第5讲网络互联与广域网.ppt

1、解决网络传输介质长度的限制问题?更多的节点连接网络的的要求?异构网络的互相通信和资源共享问题?改进网络系统的性能?？5.1 网络互联概述 5.2 网络互连设备5.3 第三层交换技术*5.4 广域网简介第五章 网络互联与广域网6.1.1 网络互连的概述 网络互连的概念网络互连（Internetworking）指将分布在不同地理位置的网络、设备相连接，以构成更大规模的互连网络系统，并实现互连网络资源的共享；互连的各个网络可以是同类的网络、不同类型的网络以及运行不同协议的设备与系统。实现网络互连 就是在不同的网络体系结构上，选定一个相应的协议层次，使得从该层开始，被互连的网络设备中的高层协议都是相同

2、的，其低层和硬件的差异可以通过该层屏蔽，从而使网络用户的应用得以互通。对网络用户来说，互连的网络结构总是透明的。互连（Interconnection）是指在两个物理网络之间至少有一条在物理上连接的线路，但不能保证两个网络一定能进行数据交换，这取决于两个网络的通信协议是否相互兼容；互通 （Intercommunication）是指两个网络之间可以交换数据；互操作（Interoperability）是指网络中不同计算机系统之间具有透明访问对方资源的能力；互连是网络互连的基础，互通是网络互连的手段，互操作是网络互连的目的。6.1.1 网络互连类型网络按照其覆盖范围分：局域网、城域网和广域网。从网络互

3、连角度，我们只考虑局域网与广域网。网络互连的类型分以下几种：局域网局域网互连同构网互连：具有相同协议的局域网互连；异构网互连：不同协议的局域网互连；局域网广域网互连；广域网广域网互连；6.1.3 网络互连的层次 传输层网络层数据链路层物理层网络A应用层表示层会话层路由器网桥中继器网关传输层网络层数据链路层物理层网络B应用层表示层会话层传输介质传输介质 根据OSI参考模型中层次的划分，网络协议分属不同的层次，实现互连可以在不同层次上进行。一般来说，网络互连可分为四个层次：物理层互连互联设备是中继器（Repteater），信号放大，扩大局域网连接范围。数据链路层互连 互连的设备是网桥（Bridge

4、）；在LAN之间存储转发帧，提供链路层上的协议转换。网络层互连互连设备是路由器（Router）；在不同的网间存储转发分组，提供网络层的协议转换，进行路由选择 。 高层互连传输层及以上各层协议不同的网络之间的互连属于高层互连，高层互连的设备是网关（Gateway）。提供不同体系间互连接口。6.1 网络互连的基本概念 6.2 网络互连设备6.3 第三层交换技术6.4 广域网通迅线路第6部分 网络互连技术(课本第7章)6.2.1 物理层互连设备中继器（Repteater ）中继器是最简单的局域网延伸设备，运行在物理层，即OSI的最底层。由于网络受最远距离的限制，当网络段超过最大传输距离时，需要增加一

5、个设备来延伸该网络，这个设备称为中继器。它实际上是一种信号再生放大器，将接受到的弱信号中的数据提出放大，再重新传入物理媒体。中继器的主要优点是安装简单，使用方便，几乎不需要维护，它的处理速度快，基本能保持原有介质的传输速度。网桥（Bridge）又称桥接器，是一种存储转发设备，主要用于局域网与局域网互联。可以将两个以上独立的物理网络连接在一起，构成一个逻辑局域网。网桥是一种数据链路层上的网络互连设备，负责在数据链路层上将数据帧进行存储转发。网桥的作用是扩大网络的距离，并通过过虑信息流减轻网络的负担。6.2.2 数据链路层互连设备1 网桥的基本工作原理（1）1 网桥的基本工作原理（2-1）计算机A

6、计算机C计算机D计算机FC | data1 网桥的基本工作原理（2-2）计算机A计算机C计算机D计算机FF | dataF | data网桥分隔两个网络的通信量2 网桥的特点 网桥在数据链路层上实现局域网互连；网桥能够互连两个采用不同数据链路层协议、不同传输介质与不同传输速率的网络； 网桥以接收、存储、地址过滤与转发的方式实现互连的网络之间的通信；网桥需要互连的网络在数据链路层以上采用相同的协议； 网桥可以分隔两个网络之间的广播通信量，有利于改善互连网络的性能与安全性。3 网桥的分类透明网桥 透明网桥由各网桥自己来决定路由选择，局域网上的各结点不负责路由选择；源路选网桥 源路选网桥由发送帧的源

