計算機網(wǎng)絡技術第5章

1、教學目標教學目標(1) 了解各種廣域網(wǎng)技術；了解各種廣域網(wǎng)技術；(2) 掌握網(wǎng)絡互連的概念、類型和層次；掌握網(wǎng)絡互連的概念、類型和層次；(3) 熟悉有關網(wǎng)絡互連設備的功能與使用；熟悉有關網(wǎng)絡互連設備的功能與使用；(4) 掌握對等網(wǎng)的組建與使用。掌握對等網(wǎng)的組建與使用。教學內(nèi)容教學內(nèi)容5.1 廣域網(wǎng)技術廣域網(wǎng)技術5.2 網(wǎng)絡網(wǎng)絡互連技術互連技術5.3 網(wǎng)絡互連設備網(wǎng)絡互連設備5.4 對等網(wǎng)技術對等網(wǎng)技術2022-6-234 廣域網(wǎng)通過通信線路將異地的稱為通信處理機的專用計算機連接起來，構成一個有機的通信網(wǎng)絡，即網(wǎng)絡中的通信子網(wǎng)，而用戶主機與通信處理機相連接。2022-6-2355.1.1 公用電

2、話網(wǎng)5.1.2 公用分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)5.1.3 幀中繼5.1.4 綜合業(yè)務數(shù)據(jù)網(wǎng)5.1.5 異步傳輸模式 公用交換電話網(wǎng)（Pubic Switched Telephone Network，PSTN）是向全社會提供電話通信服務的一種通信網(wǎng)，由交換設備、交換設備之間的鏈路、傳輸線路和終端設備構成。傳輸線路主要采用銅纜；交換設備有市內(nèi)自動電路交換設備、長途電話交換機以及國際自動電話交換設備等；終端有電話機或傳真機等。 利用電話網(wǎng)進行計算機通信，需要調(diào)制解調(diào)器和電話線連接，通過電話線以撥號方式接入網(wǎng)絡，實現(xiàn)廣域網(wǎng)的連接。 為了能在模擬信道上傳輸數(shù)字數(shù)據(jù)，必須進行數(shù)據(jù)轉換，數(shù)據(jù)轉換的工作由調(diào)制解調(diào)器MOD

3、EM完成。 發(fā)送端MODEM：把計算機上的數(shù)字信號轉換為電話線上傳輸?shù)哪M信號。接收端MODEM：把電話線上傳輸?shù)哪M信號轉換為計算機能識別的數(shù)字信號。 PSTN用于計算機通信的主要缺點是傳輸速率低、可靠性差。傳輸速率一般為9.6Kbps56Kbps。 公用分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)采用國際電信聯(lián)盟制定的X.25協(xié)議。1X.25協(xié)議工作原理 X.25協(xié)議以分組方式工作的數(shù)據(jù)終端設備DTE和數(shù)據(jù)電路終端設備DCE之間的接口，為公用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡在包模式下提供終端操作。 X.25協(xié)議分為三層：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和分組層，分別對應OSI的最低三層。 (1) 物理層 稱為X.21接口，定義從計算機終端到X.25分組交換

4、網(wǎng)絡中的附件結點的物理電氣接口。 (2) 數(shù)據(jù)鏈路層 定義象幀序列那樣的數(shù)據(jù)傳輸。使用的協(xié)議是平衡式鏈路訪問規(guī)程（LAP-B），它是高級數(shù)據(jù)鏈路控制（HDLC）協(xié)議的一部分。 (3) 分組層 定義通過分組交換網(wǎng)絡的可靠虛電路。 在X.25中，一條虛電路在穿越分組交換網(wǎng)絡的兩個地點之間建立一條臨時性或永久性的“邏輯”通信信道。 2. X.25網(wǎng)絡的連接方式 (1)利用撥號方式，通過MODEM連接分組裝拆器PAD（Packet Assembler/Disassembler），再由PAD連上X.25網(wǎng)絡。 (2) 計算機本身具有X.25接口，可直接連上X.25網(wǎng)絡。 (3) 局域網(wǎng)可通過X.25網(wǎng)關

