計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用第九章-網(wǎng)絡(luò)互連課件

第九章網(wǎng)絡(luò)互連

本章主要內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)互連的概述

因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP

網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備

網(wǎng)絡(luò)互連實(shí)例

1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用第九章網(wǎng)絡(luò)互連1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.1網(wǎng)絡(luò)互連的概述

1互聯(lián)網(wǎng)的概念

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)往往由許多種不同類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)互連而成，即從功能上和邏輯上看，這些計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)組成了一個(gè)大型的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，稱為互連網(wǎng)絡(luò)（internetwork），也簡(jiǎn)稱為互聯(lián)網(wǎng)。將網(wǎng)絡(luò)互相連接起來(lái)要使用一些互連設(shè)備（中間設(shè)備），常用的網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備有中繼器、網(wǎng)橋、路由器、交換機(jī)和網(wǎng)關(guān)等。

2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.1網(wǎng)絡(luò)互連的概述1互聯(lián)網(wǎng)的概念2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技9.1網(wǎng)絡(luò)互連的概述2網(wǎng)絡(luò)互連的方式

LAN-LAN

互連層次

LAN-LAN網(wǎng)絡(luò)互連發(fā)生在OSI/RM的數(shù)據(jù)鏈路層。

互連設(shè)備

LAN-LAN網(wǎng)絡(luò)的互連設(shè)備是網(wǎng)橋、中繼器或路由器。

LAN-WAN

互連層次LAN-WAN的互連發(fā)生在網(wǎng)絡(luò)層。

互連設(shè)備

LAN-WAN的互連設(shè)備是路由器。

3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.1網(wǎng)絡(luò)互連的概述2網(wǎng)絡(luò)互連的方式3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技9.1網(wǎng)絡(luò)互連的概述WAN-WAN

互連層次WAN-WAN互連發(fā)生在OSI/RM的傳輸層及其上層?；ミB設(shè)備

WAN-WAN的互連設(shè)備是網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)絡(luò)互連的層次關(guān)系見(jiàn)下圖。4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.1網(wǎng)絡(luò)互連的概述WAN-WAN4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP互連網(wǎng)協(xié)議IP是TCP/IP體系中兩個(gè)最重要的協(xié)議之一，與IP協(xié)議配套使用的還有三個(gè)協(xié)議：地址轉(zhuǎn)換協(xié)議ARP（AddressResolutionProtocol）。反向地址轉(zhuǎn)換協(xié)議RARP（ReverseAddressResolutionProtocol）。Internet控制報(bào)文協(xié)議ICMP（InternetControlMessageProtocol）。

5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP互連網(wǎng)協(xié)議IP是TCP/I9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP1IP地址及轉(zhuǎn)換

(1)IP地址及其表示方法

Internet識(shí)別網(wǎng)絡(luò)的方法是給網(wǎng)絡(luò)上的每一臺(tái)計(jì)算機(jī)分配一個(gè)IP地址。IP地址就是給每個(gè)連接在Internet上的主機(jī)分配一個(gè)在全世界范圍內(nèi)唯一的32位二進(jìn)制標(biāo)識(shí)符。由于32位的二進(jìn)制數(shù)字形式不適合閱讀和記憶，為了便于用戶閱讀和理解IP地址，Internet管理委員會(huì)采用了一種“點(diǎn)分十進(jìn)制”方法表示IP地址。如下圖所示。

6計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP1IP地址及轉(zhuǎn)換6計(jì)算機(jī)9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP

(2)網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址IP地址被分為網(wǎng)絡(luò)地址（net-id）和主機(jī)地址（host-id）兩部分。IP地址的格式可表示為：網(wǎng)絡(luò)地址+主機(jī)地址。IP地址的這種結(jié)構(gòu)使我們?cè)贗nternet上很方便地進(jìn)行尋址，先按IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)net-id把網(wǎng)絡(luò)找到，再按主機(jī)號(hào)host-id把主機(jī)找到。

7計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP(2)網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址79.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP(3)IP地址的分類(lèi)

為了便于對(duì)IP地址進(jìn)行管理，同時(shí)還考慮到網(wǎng)絡(luò)的差異很大，將IP地址分為5類(lèi)，即A類(lèi)、B類(lèi)、C類(lèi)、D類(lèi)和E類(lèi)，其中D類(lèi)地址是組播地址，E類(lèi)地址保留今后使用。目前使用的IP地址僅A至C三類(lèi)。在IP地址的開(kāi)頭用1位或幾位以標(biāo)識(shí)IP地址的類(lèi)型，如右圖所示。

8計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP(3)IP地址的分類(lèi)8計(jì)算9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP

(4)IP地址類(lèi)型的識(shí)別

A類(lèi)地址：第一個(gè)數(shù)的范圍在0～127之間，地址范圍從1.0.0.1至126.255.255.254。B類(lèi)地址：第一個(gè)數(shù)的范圍在128～191之間，地址范圍從128.1.0.1至191.255.255.254。C類(lèi)地址：第一個(gè)數(shù)的范圍在192～223之間，地址范圍從192.0.1.1至223.255.255.254。

例如，IP地址是138.10.118.25，它是一個(gè)B類(lèi)地址，網(wǎng)絡(luò)ID是138.10，主機(jī)ID是118.25。

9計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP(4)IP地址類(lèi)型的識(shí)別9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP

(5)內(nèi)部網(wǎng)可用IP地址為了避免某個(gè)單位內(nèi)部網(wǎng)選擇任意網(wǎng)絡(luò)地址，造成與合法的Internet地址發(fā)生沖突，IETF分配了具體的A類(lèi)、B類(lèi)和C類(lèi)地址供單位內(nèi)部網(wǎng)使用，這些地址為：A類(lèi)：10.0.0.0～10.255.255.255B類(lèi)：172.16.0.0～172.31.255.255C類(lèi)：192.168.0.0～192.168.255.255

10計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP(5)內(nèi)部網(wǎng)可用IP地址19.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP

(6)IP地址與硬件地址

IP地址放在IP數(shù)據(jù)報(bào)的首部，而硬件地址則放在MAC幀的首部。

IP地址與硬件地址的關(guān)系如下圖。

11計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP(6)IP地址與硬件地址9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP

(7)地址的轉(zhuǎn)換

每一個(gè)Internet上的主機(jī)都有與之對(duì)應(yīng)的三個(gè)地址，即物理地址（硬件地址）、IP地址和主機(jī)域名。主機(jī)的物理地址是網(wǎng)卡制造者制作在網(wǎng)卡上的無(wú)法改變的地址碼。IP地址是一種二進(jìn)制數(shù)的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)和主機(jī)標(biāo)識(shí)，數(shù)字型標(biāo)識(shí)對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是最有效的，但對(duì)使用網(wǎng)絡(luò)的人卻不愿意使用難于記憶的IP地址，為此人們研究出一種字符型標(biāo)識(shí)，這就是主機(jī)的域名。主機(jī)域名、IP地址和物理地址之間的關(guān)系如下圖。

