计算机网络维护教程

Teacher‘sTrainingCollege计算机网络教程第8章网络互连技术韩维良[e-mail]‘sTrainingCollege计算机网络教程本章学习要求：了解：网络互连的基本概念掌握：网络互连的类型与层次掌握：典型网络互连设备的工作原理了解：第三层交换技术与应用Teacher‘sTrainingCollege计算机网络教程第一节网络互连的基本概念一、网络互连的概念网络互连（Internetworking）是指将分布在不同地理位置的网络、设备相连接，以构成更大规模的互连网络系统，并实现互连网络资源的共享；网络互连的目的：使一个网络上的用户能访问其它网络上的资源，并能使不同网络上用户互相通信相互交换信息。它是计算机网络通信技术迅速发展的结果，也是计算机网络应用范围不断扩大的自然要求。Teacher‘sTrainingCollege计算机网络教程网络互连是指扩展网络的重要方法。网络互连也称为网际互连，它是指两个以上的计算机网络通过一定的方法，用一种或多种通信处理设备互连起来，以构成更大的网络系统，实现更大范围的信息交换和资源共享。互连的网络和设备可以是同种类型的网络、不同类型的网络，以及运行不同网络协议的设备与系统。Teacher‘sTrainingCollege计算机网络教程二、网络互连的目标在网络之间提供一条链路，至少需要一条物理和链路控制的链路；在不同网络的进程间提供路径选择和传递数据；提供各用户使用网络的记录和保持状态信息；在提供上述服务时不需要修改原有各网络的网络结构。在网络互连时，应尽量避免由于互连而降低网内的通信性能。Teacher‘sTrainingCollege计算机网络教程网络互连的功能分类：基本功能，即网络互连必须的功能，即使对那些类型相同的网络互连也应该具备的功能，它包括不同网络之间传送寻址和路径选择等。扩展功能，指的是当各种互连的网络提供不同的服务级别时所需要的功能，包括协议转换、分组的分段组合和重定序及差错检测。Teacher‘sTrainingCollege计算机网络教程面向连接运行模式：连到同一子网上的两个DTE之间可建立一条逻辑的网络连接。无连接运行模式：对应于分组交换网的数据报机制，而面向连接运行对应于虚电路机制。面向连接就像打电话，有一个明显的拨通电话、讲话、再挂断电话的过程，面向连接服务的提供者也要做建立连接、维护连接和拆除连接的工作，这种服务的最大好处就是可靠性高，而且保证数据顺序传输；Teacher‘sTrainingCollege计算机网络教程无连接的服务就像发电报，电报发出后你并不能马上确认对方已经收到，无连接的服务不需要维持连接的额外开销，但是可靠性较低，也不保证数据的传输顺序。Teacher‘sTrainingCollege计算机网络教程第二节网络互连的类型与层次一、网络互连的类型局域网-局域网互连互连又分为同种LAN互连和异种LAN互连，常用设备有中继器和网桥。Teacher‘sTrainingCollege计算机网络教程局域网-广域网互连用来连接的设备是路由器或网关。Teacher‘sTrainingCollege计算机网络教程局域网-广域网-局域网互连将两个分布在不同地理位置的LAN通过WAN实现互连，连接设备主要有路由器和网关。Teacher‘sTrainingCollege计算机网络教程广域网-广域网互连通过路由器和网关将两个或多个广域网互连起来，可以使分别连入各个广域网的主机资源能够实现共享。Teacher‘sTrainingCollege计算机网络教程二、网络互连的层次互连（Interconnection）是指在两个物理网络之间至少有一条在物理上连接的线路，但不能保证两个网络一定能进行数据交换，这取决于两个网络的通信协议是否相互兼容；互通（Intercommunication）是指两个网络之间可以交换数据；互操作（Interoperability）是指网络中不同计算机系统之间具有透明访问对方资源的能力；Teacher‘sTrainingCollege计算机网络教程互连是网络互连的基础，互通是网络互连的手段，互操作是网络互连的目的。