網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備

第五章網(wǎng)絡(luò)互連5.1概述

1、網(wǎng)絡(luò)互連通常是指將不同的網(wǎng)絡(luò)或相同的網(wǎng)絡(luò)用互連設(shè)備連接在一起而形成一個(gè)范圍更大的網(wǎng)絡(luò)，也可以是為增加網(wǎng)絡(luò)性能和易于管理而將一個(gè)原來(lái)很大的網(wǎng)絡(luò)劃分為幾個(gè)子網(wǎng)或網(wǎng)段。

2、互聯(lián)形式

LAN-LAN

LAN-WAN

WAN-WAN

網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備與OSI參考模型5.3網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備

將網(wǎng)絡(luò)互相連接起來(lái)要使用一些中間設(shè)備(或中間系統(tǒng))，ISO的術(shù)語(yǔ)稱之為中繼(relay)系統(tǒng)。根據(jù)中繼系統(tǒng)所在的層次，可以有以下幾種不同的中繼系統(tǒng)。（1）物理層中繼系統(tǒng)，即轉(zhuǎn)發(fā)器、中繼器、集線器(repeater)。（2）數(shù)據(jù)鏈路層中繼系統(tǒng)，即網(wǎng)橋或交換機(jī)(bridge)。（3）網(wǎng)絡(luò)層中繼系統(tǒng)，即路由器(router)。（4）在網(wǎng)絡(luò)層以上的中繼系統(tǒng)稱為網(wǎng)關(guān)(gateway)，5.3.1物理層中繼系統(tǒng)一、中繼器、集線器1、中繼器中繼器作用：連接類似的或不同的傳輸介質(zhì)再生信號(hào)以擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離工作于OSI模型的物理層雙向傳遞網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)信息不選擇中繼器：數(shù)據(jù)信息流量太擁擠各分支使用不同的訪問(wèn)方式需要數(shù)據(jù)過(guò)濾當(dāng)信號(hào)在電纜中傳輸時(shí)，由于信號(hào)能量的損失，會(huì)發(fā)生衰減，中繼器可以使信號(hào)傳輸?shù)酶h(yuǎn)。任何兩個(gè)數(shù)據(jù)終端設(shè)備間允許的傳輸通路最多由5個(gè)中繼網(wǎng)段、4個(gè)中繼器組成。當(dāng)5個(gè)段都存在時(shí)，每個(gè)光纖鏈路段不得超過(guò)500m。當(dāng)通過(guò)4個(gè)中繼器、5個(gè)段組成時(shí)，光纖鏈路段最大長(zhǎng)度為1000m。中繼器一、集線器

1、工作原理是采用共享式帶寬的工作方式，使用廣播技術(shù)，從任一個(gè)端口收到一個(gè)信息包后，它都將此信息包廣播發(fā)送到其它的所有端口，并不記憶該信息包是由哪一個(gè)MAC地址掛在哪一個(gè)端口。

從表面上看，使用集線器的局域網(wǎng)在物理上是一個(gè)星形網(wǎng)，但是使用集線器的以太網(wǎng)在邏輯上仍是一個(gè)總線網(wǎng)，各工作站使用的還是CSMA/CD協(xié)議，并共享邏輯上的總線。網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)計(jì)算機(jī)必須競(jìng)爭(zhēng)對(duì)傳輸媒體的控制，并且在一個(gè)特定時(shí)間至多只有一臺(tái)計(jì)算機(jī)能夠發(fā)送數(shù)據(jù)。因此，這種以太網(wǎng)又稱為星型總線(star-shapedbus)或盒中總線(businabox)。網(wǎng)橋（Bridge）

完成數(shù)據(jù)鏈路層間的連接，可以將兩個(gè)或多個(gè)網(wǎng)段連接起來(lái)，網(wǎng)橋可以通過(guò)過(guò)濾不跨網(wǎng)段傳輸?shù)男畔?，避免了線路的瓶頸。在局域網(wǎng)中網(wǎng)橋?qū)嶋H上是MAC子層的互連。1、功能：（1）過(guò)濾通信量，減少?zèng)_突。（2）擴(kuò)大了物理范圍。（3）提高了可靠性，隔離故障。（4）可互連不同物理層、不同MAC子層和不同速率(如10Mbit/s和100Mbit/s以太網(wǎng))的局域網(wǎng)。3、網(wǎng)橋分類本地網(wǎng)橋（127圖）透明網(wǎng)橋遠(yuǎn)程網(wǎng)橋源路由網(wǎng)橋1）透明網(wǎng)橋路由選擇是由網(wǎng)橋自己來(lái)決定，各工作站不管。路由選擇算法：1、如果源LAN和目的LAN相同，則丟棄該幀。

2、如果源LAN和目的LAN不同，則轉(zhuǎn)發(fā)該幀。

3、如果目的LAN未知，則進(jìn)行擴(kuò)散。

5.3.2交換機(jī)工作在數(shù)據(jù)鏈路層的設(shè)備，具有很寬的交換總線帶寬，可以同時(shí)為很多端口進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。有N個(gè)端口，每個(gè)端口的帶寬是M，而它的交換機(jī)總線帶寬超過(guò)N×M，可以實(shí)現(xiàn)線速交換。對(duì)廣播包是不做限制的，可以復(fù)制到所有端口上。1、作用：第一，交換機(jī)可以將原有的網(wǎng)絡(luò)劃分成多個(gè)子網(wǎng)絡(luò)，能夠做到擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)有效傳輸距離，并支持更多的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。第二，使用交換機(jī)來(lái)劃分網(wǎng)絡(luò)還可以有效隔離網(wǎng)絡(luò)流量，減少網(wǎng)絡(luò)中的沖突，緩解網(wǎng)絡(luò)擁擠情況。2、交換技術(shù)1）端口交換2）楨交換（1）直通交換（2）存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)（3）信元交換3、在IEEE802.1Q標(biāo)準(zhǔn)中定義虛擬局域網(wǎng)VLAN(VirtualLAN)

