網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)(共46張)VIP

本章學(xué)習(xí)要求：了解：網(wǎng)絡(luò)互連的基本概念

掌握：網(wǎng)絡(luò)互連的類型與層次

掌握：典型網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備的工作原理

了解：第三層交換技術(shù)與應(yīng)用消除息孤島多種網(wǎng)絡(luò)平臺并存有時需要把大的LAN劃分成更小的LAN網(wǎng)絡(luò)的安全可靠性的需要

6.1網(wǎng)絡(luò)互連的基本概念

為什么要互連？6.1.1網(wǎng)絡(luò)互連的概念

網(wǎng)絡(luò)互連（Internetworking）是指將分布在不同地理位置的網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備相連接，以構(gòu)成更大規(guī)模的互連網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并實現(xiàn)互連網(wǎng)絡(luò)資源的共享；互連的網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備可以是同種類型的網(wǎng)絡(luò)、不同類型的網(wǎng)絡(luò)，以及運行不同網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的設(shè)備與系統(tǒng)。

同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)：指互聯(lián)的兩個網(wǎng)絡(luò)從應(yīng)用層到邏輯鏈路控制子層，相對應(yīng)的層次采用相同的協(xié)議，而對數(shù)據(jù)鏈路層中的MAC子層和物理層這兩層中的對應(yīng)層次可遵循不同的協(xié)議。異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)：是指不同類型網(wǎng)絡(luò)，這些網(wǎng)絡(luò)至少從網(wǎng)絡(luò)層到物理層的協(xié)議都不相同，甚至從應(yīng)用層到物理層所有各層對應(yīng)層次的協(xié)議都不相同。6.1.2網(wǎng)絡(luò)互連的要求

不同網(wǎng)絡(luò)互連要解決以下幾個方面問題：(1)不同的編址方案每種網(wǎng)絡(luò)有不同的端點名字、編址方法與目錄保持方案，需要提供全局網(wǎng)絡(luò)編址方法與目錄服務(wù)。(2)不同的分段(最大分組尺寸)在互連的網(wǎng)絡(luò)中，分組從一個網(wǎng)絡(luò)傳送到另一個網(wǎng)絡(luò)時，往往需要分成幾部分，這稱為分段。(3)不同的網(wǎng)絡(luò)訪問機制對于不同的網(wǎng)絡(luò)，訪問控制機制可能是相同的，也可能是不同的。(4)不同的超時面向連接的傳送服務(wù)總要等待應(yīng)答響應(yīng)，如超時后仍沒有接到響應(yīng)，則需要重傳。但在互連的網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)傳送有時需要經(jīng)過多個網(wǎng)絡(luò)，這需要更長的時間，因此應(yīng)設(shè)定合適的超時值，以防止引起不必要的超時重傳。(5)差錯恢復(fù)各個網(wǎng)絡(luò)有不同的差錯恢復(fù)功能，互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)既不應(yīng)依賴也不應(yīng)影響各個網(wǎng)絡(luò)原來的差錯恢復(fù)能力。(6)狀態(tài)報告不同的網(wǎng)絡(luò)有不同的狀態(tài)報告，互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)還應(yīng)提供網(wǎng)絡(luò)互連的狀態(tài)報告信息。(7)路由選擇技術(shù)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的路徑選擇一般依靠各個網(wǎng)絡(luò)特有的差錯檢測與擁塞控制技術(shù)，而互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具有在不同網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行路由選擇的能力。(8)用戶訪問控制不同的網(wǎng)絡(luò)有不同的用戶訪問控制方法，用于管理用戶對網(wǎng)絡(luò)的訪問權(quán)限?；ヂ?lián)網(wǎng)絡(luò)也需要具有對不同網(wǎng)絡(luò)的用戶訪問權(quán)限的控制能力。(9)連接和無連接服務(wù)不同的網(wǎng)絡(luò)可能提供面向連接的服務(wù)，或無連接的數(shù)據(jù)報服務(wù)?；ヂ?lián)網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)不應(yīng)該依賴于原來各個網(wǎng)絡(luò)所提供的服務(wù)類型。網(wǎng)絡(luò)互連的功能

基本功能基本功能是指網(wǎng)絡(luò)互連所必需的功能，包括不同網(wǎng)絡(luò)之間傳送數(shù)據(jù)時的尋址與路由功能選擇等功能；擴(kuò)展功能擴(kuò)展功能是指當(dāng)互連的網(wǎng)絡(luò)提供不同的服務(wù)類型時所需的功能，包括協(xié)議轉(zhuǎn)換、分組長度變換、分組重新排序及差錯檢測等功能。

