第8章網(wǎng)絡的互連

第8章網(wǎng)絡的互連本章主要內(nèi)容互連網(wǎng)絡的基本概念；網(wǎng)絡互連的類型和層次；網(wǎng)絡互連的基本設備；廣域網(wǎng)的一些技術，涉及到PSTN、25、DDN、ISDN、FR等?；ミB網(wǎng)絡的基本概念互連網(wǎng)絡是指將分布在不同地理位置的網(wǎng)絡、設備連接起來，以構成更大規(guī)模的網(wǎng)絡，最大程度地實現(xiàn)網(wǎng)絡資源的共享。網(wǎng)絡連接網(wǎng)絡互連網(wǎng)絡互通網(wǎng)絡互連的類型網(wǎng)絡互連的類型分以下幾種：局域網(wǎng)—局域網(wǎng)互連同構網(wǎng)互連：具有相同協(xié)議的局域網(wǎng)互連；異構網(wǎng)互連：不同協(xié)議的局域網(wǎng)互連；局域網(wǎng)—廣域網(wǎng)互連；廣域網(wǎng)—廣域網(wǎng)互連；網(wǎng)絡互連需解決的問題處理互連網(wǎng)絡的幀、分組、報文和協(xié)議的差異問題；網(wǎng)絡互連的類型網(wǎng)絡互連從通信協(xié)議的角度來看可以分成四個層次：物理層的互連在不同的電纜段之間復制位信號是物理層互連的基本要求。物理層的連接設備主要是中繼器。中繼器是最低層的物理設備，用于在局域網(wǎng)中連接幾個網(wǎng)段，只起簡單的信號放大作用，用于延伸局域網(wǎng)的長度。嚴格地說，中繼器是網(wǎng)段連接設備而不是網(wǎng)絡互連設備。物理層的互連數(shù)據(jù)鏈路層互連數(shù)據(jù)鏈路層互連要解決的問題是在網(wǎng)絡之間存儲轉發(fā)數(shù)據(jù)幀?；ミB的主要設備是網(wǎng)橋。網(wǎng)橋在網(wǎng)絡互連中起到數(shù)據(jù)接收、地址過濾與數(shù)據(jù)轉發(fā)的作用，它用來實現(xiàn)多個網(wǎng)絡系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換。用網(wǎng)橋?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層互連時，允許互連網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)鏈路層與物理層協(xié)議是相同的，也可以是不同的。數(shù)據(jù)鏈路層互連網(wǎng)絡層互連網(wǎng)絡層互連要解決的問題是在不同的網(wǎng)絡之間存儲轉發(fā)分組?；ミB的主要設備是路由器。網(wǎng)絡層互連包括路由選擇、擁塞控制、差錯處理與分段技術等。如果網(wǎng)絡層協(xié)議相同，則互連主要是解決路由選擇問題。如果網(wǎng)絡層協(xié)議不同，則需使用多協(xié)議路由器。用路由器實現(xiàn)網(wǎng)絡層互連時，允許互連網(wǎng)絡的網(wǎng)絡層及以下各層協(xié)議是相同的，也可以是不同的。高層互連傳輸層及以上各層協(xié)議不同的網(wǎng)絡之間的互連屬于高層互連。實現(xiàn)高層互連的設備是網(wǎng)關。高層互連使用的網(wǎng)關很多是應用層網(wǎng)關，通常簡稱為應用網(wǎng)關。如果使用應用網(wǎng)關來實現(xiàn)兩個網(wǎng)絡高層互連，那么允許兩個網(wǎng)絡的應用層及以下各層網(wǎng)絡協(xié)議是不同的。