通信系統(tǒng)第18章

1、第18章 網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù) 通信系統(tǒng)第18章 第18章 網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù) 18.1 網(wǎng)絡(luò)互連的基本概念網(wǎng)絡(luò)互連的基本概念 18.2 網(wǎng)絡(luò)互連的層次網(wǎng)絡(luò)互連的層次 18.3 網(wǎng)絡(luò)互連的方式網(wǎng)絡(luò)互連的方式 18.4 網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備 18.5 網(wǎng)絡(luò)互連協(xié)議網(wǎng)絡(luò)互連協(xié)議 第18章 網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù) 通信系統(tǒng)第18章 18.1 網(wǎng)絡(luò)互連的基本概念網(wǎng)絡(luò)互連的基本概念 網(wǎng)絡(luò)互連是指將分布在不同地理位置的網(wǎng)絡(luò)、 設(shè)備相互連 接，以形成更大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實現(xiàn)各網(wǎng)絡(luò)資源的共享。互 連網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備可以是同種類型的，也可以是異種類型的，還可 以是運行不同協(xié)議的設(shè)備和系統(tǒng)。 在互連網(wǎng)絡(luò)中， 每個互連 的網(wǎng)絡(luò)資源都應(yīng)成為互

2、連網(wǎng)絡(luò)中的資源。但是，互連網(wǎng)絡(luò)的資 源共享服務(wù)與物理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是分離的。而對于網(wǎng)絡(luò)用戶來說， 互連網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)對用戶是透明的， 互連網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該屏蔽各子網(wǎng)的 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、 服務(wù)類型及網(wǎng)絡(luò)管理方面的差異。 第18章 網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù) 通信系統(tǒng)第18章 18.2 網(wǎng)絡(luò)互連的層次網(wǎng)絡(luò)互連的層次 網(wǎng)絡(luò)互連從通信協(xié)議的角度來看可以分成四個層次： (1) 物理層： 使用中繼器在不同的電纜段之間復(fù)制位信號。 (2) 鏈路層： 使用網(wǎng)橋在局域網(wǎng)之間存儲轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀。 (3) 網(wǎng)絡(luò)層： 使用路由器在不同的網(wǎng)絡(luò)之間存儲轉(zhuǎn)發(fā)分組。 (4) 傳輸層及以上： 使用協(xié)議轉(zhuǎn)換器也稱網(wǎng)關(guān)提供更高層 次的接口。 第18章 網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù) 通信系

3、統(tǒng)第18章 1 2 3 4 5 6 7 111 2 3 4 5 6 7 站點A站點B 中繼器 局域網(wǎng)段A局域網(wǎng)段B 1 2 3 4 5 6 7 111 2 3 4 5 6 7 站點A站點B 網(wǎng)橋 局域網(wǎng)段A局域網(wǎng)段B 2 (a)(b) 1 2 3 4 5 6 7 111 2 3 4 5 6 7 站點A站點B 路由器 網(wǎng)際A網(wǎng)際B 1 2 3 4 5 6 7 111 2 3 4 5 6 7 站點A站點B網(wǎng)關(guān) 網(wǎng)絡(luò)A網(wǎng)絡(luò)B 5 (c)(d) 22 3 22 33 4 6 7 圖 18.1 互連設(shè)備的功能層次 (a) 中繼器； (b) 網(wǎng)橋； (c) 路由器； (d) 網(wǎng)關(guān) 第18章 網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)

4、通信系統(tǒng)第18章 18.3 網(wǎng)絡(luò)互連的方式網(wǎng)絡(luò)互連的方式 互連互連 在實際應(yīng)用中， LAN-LAN互連是最常見的一種。LAN- LAN互連中需要使用網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備，在20世紀80年代末和90年 代初發(fā)展起來的像網(wǎng)橋(Bridge)、有交換作用的集線器 (Switching HUB)、路由器(Router)等設(shè)備， 在連網(wǎng)技術(shù)中的應(yīng) 用日益廣泛，特別是在微型機、工作站型小型機、小型機、 中 大型主機都趨向于連接到局域網(wǎng)上，且以局域網(wǎng)作為網(wǎng)絡(luò)通信 組成單元應(yīng)用的情況下，使用這類連網(wǎng)設(shè)備可以簡化網(wǎng)絡(luò)的連 接， 提高數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的效率，有利于數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的發(fā) 展。 第18章 網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù) 通信系統(tǒng)第

