1、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)(第2版),第8章 網(wǎng)絡(luò)的互連,本章主要內(nèi)容,互連網(wǎng)絡(luò)的基本概念； 網(wǎng)絡(luò)互連的類型和層次； 網(wǎng)絡(luò)互連的基本設(shè)備； 廣域網(wǎng)的一些技術(shù)，涉及到PSTN、X.25、DDN、ISDN、FR等。,互連網(wǎng)絡(luò)的基本概念,互連網(wǎng)絡(luò)是指將分布在不同地理位置的網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備連接起來，以構(gòu)成更大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)，最大程度地實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的共享。 網(wǎng)絡(luò)連接 網(wǎng)絡(luò)互連 網(wǎng)絡(luò)互通,網(wǎng)絡(luò)互連的類型,網(wǎng)絡(luò)互連的類型分以下幾種： 局域網(wǎng)局域網(wǎng)互連 同構(gòu)網(wǎng)互連：具有相同協(xié)議的局域網(wǎng)互連； 異構(gòu)網(wǎng)互連：不同協(xié)議的局域網(wǎng)互連； 局域網(wǎng)廣域網(wǎng)互連； 廣域網(wǎng)廣域網(wǎng)互連； 網(wǎng)絡(luò)互連需解決的問題 處理互連網(wǎng)絡(luò)的幀、分組、報文和協(xié)議的差異問

2、題；,網(wǎng)絡(luò)互連的類型,網(wǎng)絡(luò)互連從通信協(xié)議的角度來看可以分成四個層次：,物理層的互連,在不同的電纜段之間復(fù)制位信號是物理層互連的基本要求。 物理層的連接設(shè)備主要是中繼器。中繼器是最低層的物理設(shè)備，用于在局域網(wǎng)中連接幾個網(wǎng)段，只起簡單的信號放大作用，用于延伸局域網(wǎng)的長度。 嚴(yán)格地說，中繼器是網(wǎng)段連接設(shè)備而不是網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備。,數(shù)據(jù)鏈路層互連,數(shù)據(jù)鏈路層互連要解決的問題是在網(wǎng)絡(luò)之間存儲轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀。 互連的主要設(shè)備是網(wǎng)橋。 網(wǎng)橋在網(wǎng)絡(luò)互連中起到數(shù)據(jù)接收、地址過濾與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的作用，它用來實(shí)現(xiàn)多個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換。 用網(wǎng)橋?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層互連時，允許互連網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)鏈路層與物理層協(xié)議是相同的，也可以是不同

3、的。,網(wǎng)絡(luò)層互連,網(wǎng)絡(luò)層互連要解決的問題是在不同的網(wǎng)絡(luò)之間存儲轉(zhuǎn)發(fā)分組。 互連的主要設(shè)備是路由器。 網(wǎng)絡(luò)層互連包括路由選擇、擁塞控制、差錯處理與分段技術(shù)等。 如果網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議相同，則互連主要是解決路由選擇問題。 如果網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議不同，則需使用多協(xié)議路由器。 用路由器實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)層互連時，允許互連網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)層及以下各層協(xié)議是相同的，也可以是不同的。,高層互連,傳輸層及以上各層協(xié)議不同的網(wǎng)絡(luò)之間的互連屬于高層互連。 實(shí)現(xiàn)高層互連的設(shè)備是網(wǎng)關(guān)。 高層互連使用的網(wǎng)關(guān)很多是應(yīng)用層網(wǎng)關(guān)，通常簡稱為應(yīng)用網(wǎng)關(guān)。如果使用應(yīng)用網(wǎng)關(guān)來實(shí)現(xiàn)兩個網(wǎng)絡(luò)高層互連，那么允許兩個網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用層及以下各層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是不同的。,網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備網(wǎng)