根据网络层次的结构模型，网络互连的层次可以分为：物理层互连：互连的设备是中继器。数据链路层互连：互连的设备是网桥（Bridge）；网络层互连：互连的设备是路由器（Router）；高层互连：传输层及以上各层协议不同的网络之间的互连属于高层互连，互连的设备是网关（Gateway）。Teacher‘sTrainingCollege计算机网络教程由于网络间存在不同的差异，也就需要用不同的网络互连设备将各个网络连接起来。Teacher‘sTrainingCollege计算机网络教程三、基本原理1、物理层用于不同地理范围内的网段的互连。通过互连，在不同的通信媒体中传送比特流，要求连接的各网络的数据传输率和链路协议必须相同。设备：中继器2、数据链路层用于互连两个或多个同一类型的局域网，传输帧。设备：网桥（或桥接器）Teacher‘sTrainingCollege计算机网络教程3、网络层主要用于广域网的互连中。网络层互连解决路由选择、阻塞控制、差错处理、分段等问题。设备：路由器、路由交换机4、高层高层之间进行不同协议的转换，最复杂。设备：网关Teacher‘sTrainingCollege计算机网络教程第三节典型网络互连设备的工作原理一、中继器又叫转发器，工作于网络的物理层，用于互连两个相同类型的网段（如：两个以太网段），它在物理层内实现透明的二进制比特复制，补偿信号衰减，接收从一个网段传来的所有信号，进行放大后发送到下一个网段。（接力赛）它不能对信号作校验处理，即不能消除信号中的错误信息和杂音。Teacher‘sTrainingCollege计算机网络教程两种工作方式：a.直接放大式：主要应用于对链路质量要求不是很高的场合，且级联的中继器数量很少，一般为一到两个。b.信号再生式：主要应用于链路质量要求较高的场合。中继器主要有两种形式：MODEM、HUB。Teacher‘sTrainingCollege计算机网络教程特性：（1）中继器仅作用于物理层。（2）只具有简单的放大、再生物理信号的功能。（3）由于中继器工作在物理层，在网络之间实现的是物理层连接，因此中继器只能连接相同的局域网。（4）中继器可以连接相同或不同传输介质的同类局域网。（5）中继器将多个独立的物理网连接起来，组成一个大的物理网络。Teacher‘sTrainingCollege计算机网络教程（6）由于中继器在物理层实现互连，所以它对物理层以上各层协议完全透明，也就是说，中继器支持数据链路及其以上各层的所有协议。使用中继器时应注意两点：不能形成环路；不能无限制的连接中继器。Teacher‘sTrainingCollege计算机网络教程二、网桥（Bridge）1、网桥的概念定义：也称桥接器，网桥是数据链路层的设备，类似中继器，是连接两个类型相似的局域网的存储转发设备。用于连接两个或更多局域网网段，使它们成为一个逻辑局域网。每个局域网网段是一个独立的冲突域。或者反过来说，它能将一个较大的局域网分割为多个网段。Teacher‘sTrainingCollege计算机网络教程2、网桥的工作原理网桥的操作在数据链路层。当一个信息包通过网桥时，网桥检查它的源地址和目的地址。如果这两个地址分别属于不同的网络，则网桥把该信息包转发到另一个网络上，反之则不转发，所以网桥具有过滤（确保本地通信在本地进行）和转发功能，因此能起到网络的隔离作用，这样提高了网络的整体效率。网桥对高层协议也是透明的。网桥还有一个重要特点；它能连接各种不同传输介质的网络。Teacher‘sTrainingCollege计算机网络教程网桥的最简单形式是互连两个局部网的两端口网桥，如下页图所示。由于网桥具有隔离作用，所以网络的运行效率高。当两个网络上的节点访问各自的服务器时，它们同时工作，互不干扰。