第6章网络互联技术--计算机网络基础-教学.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第6章:网络互联技术,第6章:网络互联技术,为实现更广泛资源的共享和信息交流,需要将两个或多个计算机网络互联在一起.网络互联的核心是网络之间的硬件连接和网间互联协议.网络的物理连接是使用网络互联设备通过传输线路实现的.旨在为网络之间提供一条用用传输数据的物理链路,网络互联设备直接影响着互联网的性能.,网络互联的主要目的就是扩大网络的覆盖范围,使更多的网络用户之间可以共享资源和数据通,由此提高网络应用和管理效率.,第6章:网络互联技术,广域网技术基础；,公用数据通信网；,网络互联技术;,网络互联设备与网络互联；,6.1 广域网技术基础,什么是广域网(WAN),计算机广域网是指将分布在不同国家、地域、甚至全球范围内的各种局域网、计算机、终端等互联而成的大型计算机通信网络。,6.1 广域网技术基础,广域网的主要组成部分是公用数据通信网,它主要由交换节点和传输线路构成.公用数据通信网主要为用户提供电路交换服务.分组交换服务和租用线路或专线服务.,常用的公用数据通信网有公用电话交换网(PSTM),数字数据网(DDN),分组交换数据网(X.25),帧中继(frame relay)和综合业务数据网(ISDN)等.,6.1 广域网技术基础,在大多数广域网中,通信子网主要由传输线路和交换节点两部分组成;,其中传输线路也可称为干线,信道,主要用于在计算机间传输比特流;,交换节点主要是一些交换机,中继系统或数据通信设备,主要是用于连接两条或多条传输线.,6.1 广域网技术基础,IBM公司早期推出的“BISYNC”字符控制协议；以及后来推出的“SDLC”同步数据链路控制协议。,DEC公司20世纪70年代中期推出的“DDCMP”字符计数协议。,ISO国际标准化组织制定的“HDLC”高级数据链路控制协议。,(3)WAN常用的网络层协议,著名的广域网网络层协议有CCITT的X.25和TCP/IP协议中的IP协议等。,6.1 广域网技术基础,广域网的数据链路层协议有面向字节和面向位两种类型:,目前在广域网中常用的SDLC(同步数据链路控制协议)HDLC(高级数据链路控制协议)LAP(链路访问规程)LAPB(平衡型链路访问规程)这些是同步串行传输的数据链路层标准.,SLIP(串行线路网际协议)和PPP(点对点协议)都是通过串行点对点链路传输数据报的协议,这两个标准可以在专线或拨号线网络中使用.,6.2 公用数据通信网-,PSTN,6.2.1公用电话交换网(PSTN-public switching telephone network),PSTN是以模拟技术为基础的电路交换网络.两数字站通信时,要借助于modem实现.,普通电话网计算机通信服务(PSTN)，采用拨号呼叫方式，使用公用电话网进行远程通信；最高传输速率为56kbit/s。,PSTN的主要作用就是通过程控交换机之间的连接,实现用户之间在国际,国内范围的语音和数据通信.,6.2 公用数据通信网-,.X.25,公用数据分组交换网是采用分组交换技术实现的数据通信网.,X.25提供的网络功能相当于OSI参考模型的低三层(物理层数据链路层网络层)的功能.它是由国际电话电报委员会提出,类似于公用电话交换网.,X.25分组交换网，典型的模拟形式，使用Modem，最高传输速率为56kbit/s。,分组交换公共数据交换网服务(CHINAPAC)，可提供比普通电话线高的信道容量和可靠性；最高传输速率为64kbit/s。,如图所示:,6.2 公用数据通信网-,帧中继网,帧中继是一种支持高级数据链路控制协议(HDLC)规程的宽带数据业务标准,是X.25分组交换技术演变而来的.,它着重于数据的快速传输,最大限度的提高网络的吞吐量.