7、结点负责路由选择。 4 局域网交换机的应用交换机和网桥有很多共同的属性，随着交换机的的普遍使用，网桥逐渐被交换机代替。网桥的数据帧转发功能是通过软件来实现的，而局域网交换机的数据帧转发功能是通过硬件来实现的，转发速度快；局域网交换机可以起到网桥的作用，同时又具有低交换传输延迟、高传输带宽的优点；通过硬件结构，使得局域网交换机的数据帧处理的延迟时间由网桥的几百个s减少到几十s。网络层互连要解决的问题是在不同的网络之间存储转发分组。互连的主要设备是路由器。网络层互连包括路由选择、拥塞控制、差错处理与分段技术等。用路由器实现网络层互连时，允许互连网络的网络层及以下各层协议是相同的，也可以是不同的。路

8、由器可以有效地隔离多个局域网的广播通信量，每一个局域网都是独立的子网。6.2.3 网络层互连设备网络层互连 1. 路由器的基本工作原理（Router）2. 路由器的特点特点路由器是在网络层上实现多个网络之间互连的设备；路由器为两个或三个以上网络之间的数据传输解决最佳路径选择；路由器与网桥的区别：网桥独立于高层协议，它把几个物理子网连接起来，向用户提供一个大的逻辑网络。路由器则是从路径选择角度为逻辑子网的节点之间的数据传输提供最佳的路线；路由器要求节点在网络层以上的各层使用相同或兼容的协议。 3. 路由器实现LAN-WAN-LAN互联示例传输层及以上各层协议不同的网络之间的互连属于高层互连。实现

9、高层互连的设备是网关(gateway)。高层互连使用的网关很多是应用层网关，通常简称为应用网关。如果使用应用网关来实现两个网络高层互连，那么允许两个网络的应用层及以下各层网络协议是不同的。6.2.4 高层互连设备高层互连 网关（网间协议变换器）网关是在高层上实现多个网络互连的设备；实现不同协议的网络之间的互连，包括不同网络操作系统的网络之间互连；实现局域网与远程网之间的互连。网关一般用于不同类型、差别较大的网络系统之间的互连。又可用于同一个物理网而在逻辑上不同的网络之间互连，还可用于不同大型主机之间和不同数据库之间的互连。 6.1 网络互连的基本概念 6.2 网络互连设备6.3 第三层交换技术

10、6.4 广域网通迅线路第6部分 网络互连技术(课本第7章)6.3.1 网桥、交换机与第二层交换 局域网交换机与传统的集线器相比较，具有低数据传输延迟、高传输带宽的明显优点；网桥的数据帧转发功能是通过软件来实现的，而局域网交换机的数据帧转发功能是通过硬件来实现的；局域网交换机可以起到网桥的作用，同时又具有低交换传输延迟、高传输带宽的优点；通过硬件结构，使得局域网交换机的数据帧处理的延迟时间由网桥的几百个s减少到几十s。 6.3.2 第三层交换技术第三层交换技术：将局域网交换机的设计思想应用在路由器的设计中，就出现了第三层交换的概念 ；传统的路由器通过软件来实现路由选择功能，而第三层交换的路由器通

11、过硬件来实现路由选择功能在数据包处理时间从传统路由器的几千s减少到几十s，缩短数据包在交换设备中的传输延迟时间；6.3.3 第三层交换应用标准的路由器作为主干结点的结构增加一个第三层交换机的主干结点结构6.1 网络互连的基本概念 6.2 网络互连设备6.3 第三层交换技术6.4 广域网通迅线路第6部分 网络互连技术(课本第7章)6.4 广域网通信线路*公用电话交换网络（PSTN）；综合业务数字网（ISDN）；公用分组交换网络（X.25）；数字数据网络（DDN）；帧中继（FR）；xDSL技术；6.4.1 公用电话网(PSTN) PSTN介绍 PSTN电话交换网即公共电信网，通过PSTN可拨打电话

12、，也可利用调制解调器（Modem）进行数据通信。PSTN提供的是一个模拟的专有通道，通道之间经由若干个电话交换机连接而成。从OSI模型的角度，PSTN可看成是物理层的一个简单延伸，没有向用户提供流量控制、差错控制等服务。 通过公用电话交换网，可以实现下面的功能：拨号接入Internet/Intranet/LAN；实现两个或多个LAN之间的互连；和其它广域网的互连。通过PSTN实现网络互连 通过普通拨号电话线；通过租用电话专线。6.4.2 公共分组交换数据网（X.25） X.25介绍公共分组交换数据网是一个以数据通信为目标的公共数据网PDN（Public Data Network）。在PDN内各

