计算机网络与通信：第六讲 网络互连
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计算机网络基础第6章 网络互连
图6-8 网络层互连
2．路由器的相关概念
（1）静态路由表 （2）动态路由表
3．路由器的类型
表6-3
从性能档次分类 从结构上分类 从功能上分类
路由器的分类
高档路由器：吞吐量大于40Gbit/s的路由器 中档路由器：吞吐量在25～40Gbit/s的路由器 低档路由器：吞吐量低于25Gbit/s的路由器 模块化路由器：模块化结构 非模块化路由器：提供固定的端口 接入级路由器：主要应用于连接家庭或 ISP内的小 型企业客户群体 企业级路由器：连接多终端系统 骨干级路由器：实现企业级网络互连
根据介质访问控制协议的不同分类
（1）透明网桥 （2）转换网桥 （3）封装网桥 （4）源路由选择网桥
图6-6 封装网桥连接FDDI骨干网
B
A
图6-7 路由选择网桥互连5个令牌环网
6.3.3 网络层互连设备
1．路由器的功能
（1）连接功能 （2）网络地址判断、最佳路由选择和数 据处理功能 （3）设备管理
（1）接入级路由器 （2）企业级路由器 （3）骨干级路由器
6.3.4 高层互连设备
1．网关的功能 2．网关的使用ห้องสมุดไป่ตู้3．网关的分类
网关 X.25 网关
以太网
网关 令牌环网
主机
图6-10 网关连接的网络
6.4 实例
图6-11 中小型校园网的拓扑结构图
表6-2
根据网桥连接的网络段的距离远近 分类
根据网桥所连接的网络段数量分类
网桥的分类
本地网桥：直接连接距离很近的网络段 远程网桥：连接远距离的网络段 级联网桥：连接两个网络段 多端口网桥：连接多个网络段 透明网桥：用于以太网环境 转换网桥：用于具有不同介质类型格式及传 输机制的网 络间 封装网桥：用于连接FDDI骨干网 源路由选择网桥：用于连接令牌环网
网络第6章 网络互连技术
第6章网络互连技术6.1网络互连概述在20世纪80年代，局域网技术迅猛发展，越来越多的个人计算机进入了网络环境，实现了彼此之间的信息交换和资源共享。
但是由于局域网本身的距离限制，连接的站点有限。
另外，由于不同的用户选择的局域网的类型各不相同，因此，不同的局域网之间就像一座座彼此分离的孤岛，无法相互通信。
网络互连的目的就是采用适当的技术和设备将孤立的局域网连接起来，使不同网络中的计算机能够实现相互通信和资源共享。
6.1.1网络互连的概念网络互连是将多个网络互相连接，实现在更大范围内的信息交换、资源共享和协同工作。
网络互连要实现多个网络之间的互连、互通和互操作。
1．互连（Interconnection）互连是在不同的物理网络之间建立物理连接。
它涉及计算机之间传输信息的方法，包括物理介质上信号的传递、数据打包机制和从起点到达终点之间的多个网络之间的路由。
这是网络互连的物理基础。
2．互通（Intercommunication）互通是通过适当的技术，屏蔽物理网络之间的差异，使不同子网中的任意站点之间都可以进行数据交换。
互通仅涉及相互通信的两台计算机之间的端到端的连接与数据交换，它提供了不同的计算机系统之间相互操作的手段。
3．互操作（Interoperability）通过一定的技术手段，屏蔽不同计算机系统之间的差异，让使用完全不同的计算机操作系统和语言的计算机可以相互理解数据，从而使互联网络中的任意计算机系统之间具有透明地访问对方资源的能力。
这是网络互连的最终目的。
6.1.2网络互连的复杂性由于不同网络在拓扑结构、网络设备、传输介质、速率/带宽、主机类型、网络操作系统等方面的不同，使不同网络具有各不相同的特性。
为了实现不同网络中的任意两台主机之间的通信，网络互连必须协调下列各方面的差异：1．提供的服务不同的网络可能提供不同类型的服务。
面向连接的服务与无连接的服务的差异，使面向连接的网络发出的报文分组跨越无连接的网络后必须重新排序。
网络互连
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1、网桥的工作原理
网桥同时工作于物理层和数据链路层。网桥的 作用是基于MAC地址，将网络业务量分成几段（ 或子网）并进行过滤，减少网络上不必要的业 务量，控制对网络的广播，将冲突发生的可能 性降低至最低。 网桥具有寻址和路径选择的逻辑功能，网桥仅 仅通过查看MAC地址来过滤网络业务量，只关心 转发数据帧还是丢弃数据帧，因此它能够迅速 转发不同网络的数据帧。
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2、网桥概念模型
应用层
表示层 会话层 运输层 网络层 网桥 链路层 物理层 链路层 物理层
应用层
表示层 会话层 运输层 网络层
链路层
物理层
链路层
物理层
网桥概念模型