还有多端口网桥（如交换机），将多个局部网互连，称为多路网桥。网桥还可以分近程网桥和远程网桥。近程网桥直接把网络的传输介质连入网桥。远程网桥则通过长途线路连接网络。两个局部网通过远程网桥互连时，每个网络上都要安装一个网桥。Teacher‘sTrainingCollege计算机网络教程Teacher‘sTrainingCollege计算机网络教程Teacher‘sTrainingCollege计算机网络教程网桥的目的是过滤局域上的流量，以确保本地通信在本地进行。网桥与中继器的不同之处在于能够解析它收发的数据，即它能够读取目标地址信息，并决定是否向网络的其它段转发数据包。Teacher‘sTrainingCollege计算机网络教程3、网桥的分类最简单的网桥是在一台计算机中插入两块网卡，每一块网卡与一个局域网连接，再在这台计算机上运行相应的网桥软件而形成的（即这一台计算机具有网桥功能）。网桥分为内部网桥（简称为内桥）和外部网桥（简称为外桥）两种。内桥由服务器担任，即在服务器上插上一块网卡并运行相应的网桥软件而构成的网桥。Teacher‘sTrainingCollege计算机网络教程Teacher‘sTrainingCollege计算机网络教程外桥可用一台单独的计算机来担任，即在计算机上插入两块网卡并运行相应的网桥软件而构成的网桥。Teacher‘sTrainingCollege计算机网络教程Teacher‘sTrainingCollege计算机网络教程透明网桥：由各网桥自己来决定路由选择，局域网上的各结点不负责路由选择；它对传输的用户完全透明。当它接收到与之连接的LAN的某一帧时，网桥必须决定将其丢弃还是转发。如里转发，则必须决定发往哪个LAN。优点：易于安装缺点：没有最佳利用带宽。Teacher‘sTrainingCollege计算机网络教程源路选网桥：由发送帧的源结点负责路由选择，假定每个结点在发送帧时，都已经清楚地知道发往各个目的结点的路由，因而在发送帧时将详细的路由信息放在帧的首部中。工作原理：假定每个帧的发送者都知道（通过试探得知，先广播试探帧，才得知）接收者是否在同一LAN上。当发送一帧到另外的LAN时，源机器将目的地址的高位设置为“１”标记。源路由选择网桥只关心目的地址高位为“１”的帧，当发现这些帧时，扫描帧头的路由，再根据路由转发。Teacher‘sTrainingCollege计算机网络教程4、网桥的应用环境一个单位的多个部门局域网的互连；办公楼之间局域网的互连；将数千台计算机按地理位置或组织关系划分为多个子网的互连；超过单个局域网的最大覆盖范围的多个局域网互连；企业中部门的信息对安全、保密方面要求不同的局域网互连。Teacher‘sTrainingCollege计算机网络教程5、网桥的基本特征网桥在数据链路层上实现局域网互连；网桥能够互连两个采用不同数据链路层协议、不同传输介质与不同传输速率的网络；网桥以接收、存储、地址过滤与转发的方式实现互连的网络之间的通信；网桥需要互连的网络在数据链路层以上采用相同的协议；网桥可以分隔两个网络之间的广播通信量（确保本地通信本地进行），有利于改善互连网络的性能与安全性。Teacher‘sTrainingCollege计算机网络教程三、路由器(Router)1、路由器概述路由：指通过相互连接的网络把信息从源地点移动到目标点的活动。路由器，又称为（路径选择器），是一种在网络层上连接多个异种网络或网段的网络设备，它能将异种网络(不同的协议)或不同网段之间的数据信息进行协议翻译或格式转换，以使它们能够相互读懂对方的数据，从而构成一个更大的网络。另外，提供路由选择功能，为不同网络的节点之间通讯选择一条最佳路径。Teacher‘sTrainingCollege计算机网络教程基本行为是进行路由选择，再根据选择结果进行数据转发。路由与交换的主要区别：交换发生在OSI的第二层（数据链路层）；路由发生在OSI的第三层（网络层），能连接不同类型的网络。路由器工作在