网际互连的概念和体系结构模型全解
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3-7-1网络互连的概念
网络互连的要求
• 网络互连时需满足以下要求(原则)：
在网络之间至少提供一条物理上连接的链路和对 该链路的控制规程
在不同网络之间提供合适的路由；
不要对参与互连的某个网络的硬件、软件或网络 结构和协议做大的修改； 不能为提高整个网络的传输性能而影响各子网的 传输性能。
网络互连的类型
• 网络互连主要有四种类型：
在这种连接中主要考虑的是物理连接，即信号电 平、连接器的引脚、电缆长度及传输介质的选取。在
这种连接中强调 互联网络在OSI模式中的下三层的兼
容 性。例如：要通过RS232与X.25通信，则双方都要 具有相同的数据链路层、物理层与传输层的格式，才 能相互通信。这种方法对上层没有更高的要求，每种 网络可以有自己的上层处理方法。
LAN与LAN互连
LAN与WAN互连
WAN与WAN互连
LAN通过WAN与其他LAN互连
四种网络互连形式
LAN1 R （a）LAN与LAN互连 LAN R （b）LAN与WAN互连 WAN1 R （c）WAN与WAN互连 LAN1 R1 WAN2LAN2
（d）LAN通过WAN与LAN互连
网络互连的概念
网络互连就是将多个独立的网络连 接到一起，以便访问远程资源和分布式 控制。 利用相应的技术和设备将多个网络或 设备连接起来，以达到更大范围的数据 传输和资源共享目的。
网络互联的必要性
1、网络互联是局域网发展的必然趋势； 2、异构网的互联是客观存在的； 3、各种类型的通信子网将长期共存下去 4、改善网络性能； 5、提高网络的安全可靠性；
（1）利用网间连接器实现互连。 利用复杂程度不同的网间连接器 （网络互连设备）G，将各种网络互连 在一起。由于一个网络的主要组成部分 是结点（通信处理机CP）和主机H （HOST），因此可以采用三种互连方式， 即CP-G-CP方式、H-G-H方式和HG-HG方 式。HG表示网关的功能集成在主机中。
网际互连__OSI七层模型
⽹际互连__OSI七层模型概述 OSI(Open System Interconnection，开放系统互连)七层⽹络模型称为参考模型，是⼀个逻辑上的定义、⼀个规范。
它把⽹络从逻辑上分为了7层。
每⼀层都有相关、相对应的，⽐如⽹卡、、、防⽕墙。
OSI 七层模型是⼀种框架性的设计⽅法，建⽴七层模型的主要⽬的是为解决异种⽹络互连时所遇到的兼容性问题，其最主要的功能就是帮助不同类型的主机实现数据传输。
它的最⼤优点是将服务、接⼝和协议这三个概念明确地区分开来， 通过七个层次化的结构模型使不同的系统、不同的⽹络之间实现可靠的通信。
OSI结构更加严谨，成本更⾼；TCP/IP结构较简单，成本更低。
模型优点 建⽴七层模型的主要⽬的是为解决异种⽹络互连时所遇到的兼容性问题。
它的最⼤优点是将服务、接⼝和协议这三个概念明确地区分开来：服务说明某⼀层为上⼀层提供⼀些什么功能，接⼝说明上⼀层如何使⽤下层的服务，⽽协议涉及如何实现本层的服务。
各层之间具有很强的独⽴性，中各实体采⽤什么样的协议是没有限制的，只要向上提供相同的服务并且不改变相邻层的接⼝就可以了。
(1)⾼层不需要知道低层是如何实现的，只需使⽤下层协议就可以了。
(2)当任何⼀层发⽣变化时，只要层间接⼝不发⽣变化，那么这种变化就不会影响到其他层，提⾼了⽹络的适应性。
(也是OSI的⼯作原理) ⽹络七层的划分也是为了使⽹络的不同功能模块(不同层次)分担起不同的职责，从⽽带来如下好处： ●减轻问题的复杂程度，⼀旦⽹络发⽣故障，可迅速定位故障所处层次，便于查找和纠错以及维护； ●在各层分别定义标准接⼝，使具备相同的不同能实现互操作，各层之间则相对独⽴，⼀种⾼层协议可放在多种低层协议上运⾏； ●能有效刺激⽹络技术⾰新，因为每次更新都可以在⼩范围内进⾏，不需对整个⽹络动⼤⼿术； ●每层的功能和提供的服务都有精确的定义和说明，有利于促进标准化。
物理层(Physical Layer) 定位：OSI 模型的最低层或第⼀层，该层包括物理连⽹媒介，如电缆连线连接器。