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网桥仅仅通过查看MAC地址来过滤网络业务量。所以它们 能够迅速转发代表任何网络层协议的业务量。因为网桥仅 仅注意MAC地址，他们不关心协议。因此，网桥只关心传递 数据包或不传递数据包，这基于数据包的目的MAC地址。网 桥的重要特征：
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集线器的特点有以下几项：
① Hub是一个多端口的转发器，在以Hub为中心设备的网络 中，某条线路产生故障时，不会影响其他线路的工作，所 以Hub在局域网中得到了广泛的应用。 ② Hub只是一个多端口的信号放大设备，它在网络中只起到 信号再生、放大的作用，其目的是扩大网络的传输范围， 不具备信号的定向传送能力，是标准的共享式设备。 ③ 由Hub组成的网络是共享式网络，同时Hub只能够在半双 工下工作。 ④ 集线器（Hub）是一种共享介质的网络设备，Hub本身不 能识别目的地址，采用广播方式向所有节点发送数据。
5
6
局域网—局域网互连一般解决一个组织机构内部或一个 小区域内相邻的几个楼群之间的通信，大多采用中继器 和网桥就足够了。
网络互连的概念—第6章 网络互连
第6章 网络互连
练习：IP地址分类
Address Class Network Host
10.2.1.1
128.63.2.100 201.222.5.64 192.6.141.2 130.113.64.16
A
B
10.0.0.0
128.63.0.0
0.2.1.1
256.241.201.10
海南大学 信息科学技术学院——《计算机网络基础》课程组
# Bits
Class D:
1
1
1
0
1
组播地址
# Bits
Class E:
1
1
1
1
1
预留今后用
海南大学 信息科学技术学院——《计算机网络基础》课程组
第6章 网络互连
IP地址举例
172.16.3.10
172.16.3.15
172.16.0.0
• 网络 172.16.0.0 • 主机 0.0.3.10 • 主机 0.0.3.15
海南大学 信息科学技术学院——《计算机网络基础》课程组
第6章 网络互连
面向连接的网络互连
海南大学 信息科学技术学院——《计算机网络基础》课程组
第6章 网络互连
面向无连接的网络互连
海南大学 信息科学技术学院——《计算机网络基础》课程组
第6章 网络互连
6.2 因特网的网际协议IP
应用层
传输层 网络层 接口层 硬件
IP协议 因特网控制报文协议 (ICMP) 地址解析协议 (ARP) 逆地址解析协议 (RARP)
海南大学 信息科学技术学院——《计算机网络基础》课程组
第6章 网络互连
引入TCP/IP地址
第6章__网络互连
2．网络互连
网络互连（Interconnection）是指不同子网之 间的互相连接，目的是解决子网之间的数据流通，但这 种流通尚未扩展到系统与系统之间。这里把一个子网看 作一条“链路”，把子网之间的连接（中间系统）看作 交换节点，从而形成一个“超级网络”。
3．网络互通
网络互通（Interworking）是指网络不依赖于其具体连 接形式的一种能力。它不仅指两个端系统间的数据传输和 转移，还表现出各自业务间相互作用的关系。网络连接和 网络互连是解决数据的传送，而网络互通是各系统在连通 的条件下，为支持应用间的相互作用而创建的协议环境。
在以太网中通常利用中继器扩展总线的电缆长度，标准 细缆以太网的每段长度最大为185米，最多可有5段，因此 增加中继器后，最大网络电缆长度则可提高到925米。一般 来说，中继器两端的网络部分是网段，而不是子网。
3．中继器连接的介质
一般情况下，中继器的两端连接的是相同的媒体，但 有的中继器也可以完成不同媒体的转接工作。有些品牌的 中继器可以连接不同物理介质的电缆段，如细同轴电缆和 光缆。
封装网桥：用于连接FDDI骨干网
源路由选择网桥：用于连接令牌环网
所谓“透明网桥”是指，它对任何数据站都完全透明， 用户感觉不到它的存在，也无法对网桥寻址，所有的路由 判决全部由网桥自己确定。当网桥连入网络时，它能自动 初始化并对自身进行配置。 转换网桥是透明网桥的一种特殊形式，它为物理层和 数据链路层使用不同协议的LAN提供网络连接服务。
第1步：LAN1上的工作站A通过发送“探询”包来启动 路径发现过程。探询包使用独一无二的信封，只有源路由 选择网桥才能识别。 第2步：每个源路由选择网桥一旦收到探询包，便将接 收包的连接和自身的名字写到探询包的路由选择信息字段。 第3步：网桥将包扩散到除本连接之外的所有连接上。
六章节网络互连-精品.ppt
第六章 网络互连
6.1 基本概念 6．2网络互连协议 6.3 网桥技术 6.4 路由器和路由协议
2020/12/29
1
6.1节 互连网的概念
一、互连网络Internet
1.什么叫“互连网络（internet network）”？ 是指由许多种类不同的计算机网络互连而成；
其特点： ① 在物理上已连接在一起，并可进行通信; ② 在逻辑上已经组成了一个大型的计算机网络.
