計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 課件 項(xiàng)目三 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計(jì) 任務(wù)2 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)武漢鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院任務(wù)2網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)知識(shí)點(diǎn)一網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的要求網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的概念網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的類(lèi)型網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的概念網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)是指將分布在不同地理位置、使用不同數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的單個(gè)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)進(jìn)行連接，以此建立一個(gè)更大規(guī)模的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的目的是使處于不同網(wǎng)絡(luò)上的用戶(hù)能夠相互通信和相互交流，以實(shí)現(xiàn)更大范圍的數(shù)據(jù)通信和資源共享。網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的優(yōu)點(diǎn)擴(kuò)大資源共享的范圍。將多個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)起來(lái)就構(gòu)成了一個(gè)更大的網(wǎng)絡(luò)Internet，Internet上的用戶(hù)只要遵循相同的協(xié)議，就能相互通信，并且Internet上的資源也可以被更多的用戶(hù)所共享。1提高網(wǎng)絡(luò)的性能?？偩€(xiàn)型網(wǎng)絡(luò)隨著用戶(hù)數(shù)的增多，沖突的概率和數(shù)據(jù)的發(fā)送延遲會(huì)顯著增大，網(wǎng)絡(luò)性能也會(huì)隨之降低。如果采用子網(wǎng)自治和子網(wǎng)互聯(lián)的方法就可以縮小沖突域，有效提高網(wǎng)絡(luò)性能。2網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的優(yōu)點(diǎn)降低聯(lián)網(wǎng)的成本。當(dāng)同地區(qū)的多臺(tái)主機(jī)希望接入另一地區(qū)的某個(gè)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，一般都采用先行聯(lián)網(wǎng)(構(gòu)成局城網(wǎng))，再通過(guò)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)和其他網(wǎng)絡(luò)連接的方法，大大降低聯(lián)網(wǎng)成本。例如某個(gè)部門(mén)有N臺(tái)主機(jī)要接入公共數(shù)據(jù)網(wǎng)，可以向電信部申請(qǐng)N個(gè)端口，連接N條線(xiàn)路來(lái)實(shí)現(xiàn)的聯(lián)網(wǎng)的目的，但成本遠(yuǎn)比N臺(tái)主機(jī)先行聯(lián)網(wǎng)，再通過(guò)一條或少數(shù)幾條線(xiàn)路連入公共數(shù)據(jù)網(wǎng)要高。3提高網(wǎng)絡(luò)的安全性。將具有相同權(quán)限的主機(jī)組成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，在網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備上嚴(yán)格控制其他用戶(hù)對(duì)該網(wǎng)絡(luò)的訪(fǎng)問(wèn)，從而提高網(wǎng)絡(luò)安全性。4網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的優(yōu)點(diǎn)提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性。設(shè)備的故障可能導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的癱瘓，而通過(guò)劃分子網(wǎng)的方法可以有效地限制故障對(duì)網(wǎng)絡(luò)的影響范圍。5網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的要求互聯(lián)在一起的網(wǎng)絡(luò)要進(jìn)行通信，會(huì)遇到許多問(wèn)題，如不同的尋址方式、不同的分組限制、不同的訪(fǎng)問(wèn)控制機(jī)制、不同的網(wǎng)絡(luò)連接方式、不同的超時(shí)控制、不同的路由選擇技術(shù)和不同的服務(wù)等。因此網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)除了要為不同子網(wǎng)之間的通信提供路徑選擇和數(shù)據(jù)交換功能之外，還應(yīng)采取措施屏蔽或者容納這些差異，力求在不修改互聯(lián)在一起的各網(wǎng)絡(luò)原有結(jié)構(gòu)和協(xié)議的基礎(chǔ)上，利用網(wǎng)間互聯(lián)設(shè)備協(xié)調(diào)和適配各個(gè)網(wǎng)絡(luò)的差異。