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网桥是在数据链路层上实现网络互连的设备，它能够 互连两个采用不同数据链路层协议、不同传输介质与 不同传输速率的网络； 路由器是在网络层上实现多个网络互连的设备。在一 个大型互连网中，经常用多个路由器将多个局域网与 局域网、局域网与广域网互连。路由器能够为不同子 网的计算机之间的数据交换选择适当的传输路径； 网关是在传输层及以上高层上实现多个网络互连的设 备，网关可以实现不同网络协议之间的转换功能； 第三层交换是指在网络层通过硬件来实现路由选择功 能。
Cisco 2600 µ Ð ·É ÷ Ï Á Â Ó Æ
Cisco 4000 µ Ð ·É ÷ Ï Á Â Ó Æ
ú ú ¿ Å É ² ² Ã 2
Catalyst 5000 µ Ð » Ï Á ½ » » ú
Catalyst 5000 µ Ð » Ï Á ½ » » ú
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« ¾ Ü ¿ ¹ Ë ×² Ö §ú ·Ö » ¹
典型企业 网结构
Catalyst 5000 µ Ð » Ï Á ½ » » ú
Catalyst 2900 µ Ð » Ï Á ½ » » ú
Cisco 7500 µ Ð ·É ÷ Ï Á Â Ó Æ ã ò ø ¹ Ó Í ú ú ¿ Å É ² ² Ã 1 Cisco 4000 µ Ð ·É ÷ Ï Á Â Ó Æ
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7.3.3 网关
网关(Gateway)又称网间连接器、协 议转换器。网关在传输层上以实现网 络互连，是最复杂的网络互连设备， 仅用于两个高层协议不同的网络互连。 网关的结构也和路由器类似，不同的 是互连层。网关既可以用于广域网互 连，也可以用于局域网互连。网关是 一种充当转换重任的计算机系统或设 备。在使用不同的通信协议、数据格 式或语言,甚至体系结构完全不同的 两种系统之间，网关是一个翻译器。 与网桥只是简单地传达信息不同，网 关对收到的信息要重新打包，以适应 目的系统的需求。同时，网关也可以 提供过滤和安全功能。大多数网关运 行在OSI中7层协议的顶层--应用层。
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7.1.2 网络互连的要求
不同网络之间的差异主要表现在： 编址方案 最大分组尺寸 网络访问机制 超时机制 差错恢复 状态报告 路由选择 用户访问控制 连接和无连接服务
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网络互连的功能
基本功能 基本功能是指网络互连所必需的功能，包括不同网络 之间传送数据时的寻址与路由功能选择等功能； 扩展功能 扩展功能是指当互连的网络提供不同的服务类型时所 需的功能，包括协议转换、分组长度变换、分组重新 排序及差错检测等功能。
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网桥的分类
透明网桥 透明网桥由各网桥自己来决定路由选择，局域网上的 各结点不负责路由选择； 源路选网桥 源路选网桥由发送帧的源结点负责路由选择。
Sห้องสมุดไป่ตู้ng 编著
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网关实现协议转换的方法
网关直接将输入网络的信息包的格式转换成输出网络 信息包的格式；
首先制定一种标准的网间信息包格式，网关在输入端 将输入网络信息包格式转换成标准网间信息包格式， 在输出端再将标准网间信息包格式转换成输出网络信 息包格式。
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路由器的工作原理
½ µ 101 á ã
¾ Ó Í 1 Ö ò ø C.104 Data
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C.104
Data
½ µ 104 á ã
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网桥的基本特征
网桥在数据链路层上实现局域网互连； 网桥能够互连两个采用不同数据链路层协议、不同传 输介质与不同传输速率的网络； 网桥以接收、存储、地址过滤与转发的方式实现互连 的网络之间的通信； 网桥需要互连的网络在数据链路层以上采用相同的协 议； 网桥可以分隔两个网络之间的广播通信量，有利于改 善互连网络的性能与安全性。
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7.5 小结
网络互连是将分布在不同地理位置的网络连接起来， 以构成更大规模的互连网络系统，实现更大范围内互 连网络资源的共享； 网络互连类型主要有：局域网-局域网互连、局域网广域网互连、局域网-广域网-局域网互连，以及广域 网-广域网互连； 根据网络层次的结构模型，网络互连的层次可以分为： 在数据链路层实现互连、在网络层实现互连，以及在 传输层及以上的各层实现互连； 基本的互连的设备有网桥、路由器与网关；
