组网与网络管理技术第四讲

1组网与网络管理技术第四讲第3章计算机网络互连（上）[内容简介]本章主要介绍LAN-LAN互连、LAN-WAN-LAN互连的方法，介绍常用的网桥、路由器的作用、规划、安装使用。介绍保障网络运行安全的各种手段，包括管理和技术方面。[学习目标]通过本章的学习，应该做到：1．掌握局域网、广域网的互连；2．理解HUB、SWITCH、网桥以及路由器的规划和使用；3．网络互连最新技术和新的网络互连设备。[学习进度]本章教学安排两次面授辅导。3．1网络互连的一般概念一个网络分类的标准是它的连接距离。高度并行的计算机；多计算机。多计算机又可分为局域网、城域网和广域网。3．1．1局域网局域网(LocalAreaNeteork)，简称LAN。LAN有和其他网络不同的三个特征：(1)范围；(2)传输技术；(3)拓扑结构。LAN的覆盖范围比较小。传统的LAN速度为10～100Mbps，新的LAN运行速度更高，可达到每秒数百兆位。局域网采用的交换方式是分组交换。常见的局域网有以太网(Ethernet)、令牌环网和Arcnet。3．1．2广域网广域网(WideAreaNetwork)，或者称WAN。是一种跨越大的地域的网络。广域连线上的典型带宽比局域网低的多。广域网采用的交换方式是电路交换。3．1．3城域网城域网(metropolitanareanetwork)，或者称MAN，基本上是一种大型的LAN，通常使用与LAN相似的技术。3．1．4网络互连的层次1．LAN—LAN：计算机科学家下载文件给工程人员。2．LAN—WAN：计算机科学家给远端的物理学家发送电子邮件。3．WAN—WAN：两位诗人交换诗作品。4．LAN—WAN—LAN：不同大学的工程师相互通信。中继器、集线器、网桥、路由器、网关等产品都可以延伸网络和进行分段。中继器(repeater)可以连接两局域网的电缆，重新定时并再生电缆上的数字信号，是ISO模型中物理层的网络连接设备。中继器的作用是增加局域网的覆盖区域。中继器只将任何电缆段上的数据发送到另一段电缆上，并不管数据中是否有错误数据或不适于网段的数据。粗缆的最大长度为500m，利用中继器连接4段电缆后，传输电缆最长可达2000m。集线器(Hub)可以说是一种特殊的中继器，它克服了介质单一通道的缺陷。已出现交2换技术和网络分段方式的交换式集线器(switchinghub)。网桥(Bridge)又称桥接器，是一种在链路层实现局域网互连的存储转发设备。网桥从一个局域网接收MAC帧，拆封、校对、校验之后，按另一个局域网的格式重新组装，发往它的物理层。不处理数据链路层以上层次协议所加的报头。网桥可以连接完全不同的局域网适配器和介质访问控制协议的局域网段，只要它们使用相同的通信协议就可以。网桥的用途有：(1)连接同构型LAN；(2)扩展工作站的平均占有频带；(3)扩展LAN的地址范围；(4)提高网络性能及可靠性。路由器(Router)亦称选径器，是在网络层实现互连的设备。网桥是中继器的功能改进，而路由器是网桥功能的改进。路由器读数据包更复杂的网络寻址信息，可能还增添一些信息，使数据包通过网络。路由器工作于ISO模型中的网络层(第三层)。路由器只接受来自源站或另一个路由器的数据，因而，可以用作各网络段之间安全隔离设备，坏数据和“广播风暴”不可能通过路由器。路由器允许管理员将一个网络分成多个子网络。网关(Gateway)又称网间连接器、协议转换器。网关在运输层上以实现网络互连，是最复杂的网络互连设备，仅用于两个高层协议不同的网络互连。网关的结构也和路由器类似，不同的是互连层。网关既可以用于广域网互连，也可以用于局域网互连。表3－2路由器、网桥和中继器的互连层次应用层网关表示层会话层运输层网络层路由器数据链路层网桥物理层中继器3．1．5网络设备的选择一、中继器优点：1．易于操作；2．很短的等待时间；3．价格便宜；4．突破线缆的距离限制来扩展局域网段的距离；5．扩展某些来自局域网段或主干网的工作站的距离。