第7章 网络互连技术

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计算机网络技术
自治系统(autonomous system)
因特网将整个互联网划分为许多较小的自治系统 AS。 一个自治系统是一个互联网，其最重要的特点就是 自治系统有权自主地决定在本系统内应采用何种路 由选择协议。 一个自治系统内的所有网络都属于一个行政单位 (例如，一个公司，一所大学，政府的一个部门， 等等)来管辖。 一个自治系统的所有路由器在本自治系统内都必须 是连通的。
B
直接交付不需要使用路由器 但间接交付就必须使用路由器
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7.3.1 路由选择机制
[1, 1] 4 1 路 1 5 2 由 2 6 器 3 3 7 1 4 4 56 7 1 路 5 2 由 6 3 器 4 3 7 [3, 2] [3, 3] 目的站 [1, 1] [1, 3] [3, 2] [3, 3] [2, 1] [2, 2]
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RIP 协议的三个要点
仅和相邻路由器交换信息。
交换的信息是当前本路由器所知道的全部 信息，即自己的路由表。 按固定的时间间隔交换路由信息，例如， 每隔 30 秒。
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路由表的建立
路由器在刚刚开始工作时，只知道到直接连接的网 络的距离（此距离定义为1）。 以后，每一个路由器也只和数目非常有限的相邻路 由器交换并更新路由信息。
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用集线器搭建简单的网络
以1台服务器，3台PC机为例：
一台HUB 4块UTP接口的网卡 4台PC机 8个RJ45接头（水晶头） UTP NIC
HUB
若干米UTP双绞线
服务器
PC机
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7.2.2 网络互连设备 网桥/交换机
1. 工作原理
路由信息协议 RIP 是内部网关协议 IGP中 最先得到广泛使用的协议。 RIPRIP 协议要求网络中的每一个路由器都要维 护从它自己到其他每一个目的网络的距离记 录。
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“距离”的定义
从一路由器到直接连接的网络的距离定义为 1。 从一个路由器到非直接连接的网络的距离定 义为所经过的路由器数加 1。 RIP 协议中的“距离”也称为“跳数”(hop count)，因为每经过一个路由器，跳数就加 1。
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7.3 网 络 路 由
路由：找到数据分组从一个地方传输到另 一个地方的路径。 路由器是最重要的网络设备。 路由器的路由选择功能是通过路由协议实 现的 。
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直接交付和间接交付
A
间接交付 间接交付 间接交付 直接交付 C
直接交付
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因特网有两大类路由选择协议
内部网关协议 IGP (Interior Gateway Protocol) 即在 一个自治系统内部使用的路由选择协议。目前这类路 由选择协议使用得最多，如 RIP 和 OSPF 协议。 外部网关协议EGP (External Gateway Protocol) 若源 站和目的站处在不同的自治系统中，当数据报传到一 个自治系统的边界时，就需要使用一种协议将路由选 择信息传递到另一个自治系统中。这样的协议就是外 部网关协议 EGP。在外部网关协议中目前使用最多的 是 BGP-4。
经过若干次更新后，所有的路由器最终都会知道到 达本自治系统中任何一个网络的最短距离和下一跳 路由器的地址。
RIP 协议的收敛(convergence)过程较快，即在自治 系统中所有的结点都得到正确的路由选择信息的过 程。
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路由器之间交换信息
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（1）LAN-LAN LAN互连又分为同种LAN互连和异种LAN互连。常用设 备有中继器和网桥,LAN互连如图所示。
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（2）LAN-WAN 用来连接的设备是路由器或网关，具体如图所示。
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（3）LAN-WAN-LAN 这是将两个分布在不同地理位置的LAN通过WAN实现互连， 连接设备主要有路由器和网关，具体如图所示。
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（4）WAN-WAN 通过路由器和网关将两个或多个广域网互连起来，可以使分别连 入各个广域网的主机资源能够实现共享。如图所示。
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7.3 网 络 路 由
