本文格式為Word版，下載可任意編輯——網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備和多層交換

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第8章網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備和多層交換本章主要內(nèi)容：本章主要內(nèi)容：主要內(nèi)容◆了解網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的基本概念及各層網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備◆把握中繼器和集線器的性能、作用和分類◆把握網(wǎng)橋和交換機(jī)的特點(diǎn)、工作原理和性能參數(shù)◆把握路由器的結(jié)構(gòu)、分類和工作原理◆初步了解路由選擇、路由表和等基本概念◆把握網(wǎng)關(guān)的分類和作用◆把握三層交換和多層交換的概念

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第8章網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備和多層交換目8.1網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)概述8.2物理層互聯(lián)設(shè)備-中繼器8.3數(shù)據(jù)鏈路層互聯(lián)設(shè)備-網(wǎng)橋8.4網(wǎng)絡(luò)層互聯(lián)設(shè)備-路由器8.5高層互聯(lián)設(shè)備-網(wǎng)關(guān)8.6三層交換和高層交換

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8.1網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)概述“互連〞和“互聯(lián)〞兩個(gè)術(shù)語(yǔ)的區(qū)互連〞互聯(lián)〞別：互連(Internet-connection)指僅是物理上連接在一起，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)距離上的延伸。例如使用中繼器連接擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)距離(連接的是同構(gòu)網(wǎng))?；ヂ?lián)(Internet-working)指不僅在物理上連接在一起，而且在邏輯上也連接在一起。包括協(xié)議組的轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)包的封裝等?；ヂ?lián)的網(wǎng)絡(luò)可以是同構(gòu)的，也可以是異構(gòu)的。

網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)類型(1)局域網(wǎng)之間的互聯(lián)(LAN-LAN)同構(gòu)網(wǎng)的互聯(lián)異構(gòu)網(wǎng)的互聯(lián)(2)局域網(wǎng)與城域網(wǎng)的互聯(lián)(LAN-MAN)(3)局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)的互聯(lián)(LAN-WAN)(4)多個(gè)遠(yuǎn)程局域網(wǎng)利用公用網(wǎng)互聯(lián)(LAN-WAN-LAN)(5)廣域網(wǎng)與廣域網(wǎng)的互聯(lián)(WAN-WAN)

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8.1網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)概述網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)層次網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)主要是將不同網(wǎng)段、網(wǎng)絡(luò)或子網(wǎng)之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備連接起來(lái)。網(wǎng)絡(luò)之間互聯(lián)主要有中繼器和網(wǎng)橋(用于局域網(wǎng))。網(wǎng)際之間互聯(lián)主要有路由器和網(wǎng)關(guān)(用于廣域網(wǎng))。

網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)類型OSI/RM共有7個(gè)層次，不同功能層次的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)時(shí)，所選擇網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備也不同。它們和OSI/RM的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下圖。

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8.2物理層互聯(lián)設(shè)備-中繼器中繼器也稱轉(zhuǎn)發(fā)器或收發(fā)器，Hub也是一種中繼器。物理層互聯(lián)設(shè)備可以將傳送過(guò)來(lái)的二進(jìn)制位信號(hào)進(jìn)行復(fù)制、整形、再生和轉(zhuǎn)發(fā)。主要用于局域網(wǎng)傳輸距離的延伸，增加節(jié)點(diǎn)數(shù)，以及連接采用不同傳輸介質(zhì)和接口的同構(gòu)網(wǎng)(如以太網(wǎng))。

8.2.1中繼器中繼器的功能僅僅是將信號(hào)整形、再生數(shù)字信號(hào)，以維持通過(guò)局域網(wǎng)的電平，擴(kuò)大局域網(wǎng)的傳輸距離。中繼器是一個(gè)再生器而不是一個(gè)放大器，一個(gè)中繼器可以連接兩個(gè)以上的網(wǎng)絡(luò)段，尋常用于局域網(wǎng)之間的互聯(lián)。局域網(wǎng)對(duì)中繼器的使用有一定限制，這就是在4.2節(jié)中介紹的54-3-2-1中繼規(guī)則。利用中繼器連接的網(wǎng)絡(luò)雖然在物理上可以是兩個(gè)以上的網(wǎng)絡(luò)，但在規(guī)律上是將它們合并為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，屬于同一個(gè)沖突域。由于受沖突直徑的限制，構(gòu)建時(shí)一定要遵守中繼規(guī)則。假使需