缺点：1．功能有限；2．某些情况下管理能力有限。二、网桥优点：1．提高通信距离、增强了局域网段的性能；32．运行独立于上层协议；3．再生信号；4．提供某些WAN互连(远程网桥)；5．通常比路由器便宜；6．比路由器的等待时间短。缺点：1．无法用于大型网络或多个网络的路由通信；2．无法转换数据链路层以上的协议。三、路由器优点：1．可在复杂的网络中从源到目的地路由分组；2．可配置成允许多条路由路径；3．允许网络数据流控制；4．允许如Internet的大型网络访问；缺点：1．比网桥还要长的等待时间；2．比中继器和网桥成本高。四、集线器优点：1．更改配线相对容易；2．易于网络扩展；3．集中管理；4．提供中继器功能。缺点：1．比采用同轴电缆方案成本高；2．可能会在某个地方出故障。五、网关优点：可以从一种网络结构转到另外一种结构；缺点：很长的等待时间。六、交换机优点：1．很短的等待时间；2．增强网络整体性能；3．集中控制。缺点：与集线器和网关比较起来成本高。交换机和路由器都可以通过装配来分割局域网和提供附加带宽。如果应用项目需要支持多路径、智能化分组传递以及WAN访问，那么必须选择路由器。如果应用项目只需要增加带宽以减少通信瓶颈，则选择交换机好一些。因为交换机是专门的设备，它提供“线路速度”的包吞吐量，而且每个端口的成本比路由器更少。想让服务器的带宽变得最大，并将每个客户机分成较小的冲突域，每个域共享10M的访问速度，仅有少数的客户机需要用专用的10M带宽来运行应用,同时为了消除不断增长的服务器瓶颈，可以选择交换机或者选择路由器方案来升级网络。选择路由器不是最经济的，从成本来看，路由器在每个端口的花费都很高，而且长时间的管理费用也比交换机高。从技术角度看，路由器提供的吞吐量比交换机的小。4例3.1.1填空：局域网与其他网络不同的三个特征是范围、和。(P87)传输技术、拓扑结构例3.1.2填空：LAN是_________的简称，它覆盖的范围比较_______，传输速率_________，采用的交换方式是___________。(P87～88)局域网小较高分组交换例3.1.3填空：WAN是_________的简称，它覆盖的范围比较______，传输速率_________，采用的交换方式是_________。(P88)广域网大较低电路交换例3.1.4填空：_________和_________都可以通过装配来分割局域网和提供附加带宽。(P94)交换机路由器例3.1.5单选：中继器的作用是（）。A．分隔网络流量B．延长网段长度C．减少网络冲突D．纠正传输错误(P91)B例3.1.6单选：下列描述属于中继器功能的是()。A．配置路由B．扩展局域网网段C．再生信号D．异构网互联(P91)B（C）例3.1.7单选：网桥可以接受()，然后进行拆封、校对、校验，并发往物理层。A．IP地址B．包C．数据D．MAC帧(P91)D例3.1.8单选：如果在一个采用粗缆作为传输介质的Ethernet网中，两个节点之间的距离超过500m，最简单的方法是选用()来扩大局域网覆盖的范围。A．中继器B．网桥C．路由器D．网关(P91)A例3.1.9单选：中继器是在（）将信号复制、调整和放大，以延长电缆的长度。A．物理层B．数据链路层C．网络层D．运输层(P91)A例3.1.10单选：网桥是在（）将多个局域网互连的存储转发设备，这些局域网的逻辑链路子层相同，而介质访问子层可以不同。A．物理层B．数据链路层C．网络层D．运输层(P91)B例3.1.11单选：在数据链路层工作的网络互连设备是（）。A．中继器B．网桥C．路由器D．网关(P92)B例3.1.12单选：下列设备工作于数据链路层的是()。A．普通HubB．中继器C．路由器D．网桥5(P92)D例3.1.13单选：下列描述中错误的是()。A．从技术角度看，路由器提供的吞吐量比交换机要小B．交换机和路由器都可以增加带宽C．集线器可以提供中继器的功能D．