网络管理与维护综合实训电子教案-样章

大庆职业学院备课用纸第1页网络管理与维护综合实训电子教案下载-样章.doc大庆职业学院备课用纸第2页.第7章网络互连本章主要内容•网络互连的目的、要求和形式，常用网络的连接和互连设备（中继器、集线器、网桥、路由器、交换机、网关）的工作原理、功能及应用，典型网络互连协议TCP/IP的组成、主要协议的工作原理及应用本章要求•了解网络互连的概念和目的•了解网络互连设备的工作原理•掌握互连设备的功能及应用•掌握TCP/IP协议的功能及应用本章分为五小节：7.1网络互连概述7.2网络互连方案7.3网络互连设备和技术：中继器、集线器、网桥、路由器、交换机和网关7.4TCP/IP协议7.5IPv6协议简介7.1网络互连概述1.网络互连的概念：•网络互连是指利用相应的技术和设备将多个网络或设备连接起来，以达到更大范围的数据传输和资源共享目的。•互连的网络可以是同类型网络，也可是不同类型网络，或是运行不同协议的设备和系统。•网络互连有两方面的内容：一是将多个独立的、小范围的网络连接起来构成一个较大范围的网络；二是将一个节点多、负载重的大网络分解成若干个小网络，再利用互连技术把这些小网络连接起来。2.网络互连功能：•基本功能：是指网络互连所必需的功能，如寻址和路由选择等；•扩展功能：是指各种互连网提供不同服务时所需的功能，如协议转换、分组长度控制、排序和差错检测等。3.网络互连的要求•网络互连时需满足以下要求(原则)：在网络之间至少提供一条物理上连接的链路和对该链路的控制规程在不同网络之间提供合适的路由；不要对参与互连的某个网络的硬件、软件或网络结构和协议做大的修改；不能为提高整个网络的传输性能而影响各子网的传输性能。4.网络互连目的进行网络互连的主要目的有以下三个：•扩大网络用户之间资源共享和信息传输的范围•提高网络的使用效率和网络管理能力•使不同网络中的节点互连互通5.网络互连、互通与互操作•互连(Interconnection)：是指在两个网络之间至少存在一条物理连接线路，它为两个网络之间的逻辑连接提供物理基础。如果两个网络的通信协议相互兼容，则两网络之间就能进行数据交换。•互通(Intercommunication)：是指互连的两个网络之间沟通逻辑连接并可进行数据交换。大庆职业学院备课用纸第3页•互操作(Interoperability)：是指网络中不同计算机系统之间具有访问对方资源的能力。互操作是在互通的基础上实现的。•互连、互通与互操作三个概念是不同的，它们表示不同层次的涵义。但三者之间又有密切关系：互连是基础，互通是手段，互操作是目的。6.网络互连的类型•网络互连主要有四种类型：LAN与LAN互连LAN与WAN互连WAN与WAN互连LAN通过WAN与其他LAN互连(1)LAN与LAN互连•根据互连网络使用的协议的不同，有同种LAN互连和异种LAN互连。同类LAN互连是指使用相同(MAC)协议的LAN的互连。这种的互连比较简单，一般使用网桥即可实现；异类LAN互连是指使用不同(MAC)协议的LAN的互连。异类LAN互连可使用网桥实现，也可使用路由器实现。•由于ATM局域网传统LAN在协议和实现技术上差异较大，因此它们之间的互连要解决ATM局域网仿真问题。(2)LAN与WAN的互连•LAN与WAN互连可由路由器或网关实现，如果LAN与WAN协议差别很大，要采用特定网关实现互连。(3)LAN通过WAN与LAN的互连•LAN通过WAN与LAN互连可由路由器或网关实现。(4)WAN与WAN的互连•WA与WAN互连要由路由器或网关实现，可使分别连入各个WAN的主机实现资源共享。大庆职业学院备课用纸第4页7.2网络连接设备利用网络连接设备可将多个计算机系统和传输介质等连接构成计算机网络，或可将两个或两个以上相同或相近的网段连接在一起，构成一个更大范围的网络。网络连接设备有网卡、线路连接器、中继器、集线器等，在此只介绍中继器和集线器。1.