由一些局域網(wǎng)網(wǎng)段構(gòu)成的與物理位置無(wú)關(guān)的邏輯組，而這些網(wǎng)段具有某些共同的需求。每一個(gè)VLAN的幀都有一個(gè)明確的標(biāo)識(shí)符，指明發(fā)送這個(gè)幀的工作站是屬于哪一個(gè)VLAN。5.3.3數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備----路由器一、1、路由器的作用及原理路由器具有判斷網(wǎng)絡(luò)地址和選擇路徑的功能，它能在多網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)環(huán)境中，建立靈活的連接，可用完全不同的數(shù)據(jù)分組和介質(zhì)訪問(wèn)方法連接各種子網(wǎng)，路由器只接受源

站或其他路由器的信息，屬網(wǎng)絡(luò)層的一種互聯(lián)設(shè)備。

異種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)與多個(gè)子網(wǎng)互聯(lián)都應(yīng)采用路由器來(lái)完成。路由器從某個(gè)端口收到一個(gè)數(shù)據(jù)包，它首先把鏈路層的包頭去掉（拆包），讀取目的IP地址，然后查找路由表，若能確定下一步往哪送，則再加上鏈路層的包頭（打包），把該數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)出去；如果不能確定下一步的地址，則向源地址返回一個(gè)信息，并把這個(gè)數(shù)據(jù)包丟掉。

通過(guò)一個(gè)例子來(lái)說(shuō)明路由器工作原理。

例：工作站A需要向工作站B傳送信息（并假定工作站B的IP地址為120.0.5），它們之間需要通過(guò)多個(gè)路由器的接力傳遞，路由器的分布如圖所示。其工作原理如下：

（1）工作站A將工作站B的地址12.0.0.5連同數(shù)據(jù)信息以數(shù)據(jù)幀的形式發(fā)送給路由器1。

（2）路由器1收到工作站A的數(shù)據(jù)幀后，先從報(bào)頭中取出地址12.0.0.5，并根據(jù)路徑表計(jì)算出發(fā)往工作站B的最佳路徑：R1->R2->R5->B；并將數(shù)據(jù)幀發(fā)往路由器2。

（3）路由器2重復(fù)路由器1的工作，并將數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)給路由器5。（4）路由器5同樣取出目的地址，發(fā)現(xiàn)12.0.0.5就在該路由器所連接的網(wǎng)段上，于是將該數(shù)據(jù)幀直接交給工作站B。

（5）工作站B收到工作站A的數(shù)據(jù)幀，一次通信過(guò)程宣告結(jié)束。2、路由表路由器的主要工作就是為經(jīng)過(guò)路由器的每個(gè)數(shù)據(jù)幀尋找一條最佳傳輸路徑，并將該數(shù)據(jù)有效地傳送到目的站點(diǎn)。選擇最佳路徑的策略即路由算法是路由器的關(guān)鍵所在。在路由器中保存著各種傳輸路徑的相關(guān)數(shù)據(jù)——路徑表（RoutingTable），供路由選擇時(shí)使用。1）．靜態(tài)路徑表

由系統(tǒng)管理員事先設(shè)置好固定的路徑表稱之為靜態(tài)（static）路徑表，一般是在系統(tǒng)安裝時(shí)就根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的配置情況預(yù)先設(shè)定的，它不會(huì)隨未來(lái)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的改變而改變。2）．動(dòng)態(tài)路徑表

動(dòng)態(tài)（Dynamic）路徑表是路由器根據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的運(yùn)行情況而自動(dòng)調(diào)整的路徑表。路由器根據(jù)路由選擇協(xié)議（RoutingProtocol）提供的功能，自動(dòng)學(xué)習(xí)和記憶網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行情況，在需要時(shí)自動(dòng)計(jì)算數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖罴崖窂健?/p>

二、區(qū)別1、路由和交換之間的主要區(qū)別就是交換發(fā)生在OSI參考模型的第二層（數(shù)據(jù)鏈路層），而路由發(fā)生在第三層。這一區(qū)別決定了路由和交換在傳送數(shù)據(jù)的過(guò)程中需要使用不同的控制信息，所以兩者實(shí)現(xiàn)各自功能的方式是不同的。

路由技術(shù)其實(shí)是由兩項(xiàng)最基本的活動(dòng)組成，即決定最優(yōu)路徑和傳輸數(shù)據(jù)包。其中，數(shù)據(jù)包的傳輸相對(duì)較為簡(jiǎn)單和直接，而路由的確定則更加復(fù)雜一些。路由算法在路由表中寫(xiě)入各種不同的信息，路由器會(huì)根據(jù)數(shù)據(jù)包所要到達(dá)的目的地選擇最佳路徑把數(shù)據(jù)包發(fā)送到可以到達(dá)該目的地的下一臺(tái)路由器處。當(dāng)下一臺(tái)路由器接收到該數(shù)據(jù)包時(shí)，也會(huì)查看其目標(biāo)地址，并使用合適的路徑繼續(xù)傳送給后面的路由器。依次類推，直到