第7章 网络互联

1、2第第7章章 网络互联网络互联3本章内容本章内容q网络互联的基本概念q网络互联设备q接入网技术47.1 网络互连的基本概念网络互连的基本概念 q网络互连的基本类型q网络互连的层次57.1.1 网络互连的基本类型网络互连的基本类型q网络互连有许多种类型，例如：l局域网与局域网的互连l局域网与广域网的互连l广域网与广域网的互连l局域网通过广域网的互连6局域网与局域网的互连局域网与局域网的互连q在实际应用中，局域网与局域网的互连可分为同构局域网互连和异构局域网互连两种基本模式。l同构局域网互连是指互连的局域网属于相同的结构类型。l异构局域网互连是指互连的局域网属于不相同的结构类型。7局域网与局域网的

2、互连的示意图局域网与局域网的互连的示意图8局域网与广域网的互连局域网与广域网的互连q在很大的地域范围或采用更多技术手段的条件下，实际应用时需要加入广域网的内容，一般有局域网与广域的网互连或局域网经广域网的互连两种基本模式。q局域网与广域网互连是指某结构类型的局域网和广域网互连。q局域网经广域网的互连是指互连的局域网分布的地理位置过大或必须采用广域网的技术手段。9局域网经广域网互连的示意图局域网经广域网互连的示意图 107.1.2 网络互连的层次网络互连的层次q按ISO OSI/RM所属的层次划分，网络互连可以分为四个层次，即物理层的互连、数据链路层的互连、网络层的互连和高层的互连。q注意三个基

3、本术语，认识网络互连的层次意义。l“互连”是网络互连的基础，指在两个物理网络之间至少有一条物理链路，为数据交换提供了物质基础和可能性，但不保证一定能进行数据交换，必须看其网络协议是否兼容。l“互通”是网络互连的手段，指在两个网络间端到端的连接和数据交换。l“互操作”是网络互连的目的，指两个网络在高层软件作用下，不同计算机系统之间访问对方资源的能力。 117.1.2 网络互连的层次（续）网络互连的层次（续）应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层应用层OSIOSI参考模型参考模型TCPTCP/ /IPIP参考模型参考模型传输层互连层主机-网络层中继器中继器网关网关路由器路由器网桥网桥127

4、.2 网络互连设备网络互连设备q中继器q网桥q路由器q网关137.2.1 中继器中继器q中继器又称转发器（Repeater）用于延伸同型局域网，在物理层连接两个网，在网络间传递信息，中继器在网络间传递信息起信号放大、整形和传输作用。q当局域网物理距离超过了允许的范围时，可用中继器将该局域网的范围进行延伸。 14使用中继器实现网络互连示意图使用中继器实现网络互连示意图 157.2.2 网桥网桥q网桥（Bridge）则是指数据链路层连接两个局域网络段，网间通信从网桥传送，网内通信被网桥隔离。网络负载重而导致性能下降时，可用网桥将其分为两个网络段，可最大限度地缓解网络通信繁忙的程度，提高通信效率。q

5、网桥比较简单，适合于不太复杂的局域网之间的互连，工作在数据链路层，可进行网络间的帧的转发，实现MAC子层的连接。对于遵循IEEE802标准的局域网，它不需要对连接在这些局域网上的站点的通信软件进行修改。16使用网桥实现网络互连的示意图使用网桥实现网络互连的示意图 17交换机交换机q 网桥的实际应用设备是交换机，以太网交换机也称为交换式集线器，是典型的多端口的网桥，一般用于互连相同类型的局域网，例如，以太网与以太网的互连。q 交换机的主要特点：l支持少量的存储能力（缓冲）；l少量的地址表（提高查表速度）；l处理相同的帧格式（相同类型的网络互连）；l具有分割子网的功能；l每个端口独享指定的带宽；l

6、支持多个独立的数据流，具有较多的吞吐量硬件交换，交换速度快。187.2.3 路由器路由器q路由器是互联网的枢纽，路由器工作在网络层，可互连两个或多个独立的相同类型或不同类型的网络。q所谓路由就是指通过相互连接的网络把信息从源结点移动到目标结点的活动。q路由和交换之间的主要区别就是交换发生在OSI参考模型的数据链路层，而路由发生在网络层。这一区别决定了路由和交换在移动信息的过程中需要使用不同的控制信息，所以两者实现各自功能的方式是不同的。 19路由器的构成路由器的构成q路由器主要由四部分构成，即：输入端口、输出端口、交换开关和路由处理器。l输入端口是物理链路和输入包的进口处。l输出端口在包被发送

