网络互联技术第一章网络互联概述电子教案

江西工业职业技术学院电子与信息工程分院《网络互联技术》课程电子教案版权所有●江西工业职业技术学院电子与信息工程分院赵怀明教师授课标题：网络互联概述学时：理论2节授课日期：2008-02-25教学目的和要求课程内容简介掌握网络互联基本概念并了解网络互联的目标与要求掌握网络互联的四个层次掌握网络互联相关设备及工作原理了解常用的广域网技术教学手法采用“案例驱动”教学方法：将围绕某一实践的所有理论知识综合讲解，并在理论基础上完成具体实践的操作。注重理论与实践操作相结合；充分调动学生的积极性，以实现教师与学生的良性互动，一方面提高教师的教学效果，另一方面则提高学生的学习兴趣。并在此基础上培养学生分析问题和解决问题的实际能力。采用多媒体教学手段+PPT多媒体课件授课重点、难点重点：1、为什么要进行网络互联？2、网络互联的四个层次3、网络互联的相关设备难点：1、网络互联设备的相关工作原理（因为需要有OSI的知识）授课要点与授课设计（注明授课时间安排）1、网络互联的基本概念，及为什么要进行网络互联？资源的共享2、网络互联的层次：物理层、数据链路层、网络层、网络层以上的互联3、网络互联设备：中继器、集线器、交换机、网桥、路由器、网关4、中继器、集线器工作原理：物理层设备，用于延长传输距离，但是是共享带宽，单纯采用集线器只能用于小型网络的互联。5、交换机工作原理：数据链路层设备，用于隔离冲突，但是不能隔离广播域，单纯采用交换机只能用于中小型网络的互联。6、路由器工作原理：网络层设备，用于隔离广播和不同网络间的数据转发7、冲突域概念，不同设备冲突域大小比较。8、广播域概念，不同设备广播域大小比较。9、常用的广域网技术有哪些？PSTN+Modem、分组交换（x.25）、数字数据网络（DDN）、综合业务数字网络（ISDN）、帧中继（FR）、交换式多兆比特数据服务（SMDS）、异步传输模式（ATM）作业1、什么是网络互联？为什么要进行网络互联？2、网络互联有哪四个层次，各层次使用的设备是什么？3、广域网常用的相关技术有哪些？教学心得知道网络互联的层次及常用的网络互联的设备；和种网络互联设备的区别，了解冲突域和广播域的概述。江西工业职业技术学院电子与信息工程分院《网络互联技术》课程电子教案版权所有●江西工业职业技术学院电子与信息工程分院赵怀明教师一、网络互联的基本概念是指将分布在不同地理位置，或者采用不同低层协议的网络相连接，以构成更大规模的互联网络系统，实现互联网络资源的共享。注意：对网络用户来说，互联网络的结构对用户是透明的，用户不必区分各子网的网络协议、服务类型和网络管理等方面的差异。在网络互联时，有许多技术和方法可以选用，究竟选用什么样的技术和方法，可以根据需要和客观条件来决定。要实现网络互联，需要满足的基本条件是：（1）在需要连接的网络之间提供至少一条物理链路，并对这条链路具有相应的控制规程，使之能建立数据交换的连接。（2）在不同网络之间具有合适的路由，以便能相互通信以及交换数据。（3）可以对网络的使用情况进行监视和统计，以方便网络的维护和管理。二、网络互联的层次（1）物理层互联只对比特信号进行波形整形和放大后再发送。主要作用：可扩大一个网络的作用范围，通常没有管理能力常用的设备：集线器、中继器（2）数据链路层互联只在数据连路层对帧信息进行存储转发，对传输的信息具有较强的管理能力。常用的设备：网桥，交换机。网桥的主要作用：在网络互联中起到数据接收、地址过滤与数据转发的作用，可以用来实现多个网络系统之间的数据交换。（3）网络层互联在网络层对数据包进行存储转发，对传输的信息具有很强的管理能力。常用的设备：路由器网络层互联主要功能：解决路由选择、拥塞控制、差错处理和分段技术问题。