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第三部分网络互连技术一、网络互连概念网络互连是指将分布在不同地理位置的网络、设备相互连接，以构成更大规模的Internet系统，实现Internet中的资源共享。
1、网络互连的必要性及目标必要性：●局域网发展的必然趋势；●异构网的互连是客观存在的；●各种类型的通信子网将长期共存；●改善网络性能；●提高网络的安全可靠性。
目标与要求：●在网络之间至少提供一条物理上连接的链路及对这条链路的控制规程；●在不同网络的进程之间提供合适的路由，以便交换数据；●对用户使用Internet提供计费服务。
2、网络互连设备及其选择(1)中继器中继器(Repeater)又称重发器。
是在网络物理层实现的连接。
主要功能：对通过传输介质的电信号(比特流)由网络的一段传输到另一段，并进行补偿整形、放大及转发。
适用网络拓扑结构：总线型、星型、树型。
分类：按接口数分：双口、多口(Hub)。
按其连接传输介质类型分：电缆、光缆中继器。
(2)集线器(Hub)接口多于两个的中继器。
又称为集中器。
分类：无源集线器(Passive Hub)；有源集线器(Active Hub)；智能集线器(Intelligent Hub)。
(3)交换集线器(Hub/Switch)在Hub上增加了线路交换功能，提高了传输带宽。
(4)网桥网桥(Bridge)又称桥接器，用于连接两个或两个以上具有相同通信协议、相同传输介质及相同寻址结构的局域网的互连设备。
在数据链路层实现连接。
主要功能：可扩展LAN网络覆盖范围，并能把接收网上的数据转发到另一个目的网工作站。
寻址和路由功能。
分类：本地、远程网桥。
本地网桥又分为：内桥和外桥。
内桥是文件服务器的一部分，利用不同网卡把局域网连接起来。
外桥独立于被连接的网络之外，实现两个相似的不同网络之间连接的设备。
远程网桥是指连接的两个LAN间距离超过LAN 传输介质允许的最大长度的网桥。
连接两个LAN是必须使用Modem。
(5)路由器路由器(Router)在网络层实现网络互连，具有网桥的全部功能，并增加了路由选择功能。
常用广域网有哪些连接技术广域网是一种跨地区的数据通讯网络，使用电信运营商提供的设备作为信息传输平台。
对照OSI参考模型，广域网技术主要位于底层的3个层次，分别是物理层，数据链路层和网络层。
一、PSTN（拨号上网）PSTN提供的是一个模拟的专有通道，通道之间经由若干个电话交换机连接而成。
当两个主机或路由器设备需要通过PSTN连接时，在两端的网络接入侧（即用户回路侧）必须使用PSTN调制解调器（Modem）实现信号的模/数、数/模转换。
从OSI七层模型的角度来看，PSTN可以看成是物理层的一个简单的延伸，没有向用户提供流量控制、差错控制等服务。
而且，由于PSTN是一种电路交换的方式，所以一条通路自建立直至释放，其全部带宽仅能被通路两端的设备使用，即使他们之间并没有任何数据需要传送。
因此，这种电路交换的方式不能实现对网络带宽的充分利用。
通过PSTN进行网络互联举例下图是一个通过PSTN连接两个局域网的网络互连的例子。
在这两个局域网中，各有一个路由器，每个路由器均有一个串行端口与Modem相连，Modem再与PSTN相连，从而实现了这两个局域网的互连。
ISDN是这样一种网络，由IDN发展演变而成，提供端到端的数字连接，以支持一系列的业务（包括话音和非话音业务），为用户提供多用途的标准接口以接入网络。
通信业务的综合化是利用一条用户线就可以提供电话、传真、可视图文及数据通信等多种业务。
综合业务数字网除了可以用来打电话，还可以提供诸如可视电话、数据通信、会议电视等多种业务，从而将电话、传真、数据、图像等多种业务综合在一个统一的数字网络中进行传输和处理，这也就是综合业务数字网名字的来历。
由于ISDN的开通范围比ADSL和LAN接入都要广泛得多，所以对于那些没有宽带接入的用户，ISDN似乎成了惟一可以选择的高速上网的解决办法，毕竟128kbps的速度比拨号快多了；ISDN和电话一样按时间收费，所以对于某些上网时间比较少的用户（比如每月20小时以下的用户）还是要比使用ADSL便宜很多的。
