第5章网络互联2

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1、第一问第一问:物理层互连的设备是物理层互连的设备是数据链路层互连的设备是数据链路层互连的设备是网络层互连的设备是网络层互连的设备是中继器中继器网桥网桥路由器路由器第二问第二问:简述简述集线器集线器与与中继器中继器的区别。的区别。第三问第三问:（1）隔离功能）隔离功能（2）数据过滤功能）数据过滤功能（3）自学习功能）自学习功能（静态、动态配置）（静态、动态配置）网桥的功能有哪些？网桥的功能有哪些？网络层互连设备网络层互连设备l 路由器路由器(Router)v路由器工作原理路由器工作原理v路由器工作于网络层。它除具有网桥的所有功能路由器工作于网络层。它除具有网桥的所有功能外，还具有更强的路由选择功

2、能，可以互连多个外，还具有更强的路由选择功能，可以互连多个不同类型的网络。不同类型的网络。v网络层有自己的源地址和目的地址。路由器通过网络层有自己的源地址和目的地址。路由器通过这些地址来确定信息发往何网络。这些地址来确定信息发往何网络。路由器连接四个不同类型的局域网路由器连接四个不同类型的局域网LAN4LAN4LAN2LAN2工作站工作站工作站H1工作站LAN1LAN1LAN3LAN3H2工作站工作站工作站路由器 l路由器的功能主要还包括以下几点：路由器的功能主要还包括以下几点：1、网络分段、网络分段 2、地址解析与路径选择、地址解析与路径选择 3、隔离广播、隔离广播 4、第三层的特殊服务、第

3、三层的特殊服务 v路由器与网桥的区别路由器与网桥的区别：1、连接的网络类型限制不同、连接的网络类型限制不同2、传输路径的选择不同、传输路径的选择不同3、数据传输方式不同、数据传输方式不同 网桥利用网桥利用MAC地址来确定是否转发信息，而路地址来确定是否转发信息，而路由器是利用由器是利用IP地址来寻址和确定是否转发信息。地址来寻址和确定是否转发信息。MAC地址通常由网卡生产厂商分配；地址通常由网卡生产厂商分配；IP地址在地址在软件中实现，由网络管理员分配。软件中实现，由网络管理员分配。l典型的路由器产品典型的路由器产品lCisco公司的公司的Cisco系列路由器系列路由器l3Com公司的公司的O

4、ffice Connect NetBuilder系列系列lNortel公司的公司的Accelar系列系列lIntel公司的公司的Express Router系列系列l华为公司的华为公司的Quidway系列系列路由器的配置和使用路由器的配置和使用 l1基本设置方式基本设置方式（5）2命令状态命令状态 3配置配置 IP 寻址寻址（1）IP 地址分类地址分类 A、1.0.0.0 到到 126.0.0.0 有效；有效；0.0.0.0 和和 127.0.0.0 保保留留 B、128.1.0.0 到到 191.254.0.0 有效；有效；128.0.0.0 和和 191.255.0.0 保留保留 C、19

5、2.0.1.0 到到 223.255.254.0 有效；有效；192.0.0.0 和和 223.255.255.0 保留保留 D、224.0.0.0 到到 239.255.255.255 用于多点广播用于多点广播 E、240.0.0.0 到到 255.255.255.254 保留保留255.255.255.255 用于广播用于广播（2）分配接口分配接口 IP 地址地址（3）使用可变长的子网掩码）使用可变长的子网掩码（4）使用网络地址翻译（）使用网络地址翻译（NAT）Network Address Translation 4配置配置静态静态路由路由 IP地址地址 MAC地址地址 路由器的调制路由

6、器的调制高层互连高层互连l网关网关(Gateway)(Gateway)v 网关工作于传输层及以上各层，实现多个网关工作于传输层及以上各层，实现多个协议差别较大网络的互连。它是最复杂的协议差别较大网络的互连。它是最复杂的网络互连设备。网络互连设备。v 网关的功能：协议转换、网络操作系统转网关的功能：协议转换、网络操作系统转换、数据格式转换等。网关实质上是一个换、数据格式转换等。网关实质上是一个协议转换器协议转换器。翻译翻译l网关的形式：网关的形式：l独立的中继设备，特定系统的互联。独立的中继设备，特定系统的互联。l基于计算机的网关服务器，完成系统格式基于计算机的网关服务器，完成系统格式之间的转换