5、連上X.25網(wǎng)絡。幀中繼技術（FR）由X.25分組交換技術演變而來。提供的是數(shù)據(jù)鏈路層和物理層的協(xié)議規(guī)范，任何高層協(xié)議都獨立于幀中繼協(xié)議。1幀中繼技術簡介(1) 幀中繼技術主要用于傳遞數(shù)據(jù)業(yè)務，它使用一組規(guī)程將數(shù)據(jù)信息以幀的形式有效地進行傳送。(2) 幀中繼所使用的是邏輯連接，而不是物理連接，在一個物理連接上可復用多個邏輯連接。(3) 幀中繼協(xié)議是對X.25協(xié)議的簡化，處理效率高，網(wǎng)絡吞吐量高，通信時延低，幀中繼用戶的接入速率在64kbit/s至34Mbit/s，甚至可高達45Mbit/s。(4) 幀中繼的最大幀長度可達1600字節(jié)/幀，適合傳送突發(fā)業(yè)務。2幀中繼技術的應用 (1) 局域網(wǎng)互聯(lián)

6、(2) 圖像傳送(3) 虛擬專用網(wǎng)(4) 大文件的傳送(5) 數(shù)據(jù)庫的檢索3幀中繼的接入方式（CHINAFRN）(1) 用戶設備類型： 局域網(wǎng)（LAN）接入、 終端接入、 不具有標準接口規(guī)程的終端通過幀中繼接入設備FRAD接入CHINAFRN。(2) 用戶接入方式： 經(jīng)專線方式、 經(jīng)數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)DDN 專線接入、 經(jīng)綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)ISDN接入。 綜合業(yè)務數(shù)據(jù)網(wǎng)（ISDN），引入了數(shù)字位流管道的概念，該管道支持多個按照時分復用的信道。其中常用的信道有：B信道、D信道和H信道。B信道也稱載體信道，其速率為64Kbps，是基本的用戶通道。D信道也稱數(shù)據(jù)信道，其速率為16Kbps或64Kbps視用戶的需

7、要而定。 H信道也稱混合信道，其速率為384Kbps、1.536 Mbps 或1.92Mbps。 ISDN有兩種接口：基本速率接口（簡稱BRI）和基群速率接口（簡稱PRI）。1. 傳統(tǒng)ISDN傳輸速率為64Kbps155Mbps ,稱為窄帶ISDN(N-ISDN )。2. 寬帶ISDN速率可以從155Mbps1Gbps以上，使用信元而不使用數(shù)據(jù)包。3.寬帶ISDN與窄帶ISDN的區(qū)別窄帶ISDN以目前使用的公用電話交換網(wǎng)為基礎，而寬帶ISDN以光纖作為干線和用戶環(huán)路傳輸介質(zhì)。窄帶ISDN采用同步時分多路復用技術，而寬帶ISDN采用異步傳輸模式ATM技術。窄帶ISDN各通路及其速率是預先規(guī)定的，

8、而寬帶ISDN使用通路的概念，它的傳輸速率不是預先規(guī)定的。 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送。ATM信元是固定長度的分組，共有個字節(jié)，分為個部分。前面?zhèn)€字節(jié)為信頭，主要完成尋址的功能；后面的個字節(jié)為信息段，用來裝載來自不同用戶、不同業(yè)務的信息。 1ATM的工作原理 (1)ATM主機在傳輸數(shù)據(jù)之前，首先將數(shù)據(jù)組織成若干個信元，并根據(jù)對網(wǎng)絡帶寬的需求，發(fā)出連接建立請求。 (2)ATM交換機在接收到請求后，將根據(jù)網(wǎng)絡狀況選擇從源ATM端主機，經(jīng)過ATM網(wǎng)到達目的ATM端主機的路徑