当主机 A 要向另一个主机 B 发送数据报 时，先要检查目的主机 B 是否与源主机 A 连接在同一个网络上。 如果是，就将数据报直接交付给目的主 机 B 而不需要通过路由器。 但如果目的主机与源主机 A 不是连接在 同一个网络上，则应将数据报发送给本 网络上的某个路由器，由该路由器按照 转发表指出的路由将数据报转发给下一 个路由器。这就叫作间接交付。
由不同的路由选择协议(routing protocol)和路
由选择算法(routing algorithm)实现。
转发:即沿寻径好的最佳路径传输信息分组，称
为路由转发协议(routed protocol)。
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从路由算法 的自适应性考虑
静态路由选择策略——即非自适应路由选择， 其特点是简单和开销较小，但不能及时适应 网络状态的变化。 动态路由选择策略——即自适应路由选择， 其特点是能较好地适应网络状态的变化，但 实现起来较为复杂，开销也比较大。
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“距离”的定义
RIP 认为一个好的路由就是它通过的路由器的数 目少，即“距离短”。 RIP 允许一条路径最多只能包含 15 个路由器。 “距离”的最大值为16 时即相当于不可达。可见 RIP 只适用于小型互联网。 RIP 不能在两个网络之间同时使用多条路由。RIP 选择一个具有最少路由器的路由（即最短路由）， 哪怕还存在另一条高速(低时延)但路由器较多的路 由。
7.2.2 网络互连设备
路由器： 工作在第三层（网络层）上。
在网络之间转发网络分组。
能够提供按最佳路由转发网络分组。 实现子网隔离，限制广播风暴。(目的地址无法识别时， 路由器将其丢弃，而不是广播——比较网络交换机) 用路由器连接起来的若干个网络，它们仍是各自独
立的。要想从一个网络访问用路由器连接起来的另一 个网络中的站点，必须指定该站点的逻辑地址（IP地 址），通过广播是无法与之进行通信的。因为路由器 不会转发广播包。
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路由器的工作原理
路由器根据IP数据报中的IP地址的网络号 转 发数据。 当主机要与其它IP子网的主机通信时，必 须由路由器转发。 路由器还负责与其它路由器共同确定网络 的路由选择和路由表的维护。
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2. 路由器的组成 路由器是一种用于网络连接、执行路由选 择任务的专用计算机 采用传统的计算机结构 同样拥有CPU和内存等组件 不同型号、不同档次的路由器所配套的CPU 和内存不同
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7.2 网络互连结构与互连设备 7.1.2 网络互连层次
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7.1.2网络互连层次
各层的作用 ◆出口层：提供了广域网与互联网或者其它网络 的连接。即将广域网连接入范围更加广阔的网络 中。 ◆核心层：提供较远距离结点间的快速连接，将 多个园区网和企业网连接在一起。核心层结点之 间通常是点到点连接，不执行复杂的路由处理， 以保证网络的传输速度。 ◆汇聚层：通常基于快速以太网连接多个建筑物， 为多个局域网提供网络服务。 ◆接入层：为工作组或用户提供网络接入。接入 层将网络按部门类别等方式分段，并将广播流量 隔离在单个工作组或局域网中。
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外部网关协议 EGP （例如，BGP-4）
内部网关协议 IGP （例如，OSPF）
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因特网的路由选择协议
内部网关协议 IGP：具体的协议有多 种，如 RIP 和 OSPF 等。 外部网关协议 EGP：目前使用的协议 就是 BGP。
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内部网关协议 RIP(Routing Information Protocol)
应用层 表示层 网关 会话层 运输层 网络层 数据链路层 物理层 路由器
应用层 表示层 会话层 运输层 网络层 数据链路层 物理层
网桥、交换 机 中继器
四种网络互连设备
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7.2 网络互连设备 中继器(hub)
◆工作在物理层 ◆功能是将信号整形、再生放大 ◆不能过滤网络业务量
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[1, 3]
路由器2 的转发表
路由器2
1 2 3
[2, 1]
[2, 2]
下一跳 发送端口 路由器1 端口5 路由器1 端口5 端口7 路由器3 路由器3 端口7 端口1 直接 端口2 直接
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1. 路由器的功能和原理 路由器的功能 ◆网络互连功能； ◆网络地址判断、最佳路由选择和数据处 理功能； ◆设备管理功能； ◆利用复杂包过滤功能提供安全保障； ◆建立分层网络，利用委派管理权力方式， 促进网络分区的本地管理。
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第7章 网络互连技术
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内容目录
1 2
网络互连概述 网络互连结构与互连设备 网络路由
3
4
接入网与接入技术