12計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP(7)地址的轉(zhuǎn)換12計(jì)算9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP圖9-6主機(jī)域名、IP地址與物理地址之間的轉(zhuǎn)換

13計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP圖9-6主機(jī)域名、IP地址與9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP2子網(wǎng)劃分技術(shù)

（1）子網(wǎng)的概念

傳統(tǒng)的IP地址用A,B,C等類(lèi)劃分，網(wǎng)絡(luò)號(hào)與主機(jī)號(hào)的分隔必須固定在某個(gè)點(diǎn)分符上，在IP地址越來(lái)越緊張的時(shí)候這個(gè)問(wèn)題就很突出了?？勺冮L(zhǎng)子網(wǎng)掩碼VLSM(RFC1009)允許在主機(jī)號(hào)的比特位中繼續(xù)定義子網(wǎng)掩碼/子網(wǎng)擴(kuò)展前綴，分隔不必在點(diǎn)分符上。用IP地址中的主機(jī)號(hào)（host-id）字段中的前若干比特位作為“子網(wǎng)號(hào)字段”，后面剩下的仍為主機(jī)號(hào)字段，再通過(guò)路由器將劃分出的子網(wǎng)互連形成單位內(nèi)部網(wǎng)，便于網(wǎng)絡(luò)的管理和使用。

14計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP2子網(wǎng)劃分技術(shù)14計(jì)算機(jī)9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP

（2）子網(wǎng)的劃分方法

子網(wǎng)的劃分方法是將單個(gè)網(wǎng)絡(luò)號(hào)對(duì)應(yīng)的主機(jī)號(hào)分為兩個(gè)部分，其中一部分用于子網(wǎng)號(hào)編址，另一部分用于主機(jī)號(hào)編址，如下圖所示。

15計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP（2）子網(wǎng)的劃分方法15計(jì)9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP

（3）子網(wǎng)掩碼（SubnetMask）

在劃分子網(wǎng)時(shí)，TCP/IP使用了子網(wǎng)掩碼。子網(wǎng)掩碼也是一個(gè)32位的二進(jìn)制數(shù)，其形式與IP地址相同。它主要有兩大功能：一是通過(guò)子網(wǎng)掩碼，可以區(qū)分一個(gè)IP地址中的哪些位對(duì)應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)地址（包括子網(wǎng)地址）、哪些位對(duì)應(yīng)于主機(jī)地址；二是將網(wǎng)絡(luò)分為多個(gè)子網(wǎng)。子網(wǎng)掩碼的取值，通常是將對(duì)應(yīng)于IP地址中網(wǎng)絡(luò)地址（網(wǎng)絡(luò)號(hào)和子網(wǎng)號(hào)）的所有位都設(shè)置為“1”，對(duì)應(yīng)于主機(jī)地址（主機(jī)號(hào)）的所有位都設(shè)置為“0”。

16計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP（3）子網(wǎng)掩碼（Subne9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP子網(wǎng)掩碼和IP地址結(jié)合使用，對(duì)子網(wǎng)掩碼和IP地址進(jìn)行“按位與”運(yùn)算，可以分出一個(gè)IP地址的網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)。下表是一個(gè)例子，IP地址為141.58.97.235的主機(jī)，如采用的子網(wǎng)掩碼是255.255.240.0，通過(guò)“與”運(yùn)算，可以斷定該主機(jī)是141.58.96.0網(wǎng)絡(luò)中的第491號(hào)主機(jī)。

17計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP子網(wǎng)掩碼和IP地址結(jié)合使用，對(duì)9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP（4）子網(wǎng)劃分的規(guī)則RFC950中的規(guī)則RFC950規(guī)定了子網(wǎng)劃分的規(guī)范，其中對(duì)網(wǎng)絡(luò)地址中的子網(wǎng)號(hào)作了如下的規(guī)定：由于網(wǎng)絡(luò)號(hào)全為“0”代表的是本網(wǎng)絡(luò)，所以網(wǎng)絡(luò)地址中的子網(wǎng)號(hào)也不能全為“0”，子網(wǎng)號(hào)全為“0”時(shí)，表示本子網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)；網(wǎng)絡(luò)號(hào)全為“1”表示的是廣播地址，所以網(wǎng)絡(luò)地址中的子網(wǎng)號(hào)也不能全為“1”，全為“1”的地址用于向子網(wǎng)廣播。所以，在劃分子網(wǎng)時(shí)需要考慮子網(wǎng)號(hào)不能全取“1”和“0”。

以下通過(guò)例子依據(jù)RFC950中的規(guī)定說(shuō)明劃分子網(wǎng)的具體步驟。

18計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP（4）子網(wǎng)劃分的規(guī)則18計(jì)算機(jī)9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP某單位現(xiàn)有100臺(tái)計(jì)算機(jī)需要聯(lián)網(wǎng)，要求每個(gè)子網(wǎng)內(nèi)的主機(jī)數(shù)不少于40臺(tái)，問(wèn)使用一個(gè)C類(lèi)地址如何劃分子網(wǎng)？第一步，確定需要?jiǎng)澐值淖泳W(wǎng)數(shù)。使用一個(gè)C類(lèi)地址劃分子網(wǎng)，必然要從代表主機(jī)號(hào)的第四個(gè)字節(jié)中取出若干位用于劃分子網(wǎng)。若取出1位，根據(jù)子網(wǎng)劃分規(guī)則，無(wú)法使用。若取出3位，可以劃分出8個(gè)子網(wǎng)，但每個(gè)子網(wǎng)容納主機(jī)數(shù)為30，而實(shí)際要求是每個(gè)子網(wǎng)內(nèi)的主機(jī)不少于40臺(tái)。若取出2位，可以劃分出2個(gè)可用子網(wǎng)，每個(gè)子網(wǎng)可容納62個(gè)主機(jī)號(hào)，因此取出2位劃分子網(wǎng)是可行的。

19計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP某單位現(xiàn)有100臺(tái)計(jì)算機(jī)需要聯(lián)9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP第二步，確定子網(wǎng)掩碼。按照子網(wǎng)掩碼的取值規(guī)則，子網(wǎng)掩碼為255.255.255.192。如下圖所示。

20計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP第二步，確定子網(wǎng)掩碼。按照子網(wǎng)9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP第三步，確定標(biāo)識(shí)每一個(gè)子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)地址。如下圖所示，兩個(gè)子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)地址分別為192.168.1.64和192.168.1.128。21計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP第三步，確定標(biāo)識(shí)每一個(gè)子網(wǎng)的網(wǎng)9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP第四步，確定每一個(gè)子網(wǎng)的主機(jī)地址范圍。如下圖所示。

