第五章+廣域網(wǎng)及網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)

第5章廣域網(wǎng)與網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)主要學(xué)習(xí)內(nèi)容

：基本概念常見的廣域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)互聯(lián)15.1廣域網(wǎng)

廣域網(wǎng)WAN(WideAreaNetwork)在一個廣泛范圍內(nèi)建立的計算機(jī)通信網(wǎng)。它所覆蓋的地理范圍從幾十公里到幾千公里，可以覆蓋一個國家、地區(qū)，或橫跨幾個洲，形成國際性的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)。目前全球大量使用的Internet網(wǎng)絡(luò)就是廣域網(wǎng)的一個典型。

其參考模型與協(xié)議可對照OSI參考模型，廣域網(wǎng)技術(shù)主要位于底層的3個層次。

電路交換類：PSTN、IDSN和ADSL，分組交換類：X.25、幀中繼網(wǎng)、ATM網(wǎng)、無線分組網(wǎng)，專線類：數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)DDN、數(shù)字衛(wèi)星網(wǎng)VSAT）廣域網(wǎng)的分類：2廣域網(wǎng)的主要特點：（1）主要提供面向通信的服務(wù)，支持用戶使用計算機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)距離的信息交換；（2）覆蓋范圍廣，通信的距離遠(yuǎn)，需要考慮的因素增多，如媒體的成本、線路的冗余、媒體帶寬的利用和差錯處理等；（3）由電信部門或公司負(fù)責(zé)組建、管理和維護(hù)，并向全社會提供面向通信的有償服務(wù)、流量統(tǒng)計和計費問題。

5.1廣域網(wǎng)3廣域網(wǎng)與局域網(wǎng)的主要區(qū)別和關(guān)系（1）覆蓋距離；（2）數(shù)據(jù)傳輸速率；（3）受投資的限制，廣域網(wǎng)一般不使用局域網(wǎng)普遍采用的多點接入技術(shù)。（4）從層次結(jié)構(gòu)來看，局域網(wǎng)使用的協(xié)議主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)鏈路層和物理層，而廣域網(wǎng)使用的協(xié)議主要在網(wǎng)絡(luò)層。而且，在廣域網(wǎng)中的一個重要問題就是路由選擇。（5）更多的情況下，廣域網(wǎng)都是由大量的局域網(wǎng)組成。5.1廣域網(wǎng)4

電話撥號網(wǎng)：使用公用電話交換網(wǎng)PSTN作為通信線路。

公用分組交換網(wǎng)：基于X.25標(biāo)準(zhǔn)提供通信子網(wǎng)服務(wù)，如TELENET，DATAPAC，CHINAPAC（9.6Kbps）

X.25建議書是CCITT早在1976年就制定出的一個面向分組交換的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，其目的在于希望借助現(xiàn)有的公共數(shù)據(jù)網(wǎng)進(jìn)行國際間的數(shù)據(jù)通信。X.25的基本特征:協(xié)議比較復(fù)雜。只是對公用分組交換網(wǎng)接口的規(guī)格說明僅提供虛電路服務(wù):從虛電路的建立來講，可分成兩種，即交換式虛電路SVC和永久性虛電路PVC。5.1廣域網(wǎng)常見的廣域網(wǎng)技術(shù)：5

數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)（DDN,DigitalDataNetwork)

：利用光纖、數(shù)字微波或衛(wèi)星等數(shù)字傳輸通道和數(shù)字交叉復(fù)用設(shè)備組成，為用戶提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)傳輸通道，傳送各種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，屬于線路交換方式，如ChinaDDN（2Mbps）。幀中繼：由于傳輸技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)傳輸誤碼率大大降低，分組通信的差錯恢復(fù)機(jī)制顯得過于繁瑣，幀中繼將分組通信的三層協(xié)議簡化為兩層，大大縮短了處理時間，提高了效率。幀中繼網(wǎng)內(nèi)部的糾錯功能很大一部分都交由用戶終端設(shè)備來完成。幀中繼是面向連接的方式，采用2個關(guān)鍵技術(shù)虛擬租用線路和“流水線”方式（64K-2Mbps），為局域網(wǎng)互聯(lián)提供合理速率和較低價格的服務(wù)。5.1廣域網(wǎng)6