它是一种快速分组交换技术.,帧中继网是一种简单提供面向连接的中高速度的数据传输网络.通过帧中继接入设备,帧中继交换机和公用帧中继业务(UNI)完成,.,6.2 公用数据通信网-,ISDN,综合业务数字网(ISDN)是以电话综合数字网为基础发展而成的通信网,以公用电话交换网作为通信网络,也就是利用电话线进行数据传输.它提供端到端的数字连接承载包括语音和非语音在内的多种电信业务.,ISDN完全采用数字信道,电信部门通常的接口标准是2B+D.B信道用于传送用户信息流,为64 Kbps的数字信道.D用于传送电路交换的信息或传送分组交换的数据信息为16 Kbps的控制数字信道.,6.2 公用数据通信网-,有线电话网络,电缆调制解调器(cable modem)是近几年发展的一种家庭计算机入网的新技术,它是一种以有线电视使用的宽带同轴电缆作为传输介质,利用有线电视网(CATV)提供高速数据传输的广域连接技术.,6.2 公用数据通信网-,微波无线网,利用微波波段的电磁波在对流层的视距范围内进行信息传输的一种通信方式来实现网络远程互联.微波通信需要在通信双方架设天线,接收天线与发射开线准确对准.进行定向的点对点的通信和全向的一点对多点的通信.,6.2 公用数据通信网-,卫星通信网,利用人造卫星作为空中微波中继站,实现地球上两个或多个地球站间的通信.我国的CERNT就是使用2M bps卫星通信信道作为CERNET主干网的传输线路.,卫星通信服务(VSAT，Very Small Aperture-Terminal)表示“甚小口径地球站终端”，即各个地球站终端通过静止的通信卫星，与主站一起构成卫星通信网。,6.3 网络互联设备,-,调制解调器,调制解调器(Modem)，是通过普通电话线，连接网络的小型设备，这是一种最便宜的网络之间的互联设备。它所连接的网络传输速度通常较慢、性能极低。,调制解调器通常被用来连接局域网和它的远程工作站,。,6.3 网络互联设备,-,调制解调器,调制解调器的作用,为了利用电话交换网实现计算机之间的数字信号传输，必须将数字信号转换成模拟信号。为此，需要在发送端选取音频范围的某一频率的正,(,余,),弦模拟信号作为载波，用它运载所要传输的数字信号，通过电话信道将其送至另一端；在接收端再将数字信号从载波上取出来，恢复为原来的信号波形。这种利用模拟信道实现数字信号传输的方法称为“频带传输”。完成调制和解调功能的设备称为“调制解调器”(,Modem)。,6.3 网络互联设备-中继器与集线器,中继器与集线器是OSI模型中物理层的设备,它可以将局域网的一个网段和另一个网段连接起来,主要用于局域网-局域网的互联,起到信号放大和延长信号传输距离的作用.,信号在网络传输介质中进行传输时有衰减并且会受到噪声的干扰,使得有用的信号随着传输距离的增加会变得越来越弱,在这各情况下,使用中继器来增加信号传输的有效距离.中继器是用来放大模拟或数字信号的网络连接设备,它将接收到信号进行放大保持与原来的数据相同并且转发经过放大的信号,但中继器在放大信号的同时也将噪声放大了,中继器没有信号纠错的功能.,中继器应用于连接两个以上的以太网电缆段.目的是为了延长网络的长度.,6.3 网络互联设备中继器与集线器,集线器(hub)是一种特殊的中继器,是一种多端口中继器,用于连接双绞线介质或光纤介质以太网系统,是组成10Base-T 100Base-T 10Base-F 100Base-F以太网的核心设备.,中继器仅作用于物理层,只具有简单的放大,再生物理信号的功能.所以它只能连接完全相同的局域网.,中继器可以连接相同传输介质的同类局域网,也可以连接不同传输介质的同类局域网.,中继器在物理层实现互连.它支持数据链路层及以上的各层的任何协议.,6.3 网络互联设备网桥,网桥(bridge)又称桥接器.