22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP第四步，確定每一個(gè)子網(wǎng)的主機(jī)地9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP（4）子網(wǎng)劃分的規(guī)則RFC1878中的規(guī)則1985年制定的RFC950中阻止使用全0全1的子網(wǎng)號(hào)以便與老式的路由器兼容，所以上例中的4個(gè)子網(wǎng)還要減去兩個(gè)。但現(xiàn)在新的路由器大都支持CIDR（ClasslessInter-DomainRouting:無(wú)類(lèi)域間路由）協(xié)議，CIDR摒棄了傳統(tǒng)基于類(lèi)的地址分配方式，規(guī)定可以使用任意長(zhǎng)度的網(wǎng)絡(luò)地址部分，因此在1995年制定的RFC1878(IPv4可變長(zhǎng)子網(wǎng)表)中允許使用全0和全1的子網(wǎng)號(hào)，所以上例中對(duì)C類(lèi)網(wǎng)絡(luò)使用子網(wǎng)掩碼255.255.255.192劃分出的4個(gè)子網(wǎng)都可以使用，每個(gè)子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)IP地址范圍如下表所示。

23計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP（4）子網(wǎng)劃分的規(guī)則23計(jì)算機(jī)9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP上例中每個(gè)子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址范圍。

24計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP上例中每個(gè)子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP（5）默認(rèn)網(wǎng)關(guān)（DefaultGateway）為了使一臺(tái)計(jì)算機(jī)能在TCP/IP環(huán)境中正常工作，必須提供如下地址信息：①計(jì)算機(jī)的IP地址：用于標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)中的每一臺(tái)計(jì)算機(jī)；②計(jì)算機(jī)所在網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)掩碼：用于區(qū)分IP地址中的網(wǎng)絡(luò)ID和主機(jī)ID；③一個(gè)默認(rèn)網(wǎng)關(guān)的IP地址：用于將子網(wǎng)掩碼過(guò)濾出的IP分組導(dǎo)向目的主機(jī)。發(fā)往同一個(gè)子網(wǎng)上的數(shù)據(jù)分組可以直接流向目的地，而對(duì)于那些目的地不是本地網(wǎng)絡(luò)上的計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)分組，就需要一個(gè)默認(rèn)的網(wǎng)關(guān)，把這些分組導(dǎo)向另一個(gè)子網(wǎng)中的目標(biāo)系統(tǒng)。

25計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP（5）默認(rèn)網(wǎng)關(guān)（Default9.3網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備根據(jù)它工作的網(wǎng)絡(luò)層次和所支持的協(xié)議可分為四種類(lèi)型：中繼器網(wǎng)橋/第二層交換機(jī)路由器/第三層交換機(jī)網(wǎng)關(guān)26計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.3網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備根據(jù)它工作的網(wǎng)絡(luò)層次和9.3網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備1中繼器(Repeater)

中繼器的功能

由于信號(hào)在介質(zhì)上傳輸時(shí)，其幅度將不斷地衰減，中繼器是在物理層上實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)網(wǎng)段互連的，用于擴(kuò)展局域網(wǎng)的距離，其具體功能是接收從一條電纜上傳輸過(guò)來(lái)的信號(hào)，并將其放大后，再發(fā)送到另一條電纜上。

27計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.3網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備1中繼器(Repeater)29.3網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備中繼器的選擇

根據(jù)不同的用戶需求和用途，市場(chǎng)上的中繼器產(chǎn)品有多種類(lèi)型：雙口中繼器、多口中繼器、集線器（HUB）和多路復(fù)用器等。雙口中繼器是最常用的中繼器，可用于擴(kuò)展兩個(gè)10BASE-2或10BASE-5網(wǎng)段的同軸電纜長(zhǎng)度。集線器是一種多口中繼器，主要用于10BASE-T網(wǎng)絡(luò)中雙絞線的連接。多路復(fù)用器主要用來(lái)提高物理介質(zhì)的利用率。中繼器的使用限制

事實(shí)上，并不能利用任意多個(gè)中繼器將任意多個(gè)網(wǎng)段互連起來(lái)。IEEE802.3規(guī)定，最多只能用4個(gè)中繼器來(lái)連接5段同軸電纜的網(wǎng)段，以保證信號(hào)質(zhì)量和傳輸速率。

28計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.3網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備中繼器的選擇28計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)9.3網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備2網(wǎng)橋(Bridge)

網(wǎng)橋是一種幀存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，用來(lái)連接兩個(gè)相似類(lèi)型的局域網(wǎng)。從協(xié)議的層次看，網(wǎng)橋是在MAC層對(duì)數(shù)據(jù)幀進(jìn)行存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)。網(wǎng)橋的使用方式

從硬件配置的位置來(lái)分，網(wǎng)橋通常分為內(nèi)部網(wǎng)橋和外部網(wǎng)橋兩種。組成內(nèi)部網(wǎng)橋的網(wǎng)卡安裝在文件服務(wù)器內(nèi)，如圖9-12所示。外部網(wǎng)橋則是專用作網(wǎng)橋的PC或其他硬件設(shè)備，如圖9-13所示。

29計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.3網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備2網(wǎng)橋(Bridge)29計(jì)算9.3網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備內(nèi)部網(wǎng)橋和外部網(wǎng)橋示意圖。網(wǎng)橋的功能過(guò)濾和轉(zhuǎn)發(fā)

協(xié)議轉(zhuǎn)換

緩沖管理

30計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.3網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備內(nèi)部網(wǎng)橋和外部網(wǎng)橋示意圖。網(wǎng)橋的功能9.3網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備3路由器(Router)

路由器的功能

路由器工作在OSI模型的網(wǎng)絡(luò)層。由于它比網(wǎng)橋工作在更高一層，因此路由器的功能比網(wǎng)橋更強(qiáng)，它除了具有網(wǎng)橋的全部功能外，還應(yīng)具有路徑選擇、流量控制及網(wǎng)絡(luò)管理等功能。路由器產(chǎn)品路由器產(chǎn)品的性能參數(shù)主要有：吞吐量、時(shí)延、支持的路由協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)、廣域網(wǎng)接口類(lèi)型和服務(wù)類(lèi)型、局域網(wǎng)接口類(lèi)型及數(shù)據(jù)壓縮能力等。按照性能和價(jià)格的高低，路由器可分成高檔、中檔和低檔等三種類(lèi)型。