虛擬私有網(wǎng)絡(luò)（

VPN,VirtualPrivateNetwork）：是一種利用公共網(wǎng)絡(luò)來構(gòu)建的私人專用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。與傳統(tǒng)的電信專線網(wǎng)絡(luò)相比，VPN虛擬專網(wǎng)具備以下優(yōu)勢：

廉價的網(wǎng)絡(luò)接入:VPN虛擬專網(wǎng)利用免費的Internet資源將企業(yè)在全省乃至全國的各分支機(jī)構(gòu)進(jìn)行互聯(lián)，各節(jié)點全部采用本地電話或本地專線接入方式，大大節(jié)省了長途撥號及長途專線的連接費用。嚴(yán)格的用戶認(rèn)證:VPN系統(tǒng)全部采用CA認(rèn)證體制。高強(qiáng)度的數(shù)據(jù)保密

5.1廣域網(wǎng)7綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng)（ISDN）：使用公用交換網(wǎng)PSTN作為通信線路，完全采用數(shù)字信道，提供64K-128Kbps速率傳輸服務(wù)。

非對稱數(shù)字用戶環(huán)路（ADSL）:一種傳輸層的技術(shù)，充分利用現(xiàn)有的銅線資源，打電話和上網(wǎng)同時進(jìn)行，不用撥號，高速數(shù)據(jù)通信和交換視頻，提供下行1.5-8Mbps，上行1Mbps速率傳輸服務(wù)。

有線電視網(wǎng)絡(luò)：利用CATV提供視頻信號業(yè)務(wù)、語音、數(shù)據(jù)等寬帶多媒體信息業(yè)務(wù)，提供下行38Mbps，上行768Kbps速率傳輸服務(wù)。

微波無線網(wǎng)

