通信网络与综合布线 第2版 课件 3-3-2 网络互联设备

网络互联设备BuildingIntelligentEngineeringandTechnology网络互连的概念互连——指在两个物理网络之间至少有一条物理链路，它为两个网络的数据交换提供了物质基础和可能性，但并不能保证两个网络一定能够进行数据交换，因为这还要取决于两个网络的通信协议是否兼容。互通——指两个网络之间可以进行数据交换，它仅仅涉及通信的两个网络之间的端对端连接和数据交换，为互操作提供前提条件。互操作——指两个网络中不同计算机系统之间具有透明地访问对方资源的能力，为支持应用间的相互作用而创建的协议环境，一般由高层软件来实现。BuildingIntelligentEngineeringandTechnology网络互连的层次

物理层互连数据链路层互连网络层互连高层互连BuildingIntelligentEngineeringandTechnology网络互连的类型局域网与局域网互连局域网与广域网互连局域网-广域网-局域网广域网与广域网互连BuildingIntelligentEngineeringandTechnology

网络互联技术与设备LANWAN网络互连一般都不是简单地直接连接，而是通过一个中间设备互连，常见的中间设备有三种：中继器、网桥、路由器、网关，这些设备分别应用于不同的网络环境。BuildingIntelligentEngineeringandTechnology1.中继器中继器（Repeater）——是最简单的网络互联设备，工作在OSI模型的物理层，主要连接和延伸同类型局域网（协议相同），增加有效传输距离，但传输媒体可以不同。负责在两个节点的物理层上按位（Bit）传递信息，完成信号的复制、调整和放大功能。BuildingIntelligentEngineeringandTechnology2.集线器（HUB）对接收信号进行再生放大，以扩大网络传输距离，实质是一个多口中继器。工作在OSI模型的物理层和数据链路层。把所有节点集中在以它为中心的节点上，是对网络进行集中管理的最小单元。BuildingIntelligentEngineeringandTechnology3.网桥-Bridge网桥--是在数据链路层上实现网络互连的设备，一般用于局域网之间的互连，它具有以下几个特征：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、不同传输速率的网络。网桥通过存储转发和地址过滤方式实现互连网络之间的通信。用网桥互连的网络在数据链路层以上采用相同的协议。BuildingIntelligentEngineeringandTechnology网桥分类网桥分为本地网桥和远程网桥两类，本地网桥又分为内桥、外桥，以及无线网桥。（1）内桥——是文件服务器的一部分，它在文件服务器中，利用2个网卡把2个局域网连接起来。服务器内桥集线设备工作站BuildingIntelligentEngineeringandTechnology（2）外桥外桥——实现两个相似网络之间的连接，通常用连接在网络上的工作站或交换机作为外桥。外桥工作站必须有2张网卡。

BuildingIntelligentEngineeringandTechnology（3）无线网桥无线网桥可以在建筑物之间建立起高速的远程户外连接，它可以连接两个或多个网络。两个无线网桥之间必须是可视的、没有遮挡。BuildingIntelligentEngineeringandTechnology（4）远程网桥