要連接的網(wǎng)絡(luò)希望是各自獨(dú)立，則需要選用后面介紹的互聯(lián)設(shè)備。

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8.2物理層互聯(lián)設(shè)備-中繼器8.2.1中繼器8.2.2集線器集線器(Hub)作用和中繼器類似，執(zhí)行一致的功能，遵循一致的中繼規(guī)則。Hub是一種多端口的中繼器，每個(gè)端口都具有發(fā)送與接收數(shù)據(jù)的能力。當(dāng)某個(gè)端口收到連接該端口上的主機(jī)發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)時(shí)，就轉(zhuǎn)發(fā)至其它端口。在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)之前，每個(gè)端口都對(duì)它進(jìn)行再生、整形，并重新定時(shí)。用Hub連接以太網(wǎng)時(shí)，雖然物理上是星型結(jié)構(gòu)，但規(guī)律上仍是一個(gè)總線型結(jié)構(gòu)。

1.集線器的分類獨(dú)立型集線器堆疊式集線器模塊化集線器

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8.2物理層互聯(lián)設(shè)備-中繼器2.集線器的特點(diǎn)l優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：l缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：3.廣播風(fēng)暴l所謂廣播風(fēng)暴是一種在網(wǎng)上廣播的消息導(dǎo)致大量響每個(gè)響應(yīng)又導(dǎo)致大量響應(yīng)的狀態(tài)，應(yīng)、每個(gè)響應(yīng)又導(dǎo)致大量響應(yīng)的狀態(tài)，網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)時(shí)間被大量的廣播數(shù)據(jù)包所占用，使正常的通信無(wú)法正常進(jìn)行。的廣播數(shù)據(jù)包所占用，使正常的通信無(wú)法正常進(jìn)行。

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8.3數(shù)據(jù)鏈路層互聯(lián)設(shè)備-網(wǎng)橋網(wǎng)橋作用于物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，用于網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的物理地址過(guò)濾、網(wǎng)橋作用于物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，用于網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的物理地址過(guò)濾、作用于物理層和數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)分段以及跨網(wǎng)段數(shù)據(jù)幀的轉(zhuǎn)發(fā)。它既可以延伸局域網(wǎng)的距離，網(wǎng)絡(luò)分段以及跨網(wǎng)段數(shù)據(jù)幀的轉(zhuǎn)發(fā)。它既可以延伸局域網(wǎng)的距離，擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)數(shù)，還可以將負(fù)荷過(guò)重的網(wǎng)絡(luò)劃分為較小的網(wǎng)絡(luò)，縮小沖突域。點(diǎn)數(shù)，還可以將負(fù)荷過(guò)重的網(wǎng)絡(luò)劃分為較小的網(wǎng)絡(luò)，縮小沖突域。

8.3.1網(wǎng)橋◆網(wǎng)橋的作用網(wǎng)橋(Bridge)可以根據(jù)物理地址對(duì)數(shù)據(jù)幀進(jìn)行過(guò)濾和存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分段。當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)幀通過(guò)網(wǎng)橋時(shí)，網(wǎng)橋檢查數(shù)據(jù)幀的源和目的物理地址，假使這兩個(gè)地址屬于不同的網(wǎng)段，則網(wǎng)橋?qū)⒃摂?shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)到另一個(gè)網(wǎng)段，否則不轉(zhuǎn)發(fā)。所以，網(wǎng)橋能起到隔離網(wǎng)段的作用，網(wǎng)絡(luò)的隔離意味著縮小了沖突域，提高了網(wǎng)絡(luò)的有效帶寬。網(wǎng)橋連接如下圖。

◆網(wǎng)橋的作用有兩個(gè)方面：將一個(gè)負(fù)載過(guò)重的網(wǎng)絡(luò)分割成若干小段，每個(gè)網(wǎng)段各自享用自己獨(dú)立的帶寬，以提高網(wǎng)絡(luò)的效率，從而減少網(wǎng)絡(luò)的信息流量。延伸網(wǎng)絡(luò)的距離，由于使用中繼器受網(wǎng)絡(luò)直徑和中繼規(guī)則的限制，通過(guò)網(wǎng)橋可進(jìn)一步延伸網(wǎng)絡(luò)的距離。