网络互联概念结构与协议
1-1 因特网的组织结构
在组织结构上， 在组织结构上，因特网是一个全球范围内的互联 网络，是由一个个独立的单网络通过“网关” 网络，是由一个个独立的单网络通过“网关” 互相连接而形成的， 互相连接而形成的，每个单网络可以自由地连 入或退出，所以它的组织结构是动态的。 入或退出，所以它的组织结构是动态的。 构成因特网的单网络又称为“物理网络” 构成因特网的单网络又称为“物理网络”，可以 把它们划分为三个类别： 把它们划分为三个类别： 组织性网络——直接拥有用户群的本地网络； 直接拥有用户群的本地网络； 组织性网络 直接拥有用户群的本地网络 地区性网络——在一定地区范围内提供接入因 地区性网络 在一定地区范围内提供接入因 特网服务的管理性网络； 特网服务的管理性网络； 中转性网络——跨地区和国家完成互连的主干 中转性网络 跨地区和国家完成互连的主干 网络。 网络。
因特网分层功能结构的演示（三） （
网际互联层就象是在地板上面贴上一层地毯， 网际互联层就象是在地板上面贴上一层地毯， 它完全掩盖了下面所有细节上的差异。 它完全掩盖了下面所有细节上的差异。
四、一丝不苟的可靠传输协议TCP 一丝不苟的可靠传输协议
TCP(Transfer Control Protocol)的功能，是在 的功能， 的功能 用户主机与被访问的另一台主机之间，建立一条可 用户主机与被访问的另一台主机之间， 靠的逻辑联结通路，并对这条通路上传输的数据流 靠的逻辑联结通路， 在质量和安全上实施控制。 在质量和安全上实施控制。 当一个客户机发出要访问一个服务器的申请后， 当一个客户机发出要访问一个服务器的申请后， TCP就会在客户 服务器直接“架设好一条热线”， 就会在客户-服务器直接“架设好一条热线” 就会在客户 服务器直接 并随时保障这条“热线”畅通和可靠。至于热线是 并随时保障这条“热线”畅通和可靠。 如何拼接起来的，那是网际互联层中的网间协议 如何拼接起来的， IP去完成的事。 去完成的事。 去完成的事 TCP的传输方式是将数据流“分段”后按管道式传 的传输方式是将数据流“分段” 的传输方式是将数据流 输，就象将一桶一桶的水注入到管道中，输送到目 就象将一桶一桶的水注入到管道中， 的端，保证进去的与出来的完全一样。 的端，保证进去的与出来的完全一样。
第3章 网际互连
网际互连设备
网络互联设备又称为中间系统或中继(relay) 系统。
物理层中继系统：中继器，共享式HUB。
数据链路层中继系统：网桥或桥接器(bridge)。
网络层中继系统：路由器(router)。
网桥和路由器的混合物：桥路器(brouter)。
网络层以上的中继系统：网关(gateway)。
1 1 5 1 网1 E 网5 网2 网3 1 1 2 1 3 1 3 1 4 1 B 5 1 6 1 网6 F
D
2 1 5 1 4 1 6 1 C
A
4 1 网 4 6 1
更新后
1 2 3 4 6 2 2 1 1 2 A A C
C 说：“我到网 4 的距离是 1。” 但 B 没有必要绕道经过路由器 C 再到达网 4，因此这一项目不变。
源路由(source route)网桥在发送帧时将详细 的路由信息放在帧的首部中。 源站以广播方式向欲通信的目的站发送一个 发现帧，每个发现帧都记录所经过的路由。 发现帧到达目的站时就沿各自的路由返回源 站。源站在得知这些路由后，从所有可能的 路由中选择出一个最佳路由。凡从该源站向 该目的站发送的帧的首部，都必须携带源站 所确定的这一路由信息。
网桥
站表
端口管理 软件 端口 1
网桥协议 实体
缓存
站地址 端口 1 ① ② 1 ③ 1 ④ 2 2 ⑤ ⑥ 2 端口 2
网桥
网段 A ① ② ③ ④
网段 B ⑤ ⑥
使用网桥带来的好处
过滤通信量。 扩大了物理范围。 提高了可靠性。 可互连不同物理层、不同 MAC 子层和不 同速率（如10 Mb/s 和 100 Mb/s 以太网） 的局域网。
第六章网络互连-