（4）网络层以上的互联对传输层及传输层以上的协议进行转换，实际上是一个协议转换器，通常叫做网关，又称为网间连接器、信关或联网机。网关是中继系统中最复杂的一种，通过网关互联又叫做高层互联。三、互联、互通、互操作的关系（1）互联：指两个物理网络之间至少有一条物理链路，它为两个网络的数据交换提供了物质基础和可能性，但并不能保证两个网络一定能够进行数据交换，这取决于两个网络的通信协议是否相互兼容。（2）互通：指两个网络之间可能交换数据，它仅仅涉及通信的两个网络之间的端端连接与数据交换，为互操作提供条件。（3）互操作：指两个网络中不同计算机系统之间具有透明地访问对方资源的能力，一般由高层软件来实现。互联是基础、互通是手段，互操作才是网络互联的目的。江西工业职业技术学院电子与信息工程分院《网络互联技术》课程电子教案版权所有●江西工业职业技术学院电子与信息工程分院赵怀明教师四、网络互联的设备1、物理层网络互联的设备（1）中继器在以太网中，由于网卡芯片驱动能力的限制，单个网段的长度只能限制为100米，为扩展网络的跨度，就用中继器将多个网段连接起来成为一个网络。由于受MAC协议的定时特性限制，扩展网络时使用的中继器的个数是有限的。在共享介质的局域网中，最多只能使用4个中继器，将网络扩展到5个网段的长度。（遵循5-4-3的规则）中继器主要用于扩展传输距离，其功能是把从一条电缆上接收的信号再生，并发送到另一条电缆上。中继器能够把不同传输介质的网络连在一起，但一般只用于数据链路层以上相同局域网的互联。中继器不能连接两种不同介质访问类型的网络（如令牌环网和以太网之间不能使用中继器互联）。中继器只是一个纯硬件设备，工作在物理层，对高层协议是透明的。因此它只是一个网段的互联设备，而不是网络的互联设备。（2）集线器：是具有集线功能多端口的以太网中继器。由于交换机的发展，集线器已经被淘汰。2、数据链路层互联设备（1）网桥网桥是数据链路层上实现不同网络互联的设备，它的基本特征是：网桥能够互联两个采用不同数据链路层协议、不同传输介质和不同传输速度的网络。网桥以接收、存储、地址过滤和转发的方式实现互联网之间的通信。网桥需要互联的网络在数据链路层上采用相同的协议。网桥可以分隔两个网络之间的广播通信量，改善互联网络的性能和安全性。（2）交换机二层交换机（如何没有特殊申明，交换机就是指二层交换机）工作在数据链路层，交换机的作用：在网络中提供和网段间的帧交换利用交换机，可以解决带宽缺乏引起的性能问题、提高网络的总带宽在端到端的基础上将局域网的各段及各独立站点连接起来，把网络分割成较小的冲突域交换机的特征：交换机为每一个独立的端口提供全部的LAN介质带宽。交换机会在开机后构造一张MAC地址与端口对照表，通过比较数据帧中的目的地址与对照表，将数据帧转发到正确的端口。若收到的数据帧的目的地址不在对照表中，则用广播的方式转发。交换机可以在同一时刻建立多个并发的连接，同时转发多个帧，从而达到带宽倍加的效果。由于交换机优良的性能，它极大的提高了局域网的效率，在局域网组网和互联时已必不可少，但是，它也存在不能隔离广播等问题。因此，引入了三层交换技术，进一点改善互联网络的性能和安全性。3、网络层互联设备江西工业职业技术学院电子与信息工程分院《网络互联技术》课程电子教案版权所有●江西工业职业技术学院电子与信息工程分院赵怀明教师路由器工作在网络层，是对数据包进行操作，利用数据头中的网络地址与它建立的路由表比较来进行寻址。路由器可以用于局域网与局域网互联，局域网与广域网互联以及局域网通过广域网与局域网互联。如果互联的局域网高层采用不同的协议，则需要使用多协议路由器。4、网关网关用于互联异构网络，网关通过使用适当的硬件和软件来实现不同协议之间的转换功能。