31計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.3網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備3路由器(Router)31計(jì)9.3網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備用路由器連接LAN-WAN示意圖32計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.3網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備用路由器連接LAN-WAN示意圖329.3網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備4交換機(jī)（Switch）市場(chǎng)上用于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的交換機(jī)主要分為3種：ATM交換機(jī)第二層交換機(jī)（又稱LAN交換機(jī)）第三層交換機(jī)其中第二層交換機(jī)和第三層交換機(jī)主要采用分組交換，ATM交換機(jī)主要采用信元交換。最初的交換機(jī)相當(dāng)于多端口的網(wǎng)橋，稱為第二層交換機(jī)，第二層交換機(jī)已經(jīng)取代了集線器和網(wǎng)橋。目前常用的第三層交換機(jī)增加了路由選擇功能。

33計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.3網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備4交換機(jī)（Switch）33計(jì)算9.3網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備

（1）第二層交換機(jī)

第二層交換機(jī)實(shí)質(zhì)上是多端口網(wǎng)橋。在交換機(jī)中保存一張端口地址映射表，用來(lái)映射MAC地址和與之對(duì)應(yīng)的端口，這張表是通過(guò)檢查進(jìn)入端口的幀的源MAC地址而建立起來(lái)的。交換機(jī)的工作是首先檢查目標(biāo)MAC地址，并與端口地址映射表中的端口地址相匹配，如果匹配成功，該幀就被轉(zhuǎn)發(fā)到對(duì)應(yīng)的端口。

34計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.3網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備（1）第二層交換機(jī)34計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)9.3網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備

（2）第三層交換機(jī)

第三層交換本質(zhì)上是完成路由器功能。第三層交換機(jī)與第二層交換機(jī)一樣需要建立地址映射表，不同的是第二層交換機(jī)建立端口與MAC地址的映射關(guān)系，而第三層交換機(jī)建立端口與網(wǎng)絡(luò)層地址（如IP地址）之間的映射關(guān)系。把第二層交換和第三層路由組合到一個(gè)設(shè)備中，就形成第三層交換機(jī)。與路由器相比的優(yōu)勢(shì)是：路由器是通過(guò)軟件交換數(shù)據(jù)包，其配置和管理技術(shù)復(fù)雜，而第三層交換機(jī)是一個(gè)基于硬件的設(shè)備，數(shù)據(jù)包交換速度通常要比路由器快得多。

35計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.3網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備（2）第三層交換機(jī)35計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)9.3網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備

（3）交換機(jī)的性能指標(biāo)

端口支持吞吐率背板速率

延遲

幀丟失率

交換機(jī)的交換方式

存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)（Store-and-forward）直通（CutThrough）碎片丟棄（FragmentFree）36計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.3網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備（3）交換機(jī)的性能指標(biāo)36計(jì)算機(jī)網(wǎng)9.3網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備

（4）交換機(jī)產(chǎn)品

從交換機(jī)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上分，交換機(jī)分為模塊化交換機(jī)和可堆疊集成式交換機(jī)。

從交換機(jī)端口速率上分，交換機(jī)產(chǎn)品可分為10Mb/s、100Mb/s、1000Mb/s及混合支持的產(chǎn)品。如3COM的SuperStackⅡ1100支持10Mb/s的端口速率，SuperStackⅡ3300支持10/100Mb/s自適應(yīng)的端口速率，SuperStackⅡ3900提供10/100/1000Mb/s不同速率的端口，SuperStackⅡ9300只支持1000Mb/s的端口速率。

37計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.3網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備（4）交換機(jī)產(chǎn)品37計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)9.3網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備5網(wǎng)關(guān)(Gateway)

網(wǎng)關(guān)又稱為協(xié)議轉(zhuǎn)換器，一般是指用于連接不同體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)（簡(jiǎn)稱異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)）的軟件，而不是指它的物理設(shè)備。

（1）網(wǎng)關(guān)的功能

網(wǎng)關(guān)的基本功能是實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)在OSI傳輸層及以上層次上的互連，網(wǎng)關(guān)是互連設(shè)備中最為復(fù)雜的設(shè)備。網(wǎng)關(guān)除提供互聯(lián)網(wǎng)間協(xié)議轉(zhuǎn)換的基本功能外，還執(zhí)行報(bào)文存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)及流量控制功能；提供虛電路接口及相應(yīng)的服務(wù)；支持應(yīng)用層互通及互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)管理功能。

38計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.3網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備5網(wǎng)關(guān)(Gateway)38計(jì)算9.3網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備（2）網(wǎng)關(guān)的用途網(wǎng)關(guān)可用于以下幾種場(chǎng)合的網(wǎng)絡(luò)互連，它們均屬于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互連。異構(gòu)型LAN互連LAN與WAN互連WAN與WAN互連網(wǎng)關(guān)被廣泛用在廣域網(wǎng)之間或廣域網(wǎng)與局域網(wǎng)之間的互連上，它解決了LAN和WAN之間由于協(xié)議不同而不能直接通信的問(wèn)題。

39計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.3網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備（2）網(wǎng)關(guān)的用途39計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)9.3網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備6網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備的對(duì)比以上各種網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備的對(duì)比見(jiàn)下表所示。

40計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.3網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備6網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備的對(duì)比40計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)9.4網(wǎng)絡(luò)互連實(shí)例

某企業(yè)的內(nèi)部網(wǎng)采用ATM+Ethernet的混合技術(shù)實(shí)現(xiàn)。ATM技術(shù)是當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的主要方向之一，以太網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，用戶和網(wǎng)絡(luò)管理人員更熟悉以太網(wǎng)。兩者的結(jié)合體現(xiàn)了先進(jìn)性和實(shí)用性統(tǒng)一的原則。

1三級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

一級(jí)主干網(wǎng)以總部為中心節(jié)點(diǎn)，以主樓、辦公樓和實(shí)驗(yàn)中心為主連接節(jié)點(diǎn)，采用雙三角連接，用12芯光纜互連上述四個(gè)樓宇，構(gòu)筑一級(jí)主干網(wǎng)。該結(jié)構(gòu)具有安全而實(shí)用的雙重特征，從安全角度看，五組光纜線路中，任何一組光纜出現(xiàn)故障都不會(huì)導(dǎo)致一級(jí)主干網(wǎng)癱瘓。一級(jí)主干網(wǎng)使用622Mb/sATM技術(shù)。

41計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.4網(wǎng)絡(luò)互連實(shí)例某企業(yè)的內(nèi)部網(wǎng)采用ATM+Eth9.4網(wǎng)絡(luò)互連實(shí)例

二級(jí)主干網(wǎng)分別以總部和主樓為中心用8芯光纜連接全企業(yè)其他樓宇，構(gòu)筑二級(jí)主干網(wǎng)。二級(jí)主干網(wǎng)比較復(fù)雜。首先，以總部為中心，使用155Mb/sATM技術(shù)連接計(jì)算中心、科研所樓、圖書(shū)館等樓宇；其次，以主樓為中心，使用100Mb/s交換以太網(wǎng)技術(shù)連接行政樓、教學(xué)樓等樓宇。樓內(nèi)局域網(wǎng)在各樓內(nèi)局域網(wǎng)中，均使用100Mb/s交換以太網(wǎng)技術(shù)為主連接技術(shù)，使用10Mb/s交換以太網(wǎng)技術(shù)為桌面連接技術(shù)。

