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文檔簡介

6

網(wǎng)絡(luò)互連主要內(nèi)容(1)網(wǎng)絡(luò)互連概述(2)網(wǎng)絡(luò)互連部件(3)轉(zhuǎn)發(fā)器/集線器(4)網(wǎng)橋/交換器(5)路由器(6)網(wǎng)關(guān)6.1

網(wǎng)絡(luò)互連概述網(wǎng)絡(luò)互連的目的:將兩個或者兩個以上具有獨立自治能力的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接起來,實現(xiàn)數(shù)據(jù)流通,擴(kuò)大資源共享的范圍,或者容納更多的用戶。網(wǎng)絡(luò)互連包括同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)、異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的互連,并主要體現(xiàn)為局域網(wǎng)與局域網(wǎng)(LAN/LAN)的互連、局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)(LAN/WAN)或者局域網(wǎng)經(jīng)廣域網(wǎng)的互連。6.1

網(wǎng)絡(luò)互連概述網(wǎng)絡(luò)互連的優(yōu)點:(1)擴(kuò)大資源共享的范圍;(2)提高網(wǎng)絡(luò)的性能;(3)降低成本;(4)提高安全性;(5)提高可靠性;6.1

網(wǎng)絡(luò)互連概述網(wǎng)絡(luò)互連的準(zhǔn)則:(1)

對原有網(wǎng)絡(luò)的硬件和軟件或者網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和協(xié)議不應(yīng)作太大的修改,甚至不應(yīng)作絲毫的修改。即執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)互連的部件應(yīng)當(dāng)提供協(xié)調(diào)子網(wǎng)不同特性的能力。例如:編址方案、分組體積、訪問機(jī)制和協(xié)議轉(zhuǎn)換等。2)不能為提高網(wǎng)絡(luò)之間傳輸?shù)男阅芏绊懜鱾€子網(wǎng)內(nèi)部的傳輸功能和傳輸性能。6.1

網(wǎng)絡(luò)互連概述網(wǎng)絡(luò)互連應(yīng)考慮的基本因素:不同的子網(wǎng)在性能和訪問控制諸多方面存在差異,網(wǎng)絡(luò)互連除了應(yīng)當(dāng)提供不同子網(wǎng)之間的網(wǎng)絡(luò)通路之外,還應(yīng)采取措施屏蔽或者容納這些差異。(1)尋址方式;(2)分組限制;(3)訪問控制;(4)連接方式;(5)虛擬子網(wǎng);(6)不同子網(wǎng)的差錯恢復(fù)機(jī)制對全網(wǎng)的影響、不同子網(wǎng)的用戶接入限制、通過互連部件的網(wǎng)絡(luò)流量控制等要求:1)內(nèi)部執(zhí)行各子網(wǎng)的協(xié)議,成為子網(wǎng)的一部分,2)實現(xiàn)不同子網(wǎng)協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換,保證執(zhí)行兩種不同協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)之間可以進(jìn)行互連通信。3)能夠協(xié)議轉(zhuǎn)換包括協(xié)議數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換、地址映射、速率匹配、網(wǎng)間流量控制等。協(xié)議轉(zhuǎn)換的過程可以發(fā)生在任何層次,底層、下二層、下三層、四層以上。轉(zhuǎn)發(fā)器、網(wǎng)橋、路由器和網(wǎng)關(guān)(信關(guān))6.2

網(wǎng)絡(luò)互連部件(1)單網(wǎng)關(guān)互連通過某個專門的互連部件連接兩個或者兩個以上的網(wǎng)絡(luò)(子網(wǎng))兩個子網(wǎng)執(zhí)行不同協(xié)議時,單網(wǎng)關(guān)進(jìn)行必要的協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)1網(wǎng)絡(luò)2(2)半網(wǎng)關(guān)互連通過一對提供互連功能的部件進(jìn)行兩個網(wǎng)絡(luò)的互連,網(wǎng)絡(luò)1網(wǎng)絡(luò)2互連部件只能屏蔽對應(yīng)層之下各層次的差異,為了保證更高層實體之間的通信,通信雙方執(zhí)行相同的高層協(xié)議。6.2

