网络层的设备

1、7.3网络层及以上层设备 7.3.1路由器路由器 要解释路由器的概念，首先得知道什么是路由。所谓“路由路由”，是指把数据从一个地方传送到另一个地方，是指把数据从一个地方传送到另一个地方的行为和动作，而路由器，正是执行这种行为动作的的行为和动作，而路由器，正是执行这种行为动作的机器，它的英文名称为机器，它的英文名称为 Router，是一种连接多个网络或网段的网络设备，它能将不同网络或网段之间的数据信息进行“翻译”，以使它们能够相互“读懂”对方的数据，从而构成一个更大的网络。路由器工作在OSI的第三层（网络层）。7.3网络层及以上层设备 7.3.1路由器路由器 1路由器的功能路由器的功能 路径选择

2、路径选择 路由器的主要功能是路径选择。其工作就是要保证把一个进行网络寻址的报文传送到正确的目的网络中。路由器为每种网络层协议建立并维护路由表，路由表可以由人工静态配置；也可利用距离向量或其它路由协议来动态生成。在路由表生成之后，路由器要判断每帧的协议类型，取出网络层的目的地址，并按指定协议路由表中的数据决定数据的转发与否有及向哪里转发。7.3网络层及以上层设备 7.3.1路由器路由器 网络互连网络互连 路由器支持各种局域网和广域网接口，主要用于互连局域网和广域网，实现不同网络互相通信。 数据处理数据处理 提供包括分组过滤、分组转发、优先级、复用、加密、压缩和防火墙等功能。 网络管理网络管理 路

3、由器提供包括配置管理、性能管理、容错管理和流量控制等功能。 7.3网络层及以上层设备 7.3.1路由器路由器 2路由器的工作原理路由器的工作原理 为了完成为了完成“路由路由”的工作，在路由器中保存着各种传的工作，在路由器中保存着各种传输路径的相关数据路由表（输路径的相关数据路由表（Routing Table），），供路由选择时使用。路由表中保存着子网的标志信息、供路由选择时使用。路由表中保存着子网的标志信息、网上路由器的个数和下一个路由器的名字等内容。路网上路由器的个数和下一个路由器的名字等内容。路由表可以是由系统管理员固定设置好的，由表可以是由系统管理员固定设置好的， 也可以由也可以由系统动

4、态修改，可以由路由器自动调整，也可以由主系统动态修改，可以由路由器自动调整，也可以由主机控制。在路由器中分别称为：静态路由表和动态路机控制。在路由器中分别称为：静态路由表和动态路由表。由表。 7.3网络层及以上层设备 7.3.1路由器路由器 由系统管理员事先设置好固定的路由表称之为静态由系统管理员事先设置好固定的路由表称之为静态（static）路由表）路由表，一般是在系统安装时就根据网络，一般是在系统安装时就根据网络的配置情况预先设定的，它不会随未来网络结构的改的配置情况预先设定的，它不会随未来网络结构的改变而改变。变而改变。动态（动态（Dynamic）路由表是路由器根据）路由表是路由器根据网

5、络系统的运行情况而自动调整的路由表。网络系统的运行情况而自动调整的路由表。路由器根路由器根据路由选择协议（据路由选择协议（Routing Protocol）提供的功能，）提供的功能，自动学习和记忆网络运行情况，在需要时自动计算数自动学习和记忆网络运行情况，在需要时自动计算数据传输的最佳路径。据传输的最佳路径。 为了简单地说明路由器的工作原理，现在我们假设有这样一为了简单地说明路由器的工作原理，现在我们假设有这样一个简单的网络。如图个简单的网络。如图7-11所示，所示，A、B、C、D四个网络通过路四个网络通过路由器连接在一起。由器连接在一起。7.3网络层及以上层设备 7.3.1路由器路由器 2路

6、由器的工作原理路由器的工作原理 路由器的工作原理路由器的工作原理 7.3网络层及以上层设备 7.3.1路由器路由器 现在我们来看一下在如图所示网络环境下路由器又是如何发挥其路由、数据转发作用的。现假设网络A中一个用户A1要向C网络中的C3用户发送一个请求信号时，信号传递的步骤如下： 第1步：用户A1将目的用户C3的地址C3，连同数据信息以数据帧的形式通过集线器或交换机以广播的形式发送给同一网络中的所有节点，当路由器A5端口侦听到这个地址后，分析得知所发目的节点不是本网段的，需要路由转发，就把数据帧接收下来。7.3网络层及以上层设备 7.3.1路由器路由器 第2步：路由器A5端口接收到用户A1的

7、数据帧后，先从报头中取出目的用户C3的IP地址，并根据路由表计算出发往用户C3的最佳路径。因为从分析得知到 C3的网络ID号与路由器的C5网络ID号相同，所以由路由器的A5端口直接发向路由器的C5端口应是信号传递的最佳途经。 第3步：路由器的C5端口再次取出目的用户C3的IP地址，找出C3的IP地址中的主机ID号，如果在网络中有交换机则可先发给交换机，由交换机根据 MAC地址表找出具体的网络节点位置；如果没有交换机设备则根据其IP地址中的主机ID直接把数据帧发送给用户C3，这样一个完整的数据通信转发过程也完成了。7.3网络层及以上层设备 3路由器转发数据的过程(见图7-12) 路由器从接口收到