7、。之间的转换。网关的应用网关的应用（1）局域网和广域网互联）局域网和广域网互联（2）局域网和主机互联（远程访问）局域网和主机互联（远程访问）（3）局域网和局域网间互联）局域网和局域网间互联 TCP/IP协议下的网关协议下的网关房门房门 l网络网络1的的IP地址范围为地址范围为“192.168.1.1192.168.1.254”，子网掩码子网掩码为为255.255.255.0；l网络网络2的的IP地址范围为地址范围为“192.168.2.1192.168.2.254”，子网掩码子网掩码为为255.255.255.0。1.无路由器无路由器2.集线器集线器3.A网主机判断网主机判断-数据包数据包-A

8、网网关网网关-B网网关网网关-目的目的B网某主机网某主机网关的基本类型网关的基本类型 l网关通过使用适当的硬件与软件实现不同网关通过使用适当的硬件与软件实现不同网络协议之间的转换功能；网络协议之间的转换功能；l硬件提供不同网络的接口，软件实现不同硬件提供不同网络的接口，软件实现不同互连网协议之间的转换。互连网协议之间的转换。小不点例子小不点例子网络1网间网络2网关网关网间网络1网络2l公用交换电话网公用交换电话网PSTNl综合业务数字网综合业务数字网ISDNl异步传输模式异步传输模式ATM技术技术5.3 广域网的相关技术广域网的相关技术公用交换电话网公用交换电话网PSTNl除了使用者和本地电话

9、总机之间的最后连除了使用者和本地电话总机之间的最后连接部分，公共交换电话网络在技术上已经接部分，公共交换电话网络在技术上已经实现了完全的数字化。实现了完全的数字化。l电话网组成部分电话网组成部分:1、本地回路、本地回路 2、干线、干线 3、交换机、交换机vIntegrated Service Digital NetworkvISDN是一种由交换机和数字信道构成，可是一种由交换机和数字信道构成，可提供语音、数据、图像等综合业务信息传提供语音、数据、图像等综合业务信息传输的输的数字通信网络数字通信网络。它可以使用户通过一。它可以使用户通过一条通信线路获得各种电信服务。条通信线路获得各种电信服务。综

10、合业务数字网ISDNlISDN有三个基本特征有三个基本特征：端到端的数字连接。端到端的数字连接。综合的业务。综合的业务。标准的入网接口标准的入网接口(两种速率标准两种速率标准基本速率和基群速率基本速率和基群速率)。ISDN的两种信道：的两种信道：（1）B信道信道（2）D信道信道 用户的角度来说数量、交换技术、传输速率不同。用户的角度来说数量、交换技术、传输速率不同。ISDN的两种连接类型：的两种连接类型：（1）基本速率）基本速率BRI（2B+D）（2）主速率）主速率PRI（23B+D）（3）B-ISDN宽带宽带 Asynchronous Transfer Mode ATM是是1990年由年由I

11、TU-T公布的快速交换公布的快速交换技术，并将其作为技术，并将其作为B-ISDN的信息传输方式。的信息传输方式。但由于其复杂程度高，先期被用于但由于其复杂程度高，先期被用于LAN。异步传输模式ATMATM 的参考模型的参考模型 1)用户层用户层：由用户平面、控制平面和管由用户平面、控制平面和管理平面组成。理平面组成。2)ATM 适配层适配层 3)ATM 层层 4)物理层物理层 lATM是实现是实现 B-ISDN的核心技术。的核心技术。实际上实际上 ATM是一种快速交换技术。是一种快速交换技术。lATM是建立在是建立在电路交换和和分组交换基础上的传输模式。基础上的传输模式。ATM集集交换(信元交

