第九章網絡設備與網絡互聯(lián)第一頁，共54頁。第九章：網絡設備與網絡互聯(lián)/網絡互聯(lián)FRWANSNAWAN802.5802.3802.4802.3802.3bridgeRouterRouterRouterGatewayRepeater第二頁，共54頁。第九章：網絡設備與網絡互聯(lián)/網絡互聯(lián)網絡互連所需解決的差別（1）不同的尋址方案（2）不同的最大分組長度（3）不同的網絡訪問機制（4）不同的超時控制（5）不同的差錯恢復方法（6）不同的狀態(tài)報告方法（7）不同的路徑選擇技術（8）不同的用戶訪問控制（9）不同的服務（有連接、無連接）（10）不同的管理與控制方法第三頁，共54頁。第九章：網絡設備與網絡互聯(lián)/網絡設備網絡設備中繼器/Repeater（物理層）網橋/Bridge（數(shù)鏈層）路由器/Router（網絡層）網關/Gateway（高層/所有層）交換機/Switch（數(shù)鏈層）網絡設備小結網絡設備運行的基本流程第四頁，共54頁。

物理層網絡互連設備----中繼器中繼器的功能中繼器與集線器的聯(lián)系中繼器的分類第九章：網絡設備與網絡互聯(lián)/網絡設備/中繼器10Bast---TEthernetHUB第五頁，共54頁。第九章：網絡設備與網絡互聯(lián)/網絡設備/中繼器中繼器：完成信號的復制、調整（放大）；延長網絡長度在以太網中，使用中繼器要注意“5—4—3—2—1”原則中接器只能在規(guī)定的范圍內進行有效的工作，否則會引起網絡故障二口中繼器（一為進口，一為出口）多口中接器（共享式的HUB）第六頁，共54頁。

最多有4個中繼器連接5個網段，只有3個網段可以連主機，另外2個是連接段，他們共組成1個廣播域。第九章：網絡設備與網絡互聯(lián)/網絡設備/中繼器Repeater1Repeater2Repeater3Repeater4第七頁，共54頁。第九章：網絡設備與網絡互聯(lián)/網絡設備/中繼器repeaterrepeaterLAN1LAN3LAN2中繼器：重新產生信號，擴展局域網覆蓋的距離

集線器：多端口的中繼器，在以太網中，HUB被稱為多址訪

問單元（MAU）,各式各樣的集線器可支持多種傳

輸介質的連接器和多種數(shù)據(jù)傳輸速率第八頁，共54頁。第九章：網絡設備與網絡互聯(lián)/網絡設備/中繼器從工作原理上可分為非交換式集線器交換式集線器單網段集線器-----所有端口連接到單一的網段上。多網段集線器------將端口連接到HUB內的不同網段。靜態(tài)交換集線器-----交換在多個共享網段上進行，每個網段由多個集線器端口共享。動態(tài)交換集線器-----以提供網絡可用帶寬為目的，動態(tài)提供多條端端并行通信。第九頁，共54頁。第九章：網絡設備與網絡互聯(lián)/網絡設備/中繼器從機構上可分為固定式集線器----獨立型集線器，端口固定，共享單一網段。堆疊式集線器----是一種通過外部電纜連接進行擴充的HUB模塊式集線器----采用機箱方法，端口用過熱插拔板插接從特性上可分為被動集線器----相對靜止，不察錯和瓶頸；數(shù)據(jù)從一口向所有端口發(fā)，星型網入門級設備（10Base2,RJ-45）主動集線器----監(jiān)視數(shù)據(jù)、差錯、調試時序、優(yōu)化性能、診斷。智能集線器----集中管理，為不同設備提供靈活的傳輸速率。支持10，16和100Mbps(以太網、令牌，F(xiàn)DDI)第十頁，共54頁。第九章：網絡設備與網絡互聯(lián)/網絡設備/網橋

數(shù)連層網絡互連設備----網橋網橋的功能網橋的優(yōu)點網橋的缺點網橋的分類網橋間比較第十一頁，共54頁。第九章：網絡設備與網絡互聯(lián)/網絡設備/網橋