7、到输出链路之前对包存贮，可以实现复杂的调度算法以支持优先级等要求。输入端口与输出端口都支持数据链路层的封装和解封装，以及许多较高级协议。l交换开关可以使用多种不同的技术来实现。迄今为止使用最多的交换开关技术是总线、交叉开关和共享存贮器。l路由处理器的主要功能是计算转发表实现路由协议，并运行对路由器进行配置和管理的软件。20路由器的类型路由器的类型q接入路由器接入路由器连接家庭或ISP内的小型企业客户。接入路由器已经开始不只是提供SLIP或PPP连接，还支持诸如PPTP和IPSec等虚拟私有网络协议。这些协议要能在每个端口上运行。诸如ADSL等技术将很快提高各家庭的可用带宽，这将进一步增加接入路

8、由器的负担。q企业级路由器企业或校园级路由器连接许多终端系统，其主要目标是以尽量便宜的方法实现尽可能多的端点互连，并且进一步要求支持不同的服务质量。21路由器的类型（续）路由器的类型（续）q骨干级路由器骨干级路由器实现企业级网络的互连。对它的要求是速度和可靠性，而代价则处于次要地位。q太比特路由器在未来核心互联网使用的三种主要技术中，光纤和DWDM都已经是很成熟的并且是现成的。如果没有与现有的光纤技术和DWDM技术提供的原始带宽对应的路由器，新的网络基础设施将无法从根本上得到性能的改善，因此开发高性能的骨干交换/路由器（太比特路由器）已经成为一项迫切的要求。太比特路由器技术现在还主要处于开发实

9、验阶段。22使用路由器实现网络互连示意图使用路由器实现网络互连示意图237.2.4 网关网关q网关（Gateway）是用于连接网络层之上执行不同协议的网络，组成异构的互连网。q网关能实现异构设备之间的通信，对不同的传输层、会话层、表示层、应用层协议进行翻译和变换。q网关具有对不兼容的高层协议进行转换的功能，例如使NetWare的PC工作站和SUN网络互连。 24使用网关实现网络互连的示意图使用网关实现网络互连的示意图 HTTPTCP/IP传输介质传输介质传输介质主主机机网网关关HTTPTCP/IPFTPTCP/IP主主机机FTPTCP/IP257.3 接入网技术接入网技术q接入网概述 q数字用

10、户电路q混合光纤/同轴电缆q电力线通信q光纤接入267.3.1 接入网概述接入网概述q接入网的定义 q接入网的特点q接入网的分类271. 接入网的定义接入网的定义q接入网是指将用户终端设备接入核心网的网络。q接入网长度一般为几百米到几公里，因而被形象地称为“最后一公里”。核心网一般采用光纤结构，传输速度快；而接入网情况却比较复杂，由于受传输方式和传输体制多样性限制，接入网便成为了整个网络系统的瓶颈。281. 接入网的定义接入网的定义接入网示意图292. 接入网的特点接入网的特点q使用频率低q支持多种业务传输q实现传输功能303. 接入网的分类接入网的分类q由于传输媒介、拓扑结构、使用技术、接口

11、标准、业务种类等因素的不同，接入网可以分为很多类别，它们可单独使用或混合使用。常用的接入网类型包括：铜线接入、混合光纤/同轴电缆接入、电力线接入、光纤接入、以太网接入和无线接入等。 317.3.2 数字用户线路数字用户线路q数字用户线路概述q数字用户线路特点q数字用户线路工作原理q数字用户线路分类q数字用户线路发展前景321. 数字用户线路概述数字用户线路概述q数字用户线路（Digital Subscriber Line，DSL）是通过铜线或者本地电话网提供数字连接的一种技术。332. 数字用户线路特点数字用户线路特点q安装简单q等级保证q适合组建家庭局域网34 3.数字用户线路工作原理数字用

12、户线路工作原理xDSL系统结构图354. 数字用户线路分类数字用户线路分类qxDSL中的“x”代表各种数字用户线技术，根据上下行链路的对称性不同可分为对称DSL技术和非对称DSL技术。目前已提出的数字用户线技术主要有以下几种：不对称数字用户线（ADSL）、高速数字用户线（HDSL）和高速不对称数字用户线（VDSL）等。364. 数字用户线路分类数字用户线路分类qADSL主要特点l非对称型性l速率自适应性l安装方便l可与普通电话线共存于同一电话线上374. 数字用户线路分类数字用户线路分类qHDSL主要特点lHDSL提供对称的带宽，即上行和下行速率相同，适用于企业局域网互联等要求上下行线路速率基