12、换信元交换)、复用(异步时分复用异步时分复用)和和传输(异步传输，虚电路方式异步传输，虚电路方式)技技术为一体。术为一体。l ATM的特点：的特点：面向连接的快速面向连接的快速(信元信元)交换；交换；综合了线路交换综合了线路交换-实时性好(节点节点延迟小延迟小)和分组交换和分组交换-灵活性好(动态动态分配网络资源分配网络资源)的优点；的优点；vATMATM广域网示意图广域网示意图UNINNI NNINNINNI NNIATM交换机交换机ATM交换机交换机ATM交换机交换机ATM交换机交换机。HUBLAN交换机交换机LANUNI vATM网络接口网络接口：ATM网络有两类接口：网络有两类接口：用

13、户与交换机的接口用户与交换机的接口(UNI-User to Network Interface)和交换机与交换机的和交换机与交换机的接口接口(NNI-Network to Network Interface)。vATMATM局域网示意图局域网示意图LAN链路 LAN链路ATM链路LAN链路ATM交换机交换机ATM交换机交换机ATM交换机交换机ATM交换机交换机ATM网的优点网的优点 1、超高速的通信能力、超高速的通信能力 交换机硬件交换交换机硬件交换2、5G2、高质量的通信网、高质量的通信网 10-9低延时高吞吐量低延时高吞吐量3、高可靠性的网络、高可靠性的网络故障情况下的路由自动迂回故障情况

14、下的路由自动迂回 4、全功能的传送平台、全功能的传送平台实现宽带化的一网多能实现宽带化的一网多能 5、灵活高效低成本、灵活高效低成本支持一点对多点组网方式支持一点对多点组网方式 v 每个同步卫星可覆盖地球的三分之一表面。卫星通信的地面站使用小口径天线终端设备（VSAT-Very Small Aperture Terminal）来发送和接收数据。如国内很多证券公司显示的证券行情都是通过VSAT接收的卫星通信广播信息。而证券的交易信息则是通过延迟小的数字数据网DDN专线或分组交换网进行转发的。v 卫星信道的特点卫星信道的特点：通信容量极大、通信容量极大、传输距离远、基本上没有盲区；受自传输距离远、

15、基本上没有盲区；受自然环境影响大、一次性投资大、传输然环境影响大、一次性投资大、传输距离与成本无关，传输延迟大是其主距离与成本无关，传输延迟大是其主要缺点。要缺点。类类 型型通信服务通信服务 类型类型传输速率传输速率 (bps)特特 性性 适应对象适应对象 FR分组交换分组交换64K2M对等式点对点通信对等式点对点通信;一接口支持多个虚电一接口支持多个虚电路路;与与ATM兼容兼容;按需占用带宽按需占用带宽.突发性数据通信突发性数据通信,是远程是远程多结点通信首选多结点通信首选.ISDN交换网交换网,分组分组网与专线网网与专线网128K2M提供端到端数字连接提供端到端数字连接,一对用户线上可传一

16、对用户线上可传输电话输电话,传真传真,可视图文可视图文,图形与视频图形与视频.单机入网和局域网远程单机入网和局域网远程互连互连.ATM信元交换信元交换25M622M技术先进技术先进,代价高代价高.大范围大范围,多用户多用户,多媒体多媒体.微波卫微波卫星网星网定向定向,广播式广播式64K10M/45M64M点到点点到点,点到多点通信点到多点通信;抗干扰抗干扰,保密性强，保密性强，灵活方便灵活方便.便于局域网远程互连和便于局域网远程互连和大型数据网主干网，个大型数据网主干网，个人移动通信人移动通信.表表 5-1 集团用户的宽带接入标准集团用户的宽带接入标准 集团用户可通过租用集团用户可通过租用IP

17、S服务实现远程连接，服务类型、特性和服务实现远程连接，服务类型、特性和适应对象参见下表：适应对象参见下表：个人用户连接广域网方法概述个人用户连接广域网方法概述l 拨号线连接拨号线连接（64Kbps窄带接入）窄带接入）借助于借助于PSTN,通过电话线以拨号方式入通过电话线以拨号方式入网网,主要用于个人计算机接入主要用于个人计算机接入Internet或本或本地局域网地局域网.PSTN由电话交换机和话线组成由电话交换机和话线组成模拟信道模拟信道,收发两端经收发两端经Modem与计算机串口与计算机串口连接。连接。电信电信 ADSL ADSL借助于借助于PSTN和和ADSL访问服务访问服务器器,是个人计