衛(wèi)星通信網(wǎng)5.1廣域網(wǎng)8問題的提出：●任何一個LAN總會受到兩個方面的限制，即工作站個數(shù)和網(wǎng)絡(luò)覆蓋距離?！褚粋€LAN內(nèi)，當(dāng)工作站較多時，會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的總體性能下降，例如802.3標(biāo)準(zhǔn)的LAN?！袢绻粋€單位已擁有許多個局域網(wǎng)，常需要將這些局域網(wǎng)互連起來，以實現(xiàn)局域網(wǎng)之間的通信。5.2局域網(wǎng)互聯(lián)9計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)是利用網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備及相應(yīng)的技術(shù)措施和協(xié)議把兩個以上計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連起來，實現(xiàn)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)之間的連接。其核心是網(wǎng)絡(luò)之間的硬件連接和網(wǎng)間互聯(lián)的協(xié)議。其特點：①在物理上已連接在一起，并可進(jìn)行通信;②在邏輯上已經(jīng)組成了一個大型的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。5.2局域網(wǎng)互聯(lián)10二種類型的網(wǎng)絡(luò)有三種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)形式：局域網(wǎng)與局域網(wǎng)互聯(lián)局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)互聯(lián)廣域網(wǎng)與廣域網(wǎng)互聯(lián)各種類型的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)成一個網(wǎng)絡(luò)有兩種方式：利用網(wǎng)間連接器實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，主要用于局域網(wǎng)與局域網(wǎng)互聯(lián)。通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，主要用于局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)、廣域網(wǎng)與廣域網(wǎng)間的互聯(lián)。5.2局域網(wǎng)互聯(lián)11常用的中間連接設(shè)備有：中繼器：常用于局域網(wǎng)的擴(kuò)展，在物理層上實現(xiàn)互聯(lián)。網(wǎng)橋：主要用于局域網(wǎng)與局域網(wǎng)之間的互聯(lián)，在數(shù)據(jù)鏈路層實現(xiàn)互聯(lián)。路由器：主要用于局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)之間互聯(lián)，在網(wǎng)絡(luò)層上實現(xiàn)互聯(lián)。網(wǎng)關(guān)：主要用于不同體系結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)之間的互聯(lián)，在傳輸層及其以上層實現(xiàn)互聯(lián)。5.2局域網(wǎng)互聯(lián)125.2局域網(wǎng)互聯(lián)局域網(wǎng)與局域網(wǎng)之間的互聯(lián)，采用的互聯(lián)方式和互聯(lián)設(shè)備，取決于實際需要和被連接網(wǎng)絡(luò)之間的兼容程度。局域網(wǎng)互聯(lián)的主要設(shè)備有：中繼器網(wǎng)橋135.2局域網(wǎng)互聯(lián)1.中繼器（Repeater）又稱重發(fā)器（或轉(zhuǎn)發(fā)器），是最簡單的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備，它在網(wǎng)絡(luò)物理層實現(xiàn)互聯(lián)，完成放大、再生網(wǎng)絡(luò)上的物理信號。主要用于局域網(wǎng)－局域網(wǎng)互聯(lián)。主要是延長信號在電纜上的傳輸距離，僅用來延長網(wǎng)絡(luò)的連接長度或覆蓋范圍。缺點：不具備差錯/糾錯功能，引入延遲。集線器（HUB)是一種特殊的中繼器，它是一個多端口中繼器，用于連接雙絞線介質(zhì)或光纖介質(zhì)以太網(wǎng)系統(tǒng)。145.2局域網(wǎng)互聯(lián)中繼器的特性：中繼器只能連接完全相同的局域網(wǎng)，也就是中繼器互聯(lián)的局域網(wǎng)應(yīng)具有相同的協(xié)議和速率。中繼器可以連接相同/不同傳輸介質(zhì)的同類局域網(wǎng)。由于中繼器在物理層實現(xiàn)互聯(lián)，它對物理層以上各層協(xié)議完全透明，即中繼器支持?jǐn)?shù)據(jù)鏈路層及其以上各層的任何協(xié)議。155.2局域網(wǎng)互聯(lián)2.網(wǎng)橋（Bridge）又稱橋接器，它是一種存儲轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，主要用于局域網(wǎng)－局域網(wǎng)互聯(lián)，使用網(wǎng)橋連接起來的局域網(wǎng)從邏輯上是一個網(wǎng)絡(luò)。它接收整個數(shù)據(jù)幀傳遞到OSI的數(shù)據(jù)鏈路層，進(jìn)行存儲轉(zhuǎn)發(fā)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。網(wǎng)橋能夠連接同類型局域網(wǎng)，也可以連接不同類型網(wǎng)絡(luò)，且可以是不同的傳輸介質(zhì)。相同類型：相同的MAC協(xié)議的局域網(wǎng)，如802.3以太網(wǎng)不同類型：不同的MAC協(xié)議網(wǎng)絡(luò)，如802.3以太網(wǎng)、802.5令牌環(huán)網(wǎng)和FDDI。不同介質(zhì)：粗細(xì)同軸電纜、光纖以太網(wǎng)系統(tǒng)。165.2局域網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)橋的工作原理概念上網(wǎng)橋是LAN上的一個工作站，用來實現(xiàn)MAC層的LAN互連。17網(wǎng)橋工作原理：不斷監(jiān)聽各端口是否有信號。收到無差錯的幀則緩存，反之將差錯幀丟棄。若所收幀的目的MAC地址屬另一網(wǎng)段，則通過站表決定向何端口轉(zhuǎn)發(fā)。網(wǎng)橋不轉(zhuǎn)發(fā)同一網(wǎng)段內(nèi)通信的幀。網(wǎng)橋不修改所轉(zhuǎn)發(fā)的幀的源地址。5.2局域網(wǎng)互聯(lián)18