NetWare½ µ á ã NetWare½ µ á ã
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网关的基本类型
网关通过使用适当的硬件与软件实现不同网络协议之 间的转换功能； 硬件提供不同网络的接口，软件实现不同互连网协议 之间的转换。
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典型的第三层交换产品
Cabletron公司的Smart Switch系列路由器
Foundry公司的Big Iron系列与SererIron系列交换机 PacketEngines公司的PowerRail系列交换式路由器 Cisco公司的4000系列、5000系列、6000系列与8000系 列交换式路由器
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（第四版）
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第7章 网络互连技术
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本章学习要求： 了解：网络互连的基本概念 掌握：网络互连的类型与层次
掌握：典型网络互连设备的工作原理
了解：第三层交换技术与应用
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7.2 网络互连的类型与层次
7.2.1 网络互连的类型
局域网-局域网互连 局域网-广域网互连 局域网-广域网-局域网互连 广域网-广域网互连
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7.2.2 网络互连的层次 互连（Interconnection）是指在两个物理网络之间至 少有一条在物理上连接的线路，但不能保证两个网络 一定能进行数据交换，这取决于两个网络的通信协议 是否相互兼容； 互通 （Intercommunication）是指两个网络之间可以 交换数据； 互操作（Interoperability）是指网络中不同计算机系 统之间具有透明访问对方资源的能力； 互连是网络互连的基础，互通是网络互连的手段，互 操作是网络互连的目的。
网桥与广播风暴
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Data N.1
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Data Ö ò ø ¾ Ó Í 3
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½ µ 803 á ã
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7.1 网络互连的基本概念
7.1.1 网络互连的概念
网络互连（Internetworking）是指将分布在不同地理 位置的网络、设备相连接，以构成更大规模的互连网 络系统，并实现互连网络资源的共享； 互连的网络和设备可以是同种类型的网络、不同类型 的网络，以及运行不同网络协议的设备与系统。
多协议路由器的工作原理
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TCP/IP½ µ á ã
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TCP/IP½ µ á ã
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典型的路由器产品
Cisco公司的Cisco系列路由器 3Com公司的Office Connect NetBuilder系列 Nortel公司的Accelar系列 Intel公司的Express Router系列 华为公司的Quidway系列
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7.4.3 第三层交换技术与产品 第三层交换技术： 将局域网交换机的设计思想应用在路由器的设计中， 就出现了第三层交换的概念 ； 传统的路由器通过软件来实现路由选择功能，而第三 层交换的路由器通过专用集成电路芯片来实现路由选 择功能，将数据包处理时间从传统路由器的几千μs减 少到几十μs，大大缩短数据包在交换设备中的传输延 迟时间； 通过硬件来实现第三层交换的路由器，在网络层协议 类型上受到一定的限制。
½ µ 504 á ã
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7.3.2 路由器
路由器是在网络层上实现多个网络互连的设备；
局域网的数据链路层与物理层可以是不同的，但数据 链路层以上的高层要采用相同的协议； 路由器可以有效地隔离多个局域网的广播通信量，每 一个局域网都是独立的子网。