中继器(Repeater)•数据信号在传输时，由于衰减和噪音使有效数据信号变得越来越弱，而且传输过程也增加了波形失真，因此信号只能在有限的距离内传输•中继器实际上是一种信号放大器，可将变弱的信号和有失真的信号进行整形与放大，输出信号比原信号的强度将大大提高。•因此，中继器是将两个或多个同类型LAN连接起来构成一个较大网络系统的连接设备。•由中继器连接的LAN称为网段，几个网段由中继连接后实际上还是一个网络。•中继器工作在物理层•中继器的功能：弱信号的再生、放大和转发(中继器不解释、不改变收到的数字信息，而只是将其整形放大后再转发出去)。•中继器的不足：无路由选择、交换、纠/检错功能，不能隔离通信，引入时延。•通过中继器可以将多个10Base-5网段或10Base-2网段连接在一起，也可以将多个10Base-2网段与10Base-5网段连接在一起构成一个网络。•中继器按照5-4-3原则连接LAN。5-4-3原则是将5个网段用4个中继器连接，其中最多有3个网段有用户设备。2.集线器(HUB)•集线器是一种特殊的多口中继器。它可把多个用户机和网段集中连接在一起，形成一个以它为中心的网络。网络的核心就是集线器，它连接这个网络上的各个节点。•集线器的应用和10Base-T标准的推出，使得网络拓扑由原来使用同轴电缆的总线型结构向使用UTP双绞线的星型结构转换。•集线器的功能：信号的放大和转发•集线器的类型：•不同结构：独立式、机箱式和堆叠式•不同带宽：10M、100M、10M/100M等•不同功能：无源、有源、智能、交换式•交换集线器是集线器技术的新发展，它是集线器与交换机功能的组合，既具有普通集线器集成不同类型功能模块的作用，又具有交换功能。•利用集线器可以将多个10Base-T网段逐级连接起来组成一个多级星型网络。使用集线器级联也符合5-4-3原则。•利用光纤集线器可以将多个10Base-F网段连接起来组成一个多级星型网络。大庆职业学院备课用纸第5页7.3网络互连设备网络互连设备可将两个或两个以上的网络互连在一起，以形成一个较大规模的网络，实现不同网络中的用户相互通信和资源共享。不同网络的物理结构、传输协议、网络操作系统等都可能有区别。实现网络互连的设备有网桥、路由器、交换机和网关等。1.网桥(Bridge)(1)网桥的应用：实现多个相同类型(数据链路层协议相同)或不同类型(数据链路层和物理层协议不同)LAN的互连。它可将多个LAN互连成一个复合网；也在一个较大的LAN分割为多个子网时互连各子网。(2)网桥工作原理：•网桥工作于数据链路层。•网桥工作过程为：接受数据帧→数据链路层→差错检验→物理层→另一网络。•网桥的功能：帧存储转发、寻址、部分路径选择、帧格式转换、通信隔离、差错控制等功能。(3)帧格式转换网桥•各LAN的MAC子层执行不同的网络协议，它们之间存在着帧格式不同、帧最大长度不同、数据传输速率不同等差异。当用网桥连接不同的LAN时，它必须能够对帧进行转换处理；必须能够协调不同LAN的最大帧长度；必须有足够的缓冲空间，以便进行速率的匹配，避免拥挤现象。•能够进行不同帧格式、不同帧长度和不同数据传输速率等参数匹配的网桥就是帧格式转换网桥。对于各种LAN在帧格式、帧长度及传输速率等方面的差异，帧格式转换网桥可通常采用封装和转换的方法进行处理。(4)透明网桥•透明网桥的基本思想是：网桥自动了解每个端口所接网段的MAC地址，形成一个地址映像表，网桥每次转发帧时，先查地址映像表，如查到，则向相应端口转发，否则，向除接收端口之外的所有端口转发或扩散。•透明网桥的路选方法：当某帧到达某网桥时，检查站表中是否有该帧的目的地址：•若有，且目的地址在桥入口端的LAN中，则丢弃该帧；•若有，且目的地址不在桥入口端的LAN中，则网桥按站表指定的端口转发该帧；•若没有，则使用扩散法转发该帧，同时登记该帧信息于网桥站表中。(5)源路径选择网桥•源路径选择网桥的路径选择算法：每个发送站都知道所发送的帧是发送给本地还是其他网络的。