网络互连的层次和各层次连接使用的设备网络互联是指：网络在物理上的连接,两个网络之间至少有一条在物理上连接的线路,它为两个网络的数据交换提供了物资基础和可能性,但并不能保证两个网络一定能够进行数据交换,这要取决于两个网络的通信协议是不是相互兼容。
网络互连的层次有：物理层、数据链路层、网络层、传输层及其以上高层。
网络互连的设备主要有：集线器，中继器，交换机，网桥，路由器等。
1.路由器（Router）：是用于连接多个逻辑上分开的网络，它能将不同网络之间的数据信息进行“翻译”，以使它们能够相互“读”懂对方的数据，从而构成一个更大的网络。
逻辑网络是指一个单独的网络或一个子网。
当数据从一个子网传输到另一个子网时，可通过路由器来完成。
因此，路由器具有判断网络地址和选择路径的功能，它能在多网络互联环境中建立灵活的连接，可用完全不同的数据分组和介质访问方法连接各种子网。
路由器是属于网络应用层的一种互联设备，只接收源站或其他路由器的信息，提供网络间的分组转发功能，它不关心各子网使用的硬件设备，但要求运行与网络层协议相一致的软件。
2．网关（Gateway）：是连接两个协议差别很大的计算机网络时使用的设备（通常由软件实现）。
它可以将具有不同体系结构的计算机网络连接在一起。
网关是网络连接设备的重要组成部分，它不仅具有路由的功能，而且能在两个不同的协议集之间进行转换，从而使不同的网络之间进行互联。
3.集线器（HUB）：属于数据通信系统中的基础设备，它和双绞线等传输介质一样，是一种不需任何软件支持或只需很少管理软件管理的硬件设备。
它被广泛应用到各种场合。
集线器工作在局域网(LAN)环境，像网卡一样，应用于OSI参考模型第一层，因此又被称为物理层设备。
集线器内部采用了电器互联，当维护LAN的环境是逻辑总线或环型结构时，完全可以用集线器建立一个物理上的星型或树型网络结构。
在这方面，集线器所起的作用相当于多端口的中继器。
其实，集线器实际上就是中继器的一种，其区别仅在于集线器能够提供更多的端口服务，所以集线器又叫多口中继器。
题目：1．路由器主要功能有：网络互连、判断网络地址和选择网络路径、( )。
选项A：网状型选项B：网络管理选项C：网格型选项D：树型答案：网络管理题目：2．网桥工作在（）层。
选项A：应用选项B：传输选项C：数据链路选项D：网络答案：数据链路题目：3．（）是将地理位置上相距较远的多个计算机系统，通过通信线路按照网络协议连接起来，实现计算机之间相互通信的计算机系统的集合。
选项A：互联网选项B：局域网选项C：电信网选项D：广域网答案：广域网题目：4．( )协议为基于点到点连接的多协议自寻址数据包的传输提供了一个标准方法。
选项A：TCP选项B：DHCP选项C：IP选项D：PPP答案：PPP题目：5．根据网关的作用不同，可以将网关分为（）、应用网关和安全网关。
选项A：寻址网关选项B：传输网关选项C：IP网关选项D：协议网关答案：协议网关题目：6．（），即我们日常生活中常用的电话网，是一种用于全球语音通信的电路交换网络，是目前世界上最大的网络。
选项A：协议网关选项B：传输网选项C：IP网选项D：公用电话交换网答案：公用电话交换网题目：试题正文1．路由器主要功能有：（）、（）和（）。
答案：答案：网络互连、判断网络地址和选择网络路径、网络管理题目分析：路由器主要有以下几种功能：(1) 网络互连。
路由器支持各种局域网和广域网接口，主要用于互连局域网和广域网，实现不同网络互相通信。
(2) 判断网络地址和选择网络路径的功能。
路由器能在多网络互联环境中，建立灵活的连接，根据网络地址对信息包进行过滤或转发，将不该转发的信息（包括错误信息）都过滤掉，从而可避免广播风暴。
广域网技术广域网技术是一种可以通过网络互连多个地理位置分散的局域网的技术。
它的出现和发展使得企业、政府和个人能够更加方便地进行跨地域的信息交流和资源共享，极大地提高了工作效率和生活质量。
本文将从广域网技术的定义、发展历程、应用场景及未来发展等方面进行探讨。