半网关（half-gateway）：网关结构被分成两部分， 中间通过一条通信链路连接，每个半网关由一个网络服务 提供者拥有和维护。
2019/12/18
4
• 用于1,2这二层的并不称之为网络互连，仅仅 是把一个网络扩大的，而这仍然是一个网络。
• 一般讨论的互连网：是指用路由器进行互连网 络。
• 注意：有许多有关TCP/IP的文献将网络层使 用的路由器称为网关。
2019/12/18
10
它们的关系如下：
OSI
应用层
各种应用协议 TELNET,FTP,SMTP
4 运输层
TCP,UDP
ICMP
3 网络层
（Internet层）
RARP ARP
2 Data link 与各种网络的接口
1 物理层
2019/12/18
物理硬件
TCP/IP
Data link,物理层不是 TCP/IP的一部分
即将32bit的IP地址中的每8位用等效的十进制表示，并每 8位之间加上一个点。
例：10000001 00001011 00000011 00011111
129
11
3
31
IP=129.11.3.31
2019/12/18
16
三、IP地址与物理地址
以下图说明
IP地址
首部 应用层数据 TCP报文
网络层及以上 使用IP地址
8个
8个
6个
255.255.252.0
10个
—id（子网号）6位：可表示子网号62 个；（全“1”，“0”不用）
② 主机号（host—id）10位：可表示1022个主机 （全“1”，全“0”不用）
③ 子网可使用的IP地址： 第一子网：从130.50.4.1开始~130.50.4.254； 第二子网：从130.50.8.1开始。
2019/12/18
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• 用于1,2这二层的并不称之为网络互连，仅仅 是把一个网络扩大的，而这仍然是一个网络。
• 一般讨论的互连网：是指用路由器进行互连网 络。
• 注意：有许多有关TCP/IP的文献将网络层使 用的路由器称为网关。
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它们的关系如下：
OSI
应用层
各种应用协议 TELNET,FTP,SMTP
4 运输层
TCP,UDP
ICMP
3 网络层
（Internet层）
RARP ARP
2 Data link 与各种网络的接口
1 物理层
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物理硬件
TCP/IP
Data link,物理层不是 TCP/IP的一部分
即将32bit的IP地址中的每8位用等效的十进制表示，并每 8位之间加上一个点。
例：10000001 00001011 00000011 00011111
129
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3
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IP=129.11.3.31
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三、IP地址与物理地址
以下图说明
IP地址
首部 应用层数据 TCP报文
网络层及以上 使用IP地址
8个
8个
6个
255.255.252.0
10个
—id（子网号）6位：可表示子网号62 个；（全“1”，“0”不用）
② 主机号（host—id）10位：可表示1022个主机 （全“1”，全“0”不用）
③ 子网可使用的IP地址： 第一子网：从130.50.4.1开始~130.50.4.254； 第二子网：从130.50.8.1开始。
网络基础知识-网络互连概述
网络基础知识-网络互连概述前言网络互连是当前计算机网络的重要发展方向，也是实现互联网的根本。
随着互联网的不断发展，网络互连方案也在不断升级和演变。
本文将介绍网络互连的基本概念、发展历程、实现方式以及未来的发展方向。