13、本一致的场合。384. 数字用户线路分类数字用户线路分类qVDSL主要特点l高速传输l主要用于小区家庭间或者大楼内部办公室的连接l可用于多媒体业务传输395.数字用户线路发展前景数字用户线路发展前景qxDSL技术是一系列正在快速发展的技术，随着通信技术的发展，将会有更多的xDSL技术产生。xDSL不但能加快Internet接入的速度，还能减轻交换网的负荷，因此受到业界一致好评并且倍受电信运营公司的青睐407.3.3 混合光纤混合光纤/同轴电缆同轴电缆q混合光纤/同轴电缆概述q混合光纤/同轴电缆的主要特点q混合光纤/同轴电缆网络工作原理q混合光纤/同轴电缆发展前景411. 混合光纤混合光纤/同轴

14、电缆概述同轴电缆概述q混合光纤/同轴电缆（Hybrid FiberCoaxial ，HFC）是光纤和同轴电缆相结合的混合网络，先后经过“电光”和“光电”的转换，将有线电视台发出的节目信号经由干线传播和同轴电缆传播送达用户。422. 混合光纤混合光纤/同轴电缆的主要特点同轴电缆的主要特点q传输容量大，易实现双向传输q传输损耗小，可延长有线电视的传输距离，25公里内无需中继放大q光纤间不会有串音现象，不怕电磁干扰，能确保信号的传输质量433. 混合光纤混合光纤/同轴电缆网络工作原理同轴电缆网络工作原理HFC网络结构444. 混合光纤混合光纤/同轴电缆发展前景同轴电缆发展前景qHFC是一种发展前景广

15、阔的通信技术。HFC网络系统介于全光纤网络和早期CATV同轴电缆网络之间，具有频带宽、用户多、传输速率高、灵活性和扩展性强及经济实用的特点，为实现宽带综合信息双向传输提供了可能。我国具有广阔的宽带同轴电缆网，给发展宽带HFC用户接入网提供了有利的条件。457.3.4 电力线通信电力线通信q电力线通信概述q电力线通信的特点q电力线通信的工作原理q发展前景461. 电力线通信概述电力线通信概述q所谓电力线通信（Power Line Communication ，PLC）是指将数字信号调制为电力高频信号，通过电力线路进行传输，再将数字信号从电力高频信号中进行分离，以实现数字信号在电力线上的传输。电力

16、线上网的调制解调器简称“电力猫”，它一端插在用户的电脑上，另一端插入家中任何一个电源插座，就可以实现高达14Mbps或45Mbps的传输数率，从而实现与因特网的接入。472. 电力线通信的特点电力线通信的特点q优点l无可比拟的网络覆盖优势l较高传输速率可以为用户提供高速因特网访问服务482. 电力线通信的特点电力线通信的特点q缺点l部分技术瓶颈尚待突破l电力线上网所产生的辐射问题不易解决l电力线上网存在着不稳定的问题l电力线通讯具有时间上不可控、不恒定的特点l不便于网络管理493. 电力线通信的工作原理电力线通信的工作原理典型的PLC网络504. 发展前景发展前景q作为一种新的宽带接入技术，电

17、力线通信已经越来越受到人们的关注。电力线通信具有网络覆盖范围广、连接方便、传输速率高等特点，具有良好的发展前景。但与此同时，电力线通信从技术上和政策还有一定的局限性，比如受电压变化干扰影响较大、国家法律法规不明确等。上述这些因素都将严重制约着电力线通信的良性发展，电力线上网的发展将会有很长一段路程要走。517.3.5 光纤接入光纤接入q光纤接入网的定义q光纤接入网的特点q光纤接入网络结构q光纤接入网的分类521. 光纤接入网的定义光纤接入网的定义q所谓光纤接入网（Optical Access Network ，OAN）是指在接入网中用光纤作为主要传输媒介来实现信息传送的网络形式，它不是传统意义上的光纤传输系统。532. 光纤接入网的特点光纤接入网的特点q传输质量好，可靠性高q市场前景良好，应用范围广阔q投资成本大q网络管理复杂q远端供电较难543. 光纤接入网络结构光纤接入网络结构光纤接入网络结构554. 光纤接入网的分类光纤接入网的分类q光纤到路边（FTTC）q光纤到楼（FTTB）q光纤到家（FTTH）q光纤到办公室（FTTO）56本章小结本章小结 q网络互连的概念：在简单网络的基础上，网络互连可将两个或者两个以上具有独立自治能力、同构或异构的计算机网络连接起来，实现数据传输，