第四章 網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)

4.1網(wǎng)絡(luò)互連的基本概念第四章網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)網(wǎng)絡(luò)互連將分布在不同地理位置的網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備相連接，以構(gòu)成更大規(guī)模的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中的資源共享?；ミB的網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備可以是同種類型的網(wǎng)絡(luò)、不同類型的網(wǎng)絡(luò)，以及運行不同低層（網(wǎng)絡(luò)層以下）網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的設(shè)備和系統(tǒng)。2/5/20231為什么需要網(wǎng)絡(luò)互連全球范圍的應(yīng)用需求通信：電子郵件、IP電話、視頻會議信息服務(wù)：信息和資源共享網(wǎng)絡(luò)社會化：電子商務(wù)、遠(yuǎn)程教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療大大小小、相互獨立的網(wǎng)絡(luò)存在的必然性已有的異種網(wǎng)絡(luò)的客觀存在一個獨立網(wǎng)絡(luò)按層次劃分子網(wǎng)的必要性要求屏蔽異種網(wǎng)絡(luò)的差異，為上層的各種應(yīng)用提供數(shù)據(jù)傳輸和交換平臺。第四章網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)2/5/20232網(wǎng)絡(luò)互連提出的問題如何屏蔽異種網(wǎng)絡(luò)的差異統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)地址如何實現(xiàn)全網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸和交換建立跨網(wǎng)絡(luò)的虛電路網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)包尋徑、轉(zhuǎn)發(fā)第四章網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)2/5/20233網(wǎng)絡(luò)互連的要求網(wǎng)絡(luò)的不同特點不同的編址方案不同的分段不同的網(wǎng)絡(luò)訪問機制不同的超時差錯恢復(fù)狀態(tài)報告路由選擇技術(shù)用戶訪問控制連接和無連接服務(wù)第四章網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)2/5/20234網(wǎng)絡(luò)互連的功能基本功能指網(wǎng)絡(luò)互連所必需的功能，它包括不同網(wǎng)絡(luò)之間傳送數(shù)據(jù)時的尋址與路由功能選擇等功能。擴展功能指當(dāng)各種互連的網(wǎng)絡(luò)提供不同的服務(wù)類型時所需的功能，它包括協(xié)議轉(zhuǎn)換、分組長度變換、分組重新排序及差錯檢測等功能。第四章網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)2/5/20235LAN－LANLAN－WANLAN－WAN－LANWAN－WAN？網(wǎng)絡(luò)互連的類型第四章網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)2/5/20236網(wǎng)絡(luò)互連層次及設(shè)備網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層傳輸層表示層會話層應(yīng)用層OSI層路由器、第三層交換機網(wǎng)橋、第二層交換機中繼器、集線器網(wǎng)關(guān)互連設(shè)備在不同網(wǎng)間存儲轉(zhuǎn)發(fā)分組在LAN之間存儲轉(zhuǎn)發(fā)幀在電纜段間復(fù)制比特流提供不同體系間互連接口用途使用互連設(shè)備實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連時，該層及以下各層協(xié)議可以不同。第四章網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)2/5/20237中繼器（Repeater):簡單解決網(wǎng)絡(luò)節(jié)點太多或電纜不夠長問題。如5類雙絞線以太網(wǎng)技術(shù)規(guī)范中最大距離100m，若信號傳輸距離超過這一長度，不能保證網(wǎng)絡(luò)接口卡識別它。集線器（Hub）:

也稱為多口Repeater。一般，每個文件服務(wù)器只有一個網(wǎng)絡(luò)接口卡，不可能把每個工作站直接連上。集線器解決此問題。信號去噪、放大信號放大無過濾無路徑檢測或交換網(wǎng)絡(luò)集中點4.2典型網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備第四章網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)2/5/20238網(wǎng)橋、交換機、路由器：

網(wǎng)橋（Bridge）：工作在OSI參考模型的第二層（數(shù)據(jù)鏈路層），基于MAC地址（物理地址）過濾流量。

交換機（Switch）：也稱為多口網(wǎng)橋,第二層設(shè)備。外觀與Hub類似，但內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同。

路由器（Router）:工作在OSI參考模型的第三層（網(wǎng)絡(luò)層）基于IP地址過濾流量。過量廣播信息的流量控制問題可用路由器解決。典型網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備第四章網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)2/5/20239網(wǎng)橋的基本特征

