计算机网络技术完整(第6章)网络互联技术PPT课件

计算机网络技术(Ver4)，第6章网络互连技术，【摘要】根据OSI层模型的层次原则和各层协议，网络设备在不同层运行，按照网络协议在物理上或逻辑上互连到同一网络运营平台， 由于采用多种网络互联技术和互联方案构成了各种功能和规模的网络，了解这些网络设备的特性和互联技术是设计、建立和管理网络的关键。第六章因特网互连技术重点网络互连、网络互连、网络互连设备，例如中继器、桥接器、集线器、交换机、路由器等网络互连中的技术概念，例如广播域、冲突域、VLAN中继协议， STP生成树协议等路由表，网关能力目标把握网络相互连接技术中的基本原理和概念把握网络相互连接中的各种设备的功能，相互连接方式和作用把握简单的网络相互连接计划设计6.1网络相互连接技术， 6.2网络互联设备、6.3网络互联的一些重要概念、6.4网络互联实例、6章网络互联技术、6.1网络互联技术、6.1.1网络互联概念、(1)网络互联(互联) 是指分布于不同地理位置的网络，以一定的方式，通过一个或多个通信处理设备相互连接来构成更大型网络系统，实现更广范围的资源共享。 为了提高网络性能并使管理变得容易，也可以将大型网络分割为几个子网或网段。 (2)互联网是指网络设备之间的物理逻辑连接，特别是逻辑连接。 (3)网络相互运用(Inter-switchcommunication )是指网络上的设备能够进行数据交换。 (4)网络相互运用(Interoperability )是指能够在网络上的不同的计算机系统之间透明地访问对方资源的能力。第6章网络相互连接技术、6.1网络相互连接技术、6.1.2网络相互连接的优点、(1)提高网络性能。 将较大的局域网划分为几个较小的局域网可以显着提高整个互联网的网络性能，而不是一个较大的局域网。 (2)降低成本。 如果同一区域中的多个主机想要接入另一区域中的一个网络，则该主机可以采用先进的网络(lan或wan )，并实现网络互连技术的目的，从而显着降低网络成本。 (3)提高安全性。 将具有相同权限的用户主机配置为网络，通过网络互连设备严格控制其他用户对网络的访问，实现网络安全机制。 (4)提高可靠性。 设备的故障可能会导致整个网络瘫痪，但子网划分有效地限制了设备故障对网络造成的影响范围。第6章网络相互连接技术、第6.1网络相互连接技术、第6.1.3网络相互连接功能、(1)地址方式(2)消息分组长度(3)网络连接方法(4)超时控制方法(5)错误控制方法(6)路由方法(7)用户连接控制方法(8) 管理和控制方式(9)流量控制方法(10 )服务器类型，第6章网络相互连接技术6.1网络相互连接技术，6.1.4网络相互连接类型，1.LAN和LAN的相互连接LAN-LAN相互连接是近距离LAN的相互连接，同一LAN间的相互连接和异种LAN间的相互连接例如，可以使用诸如桥接器和双层交换机之类的设备来实现局域网和令牌环网的连接，这些设备可以通过中继器、集线器等设备实现多个近距离LAN的连接。第六章网络相互连接技术、第六. 1网络相互连接技术、第六.1.4网络相互连接类型、第二. LAN与广域网的相互连接LAN与广域网的连接可以采用调制解调器、ISDN、DDN、ADSL等各种接入技术。 访问时，通过在局域网和广域网之间增设代理服务器和路由器的方法，进行网络的隔离、路由、流量控制等。 3 .广域网和广域网的相互连接广域网分为2种。 一是通讯部门提供的电话网或数据网络。 例如X.25、PSTN、DDN、FR和宽带综合业务数字网。另一个是分布在相同城市、相同省或相同国家的独特广域网，这样的广域网的通信子网和资源子网各自属于不同机构。 例如，通信子网属于通信部门，资源子网属于独立部门。第6章网络相互连接技术、6.1网络相互连接技术、6.1.4网络相互连接类型、4.LAN经由LAN与广域网相互连接的类型的相互连接是多个远程LAN经由公共的广域网进行的相互连接。 通常利用路由器和网关在广域网ISDN、DDN、X.25等中实现的【图例】，第6章网络互连技术，第6.1网络互连技术，第6.1.5网络互连层次，第1 .互连中继系统的层次结构中继器在OSI模型的最下层扩展网络传输长度，作为最简单的网络相互连接设备的桥接相互连接实现数据链路层级的转换，并且用于相同类型的网络相互连接的路由器在网络层上运行。 通常只能连接到相同协议的网络。网关是OSI模型的顶级互连设备，执行协议转换，实现不同协议的网络之间的通信。 