5、18章 網(wǎng)橋工作在數(shù)據(jù)鏈路層，依據(jù)功能情況，可以把它們分成 透明的網(wǎng)橋、 轉(zhuǎn)換協(xié)議的網(wǎng)橋、改變數(shù)據(jù)封裝的網(wǎng)橋等多種。 透明的網(wǎng)橋用于同種類型的LAN的互連， 它們之間不涉及通信 協(xié)議的轉(zhuǎn)換；改變封裝的網(wǎng)橋有能力改變每種通信協(xié)議所規(guī)定 的數(shù)據(jù)的封裝，使之適應(yīng)與其相連的另一個LAN對數(shù)據(jù)的封裝 規(guī)定， 用于諸如以太網(wǎng)和FDDI網(wǎng)的互連。 交換式集線器是一種較新的產(chǎn)品，它也工作在數(shù)據(jù)鏈路層， 除了集線器的功能外，能以高的數(shù)據(jù)速率實現(xiàn)不同類型的LAN 的互連(當(dāng)然也可實現(xiàn)同類型LAN的互連)， 它特別適用于較多 的LAN都要求以高速實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連的情況。例如， 在校園網(wǎng)的 構(gòu)造中， 特別是用FDDI作為

6、主干網(wǎng)絡(luò)的校園網(wǎng)的結(jié)構(gòu)情況。 第18章 網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù) 通信系統(tǒng)第18章 圖 18.2 用交換式HUB連接LAN-LAN 共享HUB 交換式HUB交換式HUB FDDI 主機 路由器 第18章 網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù) 通信系統(tǒng)第18章 路由器是網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備中的一種較高層次產(chǎn)品，它工作在 網(wǎng)絡(luò)層，最主要的特點是它具有尋址的能力，不僅是在互連的 LAN結(jié)構(gòu)中，它可以對網(wǎng)絡(luò)中的任何一個節(jié)點工作站尋址，把 數(shù)據(jù)分組正確地送達目的地節(jié)點。 在范圍更大的廣域網(wǎng)中， 它 可以用本身在網(wǎng)絡(luò)中的惟一的編址正確地在廣域網(wǎng)中發(fā)送和接 收信息報文。 路由器可以接入多種協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)， 如以太網(wǎng)、 令牌環(huán)網(wǎng)、FDDI和使用中或大型主機

7、通信協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)(如DEC、 SNA等)，也可接廣域網(wǎng)絡(luò)， 如有X.25的端口。此外，路由器還 是一種有高度智能化的設(shè)備，它使用高檔的微處理器，如68030、 68040等，作為中央處理器，用調(diào)整的內(nèi)部總線連接各種網(wǎng)絡(luò)協(xié) 議的接口卡，它具有網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的軟件功能，帶有監(jiān)視器， 監(jiān)視和顯示與路由器相連接的一些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及它們的配置與 運行情況， 網(wǎng)橋則不具備這些功能。 第18章 網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù) 通信系統(tǒng)第18章 互連互連 圖 18.3 采用路由器連接遠程網(wǎng)絡(luò) X.25 路由器 北京1300 北京1000 廣州4000 路由器 大連2000 路由器 上海3000 上海3500 第18章 網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)

8、通信系統(tǒng)第18章 互連互連 1. 無連接的網(wǎng)際互連方式無連接的網(wǎng)際互連方式 無連接互連方式是采用互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議IP，通過IP路由器將網(wǎng)絡(luò) 互連起來的。這里加上“無連接”是為了強調(diào)這種互連方式向 傳輸層提供的是無連接服務(wù)。 也就是說，不論互連的各子網(wǎng)之 間有多少差異，比如提供無連接服務(wù)的以太網(wǎng)還是提供面向連 接服務(wù)的X.25網(wǎng)，當(dāng)上升到互連網(wǎng)絡(luò)層時，整個網(wǎng)絡(luò)都是按同 一個IP協(xié)議來工作，向傳輸層提供無連接服務(wù)的。 當(dāng)今， 十分 流行的Internet采用的就是這種互連方式。 第18章 網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù) 通信系統(tǒng)第18章 2. 面向連接的網(wǎng)際互連方式面向連接的網(wǎng)際互連方式 由于分組交換采用的X.25協(xié)議，

