第9 章 网络的互连

第9章网络的互连9.1互连网络的概念网络互连是指利用一定的技术和方法，将分布在不同地理位置的网络、设备连接起来，以构成更大规模的网络，使各个不同网络的用户能够互相通信、交换信息和共享资源。要实现网络互连，必须有相应的硬件和软件的支持，通常把实现网络互连的硬件称为网络互连设备，而把用于实现网络互连的软件，称为网络互连软件。互连网络的概念主要涉及以下5个方面。（1）网络连接（2）网络互连（3）网络互联（4）网络互通（5）互操作1．网络互连时的基本要求①在互连的网络之间要提供有通路，至少有物理线路和数据线路，若不存在通路，一个网络的信息就不可能传输到另一个网络中去。②在不同网络节点的进程之间要提供适当的路由来交换数据、传输数据。③提供网络记账服务，记录网络资源使用情况，提供各用户使用网络的记录及有关状态信息。④提供各种互连服务，应尽可能不改变互连网的结构。这就要求网络互连能够协调各个网络之间不同的网络特性。2.网络之间不同的特性（1）不同的编址方案（2）不同的最大分组尺寸（3）不同的网络访问机制（4）不同的超时（5）差错恢复（6）状态报告（7）路由选择技术（8）用户访问控制（9）连接和无连接服务3.网络互连的功能（1）基本功能基本功能是指网络互连所必需的功能，它包括不同网络之间传送数据时的寻址与路由选择功能等。（2）扩展功能扩展功能是指当各种互连的网络提供不同的服务类型时所需的功能，如分组长度变换、分组重新排序及差错检测等功能。9.1.1网络互连的类型1．局域网与局域网的互连（LAN-LAN）局域网与局域网互连主要应用在以下两个方面。①一个单位有很多部门，但不同部门的连网需求是不一样的，②单个局域网的负荷能力是有限的2.局域网与广域网的互连（LAN-WAN）局域网与广域网的互连是目前常见的方式之一3.局域网经广域网的互连（LAN-WAN-LAN）将两个分布在不同地理位置的局域网通过广域网实现其互连。当几个要互连的局域网相距较远时，无法再用局域网互连的方法实现其互连，这时可通过广域网实现其互连，即让这些局域网都与广域网互连，这样就可以实现局域网的互连4.广域网与广域网互连（WAN-WAN）广域网与广域网互连一般在政府的电信部门或国际组织间进行。它主要将不同地区的网络互连以构成更大规模的网络。WAN-WAN的互连主要使用路由器来实现。9.1.2网络互连的层次1.物理层互连2.数据链路层互连3.网络层互连4.高层互连9.2网络互连设备9.2.1网桥网桥（Bridge）工作在OSI/RM参考模型的数据链路层，以实现不同局域网的互连。网桥可以连接两个或多个局域网网段，对各网段的数据帧进行接收、存储与转发，并提供数据流量控制和差错控制，把多个物理网络连接成一个逻辑网络，使这个逻辑网络的行为就像一个单独的物理网络一样。它具有两个基本用途1．网桥的适用场合●在一个单位内各个部门之间的局域网互连。●在一个企业或校园，有上千台计算机需要连网，如果将它们用一个局域网连接起来，则局域网的负荷增加、性能下降。可行的办法是将数千台计算机按地理位置或组织关系划分为多个网段，每个网段是一个局域网，然后将多个局域网互连起来构成一个大型的企业网或校园网。●连网计算机之间的距离超过了单个局域网的最大覆盖范围，可以将它们分成几个局域网组建，然后再把几个局域网互连起来。2．网桥的特点①使用网桥互连两个网络时，必须要求每个网络在数据链路层以上采用相同或兼容的协议。②网桥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。③网桥以接收、存储、地址过滤与转发的方式实现两个互连网络之间的通信，并实现大范围局域网的互连。④网桥可以分隔两个网络之间的通信量，有利于改善互连网络的性能。3．网桥的分类（1）从应用上划分①本地网桥②远程网桥：③主干网桥：（2）根据介质访问控制协议的不同①透明网桥②源路由网桥③转换式网桥④源路由透明网桥9.2.2交换机1．交换技术交换机使用一种“虚拟连接”技术来连接通信的双方。所谓“虚拟连接”是指通信时通信双方建立一个逻辑上的专用连接，这个连接直到数据传送至目标节点后结束。虚拟连接是通过交换机的端口/地址表来实现的，交换机在工作过程中不断地建立和维护这个地址表，这个地址表表明了节点的MAC地址和交换机端口的对应关系。2．交换方式目前交换机在传送源和目的端口的数据包时通常采用直通式交换、存储转发式和碎片隔离三种数据包交换方式。3．局域网交换机的分类①从传输介质和传输速率上看，局域网交换机可以分为以太网交换机、快速以太网交换机、千兆位以太网交换机、FDDI交换机、ATM交换机和令牌环交换机等多种，②从规模应用角度看，局域网交换机可以分为工作组交换机（信息点少于100）、部门级交换机（信息点少于300）和企业级交换机（信息点少于500）三类。③根据架构特点，局域网交换机还可以分为机架式、带扩展槽固定配置式、不带扩展槽固定配置式三种产品④按照OSI参考模型，交换机又可分为第2层交换机、第3层交换机、第4层交换机等。9.2.3路由器1.路由器的工作原理与特征路由器是互连网络的重要设备之一，它工作在OSI的网络层，最基本的功能是为到来的分组找到最佳路径。在通过路由器实现的互连网络中，路由器要对数据包进行检测，判断其中所含的目的地址，若数据包不是发向本地网络的某个节点，路由器就要转发该数据包，并决定转发到哪一个目的地以及从哪个网络接口转发出去。路由器的作用如图9.2所示。路由器的特点：●路由器是在网络层上实现多个网络之间互连的设备；●路由器为两个或三个以上网络之间的数据传输解决最佳路径选择；2．路由器的功能（1）协议转换（2）路由选择（3）多种协议的路由选择（4）流量控制（5）过滤与隔离（6）分段和组装（7）网络管理功能3．路由选择协议路由器的主要工作是为经过路由器的多个分组寻找一个最佳传输路径，并将分组有效地传输到目的地4．路由器的分类（1）单协议和多协议路由器（2）桥路由器（3）本地和远程路由器本地路由器是指连接同一座大楼内的网络或连接同一校园内邻接网络的路由器。本地路由器可支持不同的网络协议，如TCP/IP、IPX/SPX等。本地路由器监控整个网络，包括链路速率、网络负载、网络编址及网络拓扑方面的变化，用以更新路由表。9.2.4网关网关也叫网间协议变换器。网间协议变换器是比网桥与路由器更复杂的网络互连设备，它可以实现不同协议的网络之间的互连，包括不同网络操作系统的网络之间的互连，也可以实现局域网与远程网之间的互连。