網(wǎng)絡(luò)互連部件互連設(shè)備、組網(wǎng)設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)器/集線器(HUB)

總線型共享集線器(10M)

疊堆式集線器集線器6.2

網(wǎng)絡(luò)互連部件轉(zhuǎn)發(fā)器(中繼器、放大器)作用:互連兩個相同類型的網(wǎng)段,延伸網(wǎng)段、改變傳輸媒體樓1樓2RJ45端口轉(zhuǎn)發(fā)器光纖雙絞線—光纖—雙絞線雙絞線—同軸電纜6.3

轉(zhuǎn)發(fā)器(中繼器、放大器)網(wǎng)橋作用:用于互連兩個獨立的子網(wǎng),實現(xiàn)信息幀的存儲-轉(zhuǎn)發(fā)執(zhí)行OSI數(shù)據(jù)鏈路層及其下層的協(xié)議轉(zhuǎn)換,適用于相同網(wǎng)絡(luò)或者僅在低兩層實現(xiàn)上有差別的網(wǎng)絡(luò)之間的互連,

DL1

DL2

Ph1

Ph2網(wǎng)絡(luò)

1網(wǎng)絡(luò)

2

網(wǎng)橋協(xié)議體系結(jié)構(gòu)Ph1DL1

N

OSI高層Ph2DL2

N

OSI高層網(wǎng)橋以太網(wǎng)802.3令牌總線網(wǎng)絡(luò)802.46.2

網(wǎng)橋/交換器(Bridge/Switch)常用場合:以太網(wǎng)—以太網(wǎng)(相同網(wǎng)絡(luò),如交換器)以太網(wǎng)—FDDI(網(wǎng)橋)以太網(wǎng)—令牌環(huán)(網(wǎng)橋)以太網(wǎng)—ATM網(wǎng)(網(wǎng)橋)FDDI網(wǎng)橋ATM網(wǎng)絡(luò)以太網(wǎng)以太網(wǎng)網(wǎng)橋無線網(wǎng)-以太網(wǎng)6.2

網(wǎng)橋/交換器(Bridge/Switch)網(wǎng)橋的特點:(4)緩沖能力。

可以解決數(shù)據(jù)傳輸不匹配的子網(wǎng)之間的互連。(5)透明性。

不應(yīng)影響原有子網(wǎng)的通信能力。(1)地址過濾.具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)鏈路層的編址格式,網(wǎng)橋能夠識別各種地址,并根據(jù)數(shù)據(jù)幀的宿地址,有選擇地讓數(shù)據(jù)幀穿越網(wǎng)橋。(2)幀限制.網(wǎng)橋不對幀進(jìn)行分段,只進(jìn)行必要的幀格式轉(zhuǎn)換,以適應(yīng)不同的子網(wǎng)。超長幀被丟棄。各子網(wǎng)相對獨立,控制幀不能穿越網(wǎng)橋。(3)監(jiān)控功能。作為單個子網(wǎng)的一部分,參與對子網(wǎng)的監(jiān)控和對信息幀的校驗。具有“存儲-轉(zhuǎn)發(fā)”的能力,接收幀、檢查幀和轉(zhuǎn)發(fā)幀。6.2

網(wǎng)橋/交換器(Bridge/Switch)網(wǎng)橋的工作原理

DL1

DL2

Ph1

Ph2網(wǎng)絡(luò)

1網(wǎng)絡(luò)

2

網(wǎng)橋協(xié)議體系結(jié)構(gòu)Ph1DL1

N

OSI高層Ph2DL2

N

OSI高層網(wǎng)橋以太網(wǎng)802.3令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)802.5MAC幀頭數(shù)據(jù)校驗碼MAC幀頭轉(zhuǎn)換新MAC幀頭數(shù)據(jù)新校驗碼以太網(wǎng)網(wǎng)橋的路徑選擇透明橋(自適應(yīng)橋):動態(tài)構(gòu)造、維護(hù)地址映射表網(wǎng)段1網(wǎng)段2網(wǎng)段3網(wǎng)段4A:00123456B:04125456C:10173856D:1017385AE:501C3dD56F:50173E56G:508C3dD5BH:50873EA6MAC地址