網(wǎng)絡互連設備——網(wǎng)橋應用場合在一個單位內(nèi)各個部門之間的局域網(wǎng)互連；在一個企業(yè)或校園，有上千臺計算機需要連網(wǎng)；連網(wǎng)計算機之間的距離超過了單個局域網(wǎng)的最大覆蓋范圍；網(wǎng)橋工作在數(shù)據(jù)鏈路層，可以實現(xiàn)局域網(wǎng)互聯(lián)，并在兩個局域網(wǎng)網(wǎng)段之間對數(shù)據(jù)鏈路層幀進行接收、存儲與轉發(fā)，把兩個物理網(wǎng)絡連接成一個邏輯網(wǎng)絡；網(wǎng)橋的特點特點：使用網(wǎng)橋互連兩個網(wǎng)絡時，必須要求每個網(wǎng)絡在數(shù)據(jù)鏈路層以上采用相同或兼容的協(xié)議。網(wǎng)橋互連兩個采用不同數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議、不同傳輸介質(zhì)與不同傳輸速率的網(wǎng)絡。網(wǎng)橋以接收、存儲、地址過濾與轉發(fā)的方式實現(xiàn)兩個互連網(wǎng)絡之間的通信，并實現(xiàn)大范圍局域網(wǎng)的互連。網(wǎng)橋可以分隔兩個網(wǎng)絡之間的通信量，有利于改善互連網(wǎng)絡的性能。缺點：由于網(wǎng)橋處理其接收到的數(shù)據(jù)，增加了時延，降低了網(wǎng)絡性能；網(wǎng)橋傳遞所有的廣播；網(wǎng)橋的成本比轉發(fā)器高；網(wǎng)橋分隔兩個網(wǎng)絡的通信量不同MAC子層的局域網(wǎng)的連接AFE網(wǎng)橋1DCBHGKIJ網(wǎng)橋3網(wǎng)橋2802.3802.3802.5802.4網(wǎng)橋轉發(fā)所有廣播數(shù)據(jù)網(wǎng)橋的分類一根據(jù)介質(zhì)訪問控制協(xié)議的不同，網(wǎng)橋可分四種：透明網(wǎng)橋源路由網(wǎng)橋轉換式網(wǎng)橋源路由透明網(wǎng)橋網(wǎng)橋的分類二本地網(wǎng)橋用于直接連接兩個相距很近的LAN，通過網(wǎng)橋劃分網(wǎng)段以提高網(wǎng)絡性能。遠程網(wǎng)橋用來連接兩個遠距離的網(wǎng)絡，通?？梢岳霉镁W(wǎng)連接分布在不同地理位置的網(wǎng)橋，以形成單個大型的網(wǎng)絡（遠程網(wǎng)橋也可通過路由器來實現(xiàn)）。網(wǎng)橋的分類三級聯(lián)和多端口網(wǎng)橋路由器（Router）路由器的工作原理路由器的特點特點路由器是在網(wǎng)絡層上實現(xiàn)多個網(wǎng)絡之間互連的設備；路由器為兩個或三個以上網(wǎng)絡之間的數(shù)據(jù)傳輸解決最佳路徑選擇；路由器與網(wǎng)橋的區(qū)別：網(wǎng)橋獨立于高層協(xié)議，它把幾個物理子網(wǎng)連接起來，向用戶提供一個大的邏輯網(wǎng)絡。路由器則是從路徑選擇角度為邏輯子網(wǎng)的節(jié)點之間的數(shù)據(jù)傳輸提供最佳的路線；路由器要求節(jié)點在網(wǎng)絡層以上的各層使用相同或兼容的協(xié)議。路由器的基本功能連接功能網(wǎng)絡地址判斷最佳路由選擇數(shù)據(jù)處理功能路由器的相關概念靜態(tài)路由動態(tài)路由路由表路由協(xié)議路由信息協(xié)議RIP開放最短路徑優(yōu)先OSPF路由器的分類單協(xié)議和多協(xié)議路由器路由器的分類橋路由器（Brouters）路由器的分類本地和遠程路由器網(wǎng)關（Gateway）網(wǎng)間協(xié)議變換器實現(xiàn)不同協(xié)議的網(wǎng)絡之間的互連，包括不同網(wǎng)絡操作系統(tǒng)的網(wǎng)絡之間互連，實現(xiàn)局域網(wǎng)與遠程網(wǎng)之間的互連。網(wǎng)關一般用于不同類型、差別較大的網(wǎng)絡系統(tǒng)之間的互連。