網(wǎng)段A網(wǎng)段B網(wǎng)橋的的基本結(jié)構(gòu)與工作過程

地址表

轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)構(gòu)（處理器及端口處理軟件）

緩沖區(qū)端口2端口1站地址

端口站11站21站31站42站52站621265435.2局域網(wǎng)互聯(lián)195.2局域網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)橋的特性（1）網(wǎng)橋工作在數(shù)據(jù)鏈路層它可以實現(xiàn)不同類型的局域網(wǎng)的互連。（2）網(wǎng)橋獨立于網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議對互不兼容的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，如IP，IPX，DECnet或Appletalk等都能以無意義的數(shù)據(jù)封裝在幀內(nèi)經(jīng)網(wǎng)橋運行。所以網(wǎng)橋各端口分別連接的各網(wǎng)段屬于同一個邏輯網(wǎng)絡(luò)號/子網(wǎng)號。例如，所有網(wǎng)段都應(yīng)有同一個IP網(wǎng)絡(luò)號/子網(wǎng)號。205.2局域網(wǎng)互聯(lián)（3）網(wǎng)橋是一個存儲轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備網(wǎng)橋是一個有源的幀存儲轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，這使網(wǎng)橋能具有如下功能：①能匹配不同端口的速度②對幀具有檢測和過濾的作用。③網(wǎng)橋能擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)地理范圍，也增加了整個局域網(wǎng)上工作站的最大數(shù)目。④提升網(wǎng)絡(luò)帶寬：網(wǎng)橋以分割網(wǎng)段提升帶寬。215.2局域網(wǎng)互聯(lián)（1）由于網(wǎng)橋?qū)邮盏膸却鎯筒檎艺颈?，然后才轉(zhuǎn)發(fā)。這就增加了時延。（2）在MAC子層并沒有流量控制功能。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)上的負(fù)荷很重時，網(wǎng)橋中的緩沖區(qū)的存儲空間可能不夠而發(fā)生溢出，以致產(chǎn)生幀丟失的現(xiàn)象。（3）具有不同MAC子層的網(wǎng)段橋接在一起時，網(wǎng)橋在轉(zhuǎn)發(fā)一個幀之前，必須修改幀的某些字段的內(nèi)容，以適合另一個MAC子層的要求。這也需要耗費時間。（4）網(wǎng)橋只適合于用戶數(shù)不太多（不超過幾百個）和通信量不太大的局域網(wǎng)，否則有時還會產(chǎn)生較大的廣播風(fēng)暴。網(wǎng)橋存在的不足225.2局域網(wǎng)互聯(lián)基于不同路由選擇策略，網(wǎng)橋的類型可分為：（1）透明網(wǎng)橋（TB）透明網(wǎng)橋由各網(wǎng)橋自己來決定路由選擇，局域網(wǎng)上的各站點不負(fù)責(zé)路由選擇。透明網(wǎng)橋是最普遍采用的網(wǎng)橋。這里所謂“透明”是指局域網(wǎng)上的每個站并不知道所發(fā)送的幀將經(jīng)過哪幾個網(wǎng)橋，而網(wǎng)橋?qū)Ω髡緛碚f是看不見的。

235.2局域網(wǎng)互聯(lián)（2）源路選網(wǎng)橋（SRB）源路選網(wǎng)橋由發(fā)送幀的源結(jié)點負(fù)責(zé)路由選擇。網(wǎng)橋假定每個結(jié)點在發(fā)送幀時，都已經(jīng)清楚地知道發(fā)往各個目的結(jié)點的路由，源結(jié)點在發(fā)送幀時需要將詳細(xì)的路由信息放在幀的首部。顯然，這里網(wǎng)橋?qū)W(wǎng)絡(luò)工作站不是透明地。為了發(fā)現(xiàn)合適的路由，源站最初以廣播方式向欲通信的目的站發(fā)送一個發(fā)現(xiàn)幀作為探測之用。發(fā)現(xiàn)幀還有另一個作用，就是幫助源站確定整個網(wǎng)絡(luò)可以通過的幀的最大長度，這是因為引入源站選路后，每個幀都要加上不少的說明信息。