端口00123456

網(wǎng)段150873EA6網(wǎng)段4取源地址,查地址表,未填過,添加取目的地址,查地址表,已有,轉(zhuǎn)發(fā)到指定網(wǎng)段無,廣播到所有子網(wǎng)

收到確認(rèn)后,添加地址1017385A網(wǎng)段21.AH2.AD“廣播風(fēng)暴”產(chǎn)生:當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中結(jié)點很多,通過許多網(wǎng)橋進(jìn)行互連時,有許多信宿地址不明的幀被廣播到所有結(jié)點,結(jié)點不停地忙于接收這些數(shù)據(jù)幀,在做“無用功”,使得結(jié)點不能正常地進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送。易產(chǎn)生“廣播風(fēng)暴”。設(shè)計網(wǎng)橋要考慮的重要因素:地址表大小:適中,太大:影響查詢速度,太小,影響網(wǎng)絡(luò)性能維護(hù)和構(gòu)造方法:最近使用的保留/根據(jù)使用頻率保留防止信息在網(wǎng)絡(luò)中循環(huán)由多個網(wǎng)橋構(gòu)成的局域網(wǎng),如果形成環(huán)路,會出現(xiàn)數(shù)據(jù)幀在網(wǎng)絡(luò)中循環(huán)。解決方法:構(gòu)造基于網(wǎng)橋的支撐樹(SpanTree—生成樹),構(gòu)造基于網(wǎng)橋的支撐樹(SpanTree—生成樹)網(wǎng)橋1網(wǎng)段A網(wǎng)段B網(wǎng)段C網(wǎng)橋2網(wǎng)段F網(wǎng)段D網(wǎng)橋3網(wǎng)橋5網(wǎng)橋6網(wǎng)段G網(wǎng)段E步驟:1、選擇任意一個橋開始{2}2、在相鄰橋中選擇一個不構(gòu)成環(huán)路的橋{2,5}3、依次繼續(xù)選擇,{2,5,1,6}4、直到支撐樹已經(jīng)可以互連所有網(wǎng)絡(luò)為止。以太網(wǎng)交換器簡化(典型)的網(wǎng)橋,用于互連相同類型的LAN(以太網(wǎng)/以太網(wǎng)的互連)特點:1、支持少量的存儲能力(緩沖)、

2、少量的地址表(提高查表速度)

3、處理相同的幀格式(相同類型的網(wǎng)絡(luò)互連)。

4、具有分割子網(wǎng)的功能,

5、每個端口獨享指定的帶寬。

6、支持多個獨立的數(shù)據(jù)流,具有較多的吞吐量

7、硬件交換,交換速度快。一般的網(wǎng)橋:同一時刻只有一對端口通信通過軟件實現(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換交換器:同一時刻可有對端口通信,

交換器的緩沖:如何設(shè)置緩沖,使得數(shù)據(jù)幀在交換器中延遲最???在每對端口之間都建立一對獨立的緩沖器,每個緩沖器僅存儲從一個固定的端口發(fā)來的并在傳送到另一固定端口去的幀。地址解析:如何以最快的速度對以太網(wǎng)的MAC地址進(jìn)行解碼,并確定目的端口,完成地址匹配?有效地管理站點的“老化”和“認(rèn)識”:

“老化”:長時間未有數(shù)據(jù)幀傳送的站點

“認(rèn)識”:新的結(jié)點周期地喚醒“不活動”時間超過預(yù)定時間限制的結(jié)點,將幀正確地廣播到所有未知地址的端口。以太網(wǎng)交換器以太網(wǎng)交換器快速交換原理(二層交換,基于MAC地址的交換)直通式(Cut-through)