另外，網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)還應(yīng)考慮虛擬網(wǎng)絡(luò)的劃分、不同子網(wǎng)的差錯(cuò)恢復(fù)機(jī)制對(duì)全網(wǎng)的影響、不同子網(wǎng)的用戶(hù)接入限制和通過(guò)互聯(lián)設(shè)備對(duì)網(wǎng)絡(luò)的流量控制等問(wèn)題。網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的類(lèi)型局域網(wǎng)-局域網(wǎng)局域網(wǎng)-廣域網(wǎng)-局域網(wǎng)局域網(wǎng)-廣域網(wǎng)廣域網(wǎng)-廣域網(wǎng)知識(shí)點(diǎn)二典型的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備網(wǎng)關(guān)網(wǎng)橋路由器網(wǎng)橋網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的目的是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)間的通信和更大范圍的資源共享。但是，不同的網(wǎng)絡(luò)使用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議不一樣，因此網(wǎng)絡(luò)間的通信需要依靠一個(gè)中間設(shè)備進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，這種轉(zhuǎn)換既可以由軟件實(shí)現(xiàn)又可以由硬件實(shí)現(xiàn)。但是軟件的轉(zhuǎn)換速度太慢，因此在網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)中，往往都使用硬件設(shè)備來(lái)完成網(wǎng)絡(luò)間的互聯(lián)網(wǎng)橋網(wǎng)橋并不是復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備，其工作原理比較簡(jiǎn)單。當(dāng)網(wǎng)橋收到一個(gè)數(shù)據(jù)幀后，會(huì)先將其傳輸?shù)綌?shù)據(jù)鏈路層進(jìn)行分析和差錯(cuò)校驗(yàn)，根據(jù)該數(shù)據(jù)幀的MAC地段來(lái)決定是刪除這個(gè)幀還是轉(zhuǎn)發(fā)這個(gè)幀。（1）如果發(fā)送方和接收方處于同一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)(網(wǎng)橋的同側(cè))，則網(wǎng)橋?qū)⒃摂?shù)據(jù)幀刪除，不進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。（2）如果發(fā)送方和接收方處于不同的物理網(wǎng)絡(luò)，則網(wǎng)橋進(jìn)行路徑選擇，通過(guò)物理層傳輸機(jī)制和指定的路徑將該幀轉(zhuǎn)發(fā)到目的局域網(wǎng)。在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀之前，網(wǎng)橋?qū)母袷胶蛢?nèi)容不做或只做少量的修改。簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D無(wú)線(xiàn)路由器路由器集線(xiàn)器交換機(jī)交換機(jī)/網(wǎng)橋網(wǎng)橋和交換機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)一對(duì)一的轉(zhuǎn)發(fā)方式，它們是局域網(wǎng)的重要組網(wǎng)設(shè)備。地址表端口物理地址E1120012001111E2120012002222…………主機(jī)AMAC：120012001111主機(jī)BMAC：120012002222主機(jī)DMAC：120012004444主機(jī)CMAC：120012003333E1E2E3E4查詢(xún)地址表從E2發(fā)出交換機(jī)網(wǎng)橋網(wǎng)橋與交換機(jī)的區(qū)別網(wǎng)橋一般分有兩個(gè)端口，而交換機(jī)具有高密度的端口。交換機(jī)工作時(shí)，實(shí)際上允許許多組端口間的通道同時(shí)工作。所以，交換機(jī)的功能體現(xiàn)出不僅僅是一個(gè)網(wǎng)橋的功能，而是多個(gè)網(wǎng)橋功能的集合。端口數(shù)量網(wǎng)橋僅僅支持兩個(gè)端口，所以，網(wǎng)橋劃分的物理網(wǎng)段是相當(dāng)有限的，而交換機(jī)能夠支持多個(gè)端口，因此可以把網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)劃分成為更多的物理網(wǎng)段，這樣使得整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有更高的帶寬。分段能力網(wǎng)橋與交換機(jī)的區(qū)別把交換機(jī)與網(wǎng)橋處理數(shù)據(jù)信息的速率進(jìn)行比較，交換機(jī)要快于網(wǎng)橋。傳輸速率網(wǎng)橋在發(fā)送數(shù)據(jù)幀前，通常要接收到完整的數(shù)據(jù)幀并執(zhí)行幀檢測(cè)序列FCS后，才開(kāi)始轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)幀。交換機(jī)具有存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)和直接轉(zhuǎn)發(fā)兩種幀轉(zhuǎn)發(fā)方式。直接轉(zhuǎn)發(fā)方式在發(fā)送數(shù)據(jù)以前，不需要在接收完整個(gè)數(shù)據(jù)幀和經(jīng)過(guò)32bit循環(huán)冗余校驗(yàn)碼CRC的計(jì)算檢查后的等待時(shí)間。數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)方式