42計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.4網(wǎng)絡(luò)互連實(shí)例二級(jí)主干網(wǎng)42計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.4網(wǎng)絡(luò)互連實(shí)例

2網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備選型網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備主要選擇3COM公司的ATM/Ethernet交換機(jī)、NetBuilderⅡ路由器和Cisco公司的3600路由器。3COM公司的交換機(jī)都具有模塊化結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)需要同時(shí)配置ATM模塊和以太網(wǎng)模塊，從而實(shí)現(xiàn)兩種類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之間的相互結(jié)合。如選用的CoreBuilder7000HD（核心交換機(jī)）、SuperStackⅡ3000（分支交換機(jī)）、SuperStackⅡ1100（桌面交換機(jī)）等交換機(jī)都可以根據(jù)需要配置不同速率的ATM模塊和不同速率的以太網(wǎng)模塊。

43計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.4網(wǎng)絡(luò)互連實(shí)例2網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備選型43計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)9.4網(wǎng)絡(luò)互連實(shí)例

內(nèi)部路由器用于企業(yè)網(wǎng)中各虛擬局域網(wǎng)（VLAN）之間信息交換的內(nèi)部路由器，采用3COM公司的NetBuilderⅡ，直接連到總部的CoreBuilder7000HD交換機(jī)上。

外部路由器用于與Internet互連的外部路由器，采用Cisco公司的3600路由器，通過(guò)100Mb/s光纜連接到CHINANET。對(duì)企業(yè)網(wǎng)外任何站點(diǎn)的訪問(wèn)都通過(guò)外部路由器Cisco3600。

44計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.4網(wǎng)絡(luò)互連實(shí)例內(nèi)部路由器用于企業(yè)網(wǎng)中各虛擬局域9.4網(wǎng)絡(luò)互連實(shí)例

3網(wǎng)絡(luò)互連

首先是樓宇之間的互連問(wèn)題?？偛颗渲?個(gè)622Mb/sATM端口，分別通過(guò)光纜與主樓、辦公樓和實(shí)驗(yàn)中心的CoreBuilder7000HD上的ATM端口相連，構(gòu)成一級(jí)主干網(wǎng)。其次總部還配置有12個(gè)155Mb/sATM端口，其中7個(gè)與計(jì)算中心、科研所樓、圖書(shū)館等7個(gè)樓宇相連，是二級(jí)主干網(wǎng)的重要組成部分。最后要考慮樓宇內(nèi)部各配線之間的互連問(wèn)題。在考慮互連設(shè)備配置時(shí)，除了考慮端口類(lèi)型之外，還要考慮端口數(shù)量，連接到桌面的端口數(shù)量是由信息點(diǎn)數(shù)決定的。

45計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.4網(wǎng)絡(luò)互連實(shí)例3網(wǎng)絡(luò)互連45計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及9.4網(wǎng)絡(luò)互連實(shí)例

4網(wǎng)絡(luò)互連實(shí)例示意圖46計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.4網(wǎng)絡(luò)互連實(shí)例4網(wǎng)絡(luò)互連實(shí)例示意圖46計(jì)算機(jī)網(wǎng)第九章網(wǎng)絡(luò)互連

本章主要內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)互連的概述

因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP

網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備

網(wǎng)絡(luò)互連實(shí)例

47計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用第九章網(wǎng)絡(luò)互連1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.1網(wǎng)絡(luò)互連的概述

1互聯(lián)網(wǎng)的概念

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)往往由許多種不同類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)互連而成，即從功能上和邏輯上看，這些計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)組成了一個(gè)大型的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，稱為互連網(wǎng)絡(luò)（internetwork），也簡(jiǎn)稱為互聯(lián)網(wǎng)。將網(wǎng)絡(luò)互相連接起來(lái)要使用一些互連設(shè)備（中間設(shè)備），常用的網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備有中繼器、網(wǎng)橋、路由器、交換機(jī)和網(wǎng)關(guān)等。

48計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.1網(wǎng)絡(luò)互連的概述1互聯(lián)網(wǎng)的概念2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技9.1網(wǎng)絡(luò)互連的概述2網(wǎng)絡(luò)互連的方式

LAN-LAN

互連層次

LAN-LAN網(wǎng)絡(luò)互連發(fā)生在OSI/RM的數(shù)據(jù)鏈路層。

互連設(shè)備

LAN-LAN網(wǎng)絡(luò)的互連設(shè)備是網(wǎng)橋、中繼器或路由器。

LAN-WAN

互連層次LAN-WAN的互連發(fā)生在網(wǎng)絡(luò)層。

互連設(shè)備

LAN-WAN的互連設(shè)備是路由器。

49計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.1網(wǎng)絡(luò)互連的概述2網(wǎng)絡(luò)互連的方式3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技9.1網(wǎng)絡(luò)互連的概述WAN-WAN

互連層次WAN-WAN互連發(fā)生在OSI/RM的傳輸層及其上層?；ミB設(shè)備

WAN-WAN的互連設(shè)備是網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)絡(luò)互連的層次關(guān)系見(jiàn)下圖。50計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.1網(wǎng)絡(luò)互連的概述WAN-WAN4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP互連網(wǎng)協(xié)議IP是TCP/IP體系中兩個(gè)最重要的協(xié)議之一，與IP協(xié)議配套使用的還有三個(gè)協(xié)議：地址轉(zhuǎn)換協(xié)議ARP（AddressResolutionProtocol）。反向地址轉(zhuǎn)換協(xié)議RARP（ReverseAddressResolutionProtocol）。Internet控制報(bào)文協(xié)議ICMP（InternetControlMessageProtocol）。

51計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP互連網(wǎng)協(xié)議IP是TCP/I9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP1IP地址及轉(zhuǎn)換

(1)IP地址及其表示方法

Internet識(shí)別網(wǎng)絡(luò)的方法是給網(wǎng)絡(luò)上的每一臺(tái)計(jì)算機(jī)分配一個(gè)IP地址。IP地址就是給每個(gè)連接在Internet上的主機(jī)分配一個(gè)在全世界范圍內(nèi)唯一的32位二進(jìn)制標(biāo)識(shí)符。由于32位的二進(jìn)制數(shù)字形式不適合閱讀和記憶，為了便于用戶閱讀和理解IP地址，Internet管理委員會(huì)采用了一種“點(diǎn)分十進(jìn)制”方法表示IP地址。如下圖所示。

52計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP1IP地址及轉(zhuǎn)換6計(jì)算機(jī)9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP

(2)網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址IP地址被分為網(wǎng)絡(luò)地址（net-id）和主機(jī)地址（host-id）兩部分。IP地址的格式可表示為：網(wǎng)絡(luò)地址+主機(jī)地址。IP地址的這種結(jié)構(gòu)使我們?cè)贗nternet上很方便地進(jìn)行尋址，先按IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)net-id把網(wǎng)絡(luò)找到，再按主機(jī)號(hào)host-id把主機(jī)找到。

53計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP(2)網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址79.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP(3)IP地址的分類(lèi)

為了便于對(duì)IP地址進(jìn)行管理，同時(shí)還考慮到網(wǎng)絡(luò)的差異很大，將IP地址分為5類(lèi)，即A類(lèi)、B類(lèi)、C類(lèi)、D類(lèi)和E類(lèi)，其中D類(lèi)地址是組播地址，E類(lèi)地址保留今后使用。目前使用的IP地址僅A至C三類(lèi)。在IP地址的開(kāi)頭用1位或幾位以標(biāo)識(shí)IP地址的類(lèi)型，如右圖所示。

54計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP(3)IP地址的分類(lèi)8計(jì)算9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP

(4)IP地址類(lèi)型的識(shí)別

A類(lèi)地址：第一個(gè)數(shù)的范圍在0～127之間，地址范圍從1.0.0.1至126.255.255.254。B類(lèi)地址：第一個(gè)數(shù)的范圍在128～191之間，地址范圍從128.1.0.1至191.255.255.254。C類(lèi)地址：第一個(gè)數(shù)的范圍在192～223之間，地址范圍從192.0.1.1至223.255.255.254。

例如，IP地址是138.10.118.25，它是一個(gè)B類(lèi)地址，網(wǎng)絡(luò)ID是138.10，主機(jī)ID是118.25。

55計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP(4)IP地址類(lèi)型的識(shí)別9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP

(5)內(nèi)部網(wǎng)可用IP地址為了避免某個(gè)單位內(nèi)部網(wǎng)選擇任意網(wǎng)絡(luò)地址，造成與合法的Internet地址發(fā)生沖突，IETF分配了具體的A類(lèi)、B類(lèi)和C類(lèi)地址供單位內(nèi)部網(wǎng)使用，這些地址為：A類(lèi)：10.0.0.0～10.255.255.255B類(lèi)：172.16.0.0～172.31.255.255C類(lèi)：192.168.0.0～192.168.255.255

56計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP(5)內(nèi)部網(wǎng)可用IP地址19.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP

(6)IP地址與硬件地址

IP地址放在IP數(shù)據(jù)報(bào)的首部，而硬件地址則放在MAC幀的首部。

IP地址與硬件地址的關(guān)系如下圖。

57計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP(6)IP地址與硬件地址9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP

(7)地址的轉(zhuǎn)換

每一個(gè)Internet上的主機(jī)都有與之對(duì)應(yīng)的三個(gè)地址，即物理地址（硬件地址）、IP地址和主機(jī)域名。主機(jī)的物理地址是網(wǎng)卡制造者制作在網(wǎng)卡上的無(wú)法改變的地址碼。IP地址是一種二進(jìn)制數(shù)的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)和主機(jī)標(biāo)識(shí)，數(shù)字型標(biāo)識(shí)對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是最有效的，但對(duì)使用網(wǎng)絡(luò)的人卻不愿意使用難于記憶的IP地址，為此人們研究出一種字符型標(biāo)識(shí)，這就是主機(jī)的域名。主機(jī)域名、IP地址和物理地址之間的關(guān)系如下圖。

58計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP(7)地址的轉(zhuǎn)換12計(jì)算9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP圖9-6主機(jī)域名、IP地址與物理地址之間的轉(zhuǎn)換

59計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP圖9-6主機(jī)域名、IP地址與9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP2子網(wǎng)劃分技術(shù)

（1）子網(wǎng)的概念

傳統(tǒng)的IP地址用A,B,C等類(lèi)劃分，網(wǎng)絡(luò)號(hào)與主機(jī)號(hào)的分隔必須固定在某個(gè)點(diǎn)分符上，在IP地址越來(lái)越緊張的時(shí)候這個(gè)問(wèn)題就很突出了?？勺冮L(zhǎng)子網(wǎng)掩碼VLSM(RFC1009)允許在主機(jī)號(hào)的比特位中繼續(xù)定義子網(wǎng)掩碼/子網(wǎng)擴(kuò)展前綴，分隔不必在點(diǎn)分符上。用IP地址中的主機(jī)號(hào)（host-id）字段中的前若干比特位作為“子網(wǎng)號(hào)字段”，后面剩下的仍為主機(jī)號(hào)字段，再通過(guò)路由器將劃分出的子網(wǎng)互連形成單位內(nèi)部網(wǎng)，便于網(wǎng)絡(luò)的管理和使用。

60計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP2子網(wǎng)劃分技術(shù)14計(jì)算機(jī)9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP

（2）子網(wǎng)的劃分方法

子網(wǎng)的劃分方法是將單個(gè)網(wǎng)絡(luò)號(hào)對(duì)應(yīng)的主機(jī)號(hào)分為兩個(gè)部分，其中一部分用于子網(wǎng)號(hào)編址，另一部分用于主機(jī)號(hào)編址，如下圖所示。

61計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP（2）子網(wǎng)的劃分方法15計(jì)9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP

（3）子網(wǎng)掩碼（SubnetMask）

在劃分子網(wǎng)時(shí)，TCP/IP使用了子網(wǎng)掩碼。子網(wǎng)掩碼也是一個(gè)32位的二進(jìn)制數(shù)，其形式與IP地址相同。它主要有兩大功能：一是通過(guò)子網(wǎng)掩碼，可以區(qū)分一個(gè)IP地址中的哪些位對(duì)應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)地址（包括子網(wǎng)地址）、哪些位對(duì)應(yīng)于主機(jī)地址；二是將網(wǎng)絡(luò)分為多個(gè)子網(wǎng)。子網(wǎng)掩碼的取值，通常是將對(duì)應(yīng)于IP地址中網(wǎng)絡(luò)地址（網(wǎng)絡(luò)號(hào)和子網(wǎng)號(hào)）的所有位都設(shè)置為“1”，對(duì)應(yīng)于主機(jī)地址（主機(jī)號(hào)）的所有位都設(shè)置為“0”。

62計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP（3）子網(wǎng)掩碼（Subne9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP子網(wǎng)掩碼和IP地址結(jié)合使用，對(duì)子網(wǎng)掩碼和IP地址進(jìn)行“按位與”運(yùn)算，可以分出一個(gè)IP地址的網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)。下表是一個(gè)例子，IP地址為141.58.97.235的主機(jī)，如采用的子網(wǎng)掩碼是255.255.240.0，通過(guò)“與”運(yùn)算，可以斷定該主機(jī)是141.58.96.0網(wǎng)絡(luò)中的第491號(hào)主機(jī)。