基本概念网络互连网络互连是指在不同的计算机网络之间建立联系、实现信息交换的技术。
它是计算机网络通信的基础。
互联网互联网是由多个计算机网络互连而成的全球性网络。
它由无数个网段组成，这些网段由不同的机构、企业和个人自主建设和管理，没有一个中央管理机构。
互联网的核心技术是TCP/IP协议。
发展历程20世纪60年代，美国国防部开始研制“ARPA网”（Advanced Research Projects Agency Network），用于高校、研究机构之间的通信。
1969年，ARPA网通过美国加利福尼亚大学洛杉矶分校（UCLA）与斯坦福研究所（SRI）实现联网，这是互联网的雏形。
80年代，互联网开始商用化，ARPANET逐渐退役，网际互连（Internet）逐渐成为网络互连服务的代名词。
90年代，英国科学家蒂姆·伯纳斯-李发明了万维网，使得互联网使用变得更加简单。
21世纪以来，互联网的普及率不断提升，网络互连的能力也有了明显的提高。
移动互联网、物联网等新兴技术的出现，加速了网络互连服务的普及和发展。
实现方式网络互连可以通过多种方式实现，主要包括以下几种：网关互连网关是实现不同协议之间通信的设备，它可以翻译不同网络之间传输的数据格式和协议。
网关可以将两个或多个独立的网络互连在一起。
路由器互连路由器是管理网络数据包流向的设备，它能够判断数据的最佳传输路径并进行数据包转发。
路由器可以实现子网之间的互联。
隧道互连隧道技术将一个协议的数据封装到另一个协议中进行传输，实现不同网络之间的互连。
隧道技术在虚拟专用网络（VPN）的实现中应用较多。
未来发展未来，网络互连将朝着更加开放、安全、可靠和高效的方向发展。
网络互连概述
1.3 网络互连的层次
如果按照网络互连设备在OSI参考模型中所属 的层次来划分，网络互连可分为以下4种： • 物理层互连。 • 数据链路层互连。 • 网络层互术基础
计算机网络技术基础
网络互连概述
1.1 网络互连概念
网络互连是指采用各种网络设备将 同一类型的网络，或者不同类型的网络 及其产品相互连接起来，进行数据通信 和资源共享。
1.2 网络互连基本原理
按照网络的传输特性和通信协议的异同，可以把“互连网 络”分为同构网和异构网两种类型。 • 同构网（homogeneous net），是指相互连接的网络具有相同特 性和性质，即具有相同的通信协议，呈现给接入网络设备的界 面也相同，一般是同一厂商提供的某种单一类型的网络。 • 异构网（heterogeneous net），是指相互连接的网络具有完全不 同的传输性质和通信协议。目前，不同类型的网络之间的连接 大多是异构网间的连接。
计算机网络的基本概念与组成结构介绍
计算机网络的基本概念与组成结构介绍计算机网络是由多台计算机相互连接，从而实现信息和资源共享的系统。
它是现代信息化时代的基础设施之一，涵盖了众多技术和理论，如网络拓扑、通信协议、路由算法、网络安全等。
本文将介绍计算机网络的基本概念和组成结构，以帮助读者更好地理解计算机网络。
一、计算机网络的基本概念1.协议协议指的是计算机网络中通信双方遵循的规则和规范，用于确保网络通信的正常运作。
计算机网络中的各种通信协议分为物理层协议、数据链路层协议、网络层协议、传输层协议和应用层协议。
这些协议在计算机网络通信的各个环节中扮演着不同的角色，是保证网络正常运作的重要保障。
2.拓扑结构计算机网络中的拓扑结构是指计算机之间的连接方式。
常见的拓扑结构有星型、总线型、环型、树型等。
每种拓扑结构都有其特点和应用场景，例如星型拓扑结构适用于小型局域网，树型拓扑结构适用于大型企业局域网等。
3.路由器路由器是计算机网络中连接不同子网的设备，它能够实现数据包的转发和路由选择。
路由器通过学习网络中不同子网的拓扑结构和路由信息，能够向目标子网发送数据包，从而实现网络的互通和数据交换。
4.端口在计算机网络中，端口指的是唯一标识计算机中不同应用程序的数字标识。
端口号通常由操作系统随机分配，用于区分多个应用程序之间的数据传输。
例如，Web服务器的默认端口号为80，FTP服务器的默认端口号为21。
