网络互连技术

网络互连的类型


局域网-局域网互连 局域网-广域网互连 局域网-广域网-局域网互连 广域网-广域网互连
网络互连的层次
几个重要的概念——互连（interconnection）、 互通（intercommunication）与互操作 （interoperability） 互连是指在两个物理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 物质基础和可能性，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。

层次一：使用中继器在不同电缆段之间复制位信号； 层次二：使用网桥在局域网之间存储、转发帧。 层次三：使用路由器在不同网络间存储、转发分组； 层次四：使用协议转换器提供高层接口。
1．物理层互联
在不同的电缆段之间复制位信号是物理层 互联的基本要求。物理层采用的互联设备 是中继器。由于信号在网络传输介质中有 衰减和噪音，使有用的数据信号变的越来 越弱，因此为了保证有用数据的完整性， 并在一定范围内传送，要用中继器把所接 收到的弱信号分离，并再生放大以保持与 原数据相同。

如果要实现网络互连，就必须做到以下几点： 在互连的网络之间提供链路，至少有物理线路 和数据线路。 在不同网络结点的进程之间提供适当的路由来 交换数据。 提供网络记账服务，记录网络资源的使用情况。 提供各种互连服务，应尽可能不改变互联网的 结构。
网络互连的要求
1. 网络的不同特点 (1) 不同的编址方案 (2) 不同的分段 (3) 不同的网络访问 机制 (4) 不同的超时

物理层的互联
中继器

中继器又叫转发器，是两个网络在物理层上的连接， 是局域网互连的最简单的设备。中继器不关心数据的 格式和含义，它只负责复制和增强通过物理介质传输 的表示“1”和“0”的信号 仅用于连接相同的局域段。它不能用于连接两种不同 介质访问类型的网络。

冲突域/碰撞域



在以太网中，如果某个一个CSMA/CD网络上 的两台计算机在同时通信时会发生冲突，那么 这个CSMA/CD网络就是一个冲突域。 所有的共享介质环境都是冲突域。 如果以太网中的各个网段以中继器连接，因为 不能避免冲突，所以它们仍然是一个冲突域。 集线器实质上是一个多端口的中继器。



(5) 差错恢复 (6) 状态报告 (7) 路由选择技术 (8) 用户访问控制 (9) 连接和无连接服 务
2. 网络互连的功能 基于上述分析，可以看出网络互连功能可分为 以下两类： (1) 基本功能：指的是网络互连所必需的功能， 它包括不同网络之间传送数据时的寻址与路由 功能选择等功能。 (2) 扩展功能：指的是当各种互连的网络提供 不同的服务类型时所需的功能，它包括协议转 换、分组长度变换、分组重新排序及差错检测 等功能。




互通是指两个网络之间可以交换数据。互通仅 仅涉及通信的两台计算机之间的端-端连接与数 据交换，它为不同计算机系统之间的互操作提 供了条件。 互操作是指网络中不同计算机系统之间具有透 明地访问对方资源的能力。因此，互操作性是 由高层软件来实现的。要做到这一点，就需要 使用应用网关。 因此，互连、互通、互操作表示了三层含义。 互连是基础，互通是手段，互操作则是网络互 连的目的。
网桥的基本工作原理
网桥的功能

（1）隔离功能：根据网桥的工作原理，网桥对同一个 子网中传输的数据帧不转发，因此可以达到隔离互联子 网的通信量的目的。 （2）数据过滤功能：当网桥收到一个帧时，并不是向 所有的接口转发此帧，而是先检查此帧的目的 MAC 地 址，然后再确定将该帧转发到哪一个接口
（3）自学习功能：（端口--结点地址表）网桥接收到数 据帧后，查找表中与收到帧的源地址有无相匹配的项目。 如没有，就在表中增加一个项目（源地址、进入的接口 和时间）。如有，则把原有的项目进行更新。
用多个集线器可连成更大的局域网

某大学有三个系，各自有一个局域网
三个独立的冲突域 冲突域 冲突域 冲突域
一系
二系
三系
用集线器组成更大的局域网 都在一个冲突域中
一个更大的冲突域 主干集线器 冲突域
一系
二系
三系
2．数据链路层互联

数据链路层互联要解决的是局域网之间 存储转发数据帧。该层使用的互联设备 是网桥。
数据链路层的互联
网桥




网桥是数据链路层互联的主要设备。作为不同 局域网间的桥梁，网桥可以连接两个或多个局 域网网段，对各网段的数据帧进行接收、存储、 转发，并提供数据流量控制和差错控制。 网桥以数据帧为单位存储和转发数据，与中继 器只是放大和转发接收到的所有数据不同，网 桥只向需要接收数据的网络转发数据帧。 网桥可将一个较大的局域网分割为多个网段， 或将两个以上的局域网互联为一个逻辑上的局 域网。 用网桥实现数据链路层互联时，允许互联网络 的数据链路层与物理层协议相同，但也可以不 同。
网络互连技术
基本概念

网络互连（Internetworking）是指将分布在不同 地理位置的网络、设备相连接，以构成更大规模的 互连网络系统，并实现互连网络资源的共享； 互连的网络和设备可以是同种类型的网络、不同类 型的网络，以及运行不同网络协议的设备与系统。

网络互联的动力 （1）商业需求 （2）新的网络应用不断出现 （3）技术进步 （4）信息高速公路的发展


网桥的内部结构
网桥
站表 站地址 端口 1 ① ② 1 ③ 1 ④ 2 2 ⑤ ⑥ 2 端口 2
端口管理 软件 端口 1
网桥协议 实体
网桥
缓存
端口 1
网段 A ① ② ③ 1
端口 2

④
网段 B ⑤ ⑥
网络互连的层次
根据网络层次的结构模型，网络互连的层次可以分为：




物理层互连 物理层互连的设备是中继器（repeater） 数据链路层互连 数据链路层互连的设备是网桥（Bridge）； 网络层互连 网络层互连的设备是路由器（Router）； 高层互连 传输层及以上各层协议不同的网络之间的互连属于高 层互连，高层互连的设备是网关（Gateway）。