63計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP子網(wǎng)掩碼和IP地址結(jié)合使用，對(duì)9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP（4）子網(wǎng)劃分的規(guī)則RFC950中的規(guī)則RFC950規(guī)定了子網(wǎng)劃分的規(guī)范，其中對(duì)網(wǎng)絡(luò)地址中的子網(wǎng)號(hào)作了如下的規(guī)定：由于網(wǎng)絡(luò)號(hào)全為“0”代表的是本網(wǎng)絡(luò)，所以網(wǎng)絡(luò)地址中的子網(wǎng)號(hào)也不能全為“0”，子網(wǎng)號(hào)全為“0”時(shí)，表示本子網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)；網(wǎng)絡(luò)號(hào)全為“1”表示的是廣播地址，所以網(wǎng)絡(luò)地址中的子網(wǎng)號(hào)也不能全為“1”，全為“1”的地址用于向子網(wǎng)廣播。所以，在劃分子網(wǎng)時(shí)需要考慮子網(wǎng)號(hào)不能全取“1”和“0”。

以下通過(guò)例子依據(jù)RFC950中的規(guī)定說(shuō)明劃分子網(wǎng)的具體步驟。

64計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP（4）子網(wǎng)劃分的規(guī)則18計(jì)算機(jī)9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP某單位現(xiàn)有100臺(tái)計(jì)算機(jī)需要聯(lián)網(wǎng)，要求每個(gè)子網(wǎng)內(nèi)的主機(jī)數(shù)不少于40臺(tái)，問(wèn)使用一個(gè)C類(lèi)地址如何劃分子網(wǎng)？第一步，確定需要?jiǎng)澐值淖泳W(wǎng)數(shù)。使用一個(gè)C類(lèi)地址劃分子網(wǎng)，必然要從代表主機(jī)號(hào)的第四個(gè)字節(jié)中取出若干位用于劃分子網(wǎng)。若取出1位，根據(jù)子網(wǎng)劃分規(guī)則，無(wú)法使用。若取出3位，可以劃分出8個(gè)子網(wǎng)，但每個(gè)子網(wǎng)容納主機(jī)數(shù)為30，而實(shí)際要求是每個(gè)子網(wǎng)內(nèi)的主機(jī)不少于40臺(tái)。若取出2位，可以劃分出2個(gè)可用子網(wǎng)，每個(gè)子網(wǎng)可容納62個(gè)主機(jī)號(hào)，因此取出2位劃分子網(wǎng)是可行的。

65計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP某單位現(xiàn)有100臺(tái)計(jì)算機(jī)需要聯(lián)9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP第二步，確定子網(wǎng)掩碼。按照子網(wǎng)掩碼的取值規(guī)則，子網(wǎng)掩碼為255.255.255.192。如下圖所示。

66計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP第二步，確定子網(wǎng)掩碼。按照子網(wǎng)9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP第三步，確定標(biāo)識(shí)每一個(gè)子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)地址。如下圖所示，兩個(gè)子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)地址分別為192.168.1.64和192.168.1.128。67計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP第三步，確定標(biāo)識(shí)每一個(gè)子網(wǎng)的網(wǎng)9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP第四步，確定每一個(gè)子網(wǎng)的主機(jī)地址范圍。如下圖所示。

68計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP第四步，確定每一個(gè)子網(wǎng)的主機(jī)地9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP（4）子網(wǎng)劃分的規(guī)則RFC1878中的規(guī)則1985年制定的RFC950中阻止使用全0全1的子網(wǎng)號(hào)以便與老式的路由器兼容，所以上例中的4個(gè)子網(wǎng)還要減去兩個(gè)。但現(xiàn)在新的路由器大都支持CIDR（ClasslessInter-DomainRouting:無(wú)類(lèi)域間路由）協(xié)議，CIDR摒棄了傳統(tǒng)基于類(lèi)的地址分配方式，規(guī)定可以使用任意長(zhǎng)度的網(wǎng)絡(luò)地址部分，因此在1995年制定的RFC1878(IPv4可變長(zhǎng)子網(wǎng)表)中允許使用全0和全1的子網(wǎng)號(hào)，所以上例中對(duì)C類(lèi)網(wǎng)絡(luò)使用子網(wǎng)掩碼255.255.255.192劃分出的4個(gè)子網(wǎng)都可以使用，每個(gè)子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)IP地址范圍如下表所示。

69計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP（4）子網(wǎng)劃分的規(guī)則23計(jì)算機(jī)9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP上例中每個(gè)子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址范圍。

70計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP上例中每個(gè)子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP（5）默認(rèn)網(wǎng)關(guān)（DefaultGateway）為了使一臺(tái)計(jì)算機(jī)能在TCP/IP環(huán)境中正常工作，必須提供如下地址信息：①計(jì)算機(jī)的IP地址：用于標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)中的每一臺(tái)計(jì)算機(jī)；②計(jì)算機(jī)所在網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)掩碼：用于區(qū)分IP地址中的網(wǎng)絡(luò)ID和主機(jī)ID；③一個(gè)默認(rèn)網(wǎng)關(guān)的IP地址：用于將子網(wǎng)掩碼過(guò)濾出的IP分組導(dǎo)向目的主機(jī)。發(fā)往同一個(gè)子網(wǎng)上的數(shù)據(jù)分組可以直接流向目的地，而對(duì)于那些目的地不是本地網(wǎng)絡(luò)上的計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)分組，就需要一個(gè)默認(rèn)的網(wǎng)關(guān)，把這些分組導(dǎo)向另一個(gè)子網(wǎng)中的目標(biāo)系統(tǒng)。

71計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.2因特網(wǎng)的互連協(xié)議IP（5）默認(rèn)網(wǎng)關(guān)（Default9.3網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備根據(jù)它工作的網(wǎng)絡(luò)層次和所支持的協(xié)議可分為四種類(lèi)型：中繼器網(wǎng)橋/第二層交換機(jī)路由器/第三層交換機(jī)網(wǎng)關(guān)72計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.3網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備根據(jù)它工作的網(wǎng)絡(luò)層次和9.3網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備1中繼器(Repeater)

中繼器的功能

由于信號(hào)在介質(zhì)上傳輸時(shí)，其幅度將不斷地衰減，中繼器是在物理層上實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)網(wǎng)段互連的，用于擴(kuò)展局域網(wǎng)的距離，其具體功能是接收從一條電纜上傳輸過(guò)來(lái)的信號(hào)，并將其放大后，再發(fā)送到另一條電纜上。

73計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.3網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備1中繼器(Repeater)29.3網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備中繼器的選擇