6.2網(wǎng)絡(luò)互連的類型與層次

6.2.1網(wǎng)絡(luò)互連的類型１．局域網(wǎng)－局域網(wǎng)互連（LAN—LAN）２．局域網(wǎng)－廣域網(wǎng)互連（LAN—WAN）３．廣域網(wǎng)－廣域網(wǎng)互連（WAN—WAN）４．局域網(wǎng)－廣域網(wǎng)－局域網(wǎng)互連（LAN–WAN–LAN）LAN—LAN橋接器橋接器路由器LAN—WANWANLAN路由器WAN—WANWANWANWANWAN路由器路由器路由器LAN–WAN–LANWANLANLANLAN路由器6.2.2網(wǎng)絡(luò)互連的層次互連（Interconnection）是指在兩個物理網(wǎng)絡(luò)之間至少有一條在物理上連接的線路，但不能保證兩個網(wǎng)絡(luò)一定能進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，這取決于兩個網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議是否相互兼容；互通（Intercommunication）是指兩個網(wǎng)絡(luò)之間可以交換數(shù)據(jù)；互操作（Interoperability）是指網(wǎng)絡(luò)中不同計算機系統(tǒng)之間具有透明訪問對方資源的能力；注意：互連是基礎(chǔ)互通是手段互操作是目的網(wǎng)絡(luò)互連的層次

從協(xié)議的層次看，可以把網(wǎng)絡(luò)互連分成下列層次：·物理層互連，使用中繼器或轉(zhuǎn)發(fā)器（repeater）。中繼器用于同種網(wǎng)絡(luò)的物理層上，對接收信號進(jìn)行再生和發(fā)送，擴(kuò)大一個網(wǎng)絡(luò)的作用范圍。

中繼器主要用于擴(kuò)展傳輸距離，其功能是對從一條電纜上接收的信號進(jìn)行再生，并發(fā)送到另一條電纜上。。。。算不算真正的網(wǎng)絡(luò)互連？？

中繼器只是網(wǎng)絡(luò)段的互聯(lián)設(shè)備而非網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)設(shè)備。中繼器也能把不同傳輸媒體的網(wǎng)絡(luò)連在一起。中繼器實物數(shù)據(jù)鏈路層互連，使用網(wǎng)橋或橋接器（bridge）,在數(shù)據(jù)鏈路層對幀信息進(jìn)行存儲轉(zhuǎn)發(fā)。網(wǎng)絡(luò)層互連，使用路由器（router），在網(wǎng)絡(luò)層存儲轉(zhuǎn)發(fā)分組。比網(wǎng)絡(luò)層高的層次互連，使用網(wǎng)關(guān)（gateway），又稱網(wǎng)間連接器、信關(guān)或聯(lián)網(wǎng)機。由于對運輸層及運輸層以上的協(xié)議進(jìn)行轉(zhuǎn)換，所以網(wǎng)關(guān)實際上是一個協(xié)議轉(zhuǎn)換器。它可以是雙向的，也可以是多向的。網(wǎng)關(guān)是中繼系統(tǒng)中最復(fù)雜的一種。6.3典型網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備的工作原理

6.3.1網(wǎng)橋

網(wǎng)橋的應(yīng)用環(huán)境：一個單位的多個部門局域網(wǎng)的互連；辦公樓之間局域網(wǎng)的互連；將數(shù)千臺計算機按地理位置或組織關(guān)系劃分為多個子網(wǎng)的互連；超過單個局域網(wǎng)的最大覆蓋范圍的多個局域網(wǎng)互連；企業(yè)中部門的信息對安全、保密方面要求不同的局域網(wǎng)互連。網(wǎng)橋的基本特征

網(wǎng)橋在數(shù)據(jù)鏈路層上實現(xiàn)局域網(wǎng)互連；網(wǎng)橋能夠互連兩個采用不同數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議、不同傳輸介質(zhì)與不同傳輸速率的網(wǎng)絡(luò)；網(wǎng)橋以接收、存儲、地址過濾與轉(zhuǎn)發(fā)的方式實現(xiàn)互連的網(wǎng)絡(luò)之間的通信；網(wǎng)橋需要互連的網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)鏈路層以上采用相同的協(xié)議；網(wǎng)橋可以分隔兩個網(wǎng)絡(luò)之間的廣播通信量，有利于改善互連網(wǎng)絡(luò)的性能與安全性。注意１：網(wǎng)橋可以用于互聯(lián)符合IEEE802標(biāo)準(zhǔn)的，諸如CSMA／CD總線網(wǎng)、令牌環(huán)網(wǎng)或令牌總線網(wǎng)。網(wǎng)橋的作用并不僅僅能分隔網(wǎng)絡(luò)，更能改善網(wǎng)絡(luò)整體性能！注意２：提示：當(dāng)一個網(wǎng)絡(luò)由于負(fù)載很重而性能下降時，可以用網(wǎng)橋把它分成兩個小局域網(wǎng)，這樣可使整個互聯(lián)網(wǎng)的性能變好。