第6章网络相互连接技术、6.1网络相互连接技术、6.1.5网络相互连接层、2 .分层中继系统的功能(1)物理层。 由于物理层以比特形式传输数据分组，因此在传输期间数据分组可能需要从一个传输介质转换为另一个传输介质，通过物理层互连能够实现数据在不同介质上的转换和传输，并且数据链路层上的系统基本上是单个网络物理层互连要求要连接的网络具有相同的数据传输率和数据链路层协议。 物理层互连主要用于分布在不同地理范围内的各局域网的互连。 物理层中继系统可以通过中继器或共享集线器互连。 (2)数据链路层。 数据链路层以帧为单位发送和接收数据。 实现的过程在从一个链路接收帧之后检查数据链路层协议帧，如果该帧的格式相同，则直接向另一个链路转送该帧，如果该帧的格式不同，则进行该帧的格式转换，然后进行转送.第6章网络互连技术、6.1网络互连技术、6.1.5网络互连层以及2 .分层中继系统的功能数据链路层互连使用两个或更多数据链路层协议不同的网络层协议来互连相同的网络系统数据链路层中继系统可以通过桥或双层交换机相互连接。 (3)网络层。 网络层互连主要用于LAN子网隔离、LAN和广域网以及广域网之间的互连。 由于各广域网的协议机制往往不同，网络层互连主要解决的问题是路由、拥塞控制、差错控制等。 网络层中继系统可以通过三层交换机与路由器互连。 (四)上层部。 OSI高层包括会话层、演示层和应用层三层，高层解决的是端到端服务问题，高层缺乏相应的统一标准协议，因此高层互连复杂多样。 但是，上层核心在上层之间进行不同的协议转换。 上层中继系统可以通过网关(Gateway )相互连接。第6章网络相互连接技术、6.1网络相互连接技术、6.1.5网络相互连接层次、3 .利用中继系统实现网络相互连接的形式(1)直接利用中继系统实现网络相互连接，是一个网络的主要构成部分由节点(即因此，可以形成两种互连方案：节点级(或DCE级)互连(DCE-DCEInterconnection )。 节点级(或DCE级)互相连接在将中继系统连接至不同节点的情况下，网络N1、N2把中继系统视为一台主机h，从而实现互相通信。 这样，网络N1、网络N2的通信子网以及对它们进行连接的中继系统构成在数据链路层或者网络层进行相互连接的相互连接的通信子网。 此方法适用于具有相同交换方法的网络互连。 例如，X.25公共数据交换网之间，局域网之间可以以节点级方式相互连接。、第6章网络相互连接技术、6.1网络相互连接技术、6.1.5网络相互连接层次、3 .利用中继系统实现网络相互连接的形式(1)直接利用中继系统实现网络相互连接的节点级(或DCE级)相互连接(DCE级) .第6章网络相互连接技术、6.1网络相互连接技术、6.1.5网络相互连接层次、3 .利用中继系统实现网络相互连接的形式(1)直接利用中继系统实现网络相互连接的主机级(或DTE级)相互连接(DTE级) 此互连是将中继系统连接到不同网络的主机，因为互连发生在主机上，所以称为主机级别(或DTE级别)互连。 由于主机级互连对应于在传输层或传输层或更高层上互连，因此在这种情形中，中继系统必须能够进行传输层或传输层或更高层的协议转换，并且应当使用网关。 这种互连方式主要用于不同类型的网络互连。 第6章利用网络相互连接技术、第6.1网络相互连接技术、第6.1.5网络相互连接层次、第3 .中继系统实现网络相互连接的形式(第2 )通过因特网进行网络相互连接时， 在经由网关将网络N1和网络N2相互连接的情况下，需要两种协议变换顺序，一种是将网络N1的协议变换为网络N2的协议，另一种是将网络N2的协议变换为网络N1的协议如果有n个相互连接的网络，则该转换步骤最多为n个(n-1 )。 因此，必须设计非常多的协议转换程序，以便网关能够处理网络互连任务。 第六章网络相互连接技术、6.2网络相互连接设备、6.2.1中继器、1 .中继器(Repeater )也称为中继器，是物理层的相互连接设备，执行物理层协议。 OSI/RM中继器的位置如图6-5(a )所示。 其功能是在物理层内实现透明二进制比特信号的再现，即中继器从一个网络段接收比特信号并且对该比特信号进行整形和放大以便转发给下一网络段。 作为一个网络相互连接组件，可以使用相同类型的两个网络段(例如，两个以太网段)来相互连接中继器，其主要功能是延长网络段并且改变传输介质以实现信息比特的传输【图例】、【情况】、【图例】、第6章网络相互连接技术、6.2.1中继器、2 .