当发送给其他网络时，则将目的地址的高位设置为1，并将该帧传输的确切路径包含在该帧的帧头中。(6)网桥的类型•网桥按其路由可分为前面介绍的帧格式转换网桥、透明网桥和源路由选择网桥；按网桥是建立在服务器和是工作站上区分，有内部网桥和外部网桥；按网桥所连接的LAN所在地域的远近区分有远程网桥和本地网桥。•内部网桥：建立在文件服务器上的网桥，即网桥软件安装在文件服务器上，并作为其一部分运行。•外部网桥：建立在客户机上的网桥，即网桥软件安装在客户机上本地网桥：是指在传输介质允许长度范围内互连网络使用的网桥。远程网桥：是指在传输介质超过允许长度范围时互连网络使用的网桥。•此外，还有智能网桥和非智能网桥之分大庆职业学院备课用纸第6页2.路由器(Router)(1)路由器工作原理•路由器工作于网络层。它除具有网桥的所有功能外，还具有更强的路由选择功能，可以互连多个不同类型的网络。•网络层有自己的源地址和目的地址。路由器通过这些地址来确定信息发往何网络。•路由器与网桥的区别：网桥利用MAC地址来确定是否转发信息，而路由器是利用IP地址来寻址和确定是否转发信息。MAC地址通常由网卡生产厂商分配；IP地址在软件中实现，由网络管理员分配。•路由器的工作过程：一个信息包到达路由器后，排入队列，按“先入先出”顺序由路由器逐一处理：提取信息的目的地址，查看路由表。如有多条路径可到达，则选择一条最佳路径；如源信息包太长，目的网络无法接受，路由器就将其分为更小的包(2)路由器的类型•根据网络规模区分，路由器可分为主干网路由器(主要作用是路由选择)、地区网路由器(主要作用是网络连接和路由选择)和园区网路由器(主要作用是分隔子网、报文转发和广播隔离)。•根据工作位置区分，又有访问路由器和边界路由器。访问路由器主要用来连接远程节点或工作组进入主干网，属于传统的路由体系结构。边界路由器建立了一种新的路由体系结构，其特点是由一个中央路由器连接所有的外围和边界路由器。•根据支持的网络层协议区分，可分为单协议路由器和多协议路由器。•单协议路由器用于特定的协议环境，只实现具有相同网络层协议的网络互连。•多协议路由器支持多种流行的网络层协议，如TCP/IP和IPX/SPX，实现多种具有不同网络层协议的LAN互连。•多协议路由器具有处理多种不同协议分组的能力。如它可以处理IP分组与IPX分组，同时还具有对这两种分组的路由选择和分组转发能力。多协议路由器同时要为不同类型的协议建立和维护不同的路由表。(3)路由器的功能•路由器在网络层对分组信息进行存储转发来实现多个网络互连的。因此，路由器具有协议转换、路由选择、流量控制、过滤与隔离、分段和组装和网络管理功能。(4)路由选择协议•路由器利用路由选择协议交换路由信息，建立路由表并根据路由表转发分组。通过路由选择协议，路由器可动态适应网络结构的变化，并找到到达目的网络的最佳路径。•路由选择协议很多，其中最常用的是路由信息协议RIP、开放式最短路由优先协议OSPE和边界网关协议BGP。(5)路由器的应用•路由器的应用已不局限于WAN，而且还可以应用于面向都市的MAN、面向地区的区域网、面向大学的校园网和面向企业的企业网。•路由器在沟通企业内部网和外部网中还可以充任网络的防火墙。•下图是利用路由器可进行企业内部网(Intranet)和外部网(Internet)的互连。企业内部网采用交换机和集线器连接企业内部的各种设备，并通过路由器和外部沟通，包括通过WAN和其他企业网互连。•对于企业内部网，为了提高安全性，除路由器外，还应单独配置防火墙。大庆职业学院备课用纸第7页3.网关(Gateway)•网关工作于传输层及以上各层，实现多个协议差别较大网络的互连。它是最复杂的网络互连设备。•网关的功能：协议转换、网络操作系统转换、数据格式转换等。•网关的协议转换：直接转换和间接转换。网关实质上是一个协议转换器。•网关是软件和硬件的结合，通过软件可实现不同协议之间的转换，硬件提供不同的网络接口。•网关通常是为