為什么？

小局域網(wǎng)內(nèi)的通信量總是高于網(wǎng)間的通信量。網(wǎng)橋的分類

透明網(wǎng)橋

（TransparentBridge）

透明網(wǎng)橋由各網(wǎng)橋自己來決定路由選擇，局域網(wǎng)上的各結(jié)點不負(fù)責(zé)路由選擇；源路徑(源路選）網(wǎng)橋

（SourceRoutingBridge）

源路徑網(wǎng)橋由發(fā)送幀的源結(jié)點負(fù)責(zé)路由選擇。即網(wǎng)橋假定了每個結(jié)點在發(fā)送幀時都已經(jīng)清楚地知道發(fā)往各個目的結(jié)點的路由，源結(jié)點在發(fā)送幀時需要將詳細(xì)的路由信息放在幀的首部。

網(wǎng)橋與廣播風(fēng)暴

同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)：指互聯(lián)的兩個網(wǎng)絡(luò)從應(yīng)用層到邏輯鏈路控制子層，相對應(yīng)的層次采用相同的協(xié)議，而對數(shù)據(jù)鏈路層中的MAC子層和物理層這兩層中的對應(yīng)層次可遵循不同的協(xié)議。１．局域網(wǎng)－局域網(wǎng)互連（LAN—LAN）傳統(tǒng)的路由器通過軟件來實現(xiàn)路由選擇功能，而第三層交換的路由器通過專用集成電路芯片來實現(xiàn)路由選擇功能，將數(shù)據(jù)包處理時間從傳統(tǒng)路由器的幾千μs減少到幾十μs，大大縮短數(shù)據(jù)包在交換設(shè)備中的傳輸延遲時間；網(wǎng)橋需要互連的網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)鏈路層以上采用相同的協(xié)議；網(wǎng)橋以接收、存儲、地址過濾與轉(zhuǎn)發(fā)的方式實現(xiàn)互連的網(wǎng)絡(luò)之間的通信；掌握：典型網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備的工作原理更能改善網(wǎng)絡(luò)整體性能！3典型網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備的工作原理同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)：指互聯(lián)的兩個網(wǎng)絡(luò)從應(yīng)用層到邏輯鏈路控制子層，相對應(yīng)的層次采用相同的協(xié)議，而對數(shù)據(jù)鏈路層中的MAC子層和物理層這兩層中的對應(yīng)層次可遵循不同的協(xié)議。中繼器也能把不同傳輸媒體的網(wǎng)絡(luò)連在一起。擴(kuò)展功能是指當(dāng)互連的網(wǎng)絡(luò)提供不同的服務(wù)類型時所需的功能，包括協(xié)議轉(zhuǎn)換、分組長度變換、分組重新排序及差錯檢測等功能。N越大，協(xié)議轉(zhuǎn)換增加越快！1網(wǎng)絡(luò)互連的類型中繼器也能把不同傳輸媒體的網(wǎng)絡(luò)連在一起。對于不同的網(wǎng)絡(luò)，訪問控制機制可能是相同的，也可能是不同的?；ミB的網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備可以是同種類型的網(wǎng)絡(luò)、不同類型的網(wǎng)絡(luò)，以及運行不同網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的設(shè)備與系統(tǒng)。1第三層交換產(chǎn)生的背景(1)不同的編址方案6.3.2路由器

路由器是在網(wǎng)絡(luò)層上實現(xiàn)多個網(wǎng)絡(luò)互連的設(shè)備；局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層與物理層可以是不同的，但數(shù)據(jù)鏈路層以上的高層要采用相同的協(xié)議；

路由器可以有效地隔離多個局域網(wǎng)的廣播通信量，每一個局域網(wǎng)都是獨立的子網(wǎng)。路由器實物路由器的工作原理

多協(xié)議路由器的工作原理

典型的路由器產(chǎn)品

Cisco公司的Cisco系列路由器3Com公司的OfficeConnectNetBuilder系列Nortel公司的Accelar系列Intel公司的ExpressRouter系列華為公司的Quidway系列