根據(jù)不同的用戶需求和用途，市場(chǎng)上的中繼器產(chǎn)品有多種類(lèi)型：雙口中繼器、多口中繼器、集線器（HUB）和多路復(fù)用器等。雙口中繼器是最常用的中繼器，可用于擴(kuò)展兩個(gè)10BASE-2或10BASE-5網(wǎng)段的同軸電纜長(zhǎng)度。集線器是一種多口中繼器，主要用于10BASE-T網(wǎng)絡(luò)中雙絞線的連接。多路復(fù)用器主要用來(lái)提高物理介質(zhì)的利用率。中繼器的使用限制

事實(shí)上，并不能利用任意多個(gè)中繼器將任意多個(gè)網(wǎng)段互連起來(lái)。IEEE802.3規(guī)定，最多只能用4個(gè)中繼器來(lái)連接5段同軸電纜的網(wǎng)段，以保證信號(hào)質(zhì)量和傳輸速率。

74計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.3網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備中繼器的選擇28計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)9.3網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備2網(wǎng)橋(Bridge)

網(wǎng)橋是一種幀存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，用來(lái)連接兩個(gè)相似類(lèi)型的局域網(wǎng)。從協(xié)議的層次看，網(wǎng)橋是在MAC層對(duì)數(shù)據(jù)幀進(jìn)行存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)。網(wǎng)橋的使用方式

從硬件配置的位置來(lái)分，網(wǎng)橋通常分為內(nèi)部網(wǎng)橋和外部網(wǎng)橋兩種。組成內(nèi)部網(wǎng)橋的網(wǎng)卡安裝在文件服務(wù)器內(nèi)，如圖9-12所示。外部網(wǎng)橋則是專用作網(wǎng)橋的PC或其他硬件設(shè)備，如圖9-13所示。

75計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.3網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備2網(wǎng)橋(Bridge)29計(jì)算9.3網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備內(nèi)部網(wǎng)橋和外部網(wǎng)橋示意圖。網(wǎng)橋的功能過(guò)濾和轉(zhuǎn)發(fā)

協(xié)議轉(zhuǎn)換

緩沖管理

76計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.3網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備內(nèi)部網(wǎng)橋和外部網(wǎng)橋示意圖。網(wǎng)橋的功能9.3網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備3路由器(Router)

路由器的功能

路由器工作在OSI模型的網(wǎng)絡(luò)層。由于它比網(wǎng)橋工作在更高一層，因此路由器的功能比網(wǎng)橋更強(qiáng)，它除了具有網(wǎng)橋的全部功能外，還應(yīng)具有路徑選擇、流量控制及網(wǎng)絡(luò)管理等功能。路由器產(chǎn)品路由器產(chǎn)品的性能參數(shù)主要有：吞吐量、時(shí)延、支持的路由協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)、廣域網(wǎng)接口類(lèi)型和服務(wù)類(lèi)型、局域網(wǎng)接口類(lèi)型及數(shù)據(jù)壓縮能力等。按照性能和價(jià)格的高低，路由器可分成高檔、中檔和低檔等三種類(lèi)型。

77計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.3網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備3路由器(Router)31計(jì)9.3網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備用路由器連接LAN-WAN示意圖78計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.3網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備用路由器連接LAN-WAN示意圖329.3網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備4交換機(jī)（Switch）市場(chǎng)上用于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的交換機(jī)主要分為3種：ATM交換機(jī)第二層交換機(jī)（又稱LAN交換機(jī)）第三層交換機(jī)其中第二層交換機(jī)和第三層交換機(jī)主要采用分組交換，ATM交換機(jī)主要采用信元交換。最初的交換機(jī)相當(dāng)于多端口的網(wǎng)橋，稱為第二層交換機(jī)，第二層交換機(jī)已經(jīng)取代了集線器和網(wǎng)橋。目前常用的第三層交換機(jī)增加了路由選擇功能。

79計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.3網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備4交換機(jī)（Switch）33計(jì)算9.3網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備

（1）第二層交換機(jī)

第二層交換機(jī)實(shí)質(zhì)上是多端口網(wǎng)橋。在交換機(jī)中保存一張端口地址映射表，用來(lái)映射MAC地址和與之對(duì)應(yīng)的端口，這張表是通過(guò)檢查進(jìn)入端口的幀的源MAC地址而建立起來(lái)的。交換機(jī)的工作是首先檢查目標(biāo)MAC地址，并與端口地址映射表中的端口地址相匹配，如果匹配成功，該幀就被轉(zhuǎn)發(fā)到對(duì)應(yīng)的端口。

80計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.3網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備（1）第二層交換機(jī)34計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)9.3網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備

（2）第三層交換機(jī)

第三層交換本質(zhì)上是完成路由器功能。第三層交換機(jī)與第二層交換機(jī)一樣需要建立地址映射表，不同的是第二層交換機(jī)建立端口與MAC地址的映射關(guān)系，而第三層交換機(jī)建立端口與網(wǎng)絡(luò)層地址（如IP地址）之間的映射關(guān)系。把第二層交換和第三層路由組合到一個(gè)設(shè)備中，就形成第三層交換機(jī)。與路由器相比的優(yōu)勢(shì)是：路由器是通過(guò)軟件交換數(shù)據(jù)包，其配置和管理技術(shù)復(fù)雜，而第三層交換機(jī)是一個(gè)基于硬件的設(shè)備，數(shù)據(jù)包交換速度通常要比路由器快得多。

81計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.3網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備（2）第三層交換機(jī)35計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)9.3網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備

（3）交換機(jī)的性能指標(biāo)

端口支持吞吐率背板速率

延遲

幀丟失率

交換機(jī)的交換方式

存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)（Store-and-forward）直通（CutThrough）碎片丟棄（FragmentFree）82計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.3網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備（3）交換機(jī)的性能指標(biāo)36計(jì)算機(jī)網(wǎng)9.3網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備

（4）交換機(jī)產(chǎn)品

從交換機(jī)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上分，交換機(jī)分為模塊化交換機(jī)和可堆疊集成式交換機(jī)。

從交換機(jī)端口速率上分，交換機(jī)產(chǎn)品可分為10Mb/s、100Mb/s、1000Mb/s及混合支持的產(chǎn)品。如3COM的SuperStackⅡ1100支持10Mb/s的端口速率，SuperStackⅡ3300支持10/100Mb/s自適應(yīng)的端口速率，SuperStackⅡ3900提供10/100/1000Mb/s不同速率的端口，SuperStackⅡ9300只支持1000Mb/s的端口速率。

83計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用9.3網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備（4）交換機(jī)產(chǎn)品37計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)9.3網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備5網(wǎng)關(guān)(Gateway)

網(wǎng)關(guān)又稱為協(xié)議轉(zhuǎn)換器，一般是指用于連接不同