245.2局域網(wǎng)互聯(lián)255.2局域網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)橋與中繼器的區(qū)別：（a）中繼器只是將網(wǎng)絡(luò)的覆蓋距離簡單的延長，而且距離有限，具體實現(xiàn)是在物理層；而網(wǎng)橋不僅具有將LAN的覆蓋距離延長的作用，而且理論上可做到無限延長，具體實現(xiàn)是在MAC層。（b）中繼器僅具有簡單的信號整形和放大的功能；而網(wǎng)橋則屬于一種智能互連設(shè)備，它主要提供信號存儲和轉(zhuǎn)發(fā)、數(shù)據(jù)過濾、路由選擇等能力。（c）中繼器僅是一種硬設(shè)備；而網(wǎng)橋可能既包括硬件又包括軟件。（d）中繼器僅只能互連同類LAN；而網(wǎng)橋可支持不同類型的LAN互連。265.3局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)互聯(lián)隨著網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)大，網(wǎng)橋在路由選擇、擁塞控制、容錯及網(wǎng)絡(luò)管理等方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求，這時需要使用路由器或網(wǎng)關(guān)來實現(xiàn)互聯(lián)。 路由器和網(wǎng)關(guān)是局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)互聯(lián)的主要設(shè)備。一、路由器（Router） 又稱選徑器，是網(wǎng)絡(luò)層互聯(lián)設(shè)備，主要用于局域網(wǎng)－廣域網(wǎng)互聯(lián)。 路由器連接的物理網(wǎng)絡(luò)可以是同類網(wǎng)絡(luò)，也可以是異類網(wǎng)，多協(xié)議路由器能支持多種不同的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議（如IP,IPX和DECNET等）。路由能實現(xiàn)LAN-LAN、LAN-WAN、WAN-WAN、LAN-WAN-LAN的多種網(wǎng)絡(luò)連接形式。275.3局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)互聯(lián)1．路由器與網(wǎng)橋的重要區(qū)別：對入境包的處理+網(wǎng)橋獨立于高層協(xié)議，它把幾個物理網(wǎng)絡(luò)連接起來后仍然是一個邏輯網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)橋僅檢查幀頭，并不檢查或修改幀包含的網(wǎng)絡(luò)層Packet，不知道也不在意它從802.xLAN轉(zhuǎn)發(fā)到802.yLAN的幀是否包含IP或IPXPacket

。路由器主要用來在互連網(wǎng)中進(jìn)行路由選擇、協(xié)議轉(zhuǎn)換和速度匹配。路由器檢查Packet的頭，并根據(jù)頭包含的地址作出路由選擇，當(dāng)將Packet交給數(shù)據(jù)鏈路層時，它不了解也不在意Packet會封裝在以太幀或TokenRing幀中。285.3局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)互聯(lián)2．使用路由器的理由（1）需要高級的信息包篩選。（2）互連網(wǎng)絡(luò)具有多重協(xié)議，且需要使用特殊的協(xié)議將業(yè)務(wù)篩選到特殊的區(qū)域。（3）需要智能路由選擇來改進(jìn)性能。（4）當(dāng)使用速度慢、造價高的遠(yuǎn)程通信線路時，帶有高級過濾功能的路由器很重要。3．路由器的基本工作原理

路由器負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)分組從源端主機(jī)經(jīng)最佳路徑傳送到目的主機(jī)，基本功能就是路由選擇和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。295.3局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)A