实现远程局域网之间连接，通常用调制解调器与通信媒体连接（如电话线），实现两个局域网之间的连接BuildingIntelligentEngineeringandTechnology（1）路由器接收来自它连接的某个网站的数据。（2）路由器检查IP报头中的目的地址。如果目的地址位于发出数据的那个网络，那么路由器就放下被认为已经达到目的地的数据。（3）如果数据要送往另一个网络，那么路由器就查询路由表，以确定数据要转发到的目的地。（4）路由器确定哪个交换机或路由器负责接收数据后，就通过相应的端口传递数据。4.交换机工作原理自动寻址能力和交换作用——它可以根据数据链路层数据信息，自动学习MAC地址，构建自己的转发表，将每一信息包独立地从源端口送至目的端口，避免了和其他端口发生碰撞。BuildingIntelligentEngineeringandTechnology交换机具备自动寻址能力和交换作用——它可以根据数据链路层数据信息，自动学习MAC地址，构建自己的转发表，将每一信息包独立地从源端口送至目的端口，避免了和其他端口发生碰撞。交换机是专门设计使计算机能够相互高速通信、独享带宽的局域网设备。二层交换机工作在OSI模型的第二层“数据链路层”，以数据帧的形态转发数据。三层交换机具有OSI模型的第三层“网络层”的功能，能解析第三层数据包的IP地址，以数据包的形式高速转发数据。交换机特点BuildingIntelligentEngineeringandTechnology交换机基本功能源地址跟踪—自动学习每一端口相连设备的MAC地址，建立端口与MAC地址的映射关系，缓存在MAC地址表中。帧转发和过滤—自动存贮接收来的帧，通过查询地址表寻 址，转发到目标地址。过滤与源地址同LAN的帧、拒绝 特定地址帧的转发（网络管理模块设定）、协议过滤生成树协议—任何两个LAN之间仅有一条逻辑路径；避免扩 展LAN的逻辑拓扑结构产生回路协议转换—将要传输的帧转换成目的网络的帧格式后再转发分帧和重组—如FDDI最大帧长度4500Byte，IEEE802.3 以太网最大帧长度1518Byte，网桥在FDDI和以太网之间 转发帧时，要进行帧分割和重组管理功能—对扩展网络状态进行监视，统计转发、丢失帧BuildingIntelligentEngineeringandTechnology生成树协议（STP）当网络范围不断扩大，经常把交换机相互连接成一个链路路环，以保持网络的冗余和稳定性。但是，交换机相互连接形成环路，会产生广播风暴、多帧复制和MAC地址表不稳定等现象，严重影响网络正常运行。当交换机包括一个冗余回路时，交换机通过生成树协议（STP，Spaning-treeProtocl）避免广播环路的产生。如图所示，多交换机网络任何两个LAN之间仅有一条逻辑路径，避免扩展LAN的逻辑拓扑结构产生回路，导致数据多路重发。BuildingIntelligentEngineeringandTechnology5.路由器

路由器——是互连网络的重要设备之一，它工作在OSI模型的网络层，一般具有以下几个特征：路由器是在网络层上实现多个网络之间互连的设备。路由器为两个以上网络之间的数据传输实现最佳路径选择。路由器要求节点在网络层以上的各层中使用相同的协议。BuildingIntelligentEngineeringandTechnology路由器——是一种连接多个网络或网段的网络设备，它能使不同网络或网段互通，从而构成一个更大的网络。路由器作用LAN:192.168.124.254192.168.123.XLAN:192.168.123.254192.168.124.XBuildingIntelligentEngineeringandTechnology（1）路由器接收来自它连接的某个网站的数据。（2）路由器检查IP报头中的目的地址。如果目的地址位于发出数据的那个网络，那么路由器就放下被认为已经达到目的地的数据。（3）如果数据要送往另一个网络，那么路由器就查询路由表，以确定数据要转发到的目的地。（4）路由器确定哪个交换机或路由器负责接收数据后，就通过相应的端口传递数据。路由器工作原理BuildingIntelligentEngineeringandTechnologyTracert—查询路由BuildingIntelligentEngineeringandTechnology路由器与网桥的主要区别网桥把几个物理网段连接起来形成一个物理范围更大的网络，基于MAC地址转发数据；路由器从路径选择角度为逻辑子网的节点之间传输数据提供最佳的路线，基于IP地址转发数据。路由器的主要功能：（1）网络连接功能