綜上所述，網(wǎng)橋和交換機(jī)的基本功能一致，但是從綜合性能考慮，交換機(jī)優(yōu)于網(wǎng)橋，交換機(jī)是多個(gè)網(wǎng)橋的集合。網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān)(Gateway)又稱(chēng)網(wǎng)間連接器和協(xié)議轉(zhuǎn)換器。網(wǎng)關(guān)在網(wǎng)絡(luò)層以上實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連，是復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備，僅用于兩個(gè)高層協(xié)議不同的網(wǎng)絡(luò)互連。網(wǎng)關(guān)既可以用于廣域網(wǎng)互連，也可以用于局域網(wǎng)互連。網(wǎng)關(guān)是一種充當(dāng)轉(zhuǎn)換重任的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或設(shè)備。使用在不同的通信協(xié)議、數(shù)據(jù)格式或語(yǔ)言，甚至體系結(jié)構(gòu)完全不同的兩種系統(tǒng)之間，網(wǎng)關(guān)是一個(gè)翻譯器。與網(wǎng)橋只是簡(jiǎn)單地傳達(dá)信息不同，網(wǎng)關(guān)對(duì)收到的信息要重新打包，以適應(yīng)目的系統(tǒng)的需求。局域網(wǎng)/主機(jī)網(wǎng)關(guān)主要在大型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和個(gè)人計(jì)算機(jī)之間提供連接服務(wù)。局域網(wǎng)/主機(jī)網(wǎng)關(guān)這種類(lèi)型的網(wǎng)關(guān)與局域網(wǎng)/主機(jī)網(wǎng)關(guān)類(lèi)似，不同的是這種網(wǎng)關(guān)主要用于連接多個(gè)使用不同通信協(xié)議或數(shù)據(jù)傳輸格式的局域網(wǎng)。目前大多數(shù)網(wǎng)關(guān)都是屬于這類(lèi)網(wǎng)關(guān)。局域網(wǎng)/局域網(wǎng)網(wǎng)關(guān)這種網(wǎng)關(guān)主要用于局域網(wǎng)和因特網(wǎng)間的訪(fǎng)問(wèn)和連接控制。因特網(wǎng)/局域網(wǎng)網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān)的分類(lèi)-按照連接網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)的分類(lèi)-按照產(chǎn)品功能數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)通常在多個(gè)使用不同協(xié)議及數(shù)據(jù)格式的網(wǎng)絡(luò)間提供數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能。數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)應(yīng)用網(wǎng)關(guān)是在使用不同數(shù)據(jù)格式的環(huán)境中，進(jìn)行數(shù)據(jù)翻譯功能的專(zhuān)用系統(tǒng)。應(yīng)用網(wǎng)關(guān)安全網(wǎng)關(guān)是各種提供系統(tǒng)（或者網(wǎng)絡(luò)）安全保障的硬件設(shè)備或軟件的統(tǒng)稱(chēng)，它是各種技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，保護(hù)范圍從低層次的協(xié)議數(shù)據(jù)包到高層次的具體應(yīng)用。安全網(wǎng)關(guān)哪些設(shè)備可以作為網(wǎng)關(guān)？（1）具有三層交換功能的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)。（2）路由器。（3）防火墻。（4）通過(guò)軟件開(kāi)啟了路由功能的主機(jī)?？偟膩?lái)說(shuō)，只要具備路由功能的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備或是主機(jī)設(shè)備都可以做為網(wǎng)關(guān)使用。路由器路由器（Router）是連接兩個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)的硬件設(shè)備，在網(wǎng)絡(luò)間起網(wǎng)關(guān)的作用，是讀取每一個(gè)數(shù)據(jù)包中的地址然后決定如何傳送的專(zhuān)用智能性的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。路由器的功能如下：（1）路由與轉(zhuǎn)發(fā)功能。收集網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔⑿纬陕酚杀恚鶕?jù)轉(zhuǎn)發(fā)原則轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。（2）路由器能夠隔離廣播域，避免廣播風(fēng)暴。（3）路由器能夠?qū)崿F(xiàn)異種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，包括不同局域網(wǎng)技術(shù)（ATM，F(xiàn)DDI）的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，和不同子網(wǎng)段網(wǎng)絡(luò)間的互聯(lián)。路由器路由器/三層交換機(jī)主要用于不同網(wǎng)絡(luò)間的通信，或者是廣域網(wǎng)的通信，根據(jù)IP地址選擇數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的鏈路。路由器三層交換機(jī)簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D交換機(jī)無(wú)線(xiàn)路由器集線(xiàn)器路由器路由器C路由器B主機(jī)B路由器A主機(jī)AATM專(zhuān)線(xiàn)以太網(wǎng)以太網(wǎng)路由器根據(jù)IP地址進(jìn)行路由選擇并轉(zhuǎn)發(fā)分組第一代路由器