半网关（half-gateway）：网关结构被分成两部分， 中间通过一条通信链路连接，每个半网关由一个网络服务 提供者拥有和维护。
2020/12/29
4
• 用于1,2这二层的并不称之为网络互连，仅仅 是把一个网络扩大的，而这仍然是一个网络。
• 一般讨论的互连网：是指用路由器进行互连网 络。
• 注意：有许多有关TCP/IP的文献将网络层使 用的路由器称为网关。
2. Internet因特网 是指特定计算机网络，采用TCP/IP协议，且其
前身是美国的ARPANET。
2020/12/29
2
二、互连网络需解决的问题：
互连是针对不同的类型网络互连，因而有许多 问题需要解决，主要有： 1.不同的寻址方案 2.不同的最大分组长度 3.不同的网络接入机制 4.不同的超时控制 5.不差错恢复方法 6.不同路由选择技术 7.不同服务（面向连服务和无连接服务）等。
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一、IP提供的服务 ①无连接、不可靠的网络服务
IP层只对20字节的IP头（含源、目的地址）进行 计算并检查校验和若头有差错，则丢弃。 ②IP层负责处理路由选择和分组分段 ➢ 端到端IP层交换的协议单元——IP数据报 ➢ IP数据报可以分段为n个较小的IP分组——分段 ➢ 分段时，将源地址，目的地址复制到每个IP分组 ➢ 端系统重组IP数据报，若某个分段丢失，则整个 数据都被丢弃。 ③提供初步的流量控制 若太快发送一个ICMP源抑制报文给发送端，由发 送端传输层协议降低数据报发送速度。
6.1 基本概念 6．2网络互连协议 6.3 网桥技术 6.4 路由器和路由协议
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6.1节 互连网的概念
一、互连网络Internet
1.什么叫“互连网络（internet network）”？ 是指由许多种类不同的计算机网络互连而成；
其特点： ① 在物理上已连接在一起，并可进行通信; ② 在逻辑上已经组成了一个大型的计算机网络.
半网关（half-gateway）：网关结构被分成两部分， 中间通过一条通信链路连接，每个半网关由一个网络服务 提供者拥有和维护。
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• 用于1,2这二层的并不称之为网络互连，仅仅 是把一个网络扩大的，而这仍然是一个网络。
• 一般讨论的互连网：是指用路由器进行互连网 络。
• 注意：有许多有关TCP/IP的文献将网络层使 用的路由器称为网关。
2. Internet因特网 是指特定计算机网络，采用TCP/IP协议，且其
前身是美国的ARPANET。
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二、互连网络需解决的问题：
互连是针对不同的类型网络互连，因而有许多 问题需要解决，主要有： 1.不同的寻址方案 2.不同的最大分组长度 3.不同的网络接入机制 4.不同的超时控制 5.不差错恢复方法 6.不同路由选择技术 7.不同服务（面向连服务和无连接服务）等。
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一、IP提供的服务 ①无连接、不可靠的网络服务
IP层只对20字节的IP头（含源、目的地址）进行 计算并检查校验和若头有差错，则丢弃。 ②IP层负责处理路由选择和分组分段 ➢ 端到端IP层交换的协议单元——IP数据报 ➢ IP数据报可以分段为n个较小的IP分组——分段 ➢ 分段时，将源地址，目的地址复制到每个IP分组 ➢ 端系统重组IP数据报，若某个分段丢失，则整个 数据都被丢弃。 ③提供初步的流量控制 若太快发送一个ICMP源抑制报文给发送端，由发 送端传输层协议降低数据报发送速度。
计算机网络第6章网络互联技术与设备
3
6.1.1 网络互连的概念 网络互连是指利用一定的技术和方法，由一种或多
种通信设备将两个或两个以上的网络，按照一定的 体系结构模式连接起来，构成的一个更大规模的网 络系统。网络互连的结果可使用户在更大的范围内 实现信息传输和资源共享。 网络互连涉及多种互连技术，它不仅包括同类型网 络的互连，也包括异构网络、异厂家网络的互连。 Internet本身就融入了多种互连技术。网络互连也 是解决不同网络间用户互连、互通和互操作的关键。
8
3. 网络互连的类型 在计算机网络中，通常也把类型相同（主要指网络
协议相同）的网络称为同构网，类型不同的网络称 为异构网。而被互连的网络统称为子网。网络互连 应包括同构网、异构网的互连。具体的网络互连形 式有LAN与LAN互连、LAN与WAN互连、WAN与 WAN互连和LAN通过WAN与另外的LAN互连四种 互连形式，如图6.1所示，其中R为网络互连系统。
（4）如果表中找不到相应的端口则把数据包广播