9、提供面向連接的服務(wù)，雖 然可用IP實現(xiàn)其互連，但不能充分利用所提供的面向連接服務(wù)。 基于此點，CCITT(現(xiàn)為ITU-T)于1978年提出了用于實現(xiàn)X.25公 用數(shù)據(jù)網(wǎng)互連的X.75建議書，作為X.25協(xié)議的一種補充， 在 1984年又提出了X.75的修改版本，用以實現(xiàn)面向連接的網(wǎng)際互 連。 因此， 實現(xiàn)面向連接的網(wǎng)際互連的前提是被連子網(wǎng)提供面 向連接的服務(wù)。 第18章 網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù) 通信系統(tǒng)第18章 18.4 網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備 網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備是實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連的關(guān)鍵，主要有四種類型： 中繼器、網(wǎng)橋、路由器以及網(wǎng)關(guān)， 這些設(shè)備相對于OSI參考模型 的不同層。 中繼器在OSI參考模型的第一層建

10、立LAN-LAN的連 接，網(wǎng)橋在第二層，路由器在第三層， 網(wǎng)關(guān)則在第四至第七層。 每種互連網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供的功能與OSI參考模型規(guī)定的相應(yīng)層的功 能一致， 但它們都可以使用所有低層提供的功能。表18.1列出了 互連設(shè)備的作用。 第18章 網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù) 通信系統(tǒng)第18章 表表18.1 互連設(shè)備的作用互連設(shè)備的作用 第18章 網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù) 通信系統(tǒng)第18章 中繼器中繼器 互聯(lián)網(wǎng)中最簡單的設(shè)備是中繼器(Repeater)， 它的作用是放 大電信號，提供電流以驅(qū)動長距離電纜。它工作在OSI模型的最 低層(物理層)，因此只能用來連接具有相同物理層協(xié)議的LAN。 對于數(shù)據(jù)鏈路層以上的協(xié)議來講， 用中繼器互連起

11、來的若干段 電纜與單根電纜之間并沒有差別(除了有一定的時間延遲)。中繼 器主要用于擴充LAN電纜段的距離限制。如粗纜以太網(wǎng)，由于 收發(fā)器只能提供 500 m的驅(qū)動能力，而MAC(介質(zhì)訪問控制)協(xié) 議的定時特性允許粗以太網(wǎng)電纜最長為2.5 km，這樣在每隔500 m的網(wǎng)段之間就要利用中繼器來連接。值得注意的是， 中繼器 不具備檢查錯誤和糾正錯誤的功能，因此錯誤的數(shù)據(jù)經(jīng)中繼器 后仍被復(fù)制到另一電纜段。另外，中繼器還會引入時延。 使用 中繼器時應(yīng)注意兩點： 第18章 網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù) 通信系統(tǒng)第18章 (1) 用中繼器連接的以太網(wǎng)不能形成環(huán)。 (2) 必須遵守MAC協(xié)議定時特性，即不能用中繼器將電纜 段

12、無限連起來。例如，一個以太網(wǎng)上最多有四個中繼器，連接 五個電纜段。 巧用中繼器，可以讓總線型以太網(wǎng)適用多種布線結(jié)構(gòu)變化。 如一幢辦公大樓分成多層，如果用逐層電纜繞線，不但浪費電 纜， 而且出故障時查找也不方便； 社果用一根垂直的電纜穿過 大樓，每層用中繼器引入一水平電纜連起來則十分方便， 這種 配置一般垂直電纜用粗線， 水平電纜用細電纜。 第18章 網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù) 通信系統(tǒng)第18章 網(wǎng)橋網(wǎng)橋 網(wǎng)橋(Bridge)是一種在OSI參考模型的第二層(數(shù)據(jù)鏈路層) 實現(xiàn)局域網(wǎng)互連的設(shè)備。它在兩個局域網(wǎng)段之間對鏈路層幀進 行接收、存儲與轉(zhuǎn)發(fā)， 它把兩個物理網(wǎng)絡(luò)(段)連成一個邏輯網(wǎng) 絡(luò)，使這個邏輯網(wǎng)絡(luò)的行為