存儲-轉(zhuǎn)發(fā)(Store--forward)100M交換器10M交換器10M交換器100M100M網(wǎng)管10MHubHub作用:互連兩個或多個獨立的相同類型或不同類型的網(wǎng)絡(luò)局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)的互連,局域網(wǎng)與局域網(wǎng)的互連公共數(shù)據(jù)網(wǎng)10M交換器10M交換器10M交換器路由器(三層交換)功能:

1、改進(jìn)網(wǎng)絡(luò)分段(每個網(wǎng)段的結(jié)點數(shù)是有限的)

2、不同局域網(wǎng)之間的路由能力

3、連接WAN的路由能力

N1

DL1

Ph1

N2DL2Ph2N1N2DL1DL2

Ph1Ph2網(wǎng)絡(luò)

1網(wǎng)絡(luò)

2

OSI高層

OSI高層路由器的體系結(jié)構(gòu)路由器執(zhí)行OSI網(wǎng)絡(luò)層及其下層的協(xié)議轉(zhuǎn)換,可用于連接兩個或多個僅在低三層有差異的網(wǎng)絡(luò)。路由器的主要功能就是進(jìn)行路由選擇。1、主機(jī)

另一個網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)發(fā)送分組2、分組

本網(wǎng)路由器,3、本網(wǎng)路由器

選擇合適的路由,分組下一路由(中繼轉(zhuǎn)發(fā)),…分組目的網(wǎng)路由器,4、目的網(wǎng)路由器通過目的網(wǎng)絡(luò)中內(nèi)部使用的路由協(xié)議,分組

目的主機(jī)。公共數(shù)據(jù)網(wǎng)10M交換器10M交換器10M交換器路由器的路由選擇功能1、路由器和網(wǎng)橋類似,都是接收協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU,檢查頭部字段,并依據(jù)頭部信息和內(nèi)容的一張表來進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。2、實際上,網(wǎng)橋只檢查數(shù)據(jù)鏈路幀的幀頭,并不查看和修改幀攜帶的網(wǎng)絡(luò)層分組頭部;3、路由器則檢查網(wǎng)絡(luò)層分組頭部,并根據(jù)其中的地址信息作出決定,當(dāng)它把分組下傳到數(shù)據(jù)鏈路層時,它不知道也不關(guān)心它是通過以太網(wǎng)還是令牌環(huán)網(wǎng)進(jìn)行傳送。路由器與網(wǎng)橋

(1)尋址能力:通過路由器互連的網(wǎng)絡(luò)具有公共的網(wǎng)絡(luò)地址,并且,網(wǎng)間協(xié)議對全網(wǎng)地址作出規(guī)定,以使路由器可以區(qū)分各個結(jié)點所在的通信子網(wǎng)。路由器的特點

(2)路由選擇:相對靈活的路由選擇功能,以最快的速度將分組傳送通過網(wǎng)絡(luò)。目前使用的路由協(xié)議主要由Internet(因特網(wǎng))工程任務(wù)組(IETF)定義:開放式最短路徑優(yōu)先協(xié)議(OSPF:RFC1247)、邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議(BGP:RFC1163)、內(nèi)部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議(IGRP)等。

(3)分段/合段:路由器可對分組進(jìn)行分段/合段,使得互連能力不受通信子網(wǎng)分組長度的影響。(4)存儲-轉(zhuǎn)發(fā)、分組格式轉(zhuǎn)換和處理:路由器嚴(yán)格地執(zhí)行"存儲-轉(zhuǎn)發(fā)"的原則,即先接收和存儲分組,在完成必要的分組分析和格式轉(zhuǎn)換之后,轉(zhuǎn)發(fā)分組至特定的子網(wǎng)。