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8.3數(shù)據(jù)鏈路層互聯(lián)設(shè)備-網(wǎng)橋8.3.1網(wǎng)橋◆網(wǎng)橋的作用◆網(wǎng)橋的分類按網(wǎng)橋所處的位置可分為內(nèi)橋和外橋兩種。按網(wǎng)橋分布的地理范圍可分為本地網(wǎng)橋和遠(yuǎn)程網(wǎng)橋。◆網(wǎng)橋的學(xué)習(xí)功能網(wǎng)橋接收到一個(gè)數(shù)據(jù)幀時(shí)，它檢查數(shù)據(jù)幀的源地址(物理地址),并

將該地址與網(wǎng)橋中的路徑表中各項(xiàng)進(jìn)行對(duì)比，假使在路徑中沒(méi)找到，則將新的源地址參與路徑表中，這就是網(wǎng)橋?qū)W(wǎng)絡(luò)地址的學(xué)習(xí)功能?！艟W(wǎng)橋的特點(diǎn)延伸網(wǎng)絡(luò)的距離、隔離網(wǎng)段，但不能隔離廣播、也不能控制廣播風(fēng)暴、網(wǎng)橋沒(méi)有路由功能。

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8.3數(shù)據(jù)鏈路層互聯(lián)設(shè)備-網(wǎng)橋8.3.2交換機(jī)

交換機(jī)和集線器外觀相像，它是一種低價(jià)位高性能的多端口網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，它除了具有集線器的全部特性外，還具有自動(dòng)尋址、數(shù)據(jù)交換等功能。交換技術(shù)可以工作在網(wǎng)絡(luò)層及應(yīng)用層。因此有所謂的第三層、第四層及高層交換的概念。這里只探討工作在其次層的交換機(jī)(Switch)。1.交換機(jī)的工作原理

交換機(jī)也按存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的原理工作，具有數(shù)據(jù)幀的過(guò)濾和地2.交換機(jī)的帶寬址學(xué)習(xí)功能。地址學(xué)習(xí)功能是：首先檢查端口傳送來(lái)的數(shù)據(jù)幀由一個(gè)16口100Mbps交換機(jī)組成的交換式以太網(wǎng)，可以為每個(gè)端口物理地址，與交換機(jī)內(nèi)部的動(dòng)態(tài)路徑表進(jìn)行比較，若不在路徑都提供100Mbps的專用帶寬，則該交換機(jī)的最大數(shù)據(jù)流通量為16100表中，則參與路徑表中，若在路徑表中，則將數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)到對(duì)Mbps。應(yīng)的目標(biāo)端口，而且只向目標(biāo)端口轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀。4.交換機(jī)的類型獨(dú)立式、模塊式和堆疊式三種

3.交換機(jī)的性能參數(shù)端口、業(yè)務(wù)接口、主板(背板)、主處理器、FLASH、MAC地址的數(shù)量。

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8.4網(wǎng)絡(luò)層互聯(lián)設(shè)備-路由器網(wǎng)橋根據(jù)其次層地址(MAC地址)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀。而路由器轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包網(wǎng)橋根據(jù)其次層地址(MAC地址)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀。而路由器轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包根據(jù)其次層地址地址數(shù)據(jù)幀通過(guò)第三層地址第三層地址(IP地址地址)時(shí)，通過(guò)第三層地址(如IP地址),以決定一個(gè)數(shù)據(jù)包如何重新包裝及送到哪里。當(dāng)它接收到數(shù)據(jù)包時(shí)，負(fù)責(zé)尋址，到哪里。當(dāng)它接收到數(shù)據(jù)包時(shí)，負(fù)責(zé)尋址，選擇轉(zhuǎn)發(fā)到下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的最正確路徑。Internet、Intranet和Extranet中必不可少的設(shè)備之一中必不可少的設(shè)備之一。路徑。它是Internet、Intranet和Extranet中必不可少的設(shè)備之一。