9、，構造相應的路由表，從而建立一條源與目的ATM主機的虛擬連接。每個信元的信元頭部分不需要帶有目的地址與源地址，但需要帶有虛連接標識符。 (3)ATM交換機根據(jù)信元頭的虛連接標識符和路由表中的記錄，將信元送到合適的交換機輸出端口，直到目的地。 2ATM的特點面向連接的分組交換技術，綜合了電路交換和分組交換的優(yōu)點。ATM是基于交換的技術，因此非常容易擴充。 信元長度固定每個信元含有53字節(jié)，其中48個字節(jié)是有效負載，5個字節(jié)是頭。帶寬的有效使用ATM的信元交換方法只在應用需要時才給他們分配信元。因此，一個ATM結點只在有數(shù)據(jù)傳輸時才消耗帶寬。靈活和可變的帶寬。ATM支持的速率一般為155Mbps2

10、.4Gbps。ATM的物理鏈路可以使用多種類型電纜、光纖。沒有糾錯ATM不提供鏈路到鏈路上的糾錯和流量控制功能。2022-6-23185.2.1 網(wǎng)絡互連的概念5.2.2 網(wǎng)絡互連的類型5.2.3 網(wǎng)絡互連的層次 網(wǎng)絡互聯(lián)（Internetworking）是指采用各種網(wǎng)絡互連設備及相應的技術措施和協(xié)議將同一類型的網(wǎng)絡或不同類型網(wǎng)絡相互連接起來，組成地理覆蓋范圍更大、功能更強的網(wǎng)絡。 實現(xiàn)網(wǎng)絡互聯(lián)的硬件稱為網(wǎng)絡互連設備；用于實現(xiàn)網(wǎng)絡互聯(lián)協(xié)議的軟件，稱為網(wǎng)絡互聯(lián)軟件。 局域網(wǎng)與局域網(wǎng)的互聯(lián)(LANLAN)局域網(wǎng)互聯(lián)包括同構網(wǎng)絡互聯(lián)和異構網(wǎng)絡的互聯(lián)。同構網(wǎng)絡互聯(lián)是指符合相同協(xié)議局域網(wǎng)的互聯(lián)，而異構網(wǎng)

11、的互聯(lián)是指兩種不同協(xié)議局域網(wǎng)的互聯(lián)。 局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)的互聯(lián)(LANWAN)局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)的互聯(lián)是目前常見的方式之一。 局域網(wǎng)經(jīng)廣域網(wǎng)的互聯(lián)(LANWANLAN)將兩個分布在不同地理位置的局域網(wǎng)通過廣域網(wǎng)實現(xiàn)其互聯(lián)。 廣域網(wǎng)與廣域網(wǎng)互聯(lián)(WANWAN)1物理層互聯(lián)物理層互聯(lián)主要解決的是在不同的電纜段之間復制位信號。2數(shù)據(jù)鏈路層互聯(lián)若兩個網(wǎng)絡的鏈路層及其下層(物理層)的協(xié)議不同時，則只能在數(shù)據(jù)鏈路層實現(xiàn)其互聯(lián)。數(shù)據(jù)鏈路層主要是解決網(wǎng)絡之間如何存儲轉發(fā)數(shù)據(jù)幀。3網(wǎng)絡層互聯(lián)若兩個網(wǎng)絡的網(wǎng)絡層及其以下各層的協(xié)議是不相同的，則只能在網(wǎng)絡層實現(xiàn)其網(wǎng)絡互聯(lián)。網(wǎng)絡層互聯(lián)主要是解決在不同的網(wǎng)絡之間存儲轉發(fā)分組。4

12、高層互聯(lián)傳輸層及其以上各層協(xié)議不同的網(wǎng)絡之間的互聯(lián)屬于高層互聯(lián)。2022-6-23225.3.1 網(wǎng)橋5.3.2 路由器5.3.3 三層交換機5.3.4 網(wǎng)關 網(wǎng)橋?qū)蓚€相似的網(wǎng)絡連接起來，并對網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的流通進行管理。它工作于數(shù)據(jù)鏈路層，不但能擴展網(wǎng)絡的距離或范圍，而且可提高網(wǎng)絡的性能、可靠性和安全性。 網(wǎng)橋的工作原理 網(wǎng)橋接收一個完整的幀，然后分析幀，并基于包含在幀中的信息，根據(jù)幀的目的地址(MAC地址)段，來決定是刪除這個幀，還是轉發(fā)這個幀。如果目的站點和發(fā)送站點在同一個局域網(wǎng)，網(wǎng)橋則將幀刪除，不進行轉發(fā)；如果目的局域網(wǎng)和源局域網(wǎng)不在同一個網(wǎng)絡時，網(wǎng)橋進行路由選擇，并按著指定的路徑將幀轉發(fā)