網橋的功能—可以應用在使用相同協(xié)議的網段之間源地址跟蹤———將源地址記錄到站表中幀的轉發(fā)和過濾（圖示）生成樹的演繹協(xié)議轉換（圖示）分幀重組————FDDI（4500bit）-->802.3(1518bit)網橋的管理第十二頁，共54頁。第九章：網絡設備與網絡互聯(lián)/網絡設備/網橋網橋內部示意圖端口1端口2緩存端口管理網橋協(xié)議軟件實體站表-(1)(2)(4)(5)(6)(3)網段A網段B站地址端口（1）1（2）1（3）1（4）2（5）2（6）2第十三頁，共54頁。第九章：網絡設備與網絡互聯(lián)/網絡設備/網橋避免廣播風暴，要求網橋執(zhí)行生成樹算法（SpanningTreeAlgorithm）開始選擇一個網橋作為根網橋，既具有最低ID的那個網橋，通過現(xiàn)在規(guī)定的時間間隔發(fā)送一系列的網橋協(xié)議數(shù)據(jù)單元的特殊幀，然后以最短路徑為依據(jù)，找到樹上的每一個節(jié)點。在這個集合中不存在回路，即在任何兩站只見只有一條通路。第十四頁，共54頁。第九章：網絡設備與網絡互聯(lián)/網絡設備/網橋解決辦法：停用某些網橋來淘汰循環(huán)，不從物理上拆除連接，但是可以阻止它們轉發(fā)幀。實際上它們被用作在別的網橋失效的情況下的備份.LAN1LAN2Frame4132第十五頁，共54頁。第九章：網絡設備與網絡互聯(lián)/網絡設備/網橋協(xié)議轉換原理圖用戶層LLCMAO物理層用戶層LLCMAO物理層站1站2PDU802.3802.5802.3802.5網橋第十六頁，共54頁。第九章：網絡設備與網絡互聯(lián)/網絡設備/網橋網橋的優(yōu)點：過濾通信量大擴大了物理范圍可連接不同的物理層，不同的MAC子層，不同速率的LAN提高了可靠性第十七頁，共54頁。第九章：網絡設備與網絡互聯(lián)/網絡設備/網橋網橋的缺點：查表存儲轉發(fā)，增加時延在MAC子層沒有流量控制功能不同的MAC子層用橋連，修改幀的某段內容耗費時間只適合用戶不多時，否則會產生廣播風暴第十八頁，共54頁。第九章：網絡設備與網絡互聯(lián)/網絡設備/網橋網橋的分類簡單網橋（固定網橋）---是最原始的和最便宜的網橋類型。 一個網橋連接兩個網段，并包含一個站點的地址表（操作員手工操作）加入新站點，地址表要更改；刪除某一站點，新出現(xiàn)的無效地址要清除。配置簡單便宜，但安裝和維護耗費時間。學習網橋（透明網橋）--在執(zhí)行網橋功能的時候，自己建立站點地址表 首次安裝表示空的，通過由每個站點所發(fā)送的第一個包，網橋可得知該站點所屬的網段，若目標地址是它所不認識的，就將這包廣播到所有網段中，最后，他獲得了一個完整的站點地址和各自所屬網段的表，這個表將保存在它的內存中，還可以不斷作自我更新。源路由網橋---每個站點必須在發(fā)送之前知道往其目的地的路由 將路由得負擔至于發(fā)送站點。發(fā)送站點必須確定一個路由，并把它置于一個幀內。然后網橋依賴于幀的路由信息來發(fā)送幀。 路由指定包括：局域網號、網橋號。。。。第十九頁，共54頁。第九章：網絡設備與網絡互聯(lián)/網絡設備/網橋固定路由網橋透明網橋源路由網橋重配置的能力有限，通過用路由信息對網橋重新編程獲得高，網橋維護關于站點的位置的信息高，每個站點必須在發(fā)送之前知道往其目的地路由確定站點的責任無，僅發(fā)送幀無，僅發(fā)送幀有網橋的要求路由表路由表生成、修改并執(zhí)行生成樹算法的能力依據(jù)路由來廣播轉發(fā)幀，執(zhí)行算法使用的路由由設計者決定總是沿著生成樹，但不必是最小費用站點可以選擇相互間的最小費用路由對拓撲的要求有些，網橋必須被編程，但站點不知道無，網橋知道站點相對其端口的動態(tài)位置，而站點沒必要知道有些，網橋相對于路由信息和生成樹算法，但是站點必須確定一個到目的地路由第二十頁，共54頁。第九章：網絡設備與網絡互聯(lián)/網絡設備/交換機CNSH8008口10/100M自適應交換機

交換機：

體現(xiàn)了橋接的復雜交換技術，與網橋不同的是轉發(fā)延遲小。

三種交換技術分組交換機

（圖示路由表）交換機分類交換機與路由器的區(qū)別第二十一頁，共54頁。第九章：網絡設備與網絡互聯(lián)/網絡設備/交換機交換機的三種交換技術 端口交換（模塊交換、端口組交換）：

工作在物理層，連接多條以太網段。幀交換直接交換 存儲-轉發(fā)交換信元交換：

以ATM技術為代表，交換長度固定（53Byte）便與硬件實現(xiàn)。允許多個虛擬連接。第二十二頁，共54頁。第九章：網絡設備與網絡互聯(lián)/網絡設備/交換機分組交換機

