用的特點，為實現(xiàn)寬帶綜合信息雙向傳輸提供了可能。我國具有廣闊的寬帶同軸電纜網(wǎng)，給發(fā)展寬帶HFC用戶接入網(wǎng)提供了有利的條件。457.3.4 電力線通信電力線通信q電力線通信概述q電力線通信的特點q電力線通信的工作原理q發(fā)展前景461. 電力線通信概述電力線通信概述q所謂電力線通信（Power Line Communication ，PLC）是指將數(shù)字信號調制為電力高頻信號，通過電力線路進行傳輸，再將數(shù)字信號從電力高頻信號中進行分離，以實現(xiàn)數(shù)字信號在電力線上的傳輸。電力

16、線上網(wǎng)的調制解調器簡稱“電力貓”，它一端插在用戶的電腦上，另一端插入家中任何一個電源插座，就可以實現(xiàn)高達14Mbps或45Mbps的傳輸數(shù)率，從而實現(xiàn)與因特網(wǎng)的接入。472. 電力線通信的特點電力線通信的特點q優(yōu)點l無可比擬的網(wǎng)絡覆蓋優(yōu)勢l較高傳輸速率可以為用戶提供高速因特網(wǎng)訪問服務482. 電力線通信的特點電力線通信的特點q缺點l部分技術瓶頸尚待突破l電力線上網(wǎng)所產生的輻射問題不易解決l電力線上網(wǎng)存在著不穩(wěn)定的問題l電力線通訊具有時間上不可控、不恒定的特點l不便于網(wǎng)絡管理493. 電力線通信的工作原理電力線通信的工作原理典型的PLC網(wǎng)絡504. 發(fā)展前景發(fā)展前景q作為一種新的寬帶接入技術，電

17、力線通信已經越來越受到人們的關注。電力線通信具有網(wǎng)絡覆蓋范圍廣、連接方便、傳輸速率高等特點，具有良好的發(fā)展前景。但與此同時，電力線通信從技術上和政策還有一定的局限性，比如受電壓變化干擾影響較大、國家法律法規(guī)不明確等。上述這些因素都將嚴重制約著電力線通信的良性發(fā)展，電力線上網(wǎng)的發(fā)展將會有很長一段路程要走。517.3.5 光纖接入光纖接入q光纖接入網(wǎng)的定義q光纖接入網(wǎng)的特點q光纖接入網(wǎng)絡結構q光纖接入網(wǎng)的分類521. 光纖接入網(wǎng)的定義光纖接入網(wǎng)的定義q所謂光纖接入網(wǎng)（Optical Access Network ，OAN）是指在接入網(wǎng)中用光纖作為主要傳輸媒介來實現(xiàn)信息傳送的網(wǎng)絡形式，它不是傳統(tǒng)意義上的光纖傳輸系統(tǒng)。532. 光纖接入網(wǎng)的特點光纖接入網(wǎng)的特點q傳輸質量好，可靠性高q市場前景良好，應用范圍廣闊q投資成本大q網(wǎng)絡管理復雜q遠端供電較難543. 光纖接入網(wǎng)絡結構光纖接入網(wǎng)絡結構光纖接入網(wǎng)絡結構554. 光纖接入網(wǎng)的分類光纖接入網(wǎng)的分類q光纖到路邊（FTTC）q光纖到樓（FTTB）q光纖到家（FTTH）q光纖到辦公室（FTTO）56本章小結本章小結 q網(wǎng)絡互連的概念：在簡單網(wǎng)絡的基礎上，網(wǎng)絡互連可將兩個或者兩個以上具有獨立自治能力、同構或異構的計算機網(wǎng)絡連接起來，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，