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7.3 典型网络互连设备的工作原理
7.3.1 网桥 网桥的应用环境 ： 一个单位的多个部门局域网的互连； 办公楼之间局域网的互连； 将数千台计算机按地理位置或组织关系划分为多个子 网的互连； 超过单个局域网的最大覆盖范围的多个局域网互连； 企业中部门的信息对安全、保密方面要求不同的局域 网互连。
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网络互连的层次
根据网络层次的结构模型，网络互连的层次可以分为：
数据链路层互连 数据链路层互连的设备是网桥（Bridge）； 网络层互连 网络层互连的设备是路由器（Router）； 高层互连 传输层及以上各层协议不同的网络之间的互连属于高 层互连，高层互连的设备是网关（Gateway）。
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7.4 第三层交换技术与应用
7.4.1 第三层交换产生的背景 增加网络带宽与提高网络服务质量的解决途径可以有 两个：一是采用光纤作为传输介质，增加传输通道的 带宽；二是研究出性能更优越的路由器产品，提高网 络数据交换能力; 高性能的网络路由器设备是网络硬件制造商重点研究 的问题之一; 将交换机制引入路由器的设计中，大幅度缩短路由器 对数据包的处理时间，提高网络数据交换能力，由此 产生了第三层交换的概念。
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7.4.2 网桥、交换机与第二层交换
局域网交换机与传统的集线器相比较，具有低数据传 输延迟、高传输带宽的明显优点； 网桥的数据帧转发功能是通过软件来实现的，而局域 网交换机的数据帧转发功能是通过硬件来实现的； 局域网交换机可以起到网桥的作用，同时又具有低交 换传输延迟、高传输带宽的优点； 通过硬件结构，使得局域网交换机的数据帧处理的延 迟时间由网桥的几百个μs减少到几十μs。
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网桥是在数据链路层上实现网络互连的设备，它能够 互连两个采用不同数据链路层协议、不同传输介质与 不同传输速率的网络； 路由器是在网络层上实现多个网络互连的设备。在一 个大型互连网中，经常用多个路由器将多个局域网与 局域网、局域网与广域网互连。路由器能够为不同子 网的计算机之间的数据交换选择适当的传输路径； 网关是在传输层及以上高层上实现多个网络互连的设 备，网关可以实现不同网络协议之间的转换功能； 第三层交换是指在网络层通过硬件来实现路由选择功 能。
Cisco 2600 µ Ð ·É ÷ Ï Á Â Ó Æ
Cisco 4000 µ Ð ·É ÷ Ï Á Â Ó Æ
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Catalyst 5000 µ Ð » Ï Á ½ » » ú
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典型企业 网结构
Catalyst 5000 µ Ð » Ï Á ½ » » ú
Catalyst 2900 µ Ð » Ï Á ½ » » ú
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7.3.3 网关
网关(Gateway)又称网间连接器、协 议转换器。网关在传输层上以实现网 络互连，是最复杂的网络互连设备， 仅用于两个高层协议不同的网络互连。 网关的结构也和路由器类似，不同的 是互连层。网关既可以用于广域网互 连，也可以用于局域网互连。网关是 一种充当转换重任的计算机系统或设 备。在使用不同的通信协议、数据格 式或语言,甚至体系结构完全不同的 两种系统之间，网关是一个翻译器。 与网桥只是简单地传达信息不同，网 关对收到的信息要重新打包，以适应 目的系统的需求。同时，网关也可以 提供过滤和安全功能。大多数网关运 行在OSI中7层协议的顶层--应用层。
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7.1.2 网络互连的要求
不同网络之间的差异主要表现在： 编址方案 最大分组尺寸 网络访问机制 超时机制 差错恢复 状态报告 路由选择 用户访问控制 连接和无连接服务
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网络互连的功能
基本功能 基本功能是指网络互连所必需的功能，包括不同网络 之间传送数据时的寻址与路由功能选择等功能； 扩展功能 扩展功能是指当互连的网络提供不同的服务类型时所 需的功能，包括协议转换、分组长度变换、分组重新 排序及差错检测等功能。
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网桥的分类
透明网桥 透明网桥由各网桥自己来决定路由选择，局域网上的 各结点不负责路由选择； 源路选网桥 源路选网桥由发送帧的源结点负责路由选择。