二、计算机网络的组成结构1.物理层物理层是计算机网络中的最底层，它主要负责处理物理连线和电信号转换，用于实现计算机对物理媒介的连接和数据传输。
物理层的主要设备包括网卡、中继器、传输介质等。
2.数据链路层数据链路层是计算机网络中的第二层，它主要负责处理数据帧的传输和检错，用于保证数据在传输过程中的可靠性。
数据链路层的主要设备包括交换机、网桥等。
3.网络层网络层是计算机网络中的第三层，它主要负责处理数据包的路由和转发，用于实现计算机之间的互通和跨子网的数据传输。
[VIP专享]网络互联概念、体系结构与协议
第一讲网络互联概念、体系结构与协议——1.网络互联的动机——社会的进步和科技的发展，使得人们对信息的共享在广度与深度两个方面都提出了更高的要求，这就是网络互联的主要动机，但是，许多网络都是独立的实体，仅为某个集团服务。
更重要的是，没有一个网络能满足所有的用途，因此，在单一的硬件技术基础上不可能建立一种通用网络。
——为了实现各种网络的互联，国际标准化组织（ISO）制定了开放系统互联（Open System Interconnectin，OSI）参考模型。
所谓开放，就是指只要遵循OSI标准，一个系统就可以和位于世界上任何地方的同样遵循这一标准的其他任何系统进行通信。
OSI模型提供了一个讨论不同网络协议的参考点。
——尽管OSI的体系结构从理论上讲是比较完整的，其各层协议也考虑得很周到，但实际上，完全符合OSI各层协议的商用产品却极少进入市场，远远不能满足各种用户的需要。
而使用TCP／IP协议的产品却大量涌入市场，几乎所有的工作站都配有TCP／IP协议，这就使得TCP／IP成为计算机网络的事实上的国际标准。
——2.OSI参考模型——OSI参考模型采用了如图1所示的七个层次的体系结构。
各层的主要任务为：————a.物理层：在通信信道上传输比特流；——b.数据链路层：为网络层提供无差错的数据传输；——c.网络层：控制子网的操作；——d.运输层：提供端点间可靠、透明的数据传送，提供端到端的差错控制和流控制；——e.会话层：提供不同主机间通信的应用进程之间的建立，组织和协调；——f.表示层：解决用户信息的语法表示问题；——g.应用层：包含了一系列经常需要的协议。
——3.TCP／IP参考模型——TCP／IP参考模型见图2，其中，主机网络层指出应用哪些协议可以传输IP分组；网络互联层的主要任务是使主机发送传输分组数据到网络并独立地传送到目的地；运输层的任务是提供源和目的主机对等实体间的会话；应用层包含所有的高层协议。
网际互连
实际上各之间在编址方案、最大分组长度、路访问机制、超时、差错恢复、状态报告、路由选择技术、用户 访问控制技术及连接方式服务（虚电路）或无连接服务（数据报）等方面有不同程度的差异。际互连的基本要求 是对原有路尽量不作修改，不增加原有路开销，不降低路性能。为此，际互连设施应具有容异的能力。
功能
2.1基本功能 基本功能是指络互连所必需的功能，包括不同络之间传送数据时的寻址与路由功能选择的功能。 2.2扩展功能 扩展功能是指当互连的络提供不同的服务类型时所需的功能，包括协议转换、分组长度变换、分组重新排序 及差错检测等功能。
分组交换之间互连可在主机一级或分组交换机一级进行。在主机一级互连要在1与2之间插入一个新的主机G 作关。因为对1来讲，关G像是它的一个普通用户主机，对2来讲，关G也像是它的一个用户主机。关G起着终止每 个路内部协议而转换成别的协议，引导分组从一个过渡到另一个的作用，不需改变原来的路协议。在分组交换机 一级互连，若将一个分组交换机用作关，这样就需改变原的编址，加上区分1或2的标志，这是违反上述互连的基 本要求的，不是有效的途径。
感谢观看
际互连的层次
互连（Interconnection）是指在两个物理络之间至少有一条在物理上连接的线路，但不能保证两个络一定 能进行数据交换，这取决于两个络的通信协议是否相互兼容。
互通（Intercommunication）是指两个络之间可以交换数据。 互操作（Interoperability）是指络中不同计算机系统之间具有透明访问对方资源的能力。 互连是络互连的基础，互通是络互连的手段，互操作是络互连的目的。