4、橋,應(yīng)用場合 在一個單位內(nèi)各個部門之間的局域網(wǎng)互連； 在一個企業(yè)或校園，有上千臺計算機(jī)需要連網(wǎng)； 連網(wǎng)計算機(jī)之間的距離超過了單個局域網(wǎng)的最大覆蓋范圍； 網(wǎng)橋工作在數(shù)據(jù)鏈路層，可以實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)互聯(lián)，并在兩個局域網(wǎng)網(wǎng)段之間對數(shù)據(jù)鏈路層幀進(jìn)行接收、存儲與轉(zhuǎn)發(fā)，把兩個物理網(wǎng)絡(luò)連接成一個邏輯網(wǎng)絡(luò)；,網(wǎng)橋的特點(diǎn),特點(diǎn)： 使用網(wǎng)橋互連兩個網(wǎng)絡(luò)時，必須要求每個網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)鏈路層以上采用相同或兼容的協(xié)議。 網(wǎng)橋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(shí)現(xiàn)兩個互連網(wǎng)絡(luò)之間的通信，并實(shí)現(xiàn)大范圍局域網(wǎng)的互連。 網(wǎng)橋可以分隔兩個網(wǎng)絡(luò)之間的通信量，有利于改善互

5、連網(wǎng)絡(luò)的性能。 缺點(diǎn)： 由于網(wǎng)橋處理其接收到的數(shù)據(jù)，增加了時延，降低了網(wǎng)絡(luò)性能； 網(wǎng)橋傳遞所有的廣播； 網(wǎng)橋的成本比轉(zhuǎn)發(fā)器高；,網(wǎng)橋分隔兩個網(wǎng)絡(luò)的通信量,不同MAC子層的局域網(wǎng)的連接,網(wǎng)橋轉(zhuǎn)發(fā)所有廣播數(shù)據(jù),網(wǎng)橋的分類一,根據(jù)介質(zhì)訪問控制協(xié)議的不同，網(wǎng)橋可分四種： 透明網(wǎng)橋 源路由網(wǎng)橋 轉(zhuǎn)換式網(wǎng)橋 源路由透明網(wǎng)橋,網(wǎng)橋的分類二,本地網(wǎng)橋 用于直接連接兩個相距很近的LAN，通過網(wǎng)橋劃分網(wǎng)段以提高網(wǎng)絡(luò)性能。 遠(yuǎn)程網(wǎng)橋 用來連接兩個遠(yuǎn)距離的網(wǎng)絡(luò)，通常可以利用公用網(wǎng)連接分布在不同地理位置的網(wǎng)橋，以形成單個大型的網(wǎng)絡(luò)（遠(yuǎn)程網(wǎng)橋也可通過路由器來實(shí)現(xiàn)）。,網(wǎng)橋的分類三,級聯(lián)和多端口網(wǎng)橋,路由器（Router）

6、,路由器的工作原理,路由器的特點(diǎn),特點(diǎn) 路由器是在網(wǎng)絡(luò)層上實(shí)現(xiàn)多個網(wǎng)絡(luò)之間互連的設(shè)備； 路由器為兩個或三個以上網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)傳輸解決最佳路徑選擇； 路由器與網(wǎng)橋的區(qū)別： 網(wǎng)橋獨(dú)立于高層協(xié)議，它把幾個物理子網(wǎng)連接起來，向用戶提供一個大的邏輯網(wǎng)絡(luò)。 路由器則是從路徑選擇角度為邏輯子網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸提供最佳的路線； 路由器要求節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)層以上的各層使用相同或兼容的協(xié)議。,路由器的基本功能,連接功能 網(wǎng)絡(luò)地址判斷 最佳路由選擇 數(shù)據(jù)處理功能,路由器的相關(guān)概念,靜態(tài)路由 動態(tài)路由 路由表 路由協(xié)議 路由信息協(xié)議RIP 開放最短路徑優(yōu)先OSPF,路由信息協(xié)議RIP,RIP協(xié)議是一種距離矢量協(xié)議，它根

7、據(jù)源節(jié)點(diǎn)與目的節(jié)點(diǎn)之間的路由器或路程段的數(shù)目（也稱為跳數(shù)）來決定發(fā)送數(shù)據(jù)包的最佳途徑。 缺點(diǎn)： 路由器的路由更新信息會占用更多的網(wǎng)絡(luò)帶寬； RIP路由協(xié)議最大跳數(shù)為15適用于小規(guī)模網(wǎng)絡(luò)。 RIP不能根據(jù)線路速率、延遲、帶寬等因素確定最佳路徑。,開放最短路徑優(yōu)先OSPF,OSPF是一種鏈路狀態(tài)路由協(xié)議，除了路由器的數(shù)目外，OSPF還可以通過判斷路程段之間的連接速率和負(fù)載平衡來確定發(fā)送數(shù)據(jù)包的最佳途徑。 OSPF可以支持大型的互連網(wǎng)絡(luò)，它將網(wǎng)絡(luò)劃分為多個區(qū)域，采用層次型的路由選擇。 路由器更新信息時，每臺路由器只發(fā)送與其自身相連的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的信息，而不是整個路由表。通常情況下，用于更新鏈路狀態(tài)的數(shù)據(jù)

