《网络互连》PPT课件.ppt

1、第五章网络互连，5.1网络互连概述网络互连是指通过使用相应的技术和设备连接多个网络或设备，在更大范围内实现数据传输和资源共享的目的。网络互连局域网和局域网互连局域网和广域网互连广域网和广域网互连局域网通过广域网、网络传输介质、同轴电缆、网络传输介质、光纤、包层、纤芯互连，入射角、折射角大于入射角，光波在物理层互连设备的主要功能：复制、整形、再生和转发不同电缆段之间的位信号。通过使用物理层互连设备连接的网络在物理上成为一个网络。局域网的扩展和扩展。集线器的主要功能是再生、整形和放大接收的信号，以扩大网络的传输距离，同时将所有节点集中在以它为中心的节点上。集线器可以提供更多的端口服务，所以集线器也

2、被称为多端口中继器。每个站点都通过自己的专用传输介质连接到集线器，节点之间不再只有一个传输通道。由每个节点发回的信号由集线器集中，然后集线器对信号进行整形和放大，并将其发送到所有节点，从而至少在上行链路信道中没有冲突现象。集线器内部总线，因此上行信道和下行信道同时发送数据时仍会有信号冲突。当集线器从其内部端口检测到冲突时，会生成冲突增强信号(Jam)，并将其传输到连接到集线器的目标端口。此时，所有数据都将无法成功发送，导致网络流量大堵塞。数据链路层的主要设备有：网桥和传统交换机。功能：数据存储，接收，根据物理地址过滤，有目的地转发数据帧。网络层的主要设备是路由器。功能：路径选择、拥塞控制和控制

3、广播信息主要用于不同网络之间的互联。高层互联的主要设备：网关。当互联网络的传输层和上层协议不同时，网关需要进行协议转换。目前，最常用的网关是应用层网关。5.2局域网与局域网互连，5.2.1中继器数据信号传输时，由于衰减和噪声，有效数据信号变得越来越弱，传输过程中波形失真增大，因此信号只能在有限的距离内传输，以连接两个网络的电缆段。它可以对电缆上的数字信号进行放大、整形和再生，并按原始方向重新发送再生信号。中继器根据5-4-3原则连接到局域网。5-4-3原则是用四个中继器连接五个网段，最多三个网段有用户设备。中继器过滤流量的优点中继器从一个子网接收消息，只有当消息被发送到中继器连接的另一个子网时

4、，中继器才会转发它们，否则不会转发它们。()扩大了通信距离。()增加最大节点数。()每个网段可以使用不同的通信速率。()提高了可靠性。当网络出现故障时，它通常只影响单个网段。缺点：(1)因为中继器先存储接收到的帧，然后再转发它们，所以延迟会增加。()总线的子层没有流量控制功能。当网络负载较重时，由于中继器中缓冲区的存储空间不足，可能会发生溢出，从而导致帧丢失。()如果中继器出现故障，将影响两个相邻子网的工作。5.2.2桥接的工作机制是将物理网段(即通常所说的冲突域)分开，根据媒体访问控制地址判断连接两个物理网段的计算机发送的数据包。网桥是在冲突域中控制流量的设备。除了隔离冲突域，网桥还可以实现

5、连接不同类型网络(令牌环网和以太网之间的连接)和扩展网络(IEEE 5.4.3连接规则)的功能。1.桥梁的基本工作原理，(一)、(二)、(三)、(四)、(五)、(七)，图3-1桥梁内部结构。网桥工作在现场视察模型的第二层，即链路层。完成数据帧的转发，并在连接的网络之间提供透明的通信。网桥转发是根据数据帧中的源地址和目的地址来判断一个帧是否应该转发到哪个端口。2.网桥的类型(1)根据网桥硬件的位置对内部网桥进行分类：将它们安装在服务器内部，使用两个网卡和相应的软件组成一个内部网桥。外部桥：它通常是一种特殊的硬件设备。(2)根据桥梁分布的地理范围对短程桥梁进行分类：连接两个相邻的局域网段。远程网桥

6、：连接两个远程网段。在这种情况下，应该使用两个远程桥，并且远程桥应该成对使用。透明网桥易于安装，无需人工输入路由信息，但不能充分利用带宽。(1)透明桥(生成树桥)，在插入电缆后可以自动完成路由功能，无需用户加载路由表或设置参数，桥的功能由用户自己学习。(2)源路由桥由帧的发送方明确指示路由信息。当源路由桥发送帧时，它会将详细的路由信息放在帧的报头中。源站向目的站发送一个发现帧，通过广播进行通信，每个发现帧都记录通过的路由。当发现帧到达目的站时，它会沿着自己的路由返回源站。在学习这些路线之后，源站从所有可能的路线中选择最佳路线。从源站发送到目的站的帧的报头必须携带由源站确定的路由信息。3。网桥的