（2）路由选择功能（3）设备管理功能

BuildingIntelligentEngineeringandTechnology路由器主要性能参数路由器主要性能参数：吞吐量、时延、支持的路由协议、网络协议和管理平台、支持LAN接口类型和服务类型。路由协议—RIP（小型网）、OSPF（大型网）。NAT—网络地址转换，将一个Internet唯一地址转换为多个专用网络地址（私有网络地址），连接Internet的路由器和边界路由器选用。DHCP—动态主机配置协议。VRRP—虚拟路由器冗余协议。VPN—虚拟专用网。通过加密技术，在公共服务线路中形成一条专用线路，为Internet连接提供安全性和保密性。BuildingIntelligentEngineeringandTechnology*动态路由表方式距离矢量法（DV-RIP协议）——路由器周期性地收集来自 别的路由器的间接资料建立自己的路由信息表，同时 将自己的路由表传递给下一台路由器。每台路由器收 到路由变化信息后要更新自身的路由表。——存在无 穷计数（Count-to-Infinity)和增加网络负载问题。 仅支持16台以下路由器的网络。链路状态法（LV—OSPF协议）——每台路由器向全网广播 自己的直接路由资料（如所有接口、所有度量及其他 变量）。路由器通过获得网上所有路由器的链路状态 在本机内结合成一张完整的路由表。——支持路由器 达65535台网络。BuildingIntelligentEngineeringandTechnology*路由表—RoutingTable路由表——路由表（RoutingTable）是路由器或者其它互 联网网络设备上存储的路由信息表。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。静态路由表——在系统安装时就根据网络配置情况，由系统 管理员预先设定好的路由表。动态路由表——路由器根据路由协议(RoutingProtocol) 提供的功能，自动学习和记忆网络运行情况，建立并 能自动调整的路由表。BuildingIntelligentEngineeringandTechnology*路由选择路由选择准则：Hop数——数据必须经过的中间路由器台数，愈少愈好。Tick数——数据传输到目的站所需时间(1Tick=1/18.2s) 愈短愈好。其他如收费最短标准等。路由选择——路由器按照路由通信协议，查找路由表（包 含整个互联网络各节点及节点间的路径情况和相联 系的传输费用），基于预先确定的路由选择准则选 择最优的路径。BuildingIntelligentEngineeringandTechnology路由选择算法BuildingIntelligentEngineeringandTechnology6.网关网关——是在网络层以上实现多个网络互连的设备，它可以实现不同高层协议间的转换，包括不同的网络操作系统。BuildingIntelligentEngineeringandTechnology网关实现网络互联层次网络层实现互联—WAN与WAN互联，网关处理互联网中网络层、数据链路层和物理层协议??的转换。应用层实现互联——连接多个终端的终端控制器PAD，本质上网关执行两套（或多套）完整协议。传输层实现互联——LAN与WAN互联，网关具有将LAN传输层及其下各层协议转换成WAN传输层及其下各层的协议的功能。BuildingIntelligentEngineeringandTechnology网关作用实现异构网互联。网关只能针对特定应用，不可能有通用网关。网关可以采 用硬件或软件实现。常见网关设备都是用于网络中心的大型计算机系统之间的连接上，为用户访问更多类型的大型计算机系统提供帮助。BuildingIntelligentEngineeringandTechnology（1）中继器优点

1.易于操作

2.很短的等待时间

3.价格便宜

4.突破线缆的距离限制来扩展局域网段的距离

5.扩展某些来自局域网段或主干网的工作站的距离缺点

1.功能有限

2.某些情况下管理能力有限小结--中继器BuildingIntelligentEngineeringandTechnology优点

1.更改配线相对容易

2.易于网络扩展

3.集中管理

4.提供中继器功能

缺点

1.比采用同轴电缆方案成本高

2.可能会在某个地方出故障（2）集线器BuildingIntelligentEngineeringandTechnology优点

1.提高通信距离、增强了局域网段的性能

2.运行独立于上层协议

3.再生信号

4.提供某些WAN互连（远程网桥）

5.通常比路由器便宜

6.比路由器的等待时间短缺点

1.无法用于大型网络或多个网络的路由通信

2.无法转换数据链路层以上的协议（3）网桥BuildingIntelligentEngineeringandTechnology优点

1.很短的等待时间

2.增强网络整体性能

3.集中控制

缺点

与集线器和网关比较起来