8、包很小，且發(fā)送并不頻繁，因而大大減少了由此產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)通信量，從而減少了網(wǎng)絡(luò)擁塞。 在運(yùn)行OSPF的網(wǎng)絡(luò)里，各區(qū)域之間會進(jìn)行路由選擇，每個區(qū)域的內(nèi)部路由選擇是在區(qū)域內(nèi)部進(jìn)行，當(dāng)某個區(qū)域存在鏈路故障又恢復(fù)的問題時，其他區(qū)域內(nèi)的路由器則不會受影響，無需不斷運(yùn)行OSPF算法。,路由器的分類,單協(xié)議和多協(xié)議路由器,路由器的分類,橋路由器（Brouters）,路由器的分類,本地和遠(yuǎn)程路由器,網(wǎng)關(guān)（Gateway）,網(wǎng)間協(xié)議變換器 實(shí)現(xiàn)不同協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)之間的互連，包括不同網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)之間互連， 實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)與遠(yuǎn)程網(wǎng)之間的互連。 網(wǎng)關(guān)一般用于不同類型、差別較大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之間的互連。又可用于同一個物理網(wǎng)而在邏

9、輯上不同的網(wǎng)絡(luò)之間互連，還可用于不同大型主機(jī)之間和不同數(shù)據(jù)庫之間的互連。,廣域網(wǎng)的相關(guān)技術(shù),公用電話交換網(wǎng)絡(luò)（PSTN）； 綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN）； 公用分組交換網(wǎng)絡(luò)（X.25）； 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)（DDN）； 幀中繼（FR）； xDSL技術(shù)； 異步轉(zhuǎn)移模式（ATM） 。,公用電話網(wǎng)PSTN,PSTN采用的技術(shù) PSTN提供的是一個模擬的專有通道，通道之間經(jīng)由若干個電話交換機(jī)連接而成。 從OSI七層模型的角度來看，PSTN可以看成是物理層的一個簡單的延伸，沒有向用戶提供流量控制、差錯控制等服務(wù)。 由于PSTN是一種電路交換的方式，所以一條通路自建立直至釋放，其全部帶寬僅能被通路兩端的設(shè)備使用，

10、即使它們之間并沒有任何數(shù)據(jù)需要傳送。因此，這種電路交換的方式不能實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)帶寬的充分利用。 通過公用電話交換網(wǎng)，可以實(shí)現(xiàn)下面的功能： 撥號接入Internet/Intranet/LAN； 實(shí)現(xiàn)兩個或多個LAN之間的互連； 和其它廣域網(wǎng)的互連。,通過PSTN實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連,通過普通撥號電話線； 通過租用電話專線。,綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)ISDN,ISDN將多種業(yè)務(wù)集成在一個網(wǎng)內(nèi)，為用戶提供經(jīng)濟(jì)有效的數(shù)字化綜合服務(wù)，包括電話、傳真、可視圖文及數(shù)據(jù)通信等。ISDN使用單一入網(wǎng)接口，利用此接口可實(shí)現(xiàn)多個終端（ISDN電話、終端等）同時進(jìn)行數(shù)字通信連接。 ISDN的組成部件 用戶終端（TE1和TE2 ）、終端適配

11、器、網(wǎng)絡(luò)終端；,ISDN的傳輸速率,ISDN基本速率接口BRI 兩個B通道（64Kbps）和一個D通道（16Kbps），即2BD。 B通道用于傳輸用戶數(shù)據(jù)。D通道用于傳輸控制和信令信息。 BRI的傳輸速率通常為128Kbps，當(dāng)D通道也用于傳輸數(shù)據(jù)時，BRI的傳輸速率可達(dá)144Kbps。 ISDN基群速率接口PRI 在北美洲和日本，PRI提供23B+D，總傳輸速率為1.544Mbps。 在歐洲、澳大利亞、中國和其它國家，PRI提供30B+D，總傳輸速率為2.048Mbps。 ISDN的PRI提供了更高速率的數(shù)據(jù)傳輸，因此，可實(shí)現(xiàn)可視電話、視頻會議或LAN間的高速網(wǎng)絡(luò)互連。,ISDN的應(yīng)用,公共