網(wǎng)橋是工作在數(shù)據(jù)鏈路層上實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連的設(shè)備，它具有以下幾個基本特征：能夠連接兩個采用不同數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議、不同傳輸介質(zhì)與不同傳輸速率的網(wǎng)絡(luò)。以接收、存儲、地址過濾與轉(zhuǎn)發(fā)的方式，實現(xiàn)互連的網(wǎng)絡(luò)之間的通信。要求互連的網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)鏈路層以上采用相同的協(xié)議?？梢苑指魞蓚€網(wǎng)絡(luò)之間的廣播通信量，有利于改善互聯(lián)網(wǎng)的性能與安全性。第四章網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)2/5/202310網(wǎng)橋的工作原理第四章網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)網(wǎng)橋201202103104局域網(wǎng)1局域網(wǎng)22/5/202311網(wǎng)橋的分類透明網(wǎng)橋透明網(wǎng)橋由各網(wǎng)橋自己來決定路由選擇，而局域網(wǎng)上的各站不負(fù)責(zé)路由選擇。透明網(wǎng)橋的最大優(yōu)點是容易安裝。源路選網(wǎng)橋源路選網(wǎng)橋由發(fā)送幀的源節(jié)點負(fù)責(zé)路由選擇。即網(wǎng)橋假定了每個節(jié)點在發(fā)送幀時都已經(jīng)清楚地知道發(fā)往各個目的節(jié)點的路由，源節(jié)點在發(fā)送幀時需要將詳細(xì)的路由信息放在幀的首部。第四章網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)2/5/202312網(wǎng)橋N.1N.3N.2N.4101205803504(剛加入)網(wǎng)橋連網(wǎng)與“廣播風(fēng)暴”第四章網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)2/5/202313交換技術(shù)的定義

在網(wǎng)絡(luò)上從一個站點到另一個站點之間為數(shù)據(jù)傳輸動態(tài)建立一條直接連接的路徑。網(wǎng)絡(luò)1網(wǎng)絡(luò)2網(wǎng)絡(luò)3網(wǎng)絡(luò)4第四章網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)2/5/202314幀交換（FrameSwitch）多端口的網(wǎng)橋，兩種工作方式：Cut-Through：讀到幀的目的地址即轉(zhuǎn)發(fā)，速度快，延遲小，不檢查包的完整性，壞包也轉(zhuǎn)發(fā)Store-and-Forward：收完整幀再轉(zhuǎn)發(fā)，延遲大，檢查包的完整性，屬于可靠傳輸，支持異種網(wǎng)絡(luò)互連10MEthernetSwitch、100MEthernetSwitch、10/100MEthernetSwitch4MToken-RingSwitch、16MToken-RingSwitch第四章網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)交換機2/5/202315交換機交換機的每一個端口都扮演一個網(wǎng)橋的角色，而且每一個連接到交換機上的設(shè)備都可以享有它們自己的專用信道。隨著交換技術(shù)的發(fā)展，生產(chǎn)出運行在第三層的交換機，稱作第三層交換機。第四章網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)2/5/202316交換機與網(wǎng)橋的比較用硬件實現(xiàn)網(wǎng)橋的大部分功能隔離沖突域向不同網(wǎng)絡(luò)擴散/轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀通過對源地址的學(xué)習(xí)建立MAC地址表具有8個以上端口適應(yīng)100M以太網(wǎng)的市場需求第四章網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)2/5/202317交換機和集線器的比較

增加轉(zhuǎn)發(fā)效率交換機內(nèi)保存有每一個網(wǎng)段上所有節(jié)點的物理地址，只允許必要的網(wǎng)絡(luò)流量通過交換機。通過交換機的過濾和轉(zhuǎn)發(fā)，可以有效避免網(wǎng)絡(luò)廣播風(fēng)暴，減少誤包和錯包的出現(xiàn)。分割網(wǎng)絡(luò)流量使用交換機連接的交換網(wǎng)絡(luò)的每一個網(wǎng)段都是一個單獨的沖突域，而使用hub連接的共享網(wǎng)絡(luò)的所有節(jié)點則只能共同使用一個網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)的沖突域。