最初的IP網(wǎng)絡(luò)并不大，其網(wǎng)關(guān)所需要連接的設(shè)備及其需要處理的負(fù)載也很小。這個(gè)時(shí)候路由器基本上可以用一臺(tái)計(jì)算機(jī)插多塊網(wǎng)絡(luò)接口卡的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。接口卡與中央處理器(CPU)之間通過(guò)內(nèi)部總線(xiàn)相連，CPU負(fù)責(zé)所有事務(wù)處理，包括路由收集、轉(zhuǎn)發(fā)處理和設(shè)備管理等。網(wǎng)絡(luò)接口收到報(bào)文后通過(guò)內(nèi)部總線(xiàn)傳遞給CPU，由CPU完成所有處理后從另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口傳遞出去。路由器的演化歷史第二代路由器由于每個(gè)報(bào)文都要經(jīng)過(guò)總線(xiàn)傳送給CPU處理，隨著網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)的增多，網(wǎng)絡(luò)流量不斷增大，接口數(shù)量、總線(xiàn)帶寬和CPU的瓶頸效應(yīng)越來(lái)越突出。那么如何提高網(wǎng)絡(luò)接口數(shù)量，如何降低CPU、總線(xiàn)的負(fù)擔(dān)成為一個(gè)瓶頸問(wèn)題。為了解決這個(gè)問(wèn)題，第二代路由器在網(wǎng)絡(luò)接口卡上進(jìn)行一些智能化處理。由于網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)通常只會(huì)訪(fǎng)問(wèn)少數(shù)的幾個(gè)地方，因此可以考慮把少數(shù)常用的路由信息采用Cache技術(shù)保留在業(yè)務(wù)接口卡上，這樣大多數(shù)報(bào)文就可以直接通過(guò)業(yè)務(wù)板Cache的路由表進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，以減少對(duì)總線(xiàn)和CPU的需求。路由器的演化歷史第三代路由器上世紀(jì)90年代出現(xiàn)的Web技術(shù)使IP網(wǎng)絡(luò)得到了迅猛發(fā)展，用戶(hù)的訪(fǎng)問(wèn)面獲得了極大的拓寬，于是經(jīng)常出現(xiàn)無(wú)法從Cache找到路由的現(xiàn)象，總線(xiàn)、CPU的瓶頸效應(yīng)再次出現(xiàn)。另外，由于用戶(hù)的增加和路由器接口數(shù)量不足引發(fā)的問(wèn)題也再次暴露。為了解決這些問(wèn)題，第三代路由器應(yīng)運(yùn)而生。路由器的演化歷史第四代路由器九十年代中后期，隨著IP網(wǎng)絡(luò)的商業(yè)化，Web技術(shù)出現(xiàn)以后，Internet技術(shù)得到空前的發(fā)展，Internet用戶(hù)迅猛增加。網(wǎng)絡(luò)流量特別是核心網(wǎng)絡(luò)的流量以指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，傳統(tǒng)的基于軟件的IP路由器已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的需要。于是一些廠商提出了ASIC實(shí)現(xiàn)方式，把轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程的所有細(xì)節(jié)全部采用硬件方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。另外在交換網(wǎng)上采用了Crossbar或共享內(nèi)存的方式解決了內(nèi)部交換的問(wèn)題。這樣，路由器的性能達(dá)到千兆比特，即早期的千兆交換式路由器(Gigabit