到所有端口上，当目的机器对源机器回应时，交换 机又可以学习到一个目的MAC地址与哪个端口对应，
在下次传送数据时就不再需要对所有端口进行广播 29
1
2
3
4
A
B
C
D
图 6.6 交换工作模
2 端口2
3 端口3
③ 4 端口4
端口的帧会被复制到所有端口，容易产生“网络风 暴”。 所以，网桥适用于网络中用户不太多，特别是网段 之间的流量不太大的场合。
27
6.2.4 交换机 交换机工作在OSI参考模型的数据链路层的MAC子
层。在以太网交换机上有许多高速端口，这些端口 分别连接不同的局域网网段或单台设备，以太网交 换机负责在这些端口之间转发帧。交换和交换机最 早起源于电话通信系统，由电话交换技术发展而来。 交换机属于数据链路层设备，可以识别数据包中的 MAC地址信息，根据MAC地址进行转发，并将这 些MAC地址与对应的端口记录在自己内部的一个转 发表中。交换机具体的工作流程如下：
6.1.1 网络互连的概念 网络互连是指利用一定的技术和方法，由一种或多
种通信设备将两个或两个以上的网络，按照一定的 体系结构模式连接起来，构成的一个更大规模的网 络系统。网络互连的结果可使用户在更大的范围内 实现信息传输和资源共享。 网络互连涉及多种互连技术，它不仅包括同类型网 络的互连，也包括异构网络、异厂家网络的互连。 Internet本身就融入了多种互连技术。网络互连也 是解决不同网络间用户互连、互通和互操作的关键。
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3. 网络互连的类型 在计算机网络中，通常也把类型相同（主要指网络
协议相同）的网络称为同构网，类型不同的网络称 为异构网。而被互连的网络统称为子网。网络互连 应包括同构网、异构网的互连。具体的网络互连形 式有LAN与LAN互连、LAN与WAN互连、WAN与 WAN互连和LAN通过WAN与另外的LAN互连四种 互连形式，如图6.1所示，其中R为网络互连系统。
（4）如果表中找不到相应的端口则把数据包广播
到所有端口上，当目的机器对源机器回应时，交换 机又可以学习到一个目的MAC地址与哪个端口对应，
在下次传送数据时就不再需要对所有端口进行广播 29
1
2
3
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A
B
C
D
图 6.6 交换工作模
2 端口2
3 端口3
③ 4 端口4
端口的帧会被复制到所有端口，容易产生“网络风 暴”。 所以，网桥适用于网络中用户不太多，特别是网段 之间的流量不太大的场合。
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6.2.4 交换机 交换机工作在OSI参考模型的数据链路层的MAC子
层。在以太网交换机上有许多高速端口，这些端口 分别连接不同的局域网网段或单台设备，以太网交 换机负责在这些端口之间转发帧。交换和交换机最 早起源于电话通信系统，由电话交换技术发展而来。 交换机属于数据链路层设备，可以识别数据包中的 MAC地址信息，根据MAC地址进行转发，并将这 些MAC地址与对应的端口记录在自己内部的一个转 发表中。交换机具体的工作流程如下：
计算机网络第六章 网络互联
第二节 划分子网和构造超网
划分子网 从两级IP地址到三级IP地址
早期IP地址的设计不合理，主要表现：空间的 利用率有时很低；给每一个物理网络分配一个网络 号会使路由表变得太大因而使网络性能变坏；两级 的IP地址不够灵活。从1985年起在IP 地址中又增 加了一个“子网号字段”，使两级的IP地址变成为 三级的IP地址，这种做法叫作划分子网（subnetti ng）。划分子网已成为因特网的正式标准协议。
第一节 网际协议
虚拟互联网络 网络互联的目的 （1）延长网络电缆的长度，扩大网络用户之间资 源共享和信息传输的范围。 （2）缩小网络规模，提高网络效率。 （3）提高异构网络间的互操作性。
第一节 网际协议
网络互联的方式 目前存在着局域网（LAN）和广域网（WAN）两
种类型的网络，因而可对应有以下的四种网络互联 。 （1）局域网与局域网互联：LAN-LAN。 （2）局域网与广域网互联：LAN-WAN。 （3）局域网通过广域网与另外的局域网互联：LAN -WAN-LAN。 （4）广域网与广域网互联：WAN-WAN。
第一节 网际协议
反向地址解析协议 逆地址解析协议RARP用于一种特殊情况：如果
站点初始化以后，只有自己的物理地址而没有IP地 址，则站点可以通过RARP协议，发出广播请求，征 求自己的IP地址，而RARP服务器则负责回答。这样 ，无IP地址的站点可以通过RARP协议取得自己的IP 地址，这个地址在下一次系统重新开始以前都有效 ，不用连续广播请求。RARP广泛用于获取无盘工作 站的IP地址。
第三节 网际控制报文协议ICMP
ICMP报文的种类 ICMP 差错报告报文共有五种： ➢ 目标不可到达（类型3） ➢ 超时（类型11） ➢ 源抑制（类型4） ➢ 参数问题（类型12） ➢ 路由重定向（类型5）