12、分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)X.25,公共分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)是一個以數(shù)據(jù)通信為目標(biāo)的公共數(shù)據(jù)網(wǎng)PDN（Public Data Network）。在PDN內(nèi)各節(jié)點(diǎn)是由交換機(jī)（PSE）組成的。 交換機(jī)間交換的數(shù)據(jù)單元是分組（數(shù)據(jù)包），交換機(jī)具有存儲轉(zhuǎn)發(fā)分組的能力。 為了使用戶設(shè)備經(jīng)PDN的連接實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，ITU-T于1976年推出了X.25建議書。X.25建議書使PDN向用戶提供了統(tǒng)一的接口規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)，所以習(xí)慣上稱PDN為X.25網(wǎng)或X.25 PDN。,X.25網(wǎng)的特點(diǎn),統(tǒng)一的用戶設(shè)備接口 X.25網(wǎng)內(nèi)各節(jié)點(diǎn)是具有運(yùn)算、存儲轉(zhuǎn)發(fā)等功能的專用計算機(jī)，向用戶設(shè)備提供了統(tǒng)一的接口，從而能夠?qū)崿F(xiàn)不同速率、碼型和傳輸控制規(guī)程的

13、用戶設(shè)備接入X.25網(wǎng)進(jìn)行相互通信。 高可靠性 為保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸，采用大量的差錯控制協(xié)議； 第三層協(xié)議提供了可靠的面向連接的虛電路服務(wù)； 每個交換機(jī)至少與另兩個交換機(jī)相連接來增加網(wǎng)絡(luò)的抗毀性和可靠性。 多路復(fù)用技術(shù) 在單一的物理鏈路上可同時復(fù)用多條邏輯信道（虛電路），使一個用戶設(shè)備能同時與多個用戶設(shè)備進(jìn)行通信； 流量控制與管理 X.25網(wǎng)內(nèi)通過流量控制協(xié)議來實(shí)現(xiàn)對流量的控制，并且具有擁塞控制機(jī)制來防止擁塞現(xiàn)象的產(chǎn)生。 點(diǎn)對點(diǎn)協(xié)議 X.25是一個點(diǎn)對點(diǎn)協(xié)議，不支持廣播，可以采用每個節(jié)點(diǎn)兩兩相連的全網(wǎng)狀拓?fù)洌?與其它網(wǎng)絡(luò)互連 可以與公用電話網(wǎng)、ISDN等公用網(wǎng)互連；,數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)DDN,DDN是

14、一個公共數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，為用戶提供一個高質(zhì)量、高帶寬的數(shù)字傳輸通道，它由數(shù)字通道、DDN節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)管控制和用戶環(huán)路組成，由DDN提供的業(yè)務(wù)又稱數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)（DDS）。 X.25只是對端系統(tǒng)的高層協(xié)議透明，而DDN則是完全透明的，這意味著DDN支持任何規(guī)程，不受約束，只要通信雙方自行約定了通信協(xié)議就能在DDN上進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。 DDN可以支持任何類型的用戶設(shè)備入網(wǎng)，比如計算機(jī)、PC機(jī)、終端，也可以是圖像設(shè)備、語音設(shè)備或LAN等，支持?jǐn)?shù)據(jù)、圖像、聲音等多種業(yè)務(wù)。 DDN提供的業(yè)務(wù)和服務(wù) 專用電路：點(diǎn)對點(diǎn)專線和多點(diǎn)專線 幀中繼； 壓縮話音/G3傳真業(yè)務(wù)； 虛擬專用網(wǎng)；,幀中繼,幀中繼類似于X.25網(wǎng)絡(luò)