首先，我们来了解一下广域网技术的基本概念。
广域网（Wide Area Network，简称WAN）是一个扩展的计算机网络，它可以跨越地理上较大的范围，如城市、国家或全球范围内的多个局域网（LocalArea Network，简称LAN）进行连接。
与局域网相比，广域网具有更大的传输距离、更高的传输速度和更强的数据容量，可以实现更广泛的信息共享和资源互连。
广域网技术的发展历经了多个阶段。
最早期的广域网是基于电报和电话网络的。
随着计算机技术的迅猛发展，广域网逐渐向基于计算机的网络拓扑转变，出现了分组交换技术和路由协议的应用。
20世纪80年代，随着因特网的产生，广域网技术进入了一个全新的发展阶段。
因特网技术为广域网提供了更加稳定和高效的数据传输方式，同时也为广域网的应用带来了巨大的便利。
广域网技术在各个行业中都有重要的应用场景。
首先是企业领域。
企业通常具有多个分部门和分公司，广域网技术可以将这些分支机构连接起来，实现信息共享和业务协作，提高企业的整体效率和竞争力。
其次是政府机构。
政府机构通常分布在不同的地域，广域网技术可以帮助政府实现信息互联互通，提升政务服务的质量和效率。
此外，广域网技术还广泛应用于教育、医疗、金融等行业，为各个领域的信息化建设提供了强大的支持。
展望未来，广域网技术仍将进一步发展。
随着5G技术的普及和应用，广域网的传输速度将进一步提升，信息交流更加迅捷。
同时，云计算和大数据技术的快速发展也将带来广域网技术的新的突破和应用场景。
未来的广域网将更加智能化，通过自动化和智能化的方式，提供更加便捷和安全的网络服务。
总之，广域网技术的出现和发展为人们的工作和生活带来了巨大的变化。
第6章广域网技术〖主要内容〗网络互连的类型和层次、广域网的技术PSTN、X.25、DDN、ISDN、FR〖教学重点〗广域网技术的比较、网络互连的设备计算机网络的出现至今也不过是三十几年的时间，但其发展却非常迅速，尤其是Internet的发展导致网络技术日新月异。
计算机网络从最初的“盘体共享”、“桌上计算”发展到今天的“网络计算”阶段，出现了各种各样的网络并存又彼此有联系的局面，网络间的互连显得非常重要。
各种新兴的计算机业务如多媒体业务、分布式计算等的出现和拓展，“信息时代”信息交流的普遍性和及时性，使得人们越来越关注计算机网络的互连互通。
6.1互连网络的基本概念计算机网络在网络连接上存在两种层次：一是网络间物理线路的连接；另一种是网络间物理与逻辑上的连接；两者都能实现网络协议间的通信，一般所说的网络连接指的是后者，即通过相应的技术手段将分布在不同地理位置的网络或网络与远程工作站之间进行物理和逻辑上的连接，以组成更大规模的计算机网络系统，实现更大范围的资源的高度共享和文件传输。
互连网络是指将分布在不同地理位置的网络、设备连接起来，以构成更大规模的网络，最大程度地实现网络资源的共享。
1.网络连接是指网络在应用级的互连，是对连接于不同网络的各种系统之间的互连，主要强调协议的接续能力，以便完成端到端系统间数据传递。
2.网络互连是指不同的子网间借助于相应的网络设备（网桥、路由器等）来实现各子网间的互相连接。
其目的是解决子网间的数据交互3.网络互通是指网络不依赖于其具体连接形式的一种能力，不仅指两个端系统间的数据传输和转移，还表现出各自业务间相互作用的关系。
网络连接和网络互连是解决数据的传送，网络互通是各系统在连通的条件下，为支持应用间的相互作用而创建的协议环境。
6.1.1网络互连的类型N-LAN互连属于较近距离的LAN互连，如校园网（各建筑物间）、各楼层间LAN的互连同构网的互连：指相同协议的局域网的互连。
常用的设备有中继器、集线器、交换机、网桥等异构网的互连：指两种不同协议的局域网的互连。
常用的设备有网桥、路由器等N-WAN互连属于小区域范围内LAN与WAN互连，主要解决一个小区域范围内相邻的几个楼层或楼群之间以及在一个组织机构内部的网络互连，扩大了数据通信的连通范围，可使不同单位或机构的LAN连入范围更大的网络体系中。