13、看起來就像一個單獨的物理網(wǎng)絡(luò)一 樣。 網(wǎng)橋獨立于高層協(xié)議， 或者說與高層協(xié)議無關(guān)。 第18章 網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù) 通信系統(tǒng)第18章 網(wǎng)橋通過數(shù)據(jù)鏈路層的邏輯鏈路控制子層(LLC)來選擇子網(wǎng) 路由。它接受完全的鏈路層幀，并對幀作校驗，然后查看介質(zhì) 訪問控制層(MAC)的源地址和目的地址以決定該幀的去向。網(wǎng) 橋在轉(zhuǎn)發(fā)一幀前可以對其作一些修改， 如在幀頭加入或刪除一 些字段。由于網(wǎng)橋與高層協(xié)議無關(guān)，原則上橋可以用于結(jié)構(gòu)與 協(xié)議不同的網(wǎng)絡(luò)互連。不過， 在實際應(yīng)用中，網(wǎng)橋只用于連接 兩個協(xié)議一致的局域網(wǎng)，且這兩個網(wǎng)絡(luò)采用相同的網(wǎng)絡(luò)操作系 統(tǒng)， 如兩個采用802.X協(xié)議的Netware局域網(wǎng)。 第18章 網(wǎng)絡(luò)互

14、連技術(shù) 通信系統(tǒng)第18章 網(wǎng)橋類型主要有以下三種分類方法： (1) 根據(jù)網(wǎng)橋連接的范圍，分為本地網(wǎng)橋和遠程網(wǎng)橋。通過 常規(guī)的網(wǎng)絡(luò)電纜系統(tǒng)連接本地的兩個網(wǎng)段的網(wǎng)橋稱為本地網(wǎng)橋。 通過電話線或者除常規(guī)網(wǎng)絡(luò)電纜系統(tǒng)之外的介質(zhì)連接兩個遠地 網(wǎng)段的網(wǎng)橋稱為遠程網(wǎng)橋， 見圖18.4。 第18章 網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù) 通信系統(tǒng)第18章 圖 18.4 本地網(wǎng)橋和遠程網(wǎng)橋 (a) 本地網(wǎng)橋； (b) 遠程網(wǎng)橋 網(wǎng)橋 (a) (b) 本地網(wǎng)段1本地網(wǎng)段2 網(wǎng)橋網(wǎng)橋公用網(wǎng) 網(wǎng)段1網(wǎng)段2 第18章 網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù) 通信系統(tǒng)第18章 (2) 根據(jù)網(wǎng)橋是運行在服務(wù)器上還是作為服務(wù)器外的一個單 獨的物理設(shè)備，可以將橋分為內(nèi)部橋(內(nèi)橋

15、)和外部橋(外橋)。 內(nèi) 部橋駐留于文件服務(wù)器中做為文件服務(wù)器的一部分來運行， 也 可以運行在一臺專用計算機中。 它通過網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)連接分開 的網(wǎng)絡(luò)電纜拓撲結(jié)構(gòu)或分開的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)， 如圖18.5所示。內(nèi)橋 不要求另外的軟件， 而且安裝方便， 不足之處是文件服務(wù)器和 網(wǎng)橋軟件一起工作， 占用了文件服務(wù)器的資源， 當(dāng)文件服務(wù)器 的負載較重時，可能會明顯降低它的響應(yīng)速度。因此， 建議在 文件服務(wù)器的負載不是很重時， 才考慮使用內(nèi)橋。 第18章 網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù) 通信系統(tǒng)第18章 圖 18.5 用內(nèi)部橋連接兩個網(wǎng)段 服 務(wù) 器 兼用橋 本地網(wǎng)段1本地網(wǎng)段2 第18章 網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù) 通信系統(tǒng)第18章 (3)

16、根據(jù)網(wǎng)橋的路由選擇方法可分為IEEE 802委員會制定的 兩種網(wǎng)橋類型：透明網(wǎng)橋(Transparent Bridge)和源路由網(wǎng)橋 (Source Routing Bridge)。 透明網(wǎng)橋類似于一個黑盒子， 對網(wǎng)上 主機完全透明。 它的主要優(yōu)點是安裝和管理十分方便， 且與現(xiàn) 有的IEEE 802產(chǎn)品兼容。 缺點在于不能選擇最佳路由，因而無法充分利用冗余的網(wǎng) 橋來分擔(dān)負載。源路由網(wǎng)橋是由源站負責(zé)路由選擇，從理論上 來說，它可以選擇最佳路由， 因而可以充分利用冗余的網(wǎng)橋來 分擔(dān)負載，但實際實現(xiàn)起來并不容易。特別是在一個規(guī)模不大 的網(wǎng)絡(luò)中，透明網(wǎng)橋的缺點并不嚴重，而其優(yōu)點卻很明顯，所 以目前市場