13、給目的局域網(wǎng)。 路由器（Router），是在網(wǎng)絡層提供多個獨立子網(wǎng)連接服務的一種存儲轉發(fā)設備。 功能：路徑選擇、存儲轉發(fā)、過濾、網(wǎng)絡管理、功能：路徑選擇、存儲轉發(fā)、過濾、網(wǎng)絡管理、介質(zhì)轉換等。介質(zhì)轉換等。 軟路由：在一臺連接多個網(wǎng)絡的計算機上運行路軟路由：在一臺連接多個網(wǎng)絡的計算機上運行路由軟件，以實現(xiàn)網(wǎng)絡間的路由。由軟件，以實現(xiàn)網(wǎng)絡間的路由。 硬路由：專門的路由設備。硬路由：專門的路由設備。2022-6-2325 三層交換機就是具有部分路由器功能的交換機（Switch），三層交換機最重要的目的是加快大型局域網(wǎng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)交換，所具有的路由功能也是為這個目的服務的，能夠做到一次路由，多次轉發(fā)。1

14、.三層交換機工作原理 三層交換機就是將網(wǎng)絡層的功能融入交換機，以交換機的性能完成路由器的功能，即二層的橋和三層的路由合二為一，使得網(wǎng)絡的路由功能分布于整個網(wǎng)絡中的各個交換節(jié)點上。傳統(tǒng)的交換技術是在OSI參考模型中的第二層數(shù)據(jù)鏈路層進行操作的，而三層交換技術是在OSI參考模型中的第三層實現(xiàn)了數(shù)據(jù)包的高速轉發(fā)。2022-6-2330交換機(Switch) 第二層交換機：相當于一個高速網(wǎng)橋。 第三層交換機：相當于一個高速路由器。 2三層交換機種類 三層交換機可以根據(jù)其處理數(shù)據(jù)的不同而分為純硬件和純軟件兩大類。 純硬件:當數(shù)據(jù)由端口接口芯片接收進來以后，首先在二層交換芯片中查找相應的目的MAC地址，如

15、果查到，就進行二層轉發(fā)，否則將數(shù)據(jù)送至三層引擎。在三層引擎中，ASIC芯片查找相應的路由表信息，與數(shù)據(jù)的目的IP地址相比對，然后發(fā)送ARP數(shù)據(jù)包到目的主機，得到該主機的MAC地址，將MAC地址發(fā)到二層芯片，由二層芯片轉發(fā)該數(shù)據(jù)包。 網(wǎng)關(Gateway)又稱網(wǎng)間連接器、協(xié)議轉換器。它作用在OSI參考模型的第4層第7層用于高層協(xié)議轉換的網(wǎng)間連接器。網(wǎng)關提供以下的功能：地址格式的轉換：網(wǎng)關可實現(xiàn)不同網(wǎng)絡之間不同地址格式的轉換，以便供尋址和選擇路由之用。尋址和選擇路由：尋址的目的在于指定各設備或資源在網(wǎng)絡上的位置，如同門牌號，配合傳輸路由的選擇，以便建立兩個網(wǎng)絡之間的連接。包格式的轉換：網(wǎng)關可提供包的分割與重組，適合不同的網(wǎng)絡傳輸。數(shù)據(jù)字符格式的轉換：對于不同的字符系統(tǒng)，提供字符格式的轉換。網(wǎng)絡傳輸流量控制：網(wǎng)絡傳輸?shù)牧髁勘仨毤右钥刂?，以避免?/p>