常用的互连设备有网关和路由器（最为常用的）3. WAN-WAN 互连属于不同地区网络的互连，主要使用路由器来实现。
6.1.2 网络互连的层次网络互连实质上就是协议之间的转换，这种转换必须有一定的理论依据，有一定的标准可循。
为了使异种机、异种网之间能够共享资源和相互通信，国际标准化组织制定并颁布了OSI/RM 。
任何计算机系统都可以按照该模型描述或者与该模型相对应。
OSI/RM 在不同的层上有不同的协议，网络互连过程中在进行协议的转换时要遵守这样一种原则，即要在异种网中具有相同协议的对应层之间进行协议转换，并且该对应层之上不再存在协议不同的对应层，这样才能实现网络间的互连。
如果两个网络的应用层协议不同，则应在应用层之上增加一个虚拟层进行协议的转换。
网络互连从通信协议的角度来看可分成4个层次，如图所示。
6.2 网络互连设备6.2.1 中继器（Repeater ）中继器是工作于OSI/RM 物理层的网络连接设备，要求每个网络在数据链路层以上具有相同的协议。
计算机网络的覆盖范围会因为所使用的传输介质的限制，信号传输到一定距离就会因衰减而变得很弱以致于接收设备无法识别出该信号，为了扩大信号的传输距离，在网段间可以使用中继器设备，它接收网上的所有信号（包括CSMA/CD 碰撞信号）并将其放大、再生，然后发送出去，从而扩展网络跨距。
中继器虽然延伸了网络，但从网络层看仍然是一个网络，因此常被看成是网段的连接设备而不是网络互连设备。
使用中继器时要遵守5－4－3规则，中继器不仅起到扩展计算机网络的作用，还能将不同传输介质的网络连接在一起，如同轴电缆和光纤。
优点：价格低廉、使用简单、效率高。
缺点：不能均衡及阻止“广播风暴”（由于中继器与连接的网段属于同一广播网）、无法进行包过虑 ◆ 广播风暴：是指过多的广播数据包占用了网络带宽的所有容量，使网络的性能变得非常差。
6.2.2 网桥（Bridge ）网桥又被称为桥接器，它工作在OSI 参考模型的数据链路层，要求每个网络在网络层以上各层中采用相同或兼容协议。
网桥一般用于互连两个运行同类型NOS 的LAN ，而网络的拓扑结构、通信介质和通信协议可以不同。
6.2.2.1 网桥的特点：➢ 网桥以接收、存储、地址过滤与转发（基于MAC 地址和网桥内部的站表判断是否转发，即具有信息过虑功能）的方式实现两个互连网络之间的通信，并实现大范围局域网的互连➢网桥可以分隔两个网络之间的通信量（由于信息过虑功能使得网段内的通信量不会传输到另一个网段），有利于改善互连网络的性能。
若是同网络内的信息传递，则网桥不进行复制和转发，否则转发。
➢网桥若仅有桥接功能，不附加路由功能，则在同一点只能连接两个局域网。
➢当两个LAN之间采用两个或两个以上的网桥互连时，由于网桥转发广播数据包，易产生广播风暴优点：具有信息过虑功能、效率高、配置简单缺点：不能均衡及阻止“广播风暴”6.2.2.2网桥的分类1.简易网桥、透明网桥、源路由网桥简易网桥分为简易内桥（普通PC机插入多块网卡分别连接多个局域网，同时运行相应的网桥软件所构成的网桥）和简易外桥（网络中工作站插入多块网卡构成的网桥），网桥软件通常由NOS厂家提供，如NetWare NOS。
透明网桥又称为生成树网桥，遵守IEEE802.1网桥标准，路径的选择完全由网桥自己来决定，对各站点来说是透明的。
该网桥通过Baran逆向学习法建立网桥内部表，形成站点MAC地址与相应网桥端口的对应表，并据此得出信息发送路径。
在网桥刚刚接入网络内时，站点表还没有形成，网桥采用“洪泛法”以广播方式向其他端口转发信息，并且每个网桥运行一个简单的支撑树算法即IEEE802.1D，使任何两个站点只有一条通路，从而避免了信息在网桥间反复（用于以太网中）。
该类网桥不能充分利用全部网络资源，所选择的路径不一定是最佳的，时延较大。
源路由网桥，即源路由选择网桥，遵从IEEE802.5网桥标准，网络中每个源路由网桥都有唯一的ID 标识。
路径选择由发送信息的源站点负责，源站点通过广播“发现帧”的方式记录到达目的站点所经过的路径，并从中获得到达目的站的最佳路径。
网桥接收到帧之后只扫描帧的头部，以获取发送的路径（用于令牌环网中）。