網(wǎng)B

網(wǎng)C

網(wǎng)D

R

R

R

R

路由選擇305.3局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)互聯(lián)當(dāng)路由器接收一個進(jìn)來的數(shù)據(jù)包時，它首先檢查目的地址，并根據(jù)路由表提供的下一站路由器地址或子網(wǎng)地址，將該數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給下一路由器或子網(wǎng)。路由算法可在路由表中寫入各種不同的信息，路由器會根據(jù)數(shù)據(jù)包所要到達(dá)的目的地選擇最佳路徑把數(shù)據(jù)包發(fā)送到可以到達(dá)該目的地的下一臺路由器處。路由器之間可以進(jìn)行相互通訊，而且可以通過傳送不同類型的信息維護(hù)各自的路由表。通過分析其它路由器發(fā)出的路由更新信息，路由器可以掌握整個網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。（1）路由選擇

315.3局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)互聯(lián)（2）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)完成數(shù)據(jù)分組的傳送。當(dāng)一個包到達(dá)路由器時，路由器必須將它放到適當(dāng)?shù)妮敵鲦溌?。路由器從某個端口收到一個數(shù)據(jù)包。（a）首先把鏈路層的包頭去掉（拆包），讀取目的IP地址。（b）然后查找路由表，若能確定下一步往哪送，則再加上鏈路層的包頭（打包），把該數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)出去。（c）如果不能確定下一步的地址，則向源地址返回一個信息，并把這個數(shù)據(jù)包丟掉。（d）當(dāng)下一臺路由器接收到該數(shù)據(jù)包時，也會查看其目標(biāo)地址，路由器將改變目的物理地址為下一站路由器的地址，并使用合適的路徑繼續(xù)傳送給下一站路由器。（e）依次類推，直到數(shù)據(jù)包到達(dá)最終目的地。

325.3局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)互聯(lián)3．路由器的主要特點（1）路由器可以互聯(lián)不同的MAC協(xié)議、不同的傳輸介質(zhì)、不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和不同的傳輸速率的異種網(wǎng)，它有很強(qiáng)的異種網(wǎng)互聯(lián)能力。路由器也是用于廣域網(wǎng)互聯(lián)的存儲轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，它有很強(qiáng)的廣域網(wǎng)互聯(lián)能力，被廣泛應(yīng)用于LAN-WAN-LAN的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)環(huán)境。（2）路由器工作在網(wǎng)絡(luò)層，它與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議有關(guān)，多協(xié)議路由器可以支持多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議（如TCP/IP、IPX、DECNET），轉(zhuǎn)發(fā)多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的數(shù)據(jù)包。（3）對大型網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行微段化，將分段后的網(wǎng)段用路由器連接起來，這樣可以達(dá)到提高網(wǎng)絡(luò)性能、提高網(wǎng)絡(luò)帶寬的目的，且便于網(wǎng)絡(luò)的管理和維護(hù)。335.3局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)互聯(lián)二、網(wǎng)關(guān)（Gateway）

網(wǎng)關(guān)又稱協(xié)議轉(zhuǎn)換器（或網(wǎng)間連接器，信關(guān)），其作用是使處于通信網(wǎng)上采用不同高層協(xié)議的主機(jī)仍然可以互相合作，完成各種分布式應(yīng)用。網(wǎng)關(guān)工作在七層協(xié)議的傳輸層或更高層，實際上網(wǎng)關(guān)使用了所有七個層次。因為網(wǎng)關(guān)主要用于連接不同體系結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)和局域網(wǎng)與主機(jī)的連接。中繼器、網(wǎng)橋和路由器都是屬于通信子網(wǎng)范疇的網(wǎng)間互聯(lián)設(shè)備，它與應(yīng)用系統(tǒng)無關(guān)。而實際應(yīng)用中，被連接的系統(tǒng)并不都是基于同一個協(xié)議的，連接時需要進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，因而概念上網(wǎng)關(guān)也就是一個協(xié)議轉(zhuǎn)換器，或語言翻譯機(jī)