网关在运输层以上实现网间互连(P92)B例3.1.14单选：路由器是（）设备。A．数据链路层B．物理层C．网络层D．传输层(P92)C例3.1.15单选：下列关于网桥的描述，不正确的是()。A．网桥是数据链路层的设备B．网桥对末端节点是透明的，末端节点在工作时，必须了解网桥的位置和特征C．网桥有内桥、外桥之分D．网桥可以增加工作的总的物理距离(P92,98)B例3.1.16单选：下列关于中继器的描述正确的是()。A．中继器主要用于连接广域网B．中继器工作在网络层C．中继器可以对数据进行纠错处理D．中继器可以扩展网段(P92)D例3.1.17单选：哪一个设备工作在网络层()。A．网卡B．路由器C集线器D．网桥(P92)B例3.1.18单选：使用哪种设备能够将网络分隔成多个IP子网（）。A．网桥B．集线器C．交换机D．路由器PxD例3.1.19单选：下列描述中错误的是()。A．中继器和网桥都可以提高局域网网段的距离B．网桥和路由器都可以用于大型网络的路由通信C．通常情况下，路由器比网桥和中继器的成本要高D．路由器可配置成允许多条路由路径(P92)B例3.1.20单选：路由器工作在（）。A．物理层B．数据链路层C．网络层D．运输层(P92)C例3.1.21单选：哪种设备的数据转发时延最长（）。A．网桥B．路由器C．交换机D．网关6(P94)D例3.1.22单选：路由器的缺点是()。A．不能进行局域网联接B．容易成为网络瓶颈C．无法隔离广播D．无法进行流量控制(P94)B例3.1.23单选：下面关于集线器的说法哪一个是不正确的（）。A．采用级联方式时，各集线器之间的端口不在同一个冲突域B．集线器的100Base-T端口可以连接10Base-T的工作站C．主动式集线器能够比被动式集线器支持更长的传输介质D．采用交换式集线器可以分隔冲突域，但不能分隔广播域(P94～97)A例3.1.24多选：局域网与其他网络不同的特征是（）。A．范围B．传输技术C．拓扑结构D．使用TCP/IP协议(P87)ABC例3.1.25多选：下列设备工作于物理层的是()，工作于数据链路层的是()，工作于网络层的是()。A．普通HubB．中继器C．路由器D．网桥(P91)AB，D，C例3.1.26多选：下列设备属于网间连接设备的是()。A．中继器B．集线器C．路由器D．网桥(P91～92)CD例3.1.27判断：中继器能够再生信号。()(P91)√例3.1.28判断：中继器可以扩展网络传输范围，同时检测传输数据是否有误。（）(P91)×例3.1.29判断：路由器只应用于广域网，不应用于局域网。（）(P92)×例3.1.30判断：交换机可以增加网络带宽，减少通信瓶颈。()(P94)√例3.1.31简答：什么情况下，你会用网桥代替路由器？(P91～92)参考答案：不需要进行网络层的互联，只需要在链路层实现局域网互联；需要比路由器更短的等待时间时使用网桥；需要比路由器更低的价格时使用网桥；对于较小型的简单的网络使用网桥而不使用路由器。例3.1.32简答：集线器、网桥、交换机、路由器分别应用在什么场合？它们之间有何区别？(P93)参考答案：集线器是连接网络的重要、常用的设备，主要用于将服务器与工作站连接到网络上，它是星型网络拓扑中常用的设备，在局域网中最为常见。网桥主要应用于局域网之间的连接，它可以将不同拓扑结构的局域网连接在一起，如总线型网、环型网、星型网的互联。网桥也可以将一个局域网分成不同的网段。网桥的主7要作用包括互连、网络寻址、网段隔离、负载均衡和数据转发。交换机有二层交换机和三层交换机，二层交换机工作在数据链路层，二层交换机主要查看传输的帧内的MAC地址，如果知道目的地址，就将信息发送给相应的接口；三层交换机工作在第三层，主要实现路由功能。路由器是典型的网络层设备，路由器具有判断网络地址和选择路径的功能。常用于异种网络的互联。（也可参考书中93页的内容分析解答）例3.1.33简答：比较交换机与路由器的应用场合。(P94)参考答案：