网络基础知识-网络互连概述
网络基础知识-网络互连概述前言网络互连是当前计算机网络的重要发展方向，也是实现互联网的根本。
随着互联网的不断发展，网络互连方案也在不断升级和演变。
本文将介绍网络互连的基本概念、发展历程、实现方式以及未来的发展方向。
基本概念网络互连网络互连是指在不同的计算机网络之间建立联系、实现信息交换的技术。
它是计算机网络通信的基础。
互联网互联网是由多个计算机网络互连而成的全球性网络。
它由无数个网段组成，这些网段由不同的机构、企业和个人自主建设和管理，没有一个中央管理机构。
互联网的核心技术是TCP/IP协议。
发展历程20世纪60年代，美国国防部开始研制“ARPA网”（Advanced Research Projects Agency Network），用于高校、研究机构之间的通信。
1969年，ARPA网通过美国加利福尼亚大学洛杉矶分校（UCLA）与斯坦福研究所（SRI）实现联网，这是互联网的雏形。
80年代，互联网开始商用化，ARPANET逐渐退役，网际互连（Internet）逐渐成为网络互连服务的代名词。
90年代，英国科学家蒂姆·伯纳斯-李发明了万维网，使得互联网使用变得更加简单。
21世纪以来，互联网的普及率不断提升，网络互连的能力也有了明显的提高。
移动互联网、物联网等新兴技术的出现，加速了网络互连服务的普及和发展。
实现方式网络互连可以通过多种方式实现，主要包括以下几种：网关互连网关是实现不同协议之间通信的设备，它可以翻译不同网络之间传输的数据格式和协议。
网关可以将两个或多个独立的网络互连在一起。
路由器互连路由器是管理网络数据包流向的设备，它能够判断数据的最佳传输路径并进行数据包转发。
路由器可以实现子网之间的互联。
隧道互连隧道技术将一个协议的数据封装到另一个协议中进行传输，实现不同网络之间的互连。
隧道技术在虚拟专用网络（VPN）的实现中应用较多。
未来发展未来，网络互连将朝着更加开放、安全、可靠和高效的方向发展。
计算机网络技术课件第6章网络互联技术
【图例】
第六章 网络互联技术
§6.2 网络互连设备
6.2.2 网桥
1．网桥的工作原理 两个局域网LAN1和LAN2可以通过网桥连接。LAN1中地址 为201的结点，如果想与地址为202的同一局域网结点通 信时，网桥可以接收到发送帧，但网桥在进行地址过滤后， 认为属于同一网络的通信，不需要进行转发，而将该帧丢 弃，所以结点201发送的帧不会被转发到LAN2。如果结点 201要与LAN2中的结点104通信，结点201发送的帧被网 桥接收到，网桥在进行地址过滤后，识别出该帧应发送到 LAN2，此时网桥将通过与LAN2的网络接口，向LAN2转发 该帧，处于LAN2内的结点104将能接收到该帧。从用户看 来，LAN1与LAN2就像是一个逻辑的网络一样，用户可以 不知道网桥的存在，即网桥对用户来说是透明的。
3．利用中继系统实现网络互连的形式 （1）直接利用中继系统实现网络互连
由于一个网络的主要组成部分是结点（即数据通讯设备DCE） 和主机（即数据终端设备DTE）。因此，可以形成两种互连 方式： ①结点级（或DCE级）互连（DCE-DCE Interconnection）。 结点级（或DCE级）互连，把中继系统连接到不同的结点上， 这时，网络N1和N2都把中继系统看作是一台主机H，并通过 它实现相互通信。这样，网络N1和网络N2中的通信子网和连 接它们的中继系统便构成了一个互连的通信子网，它们在数 据链路层或网络层实现互连。这种方式较适合于具有相同交 换方式的网络互连。例如X.25公用数据交换网之间、局域网
第六章 网络互联技术 §6.1 网络互连技术
6.1.4 网络互连类型
4．局域网通过广域网与局域网的互连 这种类型的互连是多个远程的局域网通过公用的广 域网进行的互连。一般使用路由器和网关通过广域 网ISDN、DDN、X.25等实现
第六章 网络互联技术
§6.2 网络互连设备
6.2.2 网桥
1．网桥的工作原理 两个局域网LAN1和LAN2可以通过网桥连接。LAN1中地址 为201的结点，如果想与地址为202的同一局域网结点通 信时，网桥可以接收到发送帧，但网桥在进行地址过滤后， 认为属于同一网络的通信，不需要进行转发，而将该帧丢 弃，所以结点201发送的帧不会被转发到LAN2。如果结点 201要与LAN2中的结点104通信，结点201发送的帧被网 桥接收到，网桥在进行地址过滤后，识别出该帧应发送到 LAN2，此时网桥将通过与LAN2的网络接口，向LAN2转发 该帧，处于LAN2内的结点104将能接收到该帧。从用户看 来，LAN1与LAN2就像是一个逻辑的网络一样，用户可以 不知道网桥的存在，即网桥对用户来说是透明的。
3．利用中继系统实现网络互连的形式 （1）直接利用中继系统实现网络互连