17、上的大多數(shù)網(wǎng)橋為透明網(wǎng)橋。 第18章 網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù) 通信系統(tǒng)第18章 路由器路由器 1. 路由器的功能路由器的功能 路由器(Router)是工作在OSI參考模型的第三層(網(wǎng)絡(luò)層)上的 網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備。路由器的主要功能如下： (1) 在網(wǎng)絡(luò)間截獲發(fā)送到遠地網(wǎng)絡(luò)段的網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)分組， 并 轉(zhuǎn)發(fā)出去。 (2) 為不同網(wǎng)絡(luò)之間的用戶提供最佳的通信路徑。 (3) 子網(wǎng)隔離，抑制廣播風(fēng)暴。任何子網(wǎng)中的廣播包都將截 止于路由器， 因為路由器并不轉(zhuǎn)發(fā)廣播信息包。 第18章 網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù) 通信系統(tǒng)第18章 (4) 維護路由表，并與其它路由器交換路由信息， 這是網(wǎng)絡(luò) 層數(shù)據(jù)分組轉(zhuǎn)發(fā)的基礎(chǔ)。 (5) 數(shù)據(jù)報的差錯處理，

18、 擁塞控制。 (6) 實現(xiàn)對數(shù)據(jù)報的過濾和記賬。 (7) 利用網(wǎng)際協(xié)議，可以為網(wǎng)絡(luò)管理員提供整個網(wǎng)絡(luò)的有關(guān) 信息和工作情況，以便于對網(wǎng)絡(luò)進行有效管理。 (8) 可進行數(shù)據(jù)包格式的轉(zhuǎn)換， 實現(xiàn)不同協(xié)議、 不同體系結(jié) 構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的互連能力。 例如，路由器可以用TCP/IP協(xié)議把以太網(wǎng) 連到X.25網(wǎng)絡(luò)上。一般來說，局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)的互連必須通過路 由器才能實現(xiàn)。 第18章 網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù) 通信系統(tǒng)第18章 2. 路由器的分類路由器的分類 (1) 從支持網(wǎng)絡(luò)協(xié)議能力的角度考慮， 可把路由器分為單 協(xié)議路由器和多協(xié)議路由器。單協(xié)議路由器只能應(yīng)用于特定的 協(xié)議環(huán)境，一般是生產(chǎn)廠商為某種特定的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議相配套而開

19、發(fā)的，只能作為一種短期的低成本的解決方案。多協(xié)議路由器 可支持當(dāng)前流行的多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，具有廣泛的適應(yīng)性；它提供 一種管理手段來允許/禁止某些特定的協(xié)議，但它并不提供各種 協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換。 第18章 網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù) 通信系統(tǒng)第18章 (2) 從成本的角度考慮，路由器又可分為訪問(Access)路由 器和邊界(Boundary)路由器。訪問路由器主要用來連接遠程節(jié) 點或者工作組進入主干網(wǎng)。 一般由1個LAN接口、2或3個WAN 接口和2或3個網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議(通常包括IP協(xié)議)組成， 屬于傳統(tǒng)的 路由體系結(jié)構(gòu)；邊界路由器建立了一種特殊的路由體系結(jié)構(gòu)， 其結(jié)構(gòu)特點是用一個中央交換路由器來連接所有的外圍、 邊

20、界 路由器或遠程網(wǎng)橋(也可作為一種邊界設(shè)備)。 (3) 根據(jù)路由器連接的范圍和能力，還可分為區(qū)域路由器、 企業(yè)路由器以及園區(qū)路由器。 第18章 網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù) 通信系統(tǒng)第18章 (4) 路由器產(chǎn)品按照性能和價格的高低，分為高、中、 低 等三個檔次。高檔路由器構(gòu)成企業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的主干，支持所有的 路由協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議， 支持多達幾十種廣域網(wǎng)和局域網(wǎng) 接口類型；中檔路由器一般用于大型企業(yè)中連接主干網(wǎng)設(shè)備， 也可用于構(gòu)造小型企業(yè)主干網(wǎng)；低檔路由器一般作為訪問路由 器， 用于將一些小規(guī)模的端點接入企業(yè)主干網(wǎng)。 第18章 網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù) 通信系統(tǒng)第18章 3. IP路由器路由器 圖 18.6 基于IP路由器的