分组交换之间的互连
际互连的关键是进行必要的协议变换，要求这种变换对各的影响最小。解决的办法是在间插入关，其功能是 将按一种协议传送的分组变换成适合于另一种协议的分组。关可以是双边的，也可以是多边的，即它可连接两个 或多个路。为了减少协议变换的种类，互连的路采用一种相同的标准际分组格式，这种格式不用于任何内，所以 不要求任何互连路修改其原有的路协议。CCITT专门为国际上分组交换互连制订了X.75建议。它与X.25建议大致 相同，主要不同之处是X.75的有关呼叫建立和呼叫拆除的分组中，在用户任选业务字段的前面专门增加际业务字 段，供路管理时的信号联络用。
功能
2.1基本功能 基本功能是指络互连所必需的功能，包括不同络之间传送数据时的寻址与路由功能选择的功能。 2.2扩展功能 扩展功能是指当互连的络提供不同的服务类型时所需的功能，包括协议转换、分组长度变换、分组重新排序 及差错检测等功能。
分组交换之间互连可在主机一级或分组交换机一级进行。在主机一级互连要在1与2之间插入一个新的主机G 作关。因为对1来讲，关G像是它的一个普通用户主机，对2来讲，关G也像是它的一个用户主机。关G起着终止每 个路内部协议而转换成别的协议，引导分组从一个过渡到另一个的作用，不需改变原来的路协议。在分组交换机 一级互连，若将一个分组交换机用作关，这样就需改变原的编址，加上区分1或2的标志，这是违反上述互连的基 本要求的，不是有效的途径。
感谢观看
际互连的层次
互连（Interconnection）是指在两个物理络之间至少有一条在物理上连接的线路，但不能保证两个络一定 能进行数据交换，这取决于两个络的通信协议是否相互兼容。
互通（Intercommunication）是指两个络之间可以交换数据。 互操作（Interoperability）是指络中不同计算机系统之间具有透明访问对方资源的能力。 互连是络互连的基础，互通是络互连的手段，互操作是络互连的目的。
分组交换之间的互连
际互连的关键是进行必要的协议变换，要求这种变换对各的影响最小。解决的办法是在间插入关，其功能是 将按一种协议传送的分组变换成适合于另一种协议的分组。关可以是双边的，也可以是多边的，即它可连接两个 或多个路。为了减少协议变换的种类，互连的路采用一种相同的标准际分组格式，这种格式不用于任何内，所以 不要求任何互连路修改其原有的路协议。CCITT专门为国际上分组交换互连制订了X.75建议。它与X.25建议大致 相同，主要不同之处是X.75的有关呼叫建立和呼叫拆除的分组中，在用户任选业务字段的前面专门增加际业务字 段，供路管理时的信号联络用。
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连接多个物理网络
2018年10月22日
第15页
互连方式-网关的观点
考查网关之间的通信关系
两个网关直接连接：P2P连接 多个网关连接起来
多个网关等效成大型网关(如用高性能物理网络) 物理网络的多个出口 任意两个网关间都可直接通信
网关直接连接
P2P
物理网连接网关
通信网体系与协议@西南科技大学 by zhoujinzhi@
Protocol Stack（协议栈）
具体物理网络有多种实现形式，甚至几种网络技术应用 于某个物理网络上，使得网络接口有较大变化 IP采取的对应措施（前2种为主）
1. 采用以太网接口，（物理网转换，提供以太网服务） 2. 采用PPP （物理网上叠加PPP） 3. 直接使用物理网的服务
IP
NetIf-1 NetIf-2 NetIf-3 LLC MAC PHY MAC PHY PPP PHY ATM PHY NetIf-4 NetIf-5 PPP ATM PHY NetIf-6 LLC ATM PHY NetIf-7 NetIf-8 NetIf-9 MAC ATM PHY PPP X25L3 X25L2 PHY PPP FR PHY
物理网的通信方式对IP通信有较大的影响 物理网可以分为两种类型的通信方式
广播型网络 非广播型网络