第四章網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)2/5/202318路由問題：路徑選擇如何把這封信發(fā)往舊金山？北京上海東京舊金山可選路徑北京舊金山北京東京舊金山北京上海東京舊金山香港舊金山第四章網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)2/5/202319誰來完成路徑選擇工作上海郵局東京郵局舊金山香港？舊金山由郵局組成的郵政系統(tǒng)完成路徑選擇的全過程由每個郵局進行具體的存儲轉(zhuǎn)發(fā)工作東京？第四章網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)2/5/202320路徑選擇依據(jù)根據(jù)信宿地址確定下一個站點是誰路徑選擇方法查看郵局各自去往信宿的路由表如何進行路徑選擇去往舊金山第四章網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)2/5/202321路由器在網(wǎng)際互連中的作用路由器的構(gòu)成圖是直接交付和間接交付的示意圖。2/5/2023222/5/202323 路由器是一種具有多個輸入端口和多個輸出端口的專用計算機，其任務(wù)是轉(zhuǎn)發(fā)分組。給出了典型的路由器的構(gòu)成框圖。2/5/2023242/5/202325整個的路由器結(jié)構(gòu)可劃分為兩大部分：路由選擇部分和分組轉(zhuǎn)發(fā)部分。路由選擇部分也叫做控制部分，其核心構(gòu)件是路由選擇處理機。分組轉(zhuǎn)發(fā)部分由三部分組成：交換構(gòu)件、一組輸入端口和一組輸出端口。下面分別討論每一部分的組成。在討論路由選擇的原理時，往往不去區(qū)分轉(zhuǎn)發(fā)表和路由表的區(qū)別，而是籠統(tǒng)地使用路由表這一名詞。圖給出了在輸入端口的隊列中排隊的分組的示意圖。我們再來觀察在輸出端口上出現(xiàn)什么情況，如圖所示。2/5/2023262/5/2023272/5/202328路由器(Router)路由器是在物理層上實現(xiàn)多個物理互連的設(shè)備。利用IP確定信息包發(fā)往哪個網(wǎng)絡(luò)，在最佳路徑上發(fā)送數(shù)據(jù)。路徑表(RoutingTable)——保存著子網(wǎng)的標(biāo)志信息、網(wǎng)上路由器的個數(shù)和下一個路由器的名字等內(nèi)容.靜態(tài)路徑表(static)動態(tài)路徑表(Dynamic)狀態(tài)表(StateTable)——保存線路流量信息平滑通信量第四章網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)2/5/202329第四章網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)與網(wǎng)橋的區(qū)別：網(wǎng)橋連接的仍是一個邏輯網(wǎng)絡(luò)，路由器則將網(wǎng)絡(luò)分成幾個邏輯子網(wǎng)。防止網(wǎng)絡(luò)“廣播風(fēng)暴”。2/5/202330對網(wǎng)關(guān)概念的理解網(wǎng)關(guān)的確切定義將兩個采用不同協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)互連起來，在應(yīng)用層用軟件實現(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)。 例如： TCP/IPISO/OSI

TCP/IPNovell網(wǎng)關(guān)與路由器的混淆兩者混用，網(wǎng)關(guān)=路由器（早期解釋的歷史原因）目前廠家生產(chǎn)的路由器產(chǎn)品加載協(xié)議轉(zhuǎn)換軟件，具有網(wǎng)關(guān)功能。第四章網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)2/5/202331網(wǎng)關(guān)連接兩種類型不同的網(wǎng)絡(luò)的一種軟硬件結(jié)合體?？梢允褂貌煌母袷?、通信協(xié)議或結(jié)構(gòu)連接起兩個系統(tǒng)。實際上通過重新封裝信息以使它們能被另一個系統(tǒng)讀取。常見的網(wǎng)關(guān)：電子郵件網(wǎng)關(guān)IBM主機網(wǎng)關(guān)因特網(wǎng)網(wǎng)關(guān)局域網(wǎng)網(wǎng)關(guān)

第四章網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)2/5/202332總結(jié)網(wǎng)絡(luò)互連是將分布在不同地理位置的網(wǎng)絡(luò)連接起來，以構(gòu)成更大規(guī)模的互連網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實現(xiàn)在更大范圍內(nèi)對互聯(lián)網(wǎng)資源的共享。網(wǎng)絡(luò)互連類型主要有：局域網(wǎng)－局域網(wǎng)互連、局域網(wǎng)－廣域網(wǎng)互連、局域網(wǎng)－廣域網(wǎng)－局域網(wǎng)互連、廣域網(wǎng)－廣域網(wǎng)互連。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)層次的結(jié)構(gòu)模型，網(wǎng)絡(luò)互連的層次可分為：在數(shù)據(jù)鏈路層實現(xiàn)互連，在網(wǎng)絡(luò)層實現(xiàn)互連，以及在傳輸層及以上的各層實現(xiàn)互連。網(wǎng)橋是在數(shù)據(jù)鏈路層上實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連的設(shè)備，它能夠互連兩個采用不同數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議、不同傳輸介質(zhì)與不同傳輸速率的網(wǎng)絡(luò)。路由器是在網(wǎng)絡(luò)層上實現(xiàn)多個網(wǎng)絡(luò)互連的設(shè)備。在一個大型互聯(lián)網(wǎng)中，經(jīng)常用多個路由器將多個局域網(wǎng)與局域網(wǎng)、局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)互連起來。路由器能夠為不同子網(wǎng)的計算機之間的數(shù)據(jù)交換選擇適當(dāng)?shù)膫鬏斅窂?。網(wǎng)關(guān)是在傳輸層及以上高層實現(xiàn)多個網(wǎng)絡(luò)互連的設(shè)備，可以實現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換功能。第四章網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)2/5/202333思考與練習(xí)題選擇題(1)在網(wǎng)絡(luò)互連中在網(wǎng)絡(luò)層實現(xiàn)互連的設(shè)備是______。A.中繼器B.路由器C.網(wǎng)橋D.網(wǎng)關(guān)(2)如果一個單位的兩個部門各有一個局域網(wǎng)，那么將它們互連的最簡單的方式是使用________。A.中繼器B.路由器C.網(wǎng)橋D.網(wǎng)關(guān)(3)如果有多個局域網(wǎng)要互連，并希望將局域網(wǎng)的廣播信息很好地隔離開來，那么最簡單的方法是