21、網(wǎng)絡(luò)互連模型 IP 站A LLC1 X.25-3 MAC1X.25-2 PH1X.25-1PH1 MAC1 LLC1 IP TCP IP路由器1IP路由器2 IP LLC2X.25-3 MAC2X.25-2 PH2X.25-1 站B PH2 MAC2 LLC2 IP TCP LAN1X.25網(wǎng)LAN2 1 2 345678 MAC2-HLLC2-HMAC-T DL2-HN2-HDL2-T DL1-HN1-HDL1-T MAC1-HLLC1-HMAC-T IP-H T-H數(shù)據(jù)101 92 43 5 6 87 10 9 第18章 網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù) 通信系統(tǒng)第18章 網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān) 網(wǎng)關(guān)(Gateway)實現(xiàn)

22、的網(wǎng)絡(luò)互連發(fā)生在網(wǎng)絡(luò)層以上，它是網(wǎng) 絡(luò)層以上的互連設(shè)備的總稱，對于網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)差異比較大的 兩個子網(wǎng)，從原理上來講，在網(wǎng)絡(luò)層以上實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連是方便 的。 對于LAN和WAN而言，下面三層的結(jié)構(gòu)差異比較大， 它們 之間的耦合是十分復(fù)雜甚至是不可實現(xiàn)的， 因而習(xí)慣上大多數(shù) 情況都是采用網(wǎng)關(guān)進行網(wǎng)絡(luò)互連的。 選擇網(wǎng)絡(luò)互連的層次越高，互連的代價就會越大，效率也 會越低，但是能夠互連差別更大的異構(gòu)網(wǎng)。目前，國內(nèi)外一些 著名的大學(xué)校園網(wǎng)的典型結(jié)構(gòu)通常是由一主干網(wǎng)和若干段子網(wǎng) 組成的。 主干網(wǎng)和子網(wǎng)之間通常選用路由器進行連接。子網(wǎng)內(nèi) 部常常有若干局域網(wǎng)，這些局域網(wǎng)之間采用中繼器或者網(wǎng)橋來 進行連接。 校園網(wǎng)

23、和其它網(wǎng)絡(luò)， 如公用交換網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)和 綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)等， 一般都采用網(wǎng)關(guān)進行互連。 第18章 網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù) 通信系統(tǒng)第18章 18.5 網(wǎng)絡(luò)互連協(xié)議網(wǎng)絡(luò)互連協(xié)議 協(xié)議協(xié)議 X.75協(xié)議是對X.25協(xié)議的補充，它用于各種X.25網(wǎng)絡(luò)之間 的互連。X.75規(guī)定了信號終端設(shè)備STE之間的接口關(guān)系， 用作 兩個X.25網(wǎng)中的DCE級間連接。圖18.7描述了X.75協(xié)議的互連 原理。 下面分析X.75連網(wǎng)的工作過程。 第18章 網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù) 通信系統(tǒng)第18章 圖 18.7 X.75連接X.25網(wǎng)絡(luò) (a) 網(wǎng)絡(luò)互連； (b) 協(xié)議 (a) STE DCE 網(wǎng)絡(luò)D B STE HDTEDCE STE

24、 DCEHDTE網(wǎng)絡(luò)B A HDTEDCESTESTE DTE H HDTEDCEDCEHDTE網(wǎng)絡(luò)A STE 網(wǎng)絡(luò)C 第18章 網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù) 通信系統(tǒng)第18章 X.25網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部 (網(wǎng)絡(luò)C) X.75網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部 (網(wǎng)絡(luò)D) X.25 (b) ADTEDCESTESTEDCEDTE B 圖 18.7 X.75連接X.25網(wǎng)絡(luò) (a) 網(wǎng)絡(luò)互連； (b) 協(xié)議 第18章 網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù) 通信系統(tǒng)第18章 協(xié)議協(xié)議 1. IP協(xié)議的作用協(xié)議的作用 IP協(xié)議位于網(wǎng)絡(luò)層，其作用是向傳輸層提供統(tǒng)一的IP數(shù)據(jù) 報。 IP協(xié)議通過將各種物理網(wǎng)絡(luò)，如以太網(wǎng)、分組交換網(wǎng)等所 采用的不同的幀結(jié)構(gòu)變成統(tǒng)一的IP數(shù)據(jù)報，