8.4.1路由器的基本概念◆路由器

路由器(router)用于互聯(lián)物理層和數(shù)據(jù)鏈路層一致或不同的協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)層使用路由協(xié)議、而傳輸層以上使用的協(xié)議必需是一致或兼容的網(wǎng)絡(luò)。路由器丟棄所有的廣播幀，所以可以抑制廣播風(fēng)暴。

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8.4網(wǎng)絡(luò)層互聯(lián)設(shè)備-路由器8.4.1路由器的基本概念◆路由器◆路由表靜態(tài)(static)路由表：事先設(shè)置固定不變的路徑表。動(dòng)態(tài)(dynamic)路由表：根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、?fù)載的改變等狀況自動(dòng)調(diào)整的路徑表?！糇钚≠M(fèi)用路由最小費(fèi)用路由是指網(wǎng)絡(luò)中一條路徑是最短的或是最經(jīng)濟(jì)的。路徑最短可以用跳

步數(shù)計(jì)數(shù)，每經(jīng)過(guò)一個(gè)路由為一跳，而不管這條路徑的實(shí)際長(zhǎng)度為多少，都被認(rèn)為是等長(zhǎng)的。另一種方法是將一個(gè)權(quán)值賦予某條鏈路，權(quán)值也稱為鏈路的符號(hào)長(zhǎng)度。

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8.4網(wǎng)絡(luò)層互聯(lián)設(shè)備-路由器8.4.2路由器的工作原理路由器改進(jìn)了網(wǎng)橋的功能，它將數(shù)據(jù)幀“封裝〞路由器改進(jìn)了網(wǎng)橋的功能，它將數(shù)據(jù)幀“封裝〞到含有路由和傳送信息的數(shù)據(jù)包中，在公共數(shù)據(jù)網(wǎng)中傳送。當(dāng)路由器收到一個(gè)數(shù)據(jù)包后，息的數(shù)據(jù)包中，在公共數(shù)據(jù)網(wǎng)中傳送。當(dāng)路由器收到一個(gè)數(shù)據(jù)包后，讀出其中的源和目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)地址，然后根據(jù)路由表中的信息，其中的源和目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)地址，然后根據(jù)路由表中的信息，利用繁雜的路由算為數(shù)據(jù)包選擇適合的路由并轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)包。法，為數(shù)據(jù)包選擇適合的路由并轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)包。數(shù)據(jù)包到達(dá)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)前的路由器后，分解為數(shù)據(jù)鏈路層所認(rèn)識(shí)的數(shù)據(jù)幀，并把它傳送到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。路由器后，分解為數(shù)據(jù)鏈路層所認(rèn)識(shí)的數(shù)據(jù)幀，并把它傳送到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。

8.4.3路由器的結(jié)構(gòu)、分類和作用路由器的結(jié)構(gòu)、1.路由器的結(jié)構(gòu)主要有CPU、RAM、FLASH、NVRAM、ROM、接口等硬件組成。2.路由器的分類近程路由器和遠(yuǎn)程路由器靜態(tài)路由器和動(dòng)態(tài)路由器單協(xié)議路由器和多協(xié)議路由器

3.路由器的作用延伸網(wǎng)絡(luò)距離、局域網(wǎng)接入Internet、多個(gè)局域網(wǎng)之間的遠(yuǎn)程連接。

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8.5高層互聯(lián)設(shè)備-網(wǎng)關(guān)高層互聯(lián)設(shè)備主要是網(wǎng)關(guān)(ateway)。網(wǎng)關(guān)不能完全歸為一種網(wǎng)絡(luò)硬件，高層互聯(lián)設(shè)備主要是網(wǎng)關(guān)(Gateway)。網(wǎng)關(guān)不能完全歸為一種網(wǎng)絡(luò)硬件，它)。網(wǎng)關(guān)不能完全歸為一種網(wǎng)絡(luò)硬件是能夠連接不同網(wǎng)絡(luò)的軟硬件結(jié)合的產(chǎn)品。網(wǎng)關(guān)可以工作在OSI/RM的所有七層中。OSI/RM的所有七層中是能夠連接不同網(wǎng)絡(luò)的軟硬件結(jié)合的產(chǎn)品。網(wǎng)關(guān)可以工作在OSI/RM的所有七層中。網(wǎng)關(guān)也稱為網(wǎng)間協(xié)議轉(zhuǎn)換器，具有高層協(xié)議的轉(zhuǎn)換功能。它用于兩個(gè)異構(gòu)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)也稱為網(wǎng)間協(xié)議轉(zhuǎn)換器，具有高層協(xié)議的轉(zhuǎn)換功能。絡(luò)的互聯(lián)，所聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)可以使用不同的格式、通信協(xié)議或結(jié)構(gòu)。絡(luò)的互聯(lián)，所聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)可以使用不同的格式、通信協(xié)議或結(jié)構(gòu)。網(wǎng)關(guān)尋常是安裝在路由器內(nèi)部的軟件。所以，Internet中網(wǎng)關(guān)尋常是安裝在路由器內(nèi)部的軟件。所以，在Internet中，常將路由器和網(wǎng)關(guān)兩個(gè)概念混用。安裝了防火墻軟件的計(jì)算機(jī)就是一種網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)關(guān)兩個(gè)概念混用。安裝了防火墻軟件的計(jì)算機(jī)就是一種網(wǎng)關(guān)。