集线器(HUB )是10Base-T和100Base-TX网络中常用的设备，因为本质上是中继器，所以也是物理层中的设备。 集线器可以将一组客户端连接到服务器，并允许集线器在某个时间点通过“共享”通道向客户端提供总带宽。 也就是说，同时只向网络上的一个顾客提供服务。 所有连接到端口的计算机都以CSMA/CD方式竞争带宽使用。 连接的计算机越多，大家带宽竞争的情况越来越激烈，因此每台计算机平均剥夺的概率越来越小，当集线器发生故障时，整个网络变成故障状态，无法工作。 根据【事例】、第6章网络相互连接技术、6.2网络相互连接设备、6.2.1中继器、3 .集线器的分类(1)传送速度，分为10Mbps、100Mbps、10/100Mbps的自适应集线器。 (2)根据集线器的构造，分为独立集线器、堆集线器、箱集线器。 (3)根据供电方式，分为主动轮毂和被动轮毂。 (4)根据管理功能的有无，如果没有网络管理功能，就有智能集线器。 (5)根据端口数，分为8端口、16端口、24端口、32端口集线器。第6章网络互连技术、6.2网络互连设备、6.2.1中继器、4 .集线器网络方式(1)单个集线器结构使用单个集线器的以太网结构简单，所有节点通过非屏蔽双绞线连接到集线器的普通端口，物理启动拓扑从节点到集线器的非屏蔽双绞线的最大长度为100m。 单中心结构适用于小型工作组规模的局域网。第6章网络互联技术、6.2网络互联设备、6.2.1中继器、4 .集线器网络方式(2)多集线器级联结构网络的节点数超过单集线器端口数时，通常需要采用多集线器级联结构。普通集线器通常可以提供两种端口。 一个是连接节点的RJ-45端口，另一个是包含连接粗缆线的AUI端口、连接细缆线的BNC端口或光纤连接端口的上行链路端口。 【图例】、第6章网络相互连接技术、6.2网络相互连接设备、6.2.1中继器、4 .集线器网络方式(3)堆栈集线器适用于中小企业网络环境。 堆栈集线器由一个基集线器和多个扩展集线器组成。 基本集线器是具有网络管理功能的独立集线器。 通过在基础集线器上重叠多个扩展集线器，能够增加以太网的节点数，另一方面，能够实现针对网络上的节点的网络管理功能。 【图例】、第6章网络相互连接技术、6.2网络相互连接设备、6.2.2桥接器也被称为桥接器，对于数据链路层的连接设备，准确地说，是在MAC子层工作，采用不同的数据链路层协议、不同的传输介质的不同传输速率的两个网络所述桥接器在两个本地网络的数据链路层(DDL )之间按帧传递信息，但是媒体接入控制协议(MAC )不同但是通常所有连接网络系统具有相同的逻辑链路控制协议(LLC ) 【图例】、第6章网络相互连接技术、6.2网络相互连接设备、6.2.2桥、1 .桥的动作原理两个LAN1和LAN2可以通过桥连接。 在LAN1中地址为201的节点想要与地址为202的同一LAN节点通信的情况下，桥接器能够接收发送帧，但是在桥接器进行地址过滤后，认为属于同一网络的通信不需要转送，并且废弃该帧，所以节点201 当节点201试图与LAN2内的节点104通信时，节点201发送的帧被桥接器接收，桥接器在进行了地址过滤后，识别出该帧应该发送给LAN2，此时桥接器与LAN2的网络连接从用户的角度来看，如同逻辑网络一样，LAN1和LAN2使用户不知道桥接器的存在，即桥接器对用户是透明的。第6章网络互连技术，第6.2网络互连设备，第6.2.2桥接器，第1 .桥接器的工作原理，桥接器不同于中继器，桥接器处理的是完整的帧，具有帧过滤、存储和传输能力，可以使用和计算机相同的接口设备、第6章网络相互连接技术、6.2网络相互连接设备、6.2.2桥接器、2 .桥接器的功能在相互连接LAN之间存储传送帧，实现数据链路层的协议变换： (1)为了使接收到的帧适应不同的LAN类型，进行格式变更(2)配合不同的网络速度。 (3)对帧具有检测和过滤的作用。 通过检测帧，您可以丢弃错误的帧并过滤错误的帧。 (4)具有地址和路由功能。 检测网桥数据中的源/目的地MAC地址，如果目的地地址是相同网络段的工作站，则丢弃该数据帧，如果目的地地址是不同网络段的不同工作站，则向目的地发送该数据帧该功能称为过滤/过滤功能，隔离网络之间不需要传输的信息，大大减轻了网络负荷，改善了网络性能。 但是桥接器不能识别或过滤广播信息，容易形成网络广播风暴。 (5)提高网络带宽，扩大网络地址范围。第6章网络相互连接技术、6.2网络相互连接设备、6.2.2桥、3 .