用于組網的基本電子交換機，因為能把完整的分組（packet）從一條連接到另一條連接而被稱為分組交換機。在概念意義上，每個包交換機多是一臺小型計算機，具有處理器、存儲器以及發(fā)送和接受的I/O設備，現(xiàn)在的分組交換機有專用的硬件組成分組交換機用來連接其他交換機用來連接計算機1265交換機端口A端口B第二十三頁，共54頁。第九章：網絡設備與網絡互聯(lián)/網絡設備/交換機交換機2交換機1交換機3[1.1][1.3][2.1][2.3][3.2][3.3]123412341234目的站下一站[1,1]交1[1,3]交1[3,2]交3[3,3]交3[2,1]本交[2,2]本交交換機2的路由表廣域網的主要問題在網絡層，有一些節(jié)點交換劑及鏈路組成。節(jié)點交換劑之行將分組存儲-轉發(fā)功能。局域網的主要問題在數(shù)據(jù)鏈路層，少量在物理層。第二十四頁，共54頁。第九章：網絡設備與網絡互聯(lián)/網絡設備/交換機交換機的分類二層交換機——解析MAC地址，在表中找到該地址對應的端口三層交換機——解析MAC地址，IP地址，也稱為路由表交換機四層交換機——解析MAC地址，IP地址，TCP端口號。可將多臺存有同樣內容的服務器以相同的IP地址接入四層交換機，所以可稱為Web交換機。路由器——只處理網絡層地址，稱為一種三層網絡設備

二層交換機、路由器——其分析的是單域分類三層交換機、四層交換機——其分析的是多域分類第二十五頁，共54頁。第九章：網絡設備與網絡互聯(lián)/網絡設備/路由器路由器（Router）路由器的功能路由器的性能路由器的優(yōu)缺點路由其硬件組成路由器軟件組成與軟件實現(xiàn)路由器選購要點路由器的分類路由器與交換機的區(qū)別EDIMAXBR-6524雙WAN口+4LAN口寬帶Router第二十六頁，共54頁。第九章：網絡設備與網絡互聯(lián)/網絡設備/路由器路由器的功能（1）在網絡間轉發(fā)到遠地網絡的報文（2）選擇最合理的路由（查找、改變路由表、把大的數(shù)據(jù)包分為小包）（3）多協(xié)議路由器可以連接不同通信協(xié)議的網絡段。所謂多協(xié)議路由器，即可支持多種網絡協(xié)議，連接使用不同通信協(xié)議的網絡設備；單協(xié)議路由器，用于具有相同網絡協(xié)議的網絡互連。第二十七頁，共54頁。第九章：網絡設備與網絡互聯(lián)/網絡設備/路由器TCPIPLLCMAC物理層TCPIPLLCMAC物理層

LLCX.25-3MACX.25-2物理X.25-1

X.25-3LLCX.25-2MACX.25-1物理IPIPA機B機Router1Router2LAN1LAN2X.25網第二十八頁，共54頁。第九章：網絡設備與網絡互聯(lián)/網絡設備/路由器背板能力——路由器背板容量或總線能力吞吐量——指路由器包轉發(fā)能力丟包率——在應轉發(fā)的數(shù)據(jù)包中不能轉發(fā)的數(shù)據(jù)包所占的比例轉發(fā)時延——需轉發(fā)的數(shù)據(jù)包最后一bit進入路由器端口到該數(shù)據(jù)包第一bit出現(xiàn)在端口連路上的時間間隔路由表容量——指路由器運行中可以容納的路由數(shù)量可靠性——指路由器可用性、無故障工作實踐和故障恢復時間等指標。路由器隊列管理機制——算法好壞、QoS能力，擁塞管理控制能力第二十九頁，共54頁。第九章：網絡設備與網絡互聯(lián)/網絡設備/路由器路由器的優(yōu)點適用于大規(guī)模的網絡復雜的網絡拓撲結構負載共享和最優(yōu)路徑能更好地處理多媒體信息安全性能高隔離不需要的通信量節(jié)省局域網的頻寬，減少主機負擔路由器的缺點它不支持非路由協(xié)議安裝復雜價格高第三十頁，共54頁。第九章：網絡設備與網絡互聯(lián)/網絡設備/路由器路由器的硬件組成：