◆按可轉(zhuǎn)換的協(xié)議數(shù)分類：雙邊協(xié)議網(wǎng)關(guān)和多邊協(xié)議網(wǎng)關(guān)(綜合網(wǎng)關(guān))按可轉(zhuǎn)換的協(xié)議數(shù)分類：雙邊協(xié)議網(wǎng)關(guān)和多邊協(xié)議網(wǎng)關(guān)(綜合網(wǎng)關(guān))◆按網(wǎng)關(guān)的應(yīng)用類型分類電子郵件網(wǎng)關(guān)局域網(wǎng)協(xié)

議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)Internet網(wǎng)關(guān)支付網(wǎng)關(guān)IBM主機(jī)網(wǎng)關(guān)公用網(wǎng)關(guān)接口CGIVOIP(VoiceoverIP)語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)安全網(wǎng)關(guān)綜合網(wǎng)關(guān)

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8.6三層交換和高層交換交換技術(shù)受電路交換的啟示，讓正在通信的雙方擁有一條不受干擾的獨(dú)立信道。交換技術(shù)有大量?jī)?yōu)點(diǎn)，因此，現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)已將交換技術(shù)應(yīng)用于第三、四等各層。

8.6.1三層交換的概念1.二層交換的優(yōu)點(diǎn)及三層的瓶頸問(wèn)題交換機(jī)可以通過(guò)檢查幀頭的目標(biāo)地址，經(jīng)過(guò)高速背板總線將數(shù)據(jù)幀只轉(zhuǎn)發(fā)到連接目標(biāo)站點(diǎn)的端口。其次層采用了交換技術(shù)提高了吞吐率，但是在網(wǎng)絡(luò)的高層出現(xiàn)了瓶頸。大型扁平式的交換網(wǎng)絡(luò)會(huì)有廣播風(fēng)暴、擴(kuò)展樹(shù)環(huán)路、網(wǎng)絡(luò)間的安全以及低效率的尋址等問(wèn)題，因此引入了路由器到橋接式網(wǎng)絡(luò)中。

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8.6三層交換和高層交換2.三層交換機(jī)交換機(jī)和路由器相比，轉(zhuǎn)發(fā)能力更強(qiáng)。交換機(jī)和路由器相比，轉(zhuǎn)發(fā)能力更強(qiáng)。但路由器又擁有交換機(jī)所沒(méi)有的路由功能。因此，機(jī)所沒(méi)有的路由功能。因此，各個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商推出了一個(gè)綜合路由器和交換機(jī)功能的產(chǎn)品，即三層交換機(jī)，由器和交換機(jī)功能的產(chǎn)品，即三層交換機(jī)，也稱交換路由器或路由交換機(jī)。交換機(jī)。三層交換機(jī)可以將其次層的交換(三層交換機(jī)可以將其次層的交換(高性能和強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)流量轉(zhuǎn)發(fā)能力)和第三層的的路由功能(具有網(wǎng)絡(luò)可伸縮性)結(jié)合起來(lái)，發(fā)能力)和第三層的的路由功能(具有網(wǎng)絡(luò)可伸縮性)結(jié)合起來(lái)，再集成一些特別的服務(wù)面形成的。再集成一些特別的服務(wù)面形成的。

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