由于一个网络的主要组成部分是结点（即数据通讯设备DCE） 和主机（即数据终端设备DTE）。因此，可以形成两种互连 方式： ①结点级（或DCE级）互连（DCE-DCE Interconnection）。 结点级（或DCE级）互连，把中继系统连接到不同的结点上， 这时，网络N1和N2都把中继系统看作是一台主机H，并通过 它实现相互通信。这样，网络N1和网络N2中的通信子网和连 接它们的中继系统便构成了一个互连的通信子网，它们在数 据链路层或网络层实现互连。这种方式较适合于具有相同交 换方式的网络互连。例如X.25公用数据交换网之间、局域网
第六章 网络互联技术 §6.1 网络互连技术
6.1.4 网络互连类型
4．局域网通过广域网与局域网的互连 这种类型的互连是多个远程的局域网通过公用的广 域网进行的互连。一般使用路由器和网关通过广域 网ISDN、DDN、X.25等实现
网络第6章 网络互连技术
网络第6章网络互连技术在现代社会，互联网已经成为人们生活中不可或缺的一部分。
而要实现互联网的全球化网络，关键在于网络互连技术。
网络互连技术是指将各个局域网或广域网相互连接起来，使其能够实现数据的传输和共享。
本文将重点探讨网络互连技术的原理、分类以及应用。
一、网络互连技术的原理网络互连技术的原理是通过路由器和交换机等设备将局域网与广域网相连接。
路由器是网络中的核心设备，它能够根据数据包的目的地址信息，将数据包转发到相应的目标网络。
而交换机则用于在局域网内建立通信连接，实现局域网内部的数据传输。
二、网络互连技术的分类1. 点对点连接技术点对点连接技术是指通过建立物理连接将两个或多个网络相互连接，实现数据的传输。
常见的点对点连接技术包括电话线、光纤等。
2. 虚拟专用网（VPN）虚拟专用网通过公共的互联网来建立私有网络，实现安全的数据传输。
它有效地解决了远程访问和网络隐私安全的问题。
3. 路由器联通路由器联通是通过路由器将多个网络相连接，实现数据的传输和共享。
常见的路由器联通协议有BGP、OSPF等。
4. 链路聚合链路聚合技术是将多个物理链路合并成为一个逻辑链路，提高了网络的带宽和可靠性。
5. 虚拟局域网（VLAN）虚拟局域网通过交换机将多个局域网划分为不同的虚拟网络，实现不同网段之间的数据传输和通信。
三、网络互连技术的应用1. 企业网络互连企业通过网络互连技术，将不同部门的局域网连接起来，实现数据的共享和通信，提高了工作效率和信息交流速度。
2. 数据中心互连数据中心通过互连技术，将不同地域的服务器连接起来，实现数据的备份和容灾，提高了系统的可靠性和稳定性。
3. 云计算网络互连技术是云计算的基础，通过网络互连技术，用户可以随时随地访问云端的应用和存储资源。
4. 物联网网络互连技术为物联网的发展提供了支持，通过互连技术，物联网设备可以实现互相通信和数据交换。
总结网络互连技术是互联网的基础，它通过连接不同的网络，实现了全球范围的数据传输和共享。
网络互连PPT课件
课件制作人：谢希仁 14
“距离”的定义
从一路由器到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。
课件制作人：谢希仁 15
课件制作人：谢希仁 13
RIP (Routing Information Protocol)
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。
RIP 是一种分布式的基于距离向量的路 由选择协议。
RIP 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。
课件制作人：谢希仁 6
从可扩展方面分类
平面的路由选择协议 分层次的路由选择协议。
因特网的规模非常大。平面的路由选择协议将导致 路由表将非常大，路由器之间交换路由信息所需的 带宽就会使因特网的通信链路饱和。
许多单位不愿意外界了解自己单位网络的布局细节 和本部门所采用的路由选择协议，但同时还希望连 接到因特网上。
课件制作人：谢希仁 7
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。
这里要指出两点
因特网的早期 RFC 文档中未使用“路由器” 而是使用“网关”这一名词。但是在新的 RFC 文档中又使用了“路由器”这一名词。 应当把这两个属于当作同义词。
“距离”的定义
从一路由器到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。
课件制作人：谢希仁 15
课件制作人：谢希仁 13
RIP (Routing Information Protocol)
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。
RIP 是一种分布式的基于距离向量的路 由选择协议。
RIP 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。
课件制作人：谢希仁 6
从可扩展方面分类
平面的路由选择协议 分层次的路由选择协议。
因特网的规模非常大。平面的路由选择协议将导致 路由表将非常大，路由器之间交换路由信息所需的 带宽就会使因特网的通信链路饱和。