7、特点和优势网桥通过过滤不需要传输的数据，实现基于物理地址的网络间通信分段。一个网桥可以连接两个或多个网络。也就是说，网桥可以使用不同的传输介质和不同的介质访问控制方法，但使用相同或兼容的高级协议，来连接有条件同构的网络。通过网桥的过滤性能，不需要传播的信息被隔离。缺点是网络层以上的协议相同或兼容。网桥将处理接收到的数据信息，接收帧并在转发前对其进行缓冲，这将比中继器引入更多的延迟。网桥传输所有的广播信息，因此很难避免广播风暴。网桥没有路径选择能力。当有多条路径时，网桥只使用一条固定路径。网桥可以将冲突域分成两个。其中每个冲突域共享其自己的总线信道带宽。但是，如果主机C发送一个针对所有主机的广播

8、类型的数据包，网桥将转发这样的数据包。网桥两侧的两条网段总线上的所有主机都应该接收到广播数据包。因此，段1和段2仍然属于同一个广播域。5.3局域网和广域网之间的互连，5.3.1路由器，路由器通过识别不同网络的网络标识号来识别不同的网络，因此为了确保路由成功，每个网络必须有一个唯一的网络号。路由器的基本工作原理是通过将数据帧封装成包含路由和传输信息的数据包，并在公共数据网络中传输，从而改善网桥的功能。当路由器收到数据包时，它会读出源和目的网络地址，然后为数据包选择合适的路由，并根据路由表中的信息使用复杂的路由算法转发数据包。数据包到达目标节点前面的路由器后，被分解为数据链路层识别的数据帧，并传输

9、到目标节点。(1)路由路由器根据IP地址判断路径，并根据IP地址信息判断到达目的地的最佳路径。确定到达目的地的最佳路径是通过路由算法实现的。路由器使用网络层定义的“逻辑”上的网络地址(即IP地址)来区分不同的网络，实现网络的互连和隔离，并保持每个网络的独立性。路由器不转发广播消息，而是将广播消息限制在自己的网络中。发送到其他网络的数据首先发送到路由器，然后由路由器转发。(2)数据转发以良好的寻路性能沿着最佳路径传输信息包。路由器首先在路由表中查找是否知道如何向下一站(路由器或主机)发送数据包。如果路由器不知道如何发送数据包，它通常会丢弃数据包。否则，数据包将根据路由表中相应的条目发送到下一站。

10、如果目的网络与路由直接相连，路由器会将数据包直接发送到相应的端口。路由转发协议和路由协议是相互合作和独立的。前者使用后者维护的路由表，而后者使用前者提供的功能来发布路由协议数据包。当一个IP子网中的一台主机向同一IP子网中的另一台主机发送一个IP数据包时，它将直接向网络发送该IP数据包，另一方可以接收该数据包。当向不同IP子网的主机发送IP数据包时，应该选择能够到达目的子网的路由器，并将IP数据包发送到负责向目的地发送IP数据包的路由器。如果找不到这样的路由器，主机会将该数据包发送到名为“默认网关”的路由器。“默认网关”是每台主机上的一个配置参数，它是连接到同一网络的路由器端口的IP地址。路由

11、器的主要功能(1)路由器是一种连接多个网络或网段的网络设备，它可以在不同的网络、网段或VLAN之间“翻译”数据信息，使它们能够“读取”彼此的数据，形成一个更大的网络。(2)在网络层工作(3)大规模网络的微分段(Micro-segmentation)，3)多协议路由器(Multi-protocol routers)，通过路由器实现局域网-广域网-局域网互连的示例、5.3.2 Gateway，也称为网关和协议转换器。网关在传输层上实现网络互联，用于两个不同高层协议的网络互联。网关是两个系统之间的转换器，这两个系统使用不同的通信协议、数据格式或语言，甚至具有完全不同的体系结构。与简单地传递信息的网桥

12、不同，网关将接收到的信息重新打包，以满足目的地系统的需求。同时，网关还可以提供过滤和安全功能。1.网关的基本工作原理在TCP/IP网络系统中，网关的基本功能是根据目的IP地址的网络号和子网号选择转发IP数据包的最佳出口，从而实现跨网段的数据通信。网关的基本类型(1)不同的网络有不同的数据封装格式、不同的数据包大小和不同的传输速率。这些网络在相互通信时采用不同的网络协议。为了消除不同网络之间的差异，协议网关的主要功能是在具有不同协议的网络区域之间转换协议。例如，系统网络体系结构(IBM开发的网络体系结构)和传输控制协议(TCP/IP)网络应通过系统网络体系结构网关互连，(2)应用网关主要是为一些特殊应用设置的，其主要功能是将一种服务的数据格式转换成另一种服务的数据格式，从而实现数据交换。这种网关通常用作特定服务的服务器，但它也具有网关的功能。最常见的服务器是邮件服务器。电子邮件网关(LOTUS 1-2-3邮件服务和微软交换邮件服务之间的邮件网关)用于SMTP协议系统和一些网络系统之间的互连，数据库网关