18、算机高速（超过是个人计算机高速（超过2Mbps）入网）入网常用的最新的技术（即常用的最新的技术（即宽带接入宽带接入）.l软件安装入下软件安装入下:l网卡安装和设置网卡安装和设置:先装网卡先装网卡(驱动驱动)后连后连ADSL Modem;设置设置TCP/IP协议协议,动态配置动态配置IP地址地址.l下载并安装下载并安装PPPoE虚拟拨号软件虚拟拨号软件(目前常用目前常用EtherNet300),以完成网卡和以完成网卡和ADSL ISP连连接接.v 小区宽带小区宽带(FTTX+LAN)这是目前大中城市较普遍的一种宽带接入方这是目前大中城市较普遍的一种宽带接入方式式,ISP采用光纤接入到楼或小区采用

19、光纤接入到楼或小区,再通过网线入户再通过网线入户,用户用户只需配置一块只需配置一块10/100Mbps自适应网卡自适应网卡.小区宽带比小区宽带比ADSL快快1倍倍,但不便于架设网站、但不便于架设网站、FTP服务器、玩网络游戏等；带宽独享，但高峰期网速明服务器、玩网络游戏等；带宽独享，但高峰期网速明显下降显下降.v Cabel Modem(有线通有线通)这是一种与上述完全不同的接入方式，它利用有这是一种与上述完全不同的接入方式，它利用有线电视网的一个频道稍加改造线电视网的一个频道稍加改造,下行速率可达下行速率可达40Mbps,用户需配置一台用户需配置一台Cabel Modem和一块和一块10/1

20、00Mbps自自适应网卡适应网卡.v宽带接入方案比较宽带接入方案比较 各种接入均由各种接入均由ISP提供相关软、硬件安装，接入方提供相关软、硬件安装，接入方案可由用户选择。案可由用户选择。（1）电信电信ADSL：电信电信ADSL利用现有的电话线路，通过利用现有的电话线路，通过ADSL Moden进行高带宽数字、多媒体和视频信息传输。进行高带宽数字、多媒体和视频信息传输。优点优点：带宽独享；使用公网：带宽独享；使用公网IP，用户可建立网站、，用户可建立网站、FTP服务器或游戏服务器；数据、话音可同时传输。服务器或游戏服务器；数据、话音可同时传输。不足不足：速率偏慢（对大用户），下载速率：速率偏慢

21、（对大用户），下载速率100KBps；电话线；电话线 路质量要求高。路质量要求高。装有电话的零星用户多用，是当今单机高速入网装有电话的零星用户多用，是当今单机高速入网的最新术。的最新术。（2）小区宽带（小区宽带（FTTX+LAN）网络服务商采用光纤接入到楼（网络服务商采用光纤接入到楼（FTTB）或小区）或小区（FTTZ），再通过网线接入用户家，提供），再通过网线接入用户家，提供10Mbps共共享宽带。享宽带。优点优点：初装费用低（只需一块：初装费用低（只需一块10/100Mbps网网卡），下载速度卡），下载速度 很快（通常可达很快（通常可达100Mbps），很适合），很适合经常下载软件的用户（

22、且无高速上传要求）。经常下载软件的用户（且无高速上传要求）。不足不足：小区宽带采用内部：小区宽带采用内部IP地址，无公网地址，无公网IP应用；应用；上网高峰上网高峰 期网速变慢。期网速变慢。（3）有线通有线通 利用现有的有线电视网络，占用其一个频道，具有利用现有的有线电视网络，占用其一个频道，具有 nx10Mbps的传输速率。的传输速率。优点优点：无需拨号，开机便永远在线；传输速率最：无需拨号，开机便永远在线；传输速率最 快。快。不足不足：目前只有北京、广州等大城市已开通；初装：目前只有北京、广州等大城市已开通；初装 费用高（需费用高（需 要一台要一台Cable Moden、一块、一块10/100Mbps 自适应网卡）。自适应网卡）。（4）拨号线连接）拨号线连接 普通普通56Kbps Moden,与电话捆绑，经与电话捆绑，经PSTN电话网电话网 实实 现点到点远程通信。个儿用户可用，便宜；电话、现点到点远程通信。个儿用户可用，便宜；电话、通信分时使用。通信分时使用。