通信网体系与协议@西南科技大学 by zhoujinzhi@
2018年10月22日
第22页
通信特点－广播型物理网
物理网的通信
支持广播通信，物理网能把广播报文送达所有站点 一般也支持组播通信 支持无连接通信，任意站点间的通信无需建立连接和拆除 的过程
R
通信网体系与协议@西南科技大学 by zhoujinzhi@
2018年10月22日
第11页
NetIf (Network Interface)
NetIf：IP与具体物理网的层间接口
IP通过该接口使用物理网提供的服务
IP实现策略：如何适应多种物理网络提供的服务？
NetIf：抽象网络接口，IP不关心具体物理网 针对每种物理网，都有相应的NetIf（软件模块） 每种NetIf处理物理网细节，对IP提供抽象网络接口
网关 IP IP 物理网A IP IP IP 物理网B
2018年10月22日
网关的中继
通信网体系与协议@西南科技大学 by zhoujinzhi@
第8页
层次模型－物理网内部
需要与网络外部通信的站点都覆盖IP层
这些站点之间自然具备了IP通信
内部可以存在没有IP层的站点
这些站点无法与外部通信（IP通信意义上）
通信网体系与协议@西南科技大学 by zhoujinzhi@
2018年10月22日
第14页
互连方式-物理网的观点
物理网间的互连由网关实现
IP意义上的互连 物理网仍然是相互独立的
连接方式
一个网关连接两个物理网络 一个网关连接多个网络
连接两个物理网络
通信网体系与协议@西南科技大及交换式 点对点信道（只有两个站点），所有通信都等效
IP的通信
IP无连接通信方式、广播、组播在该种网络上实现简单
通信网体系与协议@西南科技大学 by zhoujinzhi@
2018年10月22日
第23页
通信特点－非广播型物理网
物理网的通信
不一定支持广播和组播通信 一般采用面向连接的通信 任意站点之间的通信都有连接建立、拆除过程
通信特点－非广播型物理网（续）
即使站点数少，网络的连接关系也将是异常复杂的
复杂的通信关系 是否还要划分网关和非网关？（网关的含义冲突） 若采用部分连接，与IP网络的模型有巨大的差异
网状结构中，网关起着至关重要的作用
路由的选择 IP报文在不同物理网中的中继 处理不同物理网上传输的差异 网关间的配合选路
传输路径
源：通过源物理网直接把报文送给源网关（第一个中继网关） 中继网关：通过中继物理网把报文送给下一个网关 【过程重复若干次，直到到达目的网关（最后一个网关）】 目的网关：通过目的物理网把报文直接送到目的站点
一个物理网连接多个网关将使拓扑结构变得复杂化 从不同的位置，看到的网络拓扑结构可能不同（图中x点）
3 R 网关之间都能通信＝全连通 4 R x
3 R x
4 R
R
1
R 2
R
1
R
2
通信网体系与协议@西南科技大学 by zhoujinzhi@
2018年10月22日
第21页
通信特点－物理网的影响
Gateway ( also: Router)
较多（一般几个到几十个）物理网接口（数量、类型） 只作IP的中继，只有与IP有关的协议
物理网接口（NetIf，network interface）
协议的层次结构与所接的物理网相同
End system
A－Layer …… Other Net Gateway
第三章 网际互连的概念和体系结构模型
网际互连的策略和方法
3.1 引言
把多种技术实现的网络互连成一个协调工作的 整体 根本目标：建立一个支持通用的通信服务的统 一、协作的互连网络
隐藏所有底层网络的具体细节 提供通用的通信服务
通信网体系与协议@西南科技大学 by zhoujinzhi@
例：X.25/ATM/FR IP通信
IP在该网络上有较大的局限性
网络上IP站点少时：全连接、广播＝多个重复传输 网络上IP站点多时：部分连接，无法实现任意IP站点间的 直接通信（由网关转？）
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3.2 应用级互连
不同的网络在应用上统一，以实现互连