又可用于同一個物理網(wǎng)而在邏輯上不同的網(wǎng)絡之間互連，還可用于不同大型主機之間和不同數(shù)據(jù)庫之間的互連。廣域網(wǎng)的相關技術公用電話交換網(wǎng)絡（）。公用電話網(wǎng)PSTNPSTN采用的技術PSTN提供的是一個模擬的專有通道，通道之間經(jīng)由若干個電話交換機連接而成。從OSI七層模型的角度來看，PSTN可以看成是物理層的一個簡單的延伸，沒有向用戶提供流量控制、差錯控制等服務。由于PSTN是一種電路交換的方式，所以一條通路自建立直至釋放，其全部帶寬僅能被通路兩端的設備使用，即使它們之間并沒有任何數(shù)據(jù)需要傳送。因此，這種電路交換的方式不能實現(xiàn)對網(wǎng)絡帶寬的充分利用。通過公用電話交換網(wǎng)，可以實現(xiàn)下面的功能：撥號接入Internet/Intranet/LAN；實現(xiàn)兩個或多個LAN之間的互連；和其它廣域網(wǎng)的互連。通過PSTN實現(xiàn)網(wǎng)絡互連通過普通撥號電話線；通過租用電話專線。綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)ISDNISDN將多種業(yè)務集成在一個網(wǎng)內(nèi)，為用戶提供經(jīng)濟有效的數(shù)字化綜合服務，包括電話、傳真、可視圖文及數(shù)據(jù)通信等。ISDN使用單一入網(wǎng)接口，利用此接口可實現(xiàn)多個終端（ISDN電話、終端等）同時進行數(shù)字通信連接。ISDN的組成部件用戶終端（TE1和TE2）、終端適配器、網(wǎng)絡終端；ISDN的傳輸速率ISDN基本速率接口BRI兩個B通道（64bps）和一個D通道（16bps），即2B＋D。B通道用于傳輸用戶數(shù)據(jù)。D通道用于傳輸控制和信令信息。BRI的傳輸速率通常為128bps，當D通道也用于傳輸數(shù)據(jù)時，BRI的傳輸速率可達144bps。ISDN基群速率接口PRI在北美洲和日本，PRI提供23BD，。在歐洲、澳大利亞、中國和其它國家，PRI提供30BD，。ISDN的PRI提供了更高速率的數(shù)據(jù)傳輸，因此，可實現(xiàn)可視電話、視頻會議或LAN間的高速網(wǎng)絡互連。ISDN的應用公共分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)25公共分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)是一個以數(shù)據(jù)通信為目標的公共數(shù)據(jù)網(wǎng)PDN（PublicDataNetwor）。在PDN內(nèi)各節(jié)點是由交換機（PSE）組成的。交換機間交換的數(shù)據(jù)單元是分組（數(shù)據(jù)包），交換機具有存儲轉發(fā)分組的能力。為了使用戶設備經(jīng)PDN的連接實現(xiàn)標準化，ITU-T于1976年推出了25建議書。向用戶提供了統(tǒng)一的接口規(guī)格標準，25PDN。25網(wǎng)的特點統(tǒng)一的用戶設備接口25網(wǎng)內(nèi)各節(jié)點是具有運算、存儲轉發(fā)等功能的專用計算機，向用戶設備提供了統(tǒng)一的接口，從而能夠?qū)崿F(xiàn)不同速率、碼型和傳輸控制規(guī)程的用戶設備接入25網(wǎng)進行相互通信。高可靠性為保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸，采用大量的差錯控制協(xié)議；第三層協(xié)議提供了可靠的面向連接的虛電路服務；每個交換機至少與另兩個交換機相連接來增加網(wǎng)絡的抗毀性和可靠性。