(5)分組過慮:路由器通常分析整個分組,因此可以過濾掉網(wǎng)絡(luò)中的錯誤信息,減少出錯分組的無謂傳輸。路由器僅僅轉(zhuǎn)發(fā)特定地址的分組,可避免二層轉(zhuǎn)發(fā)時可能產(chǎn)生的“廣播風(fēng)暴”。但存儲-轉(zhuǎn)發(fā)、以及大量的分組格式轉(zhuǎn)換和處理,效率會受到影響。路由器的特點相同類型的局域網(wǎng)互連,劃分子網(wǎng)段,三層交換,避免“廣播風(fēng)暴”。不同類型的局域網(wǎng)互連,(局域網(wǎng)—廣域網(wǎng)),實現(xiàn)三層的數(shù)據(jù)報文的轉(zhuǎn)換路由器通過軟件實現(xiàn)其功能,速度較慢,數(shù)據(jù)報文延遲較大,高性能的路由器比較昂貴。路由器的用途:虛擬網(wǎng)絡(luò)傳統(tǒng)的局域網(wǎng):

以物理網(wǎng)段為基本網(wǎng)絡(luò)用戶單位,如果一個節(jié)點接到一個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(HUB、中繼器、網(wǎng)橋或交換機(jī))上,那么,它就與其他接在同一設(shè)備上的節(jié)點屬于同一個局域網(wǎng),可以互發(fā)廣播報文。不同網(wǎng)段上的用戶不能處于同一局域網(wǎng)中。

虛擬局域網(wǎng)

簡稱VLAN,跨接不同物理LAN網(wǎng)段的節(jié)點連接成邏輯LAN網(wǎng)段,處于不同物理網(wǎng)段的用戶通過軟件設(shè)置處于同一局域網(wǎng)中,形成邏輯的工作組。在同一邏輯工作組中的節(jié)點可以互發(fā)廣播報文。虛擬網(wǎng)絡(luò)

虛擬網(wǎng)絡(luò):就是指在邏輯上可以通過網(wǎng)絡(luò)管理來劃分邏輯工作組的物理網(wǎng)絡(luò)。物理用戶可以根據(jù)自己的需求,而不是根據(jù)用戶在網(wǎng)絡(luò)中的物理位置來劃分網(wǎng)絡(luò)。虛擬網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)子網(wǎng):點播服務(wù)器、轉(zhuǎn)播服務(wù)器WEB服務(wù)器、FTP服務(wù)器等中山院主講教室遠(yuǎn)程教育學(xué)院校園網(wǎng)主干浦口校區(qū)遠(yuǎn)程上課教室在實際聯(lián)網(wǎng)中為什么會使用VLAN?

1、減少因網(wǎng)絡(luò)成員的變化所帶來的開銷

減少因用戶的增加、刪除、移動等工作產(chǎn)生的隱含開銷。

2、虛擬工作組

某一部門或分支機(jī)構(gòu)的成員可以在虛擬工作組模式下共享同一個“局域網(wǎng)”,把絕大多數(shù)的網(wǎng)絡(luò)流量限制在VLAN廣播域內(nèi)部。

3、減少了路由器的使用

支持虛擬網(wǎng)的交換機(jī)可以在沒有路由器的情況下很好的控制廣播流量。在VLAN中,從服務(wù)器到客戶端的廣播信息只會在連接本虛擬網(wǎng)客戶機(jī)的交換機(jī)端口上被復(fù)制,而在其他端口上廣播信息被終止。只有那些需要跨越虛擬網(wǎng)的數(shù)據(jù)包才會穿過路由器。在這種方式下交換機(jī)扮演了路由器的角色。

4、局域網(wǎng)的安全性虛擬網(wǎng)絡(luò)

劃分VLAN的方法主要有兩種:靜態(tài)和動態(tài)。靜態(tài):VLAN由交換機(jī)本身的特征信息定義,通常包括插槽、端口或端口組等。動態(tài):VLAN通常由節(jié)點的某些特征信息定義,可以是節(jié)點的MAC地址、正在使用的協(xié)議、甚至是某些認(rèn)證信息(如名字與口令等)。虛擬網(wǎng)絡(luò)的劃分三種常用的劃分方法:

1.根據(jù)端口劃分VLAN(配置交換)

2.根據(jù)MAC地址劃分VLAN(幀交換)

3.根據(jù)網(wǎng)絡(luò)層定義劃分VLAN根據(jù)端口劃分VLAN(配置交換)