典型企業(yè)網(wǎng)結(jié)構(gòu)每種網(wǎng)絡(luò)有不同的端點名字、編址方法與目錄保持方案，需要提供全局網(wǎng)絡(luò)編址方法與目錄服務(wù)。擴(kuò)展功能是指當(dāng)互連的網(wǎng)絡(luò)提供不同的服務(wù)類型時所需的功能，包括協(xié)議轉(zhuǎn)換、分組長度變換、分組重新排序及差錯檢測等功能。算不算真正的網(wǎng)絡(luò)互連？？1網(wǎng)絡(luò)互連的類型不同的網(wǎng)絡(luò)有不同的用戶訪問控制方法，用于管理用戶對網(wǎng)絡(luò)的訪問權(quán)限。不同的網(wǎng)絡(luò)有不同的用戶訪問控制方法，用于管理用戶對網(wǎng)絡(luò)的訪問權(quán)限。2網(wǎng)絡(luò)互連的類型與層次同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)：指互聯(lián)的兩個網(wǎng)絡(luò)從應(yīng)用層到邏輯鏈路控制子層，相對應(yīng)的層次采用相同的協(xié)議，而對數(shù)據(jù)鏈路層中的MAC子層和物理層這兩層中的對應(yīng)層次可遵循不同的協(xié)議。Cisco公司的Cisco系列路由器掌握：網(wǎng)絡(luò)互連的類型與層次N越大，協(xié)議轉(zhuǎn)換增加越快！Nortel公司的Accelar系列硬件提供不同網(wǎng)絡(luò)的接口，軟件實現(xiàn)不同互連網(wǎng)協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換。中繼器用于同種網(wǎng)絡(luò)的物理層上，對接收信號進(jìn)行再生和發(fā)送，擴(kuò)大一個網(wǎng)絡(luò)的作用范圍。源路徑網(wǎng)橋由發(fā)送幀的源結(jié)點負(fù)責(zé)路由選擇。N越大，協(xié)議轉(zhuǎn)換增加越快！網(wǎng)橋以接收、存儲、地址過濾與轉(zhuǎn)發(fā)的方式實現(xiàn)互連的網(wǎng)絡(luò)之間的通信；互操作（Interoperability）是指網(wǎng)絡(luò)中不同計算機系統(tǒng)之間具有透明訪問對方資源的能力；6.3.3網(wǎng)關(guān)

網(wǎng)關(guān)的基本類型

網(wǎng)關(guān)通過使用適當(dāng)?shù)挠布c軟件實現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換功能；硬件提供不同網(wǎng)絡(luò)的接口，軟件實現(xiàn)不同互連網(wǎng)協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換。

網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換的方法

網(wǎng)關(guān)直接將輸入網(wǎng)絡(luò)的信息包的格式轉(zhuǎn)換成輸出網(wǎng)絡(luò)信息包的格式；網(wǎng)關(guān)要進(jìn)行n(n-1)種協(xié)議轉(zhuǎn)換！N越大，協(xié)議轉(zhuǎn)換增加越快！如何簡化？通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)n(n-1)？？6.4第三層交換技術(shù)與應(yīng)用

6.4.1第三層交換產(chǎn)生的背景

增加網(wǎng)絡(luò)帶寬與提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的解決途徑可以有兩個：一是采用光纖作為傳輸介質(zhì)，增加傳輸通道的帶寬；二是研究出性能更優(yōu)越的路由器產(chǎn)品，提高網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換能力;高性能的網(wǎng)絡(luò)路由器設(shè)備是網(wǎng)絡(luò)硬件制造商重點研究的問題之一;將交換機制引入路由器的設(shè)計中，大幅度縮短路由器對數(shù)據(jù)包的處理時間，提高網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換能力，由此產(chǎn)生了第三層交換的概念。6.4.2網(wǎng)橋、交換機與第二層交換

局域網(wǎng)交換機與傳統(tǒng)的集線器相比較，具有低數(shù)據(jù)傳輸延遲、高傳輸帶寬的明顯優(yōu)點；網(wǎng)橋的數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)功能是通過軟件來實現(xiàn)的，而局域網(wǎng)交換機的數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)功能是通過硬件來實現(xiàn)的；局域網(wǎng)交換機可以起到網(wǎng)橋的作用，同時又具有低交換傳輸延遲、高傳輸帶寬的優(yōu)點；通過硬件結(jié)構(gòu)，使得局域網(wǎng)交換機的數(shù)據(jù)幀處理的延遲時間由網(wǎng)橋的幾百個μs減少到幾十μs。6.4.3第三層交換技術(shù)與產(chǎn)品

第三層交換技術(shù)：將局域網(wǎng)交換機的設(shè)計思想應(yīng)用在路由器的設(shè)計中，就出現(xiàn)了第三層交換的概念；通過硬件來實現(xiàn)第三層交換的路由器，在網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議類型上受到一定的限制。

傳統(tǒng)的路由器通過軟件來實現(xiàn)路由選擇功能，而第三層交換的路由器通過專用集成電路芯片來實現(xiàn)路由選擇功能，將數(shù)據(jù)包處理時間從傳統(tǒng)路由器的幾千μs減少到幾十μs，大大縮短數(shù)據(jù)包在交換設(shè)備中的傳輸延遲時間；典型的第三層交換產(chǎn)品

Cabletron公司的SmartSwitch系列路由器

Foundry公司的BigIron系列與SererIron系列交換機PacketEngine