是一种存储转发设备,主要用于局域网-局域网互联,它是工作在OSI模型中数据链路层MAC子层的连接设备.网桥的每个端口连接一个局域网网段,常用于将共享带宽的计算机节点数较多的局域网分为两个局域网网段,以便减少计算机在网络中传输数据时可能发生的冲突.,网桥的主要功能就是隔离不同网段之间的数据通信量.,6.3 网络互联设备-网桥,网桥可以将两个独立的物理网络连接在一起,构成一个单个的逻辑局域网.,网桥在数据链路层对数据帧进行存储转发,实现网络互联.,使用网桥可以实现局域网的远程连接.即LAN-WAN-LAN的互联方式.,6.3 网络互联设备-网桥,网桥的工作原理:网桥接收一个整帧,然后分析进入的帧,并基于包含在帧中的信息,根据帧的目的地址(MAC地址)段,来决定是删除这个帧是转发这个帧.如果目的站点和发送站点在同一个局域网,网桥则将帧删除,如果不在同一个局域网,网桥则进行路径选择,并按着指定的路径将帧转发给目的局域网.,6.3 网络互联设备-网桥,如图中的节点201想与202通信,网桥可以接收到发送帧,但网桥进行地址过滤后认为不需要转发则丢弃这个帧.,如201要与104通信,节点201发送的帧被网桥进行地址过滤后识别出该帧应发送到局域网2中,网桥将通过与局域网2的网络接口转发该帧,这是局域网2中的104节点将能接收到这个帧.,6.3 网络互联设备-,路由器,(Router),路由器是局域网与广域网互联的设备。,路由器工作在,OSI,模型的第三层(网络层)。由于，它比网桥工作在更高一层，因此，路由器的功能比网桥更强。它除了具有网桥的全部功能外，还具有路径选择功能。,当要求通信的工作站分别处于两个以上的局域网，且两个工作站之间存在多条通路时，路由器可根据当时网络上的信息拥挤程度而自动地选择传输效率比较高的路径。因此，如果某条通信通路不能工作时，路由器可以自行选择其他可用通道传递信息。,6.3 网络互联设备-,路由器,(Router),路由器上有多个端口,每个端口可以分别连接到不同网段上,或者连接到另一台路由器.,路由器中保存了一个可路由信息的路由表,路由器通过所传输的数据包中的逻辑地址(IP地址)与路由器中路由表的地址信息传输数据包的最佳路径.,6.3 网络互联设备-,路由器,(Router),路由器的工作原理:路由器在网络层实现网络互联,主要完成网络层的功能.路由器负责将数据分组从源端主机经最佳路径传送到目的端主机.为此,路由器具有路由选择和数据转发的功能.,6.3 网络互联设备-,路由器,(Router),路由选择:也称为路径选择,当两台连接在不同子网上的计算机需要通信时,必须经过路由器的转发,由路由器将信息分组通过互联网沿着一条路径从源端传送到目的端.路由器通过确定到达目的端下一跳路由器的地址,来确定通过互联网到达目的端的最佳路径.,6.3 网络互联设备-,路由器,(Router),路由选择,实现的方法是:通过路由选择算法建立并维护一个路由表.在路由表中包含着目的地址和下一跳路由器地址的多种路由信息.路由表中的路由信息通知每一台路由器应该将数据包转发给谁,它的下一跳路由器地址是什么.路由器根据路由表提供的下一跳路由器地址,将数据包转发给下一跳路由器.能过一级一级的将包转发到下一跳路由器的方式,最终将数据包传送到目的地.当路由器接收一个进来的数据包时,它首先检查目的地址,并根据路由表提供的下一跳路由器地址或子网地址,将该数据包转发给一下跳路由器或子网.,6.3 网络互联设备-,路由器,(Router),数据转发,又称为数据交换.当互联网上的一台主机(源端)要向另一台主机(目的主机)发送数据包时,通过指定的默认路由(与主机在同一个子网的路由器端口的IP地址为默认路由地址)的方法,这时源端计算机通常是知道一个路由器的物理地址(MAC地址).,确源端主机带着目的主机的网络层协议地址(IP地址)的数据包发送给已知路由器.路由器在接收了数据包之后,检查包的目的地址.