13、节点是由交换机（PSE）组成的。交换机间交换的数据单元是分组（数据包），交换机具有存储转发分组的能力。分组交换网的协议采用CCITTX.25国际标准，习惯上称为X.25网或X.25 PDN。通过公用分组交换网，可以实现下面的功能：拨号接入Internet/Intranet/LAN；实现两个或多个LAN之间的互连；和其它广域网的互连。X.25网的特点 工作在网络体系结构的低3层，采用分组交换，面向连接(虚电路)，可靠性高。多路复用，一条物理链路支持多条虚电路 ，点对点传输，不支持广播。支持多种高层协议，它们均作为普通数据被封装在X.25的分组中在网络中传送，工作速率64Kbps。统一的用户设备接

14、口，流量控制与管理。与其它网络互连。6.4.3 数字数据网DDN DDN是一个公共数字数据传输网络，为用户提供一个高质量、高带宽的数字传输通道，它由数字通道、DDN节点、网管控制和用户环路组成，由DDN提供的业务又称数字数据业务（DDS）。X.25只是对端系统的高层协议透明，而DDN则是完全透明的，这意味着DDN支持任何规程，不受约束，只要通信双方自行约定了通信协议就能在DDN上进行数据通信。 DDN可支持任何类型的用户设备入网，如计算机、PC机、终端，也可以是图像设备、语音设备或LAN等，支持数据、图像、声音等多种业务。 DDN节点DDN节点DDN节点DDN节点数字专线数字专线DTEDTED

15、SU/CSU: 数据服务单元。可以是调制解调器或基带传输设 备，以及时分复用、语音/数字复用等设备。 NMC: 网管中心。DDN节点: 数字交叉连接时分复用设备NMCDDN的组成6.4.4 综合业务数字网ISDN ISDN将多种业务集成在一个网内，为用户提供经济有效的数字化综合服务，包括电话、传真、可视图文及数据通信等。ISDN使用单一入网接口，利用此接口可实现多个终端（ISDN电话、终端等）同时进行数字通信连接。 可实现可视电话、视频会议或LAN间的高速网络互连。6.4.5 帧中继（Frame Relay） 帧中继类似于X.25网络，都是点对点的交换网络。帧中继与X.25不同X.25强调网内

16、数据传输的高度可靠性；帧中继则着眼于数据的快速传递，最大程度地提高网络的吞吐量。 帧中继具有高的网络吞吐量、低延时等特性，向用户提供的入网速率可由低速到高速（64Kbps 2.048Mbps）；FR网络的组成FRSFRSFRSFRS网桥CSU/DSURouterRouter广域网PSTN, X.25, DDNRouter帧中继在这里工作HostBridgeLANLANLAN帧中继在用户设备(路由器、网桥、主机)和网络设备（如交换节点）之间提供数据包交换能力。6.4.6 xDSL技术 DSL是数字用户环路（Digital Subscriber Line）的简称，是以铜质电话双绞线为传输介质的点对

17、点传输技术。在普通电话线路上实现了高速传输(1.552Mbit/s)。主要用于广域网的用户接入。 包括以下几种技术：ADSL 非对称数字用户线RADSL 速率自适应数字用户线HDSL 高速数字用户线VDSL 甚高速数字用户线SDSL 单线数字用户线 属于点对点专线，协议层次与DDN基本相同。 ADSLADSL为非对称数字用户环路，在二个传输方向上的速率是不一样的。它使用单对电话线，为网络用户提供很高的传输速率，从32Kbps到8.192Mbps的下行速率和从32Kbps到1.088Mbps的上行速率，同时在同一根线上可以提供语音电话服务，支持同时传输数据和语音。ADSL的调制技术主要有离散多音频调制技术DMT和无载波调幅调相技术CAP两种。ADSL工作原理铜质双绞线在4km的距离内带宽可达1.1MHzADSL把1.1MHz的频带分为3个频率段：0 4kHz 仍然用于传输电话语音信号10 50kHz 用作上行信息流的传输带宽52kHz 1.1MHz 用作下行信息流的传输带宽铜质双绞线语音通道中速双工通道高速下行通道ADSL把整个线路的带宽划分为三个通道ADSL的典型连接结构