多路復用技術在單一的物理鏈路上可同時復用多條邏輯信道（虛電路），使一個用戶設備能同時與多個用戶設備進行通信；流量控制與管理25網(wǎng)內(nèi)通過流量控制協(xié)議來實現(xiàn)對流量的控制，并且具有擁塞控制機制來防止擁塞現(xiàn)象的產(chǎn)生。點對點協(xié)議25是一個點對點協(xié)議，不支持廣播，可以采用每個節(jié)點兩兩相連的全網(wǎng)狀拓撲；與其它網(wǎng)絡互連可以與公用電話網(wǎng)、ISDN等公用網(wǎng)互連；25網(wǎng)的特點數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)DDNDDN是一個公共數(shù)字數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡，為用戶提供一個高質(zhì)量、高帶寬的數(shù)字傳輸通道，它由數(shù)字通道、DDN節(jié)點、網(wǎng)管控制和用戶環(huán)路組成，由DDN提供的業(yè)務又稱數(shù)字數(shù)據(jù)業(yè)務（DDS）。25只是對端系統(tǒng)的高層協(xié)議透明，而DDN則是完全透明的，這意味著DDN支持任何規(guī)程，不受約束，只要通信雙方自行約定了通信協(xié)議就能在DDN上進行數(shù)據(jù)通信。DDN可以支持任何類型的用戶設備入網(wǎng)，比如計算機、PC機、終端，也可以是圖像設備、語音設備或LAN等，支持數(shù)據(jù)、圖像、聲音等多種業(yè)務。DDN提供的業(yè)務和服務專用電路：點對點專線和多點專線幀中繼；壓縮話音/G3傳真業(yè)務；虛擬專用網(wǎng)；幀中繼幀中繼類似于25網(wǎng)絡，都是點對點的交換網(wǎng)絡。幀中繼與25不同25強調(diào)網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸?shù)母叨瓤煽啃裕粠欣^則著眼于數(shù)據(jù)的快速傳遞，最大程度地提高網(wǎng)絡的吞吐量。幀中繼具有高的網(wǎng)絡吞吐量、低延時等特性，向用戶提供的入網(wǎng)速率可由低速到高速（64bps～）；DSL技術DSL是數(shù)字用戶環(huán)路（DigitalSubscriberLine）的簡稱，是以銅質(zhì)電話雙絞線為傳輸介質(zhì)的點對點傳輸技術。DSL利用軟件和電子技術結合，使用在電話系統(tǒng)中沒有被利用的高頻信號傳輸數(shù)據(jù)以彌補銅線傳輸?shù)囊恍┤毕?。DSL的特點DSL支持工業(yè)標準支持任意數(shù)據(jù)格式或字節(jié)流數(shù)據(jù)業(yè)務：電話、視頻、圖像、多媒體等；DSL是一種ModemDSL的調(diào)制技術有三種方式，即2B1Q、無載波幅相調(diào)制CAT。該技術把頻率分割成三部分，分別用于POTS（普通電話服務）、上行和下行高速寬帶信號。對稱與非對稱之分DSL有對稱與非對稱之分，分別用于滿足不同用戶需求。應用于兩個局域網(wǎng)之間的互連應用，應選擇使用對稱DSL；用戶連接ISP可以使用非對稱。DSL的種類對稱的DSLHDSLHDSL是高速對稱四線DSL。（全雙工方式）的速度，（全雙工方式）的速度。SDSLSDSL是HDSL的單對線版本，也被稱為S-HDSL。S-HDSL是高速對稱二線DSL，它可以提供雙向高速可變比特率連接，IDSL通過在用戶端使用ISDN終端適配器及ISDN接口卡，可以提供128bps上下行速率的服務。DSL的種類非對稱的DSLADSLADSL為非對稱數(shù)字用戶環(huán)路，在二個傳輸方向上的速率是不一樣的。它使用單對電