许多单位不愿意外界了解自己单位网络的布局细节 和本部门所采用的路由选择协议，但同时还希望连 接到因特网上。
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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。
这里要指出两点
因特网的早期 RFC 文档中未使用“路由器” 而是使用“网关”这一名词。但是在新的 RFC 文档中又使用了“路由器”这一名词。 应当把这两个属于当作同义词。
第6章网络的互连
802.3
网桥2
网桥3
802.5
802.4
A
B G H
J
K
2016年2月
计算机网络基础 杜煜
No.13
网桥转发所有广播数据
LAN1 网桥 网桥
LAN2 网桥 LAN3
2016年2月
计算机网络基础 杜煜
No.14
网桥的分类一
根据介质访问控制协议的不同，网桥可分四种： 透明网桥 源路由网桥 转换式网桥 源路由透明网桥
31
20字节
数据（负载）
2016年2月
计算机网络基础 杜煜
No.27
IP数据报的协议格式
使用协议字段的不同值标识上层的处理协议
传输层 TCP或UDP数据报
ICMP
IGMP
OSPF
02
网际层
89
06(TCP) 17(UDP)
01
协 议 数据
IP数据报
2016年2月
计算机网络基础 杜煜
No.28
IP编址
在网络中，对主机的识别要依靠地址，而保证地址全网唯一性是需
要解决的问题。在任何一个物理网络中，各个节点的设备必须都有 一个可以识别的地址，才能使信息进行交换，这个地址称为“物理 地址”（Physical Address）。 单纯使用网络的物理地址寻址会有一些问题： 物理地址是物理网络技术的一种体现，不同的物理网络，其物理地 址可能各不相同。 物理地址被固化在网络设备（网络适配器）中，通常不能被修改。 物理地址属于非层次化的地址，它只能标识出单个的设备，标识不 出该设备连接的是哪一个网络。 针对物理网络地址的问题，采用网络层IP地址的编址方案。 Internet采用一种全局通用的地址格式，为每一个网络和每一台主 机分配一个IP地址，以此屏蔽物理网络地址的差异。通过IP协议， 把主机原来的物理地址隐藏起来，在网络层中使用统一的IP地址。
网桥2
网桥3
802.5
802.4
A
B G H
J
K
2016年2月
计算机网络基础 杜煜
No.13
网桥转发所有广播数据
LAN1 网桥 网桥
LAN2 网桥 LAN3
2016年2月
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No.14
网桥的分类一
根据介质访问控制协议的不同，网桥可分四种： 透明网桥 源路由网桥 转换式网桥 源路由透明网桥
31
20字节
数据（负载）
2016年2月
计算机网络基础 杜煜
No.27
IP数据报的协议格式
使用协议字段的不同值标识上层的处理协议
传输层 TCP或UDP数据报
ICMP
IGMP
OSPF
02
网际层
89
06(TCP) 17(UDP)
01
协 议 数据
IP数据报
2016年2月
计算机网络基础 杜煜
No.28
IP编址
在网络中，对主机的识别要依靠地址，而保证地址全网唯一性是需
要解决的问题。在任何一个物理网络中，各个节点的设备必须都有 一个可以识别的地址，才能使信息进行交换，这个地址称为“物理 地址”（Physical Address）。 单纯使用网络的物理地址寻址会有一些问题： 物理地址是物理网络技术的一种体现，不同的物理网络，其物理地 址可能各不相同。 物理地址被固化在网络设备（网络适配器）中，通常不能被修改。 物理地址属于非层次化的地址，它只能标识出单个的设备，标识不 出该设备连接的是哪一个网络。 针对物理网络地址的问题，采用网络层IP地址的编址方案。 Internet采用一种全局通用的地址格式，为每一个网络和每一台主 机分配一个IP地址，以此屏蔽物理网络地址的差异。通过IP协议， 把主机原来的物理地址隐藏起来，在网络层中使用统一的IP地址。
第6章互连网络
（5）总延时：包括上述传输延时和网络两端的发送与接收时间。 （6）误码率：是传输信息时出现错误的概率，等于错误码的位数除以总 码长。显然，误码率越低越好。 （7）成本：构建互连网络所花的费用。在保证功能要求的基础上，越低 越好。
第6章互连网络
4.互连网络设计要素
在设计互连网络时，所考虑的主要因素有以下4个方面。 （1）传送方式
图6.9 混洗交换互连示意图
第6章互连网络
【例6.2】设有128个处理器，其编号依次是0，1，2，…，127 ，当复合互连函数为 Shuffle(Exchange (PM2I-2))时，第7号处 理器与哪一个处理器连接。
解：设待求处理器的序号为i，表示为Pi，则：