利用交換機(jī)的端口劃分VLAN成員,在一個交換機(jī)上進(jìn)行虛網(wǎng)劃分。例:1、3、6、7端口:VLAN1,4端口:VLAN3,

2、5、8端口:VLAN4。若100M交換機(jī)的上行端口為A,則在該交換機(jī)中的配置為:

settrunkA(假定為cisco交換機(jī))

setvlan11,3,6,7

setvlan34

setvlan42,5,8

點:

(1)配置過程簡單。(2)跨交換機(jī)的虛網(wǎng)交互通過路由器或帶三層交換機(jī)進(jìn)行。(3)用戶從一個端口的虛網(wǎng)移到另一端口所在的虛網(wǎng),需要進(jìn)行重新設(shè)置允許跨越多個交換機(jī)的多個不同端口劃分VLAN,不同交換機(jī)上的若干個端口可組成同一個虛擬網(wǎng)。根據(jù)MAC地址劃分VLAN(幀交換)

交換機(jī)根據(jù)節(jié)點的MAC地址,決定將其放置于哪個VLAN中。MAC地址是捆綁在網(wǎng)絡(luò)接口卡上的,這種VLAN的劃分方法與連接到交換機(jī)上的設(shè)備有關(guān),可以允許網(wǎng)絡(luò)用戶從一個物理位置移動到另一個物理位置上,并且自動保留其所屬虛擬網(wǎng)段的成員身份。該VLAN的劃分方法獨立于網(wǎng)絡(luò)的高層協(xié)議(如TCP/IP、IP、IPX等)。缺點:

所有的用戶必須被明確的分配到一個VLAN中,網(wǎng)卡換了,必須修改虛網(wǎng)配置。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)層定義劃分VLAN

交換機(jī)還可以根據(jù)使用的協(xié)議(如果網(wǎng)絡(luò)中存在多協(xié)議的話)或網(wǎng)絡(luò)層地址(如TCP/IP中的子網(wǎng)段地址)來確定網(wǎng)絡(luò)成員(VLAN)的劃分。

優(yōu)點:

(1)可以按傳輸協(xié)議劃分網(wǎng)段;(2)用戶可以在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部自由移動而不用重新配置自己的工作站;(3)可以減少由于協(xié)議轉(zhuǎn)換而造成的網(wǎng)絡(luò)延遲。

缺點:

基于網(wǎng)絡(luò)層的虛擬網(wǎng)需要分析各種協(xié)議的地址格式并進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)換,影響交換機(jī)的速度。VLAN之間的互連

VLAN與VLAN之間的互連需要通過路由器進(jìn)行,或者具有三層交換功能(路由)的交換機(jī)進(jìn)行。交換機(jī):普通交換機(jī)帶虛網(wǎng)劃分功能的交換機(jī)帶三層交換功能的交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備:轉(zhuǎn)發(fā)器(集線器)網(wǎng)橋(交換機(jī))路由器(三層交換)網(wǎng)關(guān)(Gateway)網(wǎng)關(guān)(Gateway)

執(zhí)行互連OSI運輸層及其以上的各層協(xié)議的轉(zhuǎn)換,或者實現(xiàn)不同體系結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議轉(zhuǎn)換的互連設(shè)備。

N1

DL1

Ph1

N2DL2Ph2N1N2DL1DL2

Ph1Ph2網(wǎng)絡(luò)

1網(wǎng)絡(luò)

2

A1A2體系結(jié)構(gòu)1體系結(jié)構(gòu)2網(wǎng)關(guān)的應(yīng)用

FTAM--FTPMHS--SMTPTCP/IP--SPX/IPXWAP--TCP/IP銀行的支付網(wǎng)關(guān)凡是在應(yīng)用層協(xié)議不相同的兩個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的互連都需要使用網(wǎng)關(guān)。一般的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)企業(yè)網(wǎng)通常采用層次結(jié)構(gòu),由主干網(wǎng)和分支網(wǎng)組成。主干網(wǎng)輻射到各個部門,分支網(wǎng)連接部門內(nèi)的各臺計算機(jī)。主干網(wǎng)通常采用ATM、FDDI、高速以

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