该类网桥需要进行手工操作，因此使用复杂。
转换式网桥是透明网桥的一种特殊形式，用于不同介质类型格式和传输机制的网络间进行转换，它在物理层和数据链路层使用不同协议的LAN提供网络连接服务。
封装网桥通常用于连接FDDI骨干网。
如用封装网桥将4个Ethernet连到FDDI骨干网上，则LAN1中发送节点将其发送数据和有关地址发送到与FDDI连接的封装网桥上进行FDDI骨干网使用的信封装入，再进行网络传输，当网络上的其他封装网桥收到该信时，拆除信封进行地址比对，若不是则丢弃，否则送到预定的工作站。
源路由透明网桥是综合了源路由网桥和透明网桥的混合式网桥，可实现混合网络环境中的通信。
2.本地网桥和远程网桥本地网桥（用于直接连接本地很近的LAN）和远程网桥（用于通过PSTN连接两个远距离的网络）3.级联网桥和多端口网桥级联网桥（由于网桥只有两个连接端口，因此只能连接两个网络段，可采用级联方式连接形成更大的网络）和多端口网桥（由于网桥具有多端口可由于多个网段的互连）6.2.3路由器(Router)6.2.3.1路由器工作原理与特征路由器工作在OSI/RM的网络层，实现网络层以及以下各层的协议转换，通常用来互连局域网和广域网或者实现在同一点两个以上的局域网的互连。
最基本的功能是转发数据包。
在通过路由器实现的互连网络中，路由器根据网络层地址（如IP地址）进行信息的转发，主要的功能有两个：路由选择和数据转发。
对数据包进行检测，判断其中所含的目的地址，若数据包不是发向本地网络的某个节点，路由器就要转发该数据包，并决定转发到哪一个目的地以及从哪个网络接口转发出去。
路由器的特点：●路由器是在网络层上实现多个网络之间互连的设备●路由器为两个或3个以上网络之间的数据传输解决的最佳路径选择●路由器与网桥的主要区别是：网桥独立于高层协议，它把几个物理子网连接起来，向用户提供一个大的逻辑网络；路由器是从路径选择角度为逻辑子网的节点之间的数据传输提供最佳的路线。
●路由器要求节点在网络层以上的各层中使用相同或兼容的协议6.2.3.2路由器的功能连接功能：提供不同网络（如通信、类型、速率或接口）的连接，而且在不同网段之间定义了网络的逻辑边界，从而将网络分成各自独立的广播网域。
网络地址判断、最佳路由选择和数据处理功能：通过对每一种网络层协议建立的路由表来判断目的地址、最佳路由以及数据过滤和特定数据的转发设备管理：可通过软件协议本身的流量控制参量来控制其转发的数据的流量，以解决拥塞问题；还提供对网络配置管理、容错管理和性能管理的支持。
6.2.3.3路由器的相关概念1.静态路由和动态路由静态路由选择是通过网络管理员设置路由表来完成某条网络链路是否关闭。
动态路由器通过监控网络变化决定是否自动更新路由表重新配置网络路径。
2.路由表路由表是指记录相邻路由器的地址和状态信息的数据库。
静态路由表由网络管理员手工建立，一旦形成，到达某一目的网络的路由便固定下来。
它不能自动适应互联网结构的变化，添加或删除网络或路由器需要手工操作，若一旦路由出现故障，即使存在其它路由，IP数据报也不能传送到目的地。
（这是网络中最常用的）动态路由表是网络中的路由器相互自动发送路由信息而动态建立的。
路由器使用路由表并根据传输距离和通信费用等要素通过优化算法来决定一个特定的数据包的最佳传输路径。
路由表通常包含许多（N,R）对序偶，其中N指的是目的网络的IP地址，R是到网络N路径上的“下一个”路由器的IP地址，因此，在路由器R中的路由表仅仅指定了从R到目的网络路径上的一步，而路由器并不知道目的地的完整路径。
为了减少路由设备中路由表的长度，提高路由算法的效率，路由表中的N常常使用目的网络地址，而不是目的主机地址。
在图中利用路由器互连网络时，路由器R的路由表是：网络Net2与Net3都与路由器R 直接连接，路由器R 收到一IP数据报，如果其目的IP 地址的网络号为20.0.0.0或30.0.0.0，那么R 就将该报文直接传送到目的主机；如果接收的报文的目的地网络为40.0.0.0，那么R 就将该报文传送给与直接相连的另一路由器S ，由路由器S 再次投递报文。