通过路由表确定下一跳路由器的地址.路由器将根据这个目的地址将原有的物理地址变成为下一跳路由器的地址所对应的目的物理地址,并将包传送到一下跳路由器.,6.3 网络互联设备-,路由器,(Router),当数据包通过互联网传送时,它的物理地址是变化的,但它的网络地址是不变的,网络地址一直保持着原来的内容直到目的端.,路由器转发数据包时,使用的是网络层地址.但在数据链路层完成传送时需要进行地址转换并改变目的物理地址.,6.3 网络互联设备-,路由器,(Router),网桥路由器,(BRouter),网桥路由器是一种可以起网桥作用的路由器。网桥路由器根据网络协议信息进行分组的传递。遇到某些分组不能得到网络层的支持，网桥路由器就采用设备地址传递这个分组。,如果用户需要把两个采用可以进行路由选择的协议(例如：TCP/IP)和不可以进行路由选择的协议(例如：NetBEUI)的网络连接起来，则必须使用网桥路由器。这样用户既采用了路由器子网的长处，也保留了网桥全连接的特点。,6.3 网络互联设备-,网关,(Gateway),网关的定义,网关一般是指用以连接异构网(通常指异种网络操作系统)的软件，而不是指它的物理设备。一般PC机、工作站或小型机都可以作为网关的硬件平台。,6.3 网络互联设备-,网关,(Gateway),3.,网关的使用,中继器,网桥,路由器都是属于通信子网的网间互联设备,与应用系统无关.而在实际的网络应用中并不是像人们所希望的那样,现在的应用系统并不都是基于同一个协议TCP/IP,而有许多很好的应用系统是基于专用网络系统协议的.当在使用不同协议的系统之间进行通信时,如SMTP协议的电子邮件和X,400协议的电子邮件应用系统之间传送邮件时,就必须进行协议转换,网关可以解决这个问题.,当两个完全不同的网络,(,即，不仅硬件不同，整体结构、数据类型和通信协议也可以完全不同,),连接时，通常使用网关。,6.3 网络互联设备-,网关,(Gateway),网络的基本工作原理:,网关工作在OSI七层模型的高三层，即会话层、表示层和应用层；或者说，网关使用了OSI模型的所有层，但它主要应用在会话层、表示层和应用层。,用中继器、网桥、交换机、或者路由器连接网络时，对连接双方的高层协议都有所规定，相同时才能连接，而网关则容许使用不同的高层协议，它为互联网络双方的高层提供了协议的转换功能。所以网关又称为“协议转换器”。其作用像一个“翻译”。,网关又称为协议转换器.它作用于OSI参考模型的层,即传输层到应用层,它是实现应用系统级网络互联的设备,可以用于广域网-广域网,局域网-广域网,局域网主机互联.,6.4.2网络的互联,局域网与局域网互联,中继器,6.4.2网络的互联,局域网与局域网互联,网桥,6.4.2网络的互联,局域网与广域网互联,路由器,6.4.2网络的互联,广域网与广域网互联,网关,6.4.2网络的互联总结,网关可以用于:广域网-广域网,局域网-广域网,局域网-主机互联,路由器可以用于:广域网-广域网,局域网-广域网,局域网局域网,局域网-广域网-局域网,因特网就是使用路由器加专线技术将颁布在各个国家的几千万个计算机的网络互联在一起的.,中继器用于:局域网-局域网,网桥用于:局域网-局域网,远程网桥:局域网广域网-局域网,集线器用于:局域网-局域网,6.4.2网络的互联总结,习题:,广域网的主要组成部分?,常用的公用数据通信网有哪5种?,局域网互联的主要设备有哪些?,广域网与广域网互联设备有哪些?,网络互联有哪几种形式?,常用的网络互联设备有哪些?分别工作在OSI参考模型的哪一层?,习题:,网桥与中继器使用功能的主要区别是什么?,路由器的主要功能是什么?,网桥与路由器的数据过滤有什么区别?,将多个局域网互联为一个逻辑网,应该选择什么互联设备?如果互联多个逻辑子网,应使用什么互联设备?,