异构网络：是指不同类型的网络，这些网络至少从物理层到网络层的协议都不同，甚至从物理层到应用层所有各层对应层次的协议都不同。因此，在网关中至少要进行网络层及其以下各层的协议转换。五、冲突域连接在同一导线上的所有工作站的集合，或者说是同一物理网段上所有节点的集合或以太网上竞争同一带宽的节点集合。这个域代表了冲突在其中发生并传播的区域，这个区域可以被认为是共享段。在OSI模型中，冲突域被看作是第一层的概念，连接同一冲突域的设备有Hub，Reperter或者其他进行简单复制信号的设备。也就是说，用Hub或者Repeater连接的所有节点可以被认为是在同一个冲突域内，它不会划分冲突域。而第二层设备（网桥，交换机）第三层设备（路由器）都可以划分冲突域的，当然也可以连接不同的冲突域。连接在集线器上所有的设备构成一个冲突域，一个广播域。交换机上的每一端口构成一个冲突域，整个交换机构成一个广播域路由器的每一个端口构成一个冲突域，一个广播域。六、广播域广播域(BroadcastDomain)是一个逻辑上的计算机组,该组内的所有计算机都会收到同样的广播信息。七、不同设备形成的冲突域和广播域比较1、中继器2、集线器江西工业职业技术学院电子与信息工程分院《网络互联技术》课程电子教案版权所有●江西工业职业技术学院电子与信息工程分院赵怀明教师3、网桥4、交换机5、路由器江西工业职业技术学院电子与信息工程分院《网络互联技术》课程电子教案版权所有●江西工业职业技术学院电子与信息工程分院赵怀明教师八、常用的广域网技术1、PSTN+Modem：电话网的传输质量、接通率、电路利用率都不能满足网络数据通信发展的要求，特别不适合突发性和对差错要求严格的数据通信业务，更不适合用来传输综合业务。2、分组交换（x.25）x.25是一个种典型的面向连接的分组交换网，也是早期广域网中广泛使用的一种通信技术，一般用于大范围内的低速数字通信。它建立在原有的速率较低、误码率较高的电缆传输介质上，为了保证数据传输的可靠性，包括了差错控制、流量控制、拥塞控制等功能。x.25网的协议复杂，延迟较大，传输速率较低，它的最大速率仅为64kb/s，相对而方收费还较贵，现逐步被帧中继所取代。3、数字数据网络（DDN）DDN通常称为专线，是利用数字信道传输技术传输数据信号的数据传输网络。DDN通过半永久性连接电路（实际上是用户租用的专用线路）为用户提供一个高质量、高带宽的数字传输通道。对于实时性强，速度很高，通信量大的用户来说非常理想，但价格非常昂贵。4、综合业务数字网络（ISDN）ISDN是在电话综合数字网（IDN）的基础上发展起来的，它提供端到端的数字连接，同时提供各种通信业务，包括语音、数据、可视图文、可视电话、传真、电子信箱、会议电视、语音信箱和网络互联等。窄带ISDN（N-ISDN）：建立在铜线电话网的基础上，而且与模拟通信端到端兼容；宽带ISDN（B-ISDN）：以光纤作为干线和用户环路的传输介质。5、帧中继（FR）帧中继是从x.25发展而来，建立在数据传输率高、低误码率的光纤上。它在x.25的基础上，简化了差错控制（包括检测、重传和确认）、流量控制和路由选择功能而形成的一种快速分组交换技术。帧中继的特点：传输速度高、网络延时小，处理速度快、能够适应突发性业务等。6、异步传输模式（ATM）ATM是建立在电路交换和分组交换基础上的传输模式，是一种快速分组交换技术，它充分利用了电路交换实时性好、分组交换信道利用率高且灵活性好的优点。ATM是一种面向连接的技术，用用小的、固定长度（53字节）的数据传输单元（信元），支持多媒体通信、服务质量保证、网络传输延时小、适应实时通信的要求，没有链路的纠错和流量控制，协议简单，数据交换效率高，既可用在局域网中，也可用于广域网。