Switch

Router，GSR)。路由器的演化歷史第五代路由器近期MPLS

VPN技術(shù)逐步成為熱門(mén)，運(yùn)營(yíng)商需要在骨干網(wǎng)、城域網(wǎng)中開(kāi)啟MPLS

VPN業(yè)務(wù)，這時(shí)發(fā)現(xiàn)原來(lái)在骨干網(wǎng)應(yīng)用的第四代路由器無(wú)法提供高性能的VPN業(yè)務(wù)，需要全面升級(jí)或另外建設(shè)專(zhuān)門(mén)的VPN承載網(wǎng)絡(luò)。在當(dāng)前帶寬已經(jīng)不是主要矛盾，業(yè)務(wù)應(yīng)用為王的運(yùn)營(yíng)環(huán)境中，ASIC固有的靈活性差、業(yè)務(wù)支持不足的問(wèn)題成為了路由器發(fā)展的主要矛盾。新的需要，帶來(lái)新的矛盾，就又會(huì)造就新的發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)處理器技術(shù)興起，促使第五代路由器出現(xiàn)。路由器的演化歷史第六代路由器集群路由器體系結(jié)構(gòu)是解決高性能路由器所面臨問(wèn)題的一個(gè)有效途徑，它由若干個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，包含了多個(gè)路由實(shí)體和交換實(shí)體，它的交換結(jié)構(gòu)由多個(gè)交換結(jié)構(gòu)聚合而成，具有分布式的特點(diǎn)，能夠滿(mǎn)足性能、規(guī)模和可擴(kuò)展性的要求。路由器的演化歷史部分習(xí)題答案1、（單選題）下面給定的設(shè)備中，（）不是工作在OSI7層參考模型中的數(shù)據(jù)鏈路層。A.

集線(xiàn)器B.

網(wǎng)卡

C.

路由器D.

網(wǎng)橋2、（單選題）路由器工作在OSI7層參考模型的（）。A

.

傳輸層B

.數(shù)據(jù)鏈路層C

.

網(wǎng)絡(luò)層D.

會(huì)話(huà)層3、（單選題）交換機(jī)工作在OSI7層參考模型的（）。A

.

傳輸層B

.數(shù)據(jù)鏈路層C

.

網(wǎng)絡(luò)層D.

會(huì)話(huà)層4、（單選題）計(jì)算機(jī)利用電話(huà)線(xiàn)路連接Internet網(wǎng)絡(luò)時(shí)必備的設(shè)備是（）。A.

集線(xiàn)器B.

網(wǎng)卡C.

路由器D.

調(diào)制解調(diào)器5、（單選題）如果將多個(gè)局域網(wǎng)絡(luò)互連起來(lái)，且希望局域網(wǎng)的廣播信息能很好地隔離開(kāi)，那么最簡(jiǎn)單的方