自然连接不同网络上的应用系统 增加一种应用都要编写相应的软件 每增加一种网络都要更新所有的应用软件 中间网络对互连带来巨大的困难 网络管理和控制无法有效实现
应用层
网A
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RFCs For NetIf
RFC1042, IP over 802 LAN RFC1483, MP over ATM RFC1577, IP over ATM（IPoA） RFC2364, PPP over ATM （PPPoA） RFC2516, PPP over Ethernet （PPPoE）
网A
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网络层
网B
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3.4 Internet的性质
通用的通信服务
包容各种网络形式 不要求硬性的网络拓扑结构 存在中介网络 共享机器标识符的通用集合 用户接口与物理网络无关
用户接口 网络层
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Modern Router
More Network interface More Types of Network Interface High IP packet throughput
IP
Circuit switch R
MAC PPP PHY
SYN
PPP
ASYN
Circuit switch or Packet switch
传输路径等效
源网关1网关2…网关n目的
S R1 R2 R3 Rn D
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通信特点－等效拓扑结构
从源到目的的通信过程，可以：
网关等效为拓扑结构结构中的“点” 物理网等效为拓扑结构中的“线”
N－Layer
物理网A
… IP
物 理 网 A
物 理 网 B
IP
物 理 网 X
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Router Example
Typical Router
1 or 2 Ethernet， 1~8 WAN（Syn or Asyn Serial）
内部存在一种以上的（端－端）通信活动
端－端的IP通信 网络原就具备的端－端通信
IP
IP IP IP IP
IP
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Protocol Architecture
End System
1 个物理网接口（也可能有几个） 可能存在其它网络层协议（不在考虑范围）
网B
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3.3 网络级互连
在网络层上实现互连 分组的投递和通信服务，与数据内容无关
直接利用物理网络的特点产生高效通信 分离通信活动和应用，不必理解通信的内容 系统灵活，可建立通用的通信服务 新的网络技术只与网络层有关
互连的约束条件： 1 没有一种网络满足所有需求 2 用户需要通用的互连
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层次模型
在网络层统一到IP协议层 IP借助于各种物理网络实现的IP通信
避开不同物理网之间的直接通信问题，实现的是物理网上的 IP之间的通信 不排除物理网内存在其它类型的通信的可能性（不在该模型 的考虑范围） 做演示。 只对物理网中其它站点来的IP作中继（用IP报文的内容） 只有IP报文能够穿越网关，实现跨网的通信
通信体系
网间通信：采用无连接通信方式，适应多种网络 端端通信：通用通信服务，有/无可靠性保证的通信
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