。345.3局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)互聯(lián)1.網(wǎng)關(guān)的工作原理355.3局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)互聯(lián)2.網(wǎng)關(guān)的類型（1）傳輸網(wǎng)關(guān) 傳輸網(wǎng)關(guān)是在傳輸層連接兩個網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)。（2）應(yīng)用程序網(wǎng)關(guān)應(yīng)用程序網(wǎng)關(guān)是在應(yīng)用層連接兩部分應(yīng)用程序的網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)關(guān)可以是一個專用的設(shè)備，也可以用計算機(jī)作為硬件平臺，由軟件實現(xiàn)網(wǎng)關(guān)的功能。365.4廣域網(wǎng)互聯(lián)廣域網(wǎng)互聯(lián)時，由于各個網(wǎng)絡(luò)可能具有不同的體系結(jié)構(gòu)，所以廣域網(wǎng)互聯(lián)常常是在網(wǎng)絡(luò)層及其以上層進(jìn)行的，使用的互聯(lián)設(shè)備主要是路由器和網(wǎng)關(guān)。如果采用兩兩互聯(lián)的方法，有n個網(wǎng)絡(luò)，就需要n(n+1)個執(zhí)行不同協(xié)議轉(zhuǎn)換的網(wǎng)關(guān)，顯然成本高、效率低。人們尋求一種標(biāo)準(zhǔn)化的方法，這就是通過“互聯(lián)網(wǎng)”（例如，Internet）進(jìn)行互聯(lián)，將互聯(lián)網(wǎng)作為一種標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議，需要連接的兩個網(wǎng)絡(luò)，首先與標(biāo)準(zhǔn)的互聯(lián)網(wǎng)連接，通互聯(lián)網(wǎng)這一橋梁，實現(xiàn)彼此的連接。目前這一重要角色有Internet來承擔(dān)。37假設(shè)兩臺使用IP協(xié)議的機(jī)器A和B通過第三層交換機(jī)進(jìn)行通信。機(jī)器A在開始發(fā)送時，已知目的IP地址，但尚不知道在局域網(wǎng)上發(fā)送所需要的MAC地址。要采用地址解析（ARP）來確定目的MAC地址。機(jī)器A把自己的IP地址與目的IP地址比較，從其軟件中配置的子網(wǎng)掩碼提取出網(wǎng)絡(luò)地址來確定目的機(jī)器是否與自己在同一子網(wǎng)內(nèi)。（1）若目的機(jī)器B與機(jī)器A在同一子網(wǎng)內(nèi)，A廣播一個ARP請求，B返回其MAC地址，A得到目的機(jī)器B的MAC地址后將這一地址緩存起來，并用此MAC地址封包轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，第二層交換模塊查找MAC地址表確定將數(shù)據(jù)包發(fā)向目的端口。（2）若兩個機(jī)器不在同一子網(wǎng)內(nèi)，如發(fā)送機(jī)器A要與目的機(jī)器C通信，發(fā)送機(jī)器A要向其“缺省網(wǎng)關(guān)”發(fā)出ARP包，而“缺省網(wǎng)關(guān)”的IP地址已經(jīng)在系統(tǒng)軟件中設(shè)置。這個IP地址實際上對應(yīng)第三層交換機(jī)的第三層交換模塊。5.5

三層交換技術(shù)簡介（補(bǔ)）38（3）所以當(dāng)發(fā)送機(jī)器A對“缺省網(wǎng)關(guān)”的IP地址廣播出一個ARP請求時，若第三層交換模塊在以往的通信過程中已得到目的機(jī)器C的MAC地址，則向發(fā)送機(jī)器A回復(fù)C的MAC地址。（4）否則第三層交換模塊根據(jù)路由信息向目的機(jī)器廣播一個ARP請求，目的機(jī)器C得到此ARP請示后向第三層交換模塊回復(fù)其