15、，都是點(diǎn)對點(diǎn)的交換網(wǎng)絡(luò)。 幀中繼與X.25不同 X.25強(qiáng)調(diào)網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸?shù)母叨瓤煽啃裕?幀中繼則著眼于數(shù)據(jù)的快速傳遞，最大程度地提高網(wǎng)絡(luò)的吞吐量。 幀中繼具有高的網(wǎng)絡(luò)吞吐量、低延時等特性，向用戶提供的入網(wǎng)速率可由低速到高速（64Kbps 2.048Mbps）；,xDSL技術(shù),DSL是數(shù)字用戶環(huán)路（Digital Subscriber Line），以銅質(zhì)電話雙絞線為傳輸介質(zhì)的點(diǎn)對點(diǎn)傳輸技術(shù)。DSL使用在電話系統(tǒng)中沒有被利用的高頻信號傳輸數(shù)據(jù)以彌補(bǔ)銅線傳輸?shù)囊恍┤毕荨?xDSL的特點(diǎn) xDSL支持工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 支持任意數(shù)據(jù)格式或字節(jié)流數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)：電話、視頻、圖像、多媒體等； xDSL是一種Modem x

16、DSL的調(diào)制技術(shù)有三種方式，即2B1Q、無載波幅相調(diào)制CAP和離散多音頻調(diào)制DMT。該技術(shù)把頻率分割成三部分，分別用于POTS（普通電話服務(wù)）、上行和下行高速寬帶信號。 對稱與非對稱之分 xDSL有對稱與非對稱之分，分別用于滿足不同用戶需求。 應(yīng)用于兩個局域網(wǎng)之間的互連應(yīng)用，應(yīng)選擇使用對稱xDSL； 用戶連接ISP可以使用非對稱。,xDSL的種類,對稱的DSL HDSL HDSL是高速對稱四線DSL。這種技術(shù)可在兩對銅線上提供1.544Mbps（全雙工方式）的速度，在三對銅線上提供2.048Mbps（全雙工方式）的速度。 SDSL SDSL是HDSL的單對線版本，也被稱為S-HDSL。S-HD

17、SL是高速對稱二線DSL，它可以提供雙向高速可變比特率連接，速率范圍從160Kbps到2.048Mbps IDSL 通過在用戶端使用ISDN終端適配器及ISDN接口卡，可以提供128Kbps上下行速率的服務(wù)。,xDSL的種類,非對稱的DSL ADSL ADSL為非對稱數(shù)字用戶環(huán)路，在二個傳輸方向上的速率是不一樣的。它使用單對電話線，為網(wǎng)絡(luò)用戶提供很高的傳輸速率，從32Kbps到8.192Mbps的下行速率和從32Kbps到1.088Mbps的上行速率，同時在同一根線上可以提供語音電話服務(wù)，支持同時傳輸數(shù)據(jù)和語音。 ADSL的調(diào)制技術(shù)主要有離散多音頻調(diào)制技術(shù)DMT和無載波調(diào)幅調(diào)相技術(shù)CAP兩種。

18、 RADSL RADSL為速率自適應(yīng)數(shù)字用戶環(huán)路，是ADSL的一種擴(kuò)充，允許服務(wù)提供者調(diào)整xDSL連接的帶寬以適應(yīng)實(shí)際需要并且解決線長和質(zhì)量問題。它利用一對雙絞線傳輸，支持同步和非同步傳輸方式，速率自適應(yīng)，下行速率從640Kbps到12Mbps，上行速率從128Kbps到1Mbps，支持同時傳輸數(shù)據(jù)和語音。 VDSL VDSL甚高速數(shù)字用戶環(huán)路，是一種極高速非對稱數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。它是在ADSL的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的xDSL技術(shù)，可以將傳輸速率提高到2552Mbps，應(yīng)用前景更廣。,ADSL的典型連接結(jié)構(gòu),異步傳輸模式,異步傳輸模式 (Asynchronous Transfer Mode，ATM)是一種重要的廣域網(wǎng)技術(shù)，它集分組交換的高效率和電路交換的高速率二者的優(yōu)點(diǎn)為一體，ATM是一種快速分組交換技術(shù)，也稱為信元交換。是高速傳輸數(shù)據(jù)、語音、視頻和多媒體的網(wǎng)絡(luò)，可以滿足人們對通信網(wǎng)的新的通信業(yè)務(wù)要求。,異步傳輸模式,異步傳輸模式 (Asynchronous Transfer Mode，ATM)是以定長信元（Cell）作為高速通信信息的載體，能提供高速和小延遲的異步轉(zhuǎn)送。ATM信元是固定長度的分組，共有個字節(jié)