25、向上層協(xié)議屏蔽了 下層物理網(wǎng)絡(luò)的差異，實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)的互連， 使Internet上的用戶 感覺不到差異，從而將Internet網(wǎng)當(dāng)作單一的、巨大的網(wǎng)絡(luò)。 可 以說，IP協(xié)議把Internet中眾多網(wǎng)絡(luò)和連接它們的路由器變成了 一個無縫的通信系統(tǒng)。 第18章 網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù) 通信系統(tǒng)第18章 2. IP協(xié)議的功能協(xié)議的功能 IP協(xié)議的主要功能如下： (1) 尋址。為了在Internet各主機間傳送信息，必須為各主機 定義地址。 而地址的定義由IP協(xié)議規(guī)定。 (2) 路由選擇。每個IP數(shù)據(jù)報從源地址出發(fā)往往需要經(jīng)過一 系列的中間節(jié)點才能到達目的地址。在數(shù)據(jù)報經(jīng)過每個中間節(jié) 點時， 都根據(jù)IP協(xié)議的規(guī)定，

26、 通過檢查路由表確定通往目的地 址的下一個中間節(jié)點的地址，也就是說，路由表指明了去往目 的主機應(yīng)當(dāng)經(jīng)過的路徑。 第18章 網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù) 通信系統(tǒng)第18章 圖 18.8 IP數(shù)據(jù)報格式 數(shù)據(jù) 總長度服務(wù)類型報頭長度版本 數(shù)據(jù)(變長) 任選項(0或多項)填充 目的IP 地址 生存期協(xié)議 標(biāo)識標(biāo)志 分段位移 0371531 報 頭源IP 地址 報頭校驗和 第18章 網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù) 通信系統(tǒng)第18章 (3) 分段和組裝。由于Internet中各物理網(wǎng)絡(luò)所規(guī)定的分組 大小各不相同， 因此IP協(xié)議必須提供分段和組裝功能。實現(xiàn)的 方法是：當(dāng)IP數(shù)據(jù)報經(jīng)過某一物理網(wǎng)絡(luò)需要分段時，每個分段 都將原來數(shù)據(jù)報所具有的

27、、惟一的“標(biāo)識符”包含在內(nèi)，“標(biāo) 志”和“分段位移”決定了每一個分段的排列順序， 而分段 的組裝則由目的主機完成。 第18章 網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù) 通信系統(tǒng)第18章 3. IP數(shù)據(jù)報格式數(shù)據(jù)報格式 在IP協(xié)議中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單元為數(shù)據(jù)報，也稱IP數(shù)據(jù)報，它 由報頭和數(shù)據(jù)兩部分組成。 報頭被分成32比特的整數(shù)倍， 格式如圖18.8所示。 版本指示IP協(xié)議的版本號，占4比特。目前，流行的版本號 為IPv4， 而IPv6將是下一代的網(wǎng)際協(xié)議； 報頭長度占4比特， 指示報頭的長度； 服務(wù)類型占8比特， 指示如何處理數(shù)據(jù)報， 如指示數(shù)據(jù)報的優(yōu)先級及所需要的服務(wù)類型； 總長度指示整 個IP數(shù)據(jù)報的長度，包括報頭和數(shù)據(jù)， 最大長度為65 535字節(jié)。 第18章 網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù) 通信系統(tǒng)第18章 標(biāo)識符、標(biāo)志和分段位移三個域用來控制數(shù)據(jù)報的分段和 重組。分段可以在任何需要的中間路由器上進行，而重組僅在 目的主機進行。標(biāo)識符是IP協(xié)議賦予數(shù)據(jù)報的標(biāo)志，目的主機使 用該標(biāo)志來確定新到分段屬于哪一個數(shù)據(jù)報； 標(biāo)志位有3比特， 指明該數(shù)據(jù)報是否分段； 分段位移標(biāo)明該數(shù)據(jù)報中的數(shù)據(jù)在數(shù) 據(jù)分段前的位置， 便于重新組裝。生存期(TTL)域標(biāo)明允許該數(shù) 據(jù)報在網(wǎng)上存留的時間， 通常由發(fā)送端設(shè)為15 s或30 min， 在規(guī)定時間內(nèi)未到達目的地，該數(shù)據(jù)報必須舍棄；協(xié)議域表示 處理該數(shù)據(jù)報的高層協(xié)議類型，如TCP是6，