Pi = Shuffle(Exchange(PM2I-2()) = Shuffle(Exchange(-22))) = Shuffle(Exchange()) = Shuffle(1) = Shuffle()= 00000100
PM2I+i(j )=(j+2 i) mod N
PM2I-i(j )=(j-2 i ) mod N
式中0≤i≤n-1，0≤j≤N-1，n=log2N，N是结点数。显然，这种互连函数
共有2n种。
图6.6所示是N=8时，按函数PM2I+0、PM2I-1和PM2I±2构成网络的
连接形式。
图6.6 PM2I互连示意图
n / 2 = log2N / 2 ，这
里 表示向上取整。
图6.7 PM2I互连特性
第6章互连网络
5.蝶形互连函数
蝶形互连函数实现输入端与 地址中最高位与最低位交换的输出 端连接：
Butterfly(bn-1bn-2…b1b0)
= b0bn-2…b1bn-1 按照蝶形互连函数的连接示意
第6章互连网络
4.互连网络设计要素
在设计互连网络时，所考虑的主要因素有以下4个方面。 （1）传送方式
图6.9 混洗交换互连示意图
第6章互连网络
【例6.2】设有128个处理器，其编号依次是0，1，2，…，127 ，当复合互连函数为 Shuffle(Exchange (PM2I-2))时，第7号处 理器与哪一个处理器连接。
解：设待求处理器的序号为i，表示为Pi，则：
Pi = Shuffle(Exchange(PM2I-2()) = Shuffle(Exchange(-22))) = Shuffle(Exchange()) = Shuffle(1) = Shuffle()= 00000100
PM2I+i(j )=(j+2 i) mod N
PM2I-i(j )=(j-2 i ) mod N
式中0≤i≤n-1，0≤j≤N-1，n=log2N，N是结点数。显然，这种互连函数
共有2n种。
图6.6所示是N=8时，按函数PM2I+0、PM2I-1和PM2I±2构成网络的
连接形式。
图6.6 PM2I互连示意图
n / 2 = log2N / 2 ，这
里 表示向上取整。
图6.7 PM2I互连特性
第6章互连网络
5.蝶形互连函数
蝶形互连函数实现输入端与 地址中最高位与最低位交换的输出 端连接：
Butterfly(bn-1bn-2…b1b0)
= b0bn-2…b1bn-1 按照蝶形互连函数的连接示意
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127.xxx.xxx.xxx 源地址/目的地址 本地软件环会测试用 255.255.255.255 目的地址 只在本网络上进行广播（各路由器均不转发）
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第六讲 网络互连
6.1 路由器 6.2 因特网的网际协议 IP 6.3 地址解析协议和逆地址解析协议 6.4 IP 数据报（格式、分组转发流程） 6.5 子网和超网
6.6 因特网控制报文协议
6.7 因特网路由选择协议 6.8 IPv6 简介
计算机网络与通信讲义 2004
双协议栈 隧道技术
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什么是 IP 地址 全世界唯一的32bit（84字节）标志 与物理地址的区别 IP 地址的分类 分类的 IP 地址 划分子网的 IP 地址 构成超网的无分类 IP 地址
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计算机网络与通信讲义 2004
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终点不可达、改变路由、回送请求……
计算机网络与通信讲义 2004
6.7 因特网路由选择协议
6.7.1 分层次路由的概念 6.7.2 内部网关协议 路由信息协议 RIP 开放最短路径优先 OSPF 6.7.3 外部网关协议 BGP
计算机网络与通信讲义 2004
分层次路由的概念
计算机网络与通信讲义 2004
开放最短路径优先 OSPF
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OSPF 的工作流程
OSPF 的报文格式 P-216 图6-33
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计算机网络与通信讲义 2004
OSPF 的工作流程
适应子网的路由表结构 目的网络地址、目的网络地址子网掩码、下一跳 分组转发算法 提取目的 IP 地址 查找路由表
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计算机网络与通信讲义 2004
超网的基本概念
超网要解决什么问题 分组 IP 地址将耗尽 主干网上的路由表越来越复杂 什么是超网 无分类编址 CIDR 超网的 IP 网络前缀 + 主机号