8、数据包，读取数据包里的目的IP地址。 根据目的IP地址信息查找路由表进行匹配。 匹配成功后，按照路由表中转发信息进行转发。 匹配失败，将数据包丢弃，并向源发送方反回错误信息报文。7.3网络层及以上层设备 7.3.1路由器路由器 3路由器转发数据的过程路由器转发数据的过程 路由转发数据的过程路由转发数据的过程 7.3网络层及以上层设备 7.3.1路由器路由器 4路由器的分类路由器的分类 互联网各种级别的网络中随处都可见到路由器。 接入级路由器接入级路由器 接入网络使得家庭和小型企业可以连接到某个互联网服务提供商； 企业级路由器企业级路由器 企业网中的路由器连接一个校园或企业内成千上万的计算机；企

9、业级路由器不但要求端口数目多、价格低廉，而且要求配置起来简单方便，并提供 QoS。 骨干级路由器骨干级路由器 骨干网要求路由器能对少数链路进行高速路由转发。骨干网上的路由器终端系统通常是不能直接访问的，它们连接长距离骨干网上的ISP和企业网络。7.3网络层及以上层设备 7.3.2网关 1网关的理解 大家都知道，从一个房间走到另一个房间，必然要经过一扇门。同样，从一个网络向另一个网络发送信息，也必须经过一道“关口”，这道关口就是网关。顾名思义，网关网关(Gateway)就是一个网络连接到另一个网就是一个网络连接到另一个网络的络的“关口关口”。7.3网络层及以上层设备 2网关的定义 网关网关(Ga

10、teway)又称网间连接器、协议转换器。网关又称网间连接器、协议转换器。网关在传输层上以实现网络互连，在传输层上以实现网络互连，是最复杂的网络互连设备，仅用于两个高层协议不同的网络互连。网关的结构也和路由器类似，不同的是互连层。网关既可以用于广域网互连，也可以用于局域网互连。 网关是一种充当转换重任的计算机系统或设备。在使用不同的通信协议、数据格式或语言，甚至体系结构完全不同的两种系统之间，网关是一个翻译器。与网桥只是简单地传达信息不同，网关对收到的信息要重新打包，以适应目的系统的需求。同时，网关也可以提供过滤和安全功能。大多数网关运行在OSI 7层协议的顶层-应用层。 7.3网络层及以上层设

11、备 3网关的工作过程 假定两个主机的高层协议中传输层协议不相同，为了使两个主机能通信，就要在传输层上做协议转换。如果所用的通信子网不同，则还要对低层协议进行转换。对传输层的协议转换可以包括协议分组的重新装配，长数据的分段、地址格式的转换以及对操作规程的适配等。这些功能都是通过网关实现的，网关在这两个网中分别作为一个网络客户。在实际网络互连中，协议的转换并不一定是一层一层转换的，这就类似于OSI各层的实现，在实现过程中不一定要有明显的分层服务界面，只要对外界提供符合一定规则的协议动作即可。此外，不同的网络协议之间的各个协议层不一定是一一对应的，因此很可能从应用层开始一直到传输层一起都需要进行协议

12、转换。 7.3网络层及以上层设备 4网关的分类 网关的类型主要有：传输网关和应用网关。 （1）传输网关。 传输网关用于在2个网络间建立传输连接。利用传输网关，不同网络上的主机间可以建立起跨越多个网络的、级联的、点对点的传输连接。例如通常使用的路由器就是传输网关，“网关”的作用体现在连接两个不同的网段，或者是两个不同的路由协议之间的连接，如RIP，EIGRP，OSPF，BGP等。7.3网络层及以上层设备 （2）应用网关。 应用网关在应用层上进行协议转换。例如，一个主机执行的是ISO电子邮件标准，另一个主机执行的是Internet 电子邮件标准，如果这两个主机需要交换电子邮件，那么必须经过一个电子

13、邮件网关进行协议转换，这个电子邮件网关是一个应用网关。常见的应用网关有电子邮件网关、因特网网关、局域网网关和IP电话网关。 电子邮件网关：通过这种网关可以从一种类型的邮件系统向另一种类型的邮件系统传输数据。电子邮件网关允许使用不同电子邮件系统的人相互收发邮件。 7.3网络层及以上层设备 因特网网关：这种网关用于管理局域网和因特网间的通信。因特网网关可以限制某些局域网用户访问因特网，或者限制某些因特网用户访问局域网，防火墙可以看作是一种因特网网关。 局域网网关：通过这种网关，运行不同协议或运行于不同层上的局域网网段间可以相互通信。允许远程用户通过拨号方式接入局域网的远程访问服务器可以看作局域网网

14、关。 IP电话网关：实现公用电话网和IP网的接口，是电话用户使用IP电话的接入设备。7.3网络层及以上层设备 7-3-1选择题1)两个以上的（不包括两个）不同类型的网络互连时，则选用（ ）进行网络互连。A.中继器 B.网桥 C.路由器 D.集线器2）下列（）设备不是工作在数据链路层。A.网桥 B.集线器 C.路由器 D.交换机3)路由器工作在网络的（ ）。A.物理层 B.数据链路层 C.网络层 D.4-7层4）在计算机网络中选择最佳路由的网络连接设备是（）A.网桥 B.网关 C.路由器 D.交换机7.3网络层及以上层设备 作业：作业： 5）在计算机网络中选择最佳路由的网络连接设备是（）A.网桥 B.网关 C.路由器 D.交换机6）当你需要把一个LAN连入Internet时，你可以选用最便宜的设备是（ ）A.网桥 B.网关 C.路由器 D.Modem 7-3-3简答题1)网络层以