處理器、內存、I/O插座、管理控制接口、電源ASYNC1-8EtherSERIAL-0SERIAL-1CONSOLEAXUPOWER撥號服務器以太網接口接集M（廣域網）接PC串口遠程調試用電源第三十一頁，共54頁。路由器軟件1.路由器軟件運行在UNIX操作系統(tǒng)上 2.路由器軟件運行在嵌入式操作系統(tǒng)上3.路由器軟件本身就是操作系統(tǒng)（為提高軟件效率）路由器軟件實現(xiàn)1.路由協(xié)議功能（RIP,OSPF,EIGRP,BGP……）2.查表轉發(fā)功能（路由表含幾十萬條路由，在高端路由器中由ASIC芯片中硬件實現(xiàn)）3.管理維護功能（路由隊列管理機制）第九章：網絡設備與網絡互聯(lián)/網絡設備/路由器第三十二頁，共54頁。第九章：網絡設備與網絡互聯(lián)/網絡設備/路由器路由器選購要點1.路由器的性能，冗余性和穩(wěn)定性2.路由器的接口種類3.路由器所支持的開放標準協(xié)議和特性4.安全性5.可管理性6.流量控制和計費7.路由器支持路由表大小，路由器體系結構第三十三頁，共54頁。第九章：網絡設備與網絡互聯(lián)/網絡設備/路由器能力上分高端路由器中低端路由器結構上分模塊化結構非模塊化結構網絡位置上分核心路由器接入路由器功能上分通用路由器專用路由器性能上分線速路由器非線速路由器第四代與第五代路由器第三十四頁，共54頁。第九章：網絡設備與網絡互聯(lián)/網絡設備/路由器第四代路由器：采用了硬件轉發(fā)模式，解決了帶寬容量和性能不足的瓶頸問題，但是基于ASIC的硬件轉發(fā)在獲取高性能的同時，犧牲了業(yè)務靈活性。在設計ASIC芯片的時候，對轉發(fā)流程作了大量優(yōu)化。如果在IP轉發(fā)中還要做一些復雜的額外處理，ASIC借無能為力了。第五代路由器：自在硬件體系結構上仍采用硬件轉發(fā)模式和交換網式結構，在關鍵的IP轉發(fā)和業(yè)務流程處理上采用了可編程的，轉為IP網絡設計的網絡處理器技術，代替了原來的ASIC技術。通過軟件來控制處理流程。對于路由表查找算法，QoS的擁塞控制算法等采用硬件協(xié)處理器來提高處理性能。實現(xiàn)軟件業(yè)務靈活性與高性能硬件轉發(fā)的結合。軟交換：是一種功能實體，為下一代網絡（NGN）提供具有定時性要求的呼叫控制功能，使下一代網絡呼叫與控制的核心。傳統(tǒng)的“呼叫控制”功能是和業(yè)務結合在一起的，不同的業(yè)務所需要的呼叫控制功能不同，而軟交換則是與業(yè)務無關的，軟交換提供的呼叫控制功能是各種業(yè)務的基本呼叫控制，未來的軟交換是盡可能的簡單的，智能控制功能盡可能的移至部的業(yè)務應用層第三十五頁，共54頁。第九章：網絡設備與網絡互聯(lián)/網絡設備/路由器路由器與節(jié)點交換機的區(qū)別：（1）路由器是用來連接不同的網絡，而節(jié)點交換機制是在一個特定的網絡中工作（2）路由器是專門用來轉發(fā)分組，而節(jié)點交換機還可接上許多個主機（3）路由器使用統(tǒng)一的IP協(xié)議，而節(jié)點交換機使用所在廣域網的特定協(xié)議（4）查找路由表時，路由器根據(jù)目的站的網絡號找出下一站（即下一個路由器）而節(jié)點交換機則根據(jù)目的站所接入的交換機號找出下一站即下一個節(jié)點交換機）

（圖示）第三十六頁，共54頁。第九章：網絡設備與網絡互聯(lián)/網絡設備/路由器223.1.4223.1.2223.1.3223.1.2.4A123Router目的網號直/間標志R,IP地址網接口號223.1.2直接（空）1223.1.3間接223.1.2.41223.1.4間接223.1.2.41A機中的路由表第三十七頁，共54頁。第九章：網絡設備與網絡互聯(lián)/網絡設備/網關網關（Gateway）：

能夠連接不同網絡的軟件和硬件結合產品（通過重新封裝信息是他被另一系統(tǒng)接收）可設在服務器上，或設在大型機上。速度慢，價格貴。分為面向連接的網關（用于虛電路網絡的互聯(lián)）和面向無連接的網關（用于數(shù)據(jù)包網絡的互聯(lián)）。常見的網關有：電子郵件網關—可從一種系統(tǒng)向別的類型系統(tǒng)傳數(shù)據(jù)IBM主機網關—可在個人機和IBM大型機間建立、管理通信因特網網關—允許、管理LAN與Internet間的接入局域網網關—試運行不同協(xié)議的網段間通信

（圖示）第三十八頁，共54頁。第九章：網絡設備與網絡互聯(lián)/網絡設備/網關GatewaySNAWAN7應用層6表示層5會話層4傳輸層3網絡層2數(shù)鏈層1物理層7應用層6表示層5會話層4傳輸層3網絡層2數(shù)鏈層1物理層7應用層6表示層5會話層4傳輸層3網絡層2數(shù)鏈層1物理層A網主機1B網主機6網關第三十九頁，共54頁。第九章：網絡設