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Í ¼ ø ä
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Í Â 2 ø ç
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网关实现协议转换的方法
网关直接将输入网络的信息包的格式转换成输出网络 信息包的格式；
首先制定一种标准的网间信息包格式，网关在输入端 将输入网络信息包格式转换成标准网间信息包格式， 在输出端再将标准网间信息包格式转换成输出网络信 息包格式。
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路由器的工作原理
½ µ 101 á ã
¾ Ó Í 1 Ö ò ø C.104 Data
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网桥的基本特征
网桥在数据链路层上实现局域网互连； 网桥能够互连两个采用不同数据链路层协议、不同传 输介质与不同传输速率的网络； 网桥以接收、存储、地址过滤与转发的方式实现互连 的网络之间的通信； 网桥需要互连的网络在数据链路层以上采用相同的协 议； 网桥可以分隔两个网络之间的广播通信量，有利于改 善互连网络的性能与安全性。
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7.5 小结
网络互连是将分布在不同地理位置的网络连接起来， 以构成更大规模的互连网络系统，实现更大范围内互 连网络资源的共享； 网络互连类型主要有：局域网-局域网互连、局域网广域网互连、局域网-广域网-局域网互连，以及广域 网-广域网互连； 根据网络层次的结构模型，网络互连的层次可以分为： 在数据链路层实现互连、在网络层实现互连，以及在 传输层及以上的各层实现互连； 基本的互连的设备有网桥、路由器与网关；
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网关的基本类型
网关通过使用适当的硬件与软件实现不同网络协议之 间的转换功能； 硬件提供不同网络的接口，软件实现不同互连网协议 之间的转换。
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典型的第三层交换产品
Cabletron公司的Smart Switch系列路由器
Foundry公司的Big Iron系列与SererIron系列交换机 PacketEngines公司的PowerRail系列交换式路由器 Cisco公司的4000系列、5000系列、6000系列与8000系 列交换式路由器
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第7章 网络互连技术
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本章学习要求： 了解：网络互连的基本概念 掌握：网络互连的类型与层次
掌握：典型网络互连设备的工作原理
了解：第三层交换技术与应用
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7.2 网络互连的类型与层次
7.2.1 网络互连的类型
局域网-局域网互连 局域网-广域网互连 局域网-广域网-局域网互连 广域网-广域网互连
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7.2.2 网络互连的层次 互连（Interconnection）是指在两个物理网络之间至 少有一条在物理上连接的线路，但不能保证两个网络 一定能进行数据交换，这取决于两个网络的通信协议 是否相互兼容； 互通 （Intercommunication）是指两个网络之间可以 交换数据； 互操作（Interoperability）是指网络中不同计算机系 统之间具有透明访问对方资源的能力； 互连是网络互连的基础，互通是网络互连的手段，互 操作是网络互连的目的。
网桥与广播风暴
½ µ 101 á ã ½ µ 205 á ã
504 ¾ Ó Í 1 Ö ò ø
Data N.1
504 N.3 ø Å Í Ç N.2 N.4 504
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Ö ò ø ¾ Ó Í 2 504 Data
Ö ò ø ¾ Ó Í 4 Data
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7.1 网络互连的基本概念
7.1.1 网络互连的概念
网络互连（Internetworking）是指将分布在不同地理 位置的网络、设备相连接，以构成更大规模的互连网 络系统，并实现互连网络资源的共享； 互连的网络和设备可以是同种类型的网络、不同类型 的网络，以及运行不同网络协议的设备与系统。
多协议路由器的工作原理
¶ Ð Ò Â Ó Æ à é ·É ÷ TCP/IP½ µ á ã TCP/IP½ µ á ã
¾ Ó Í 1 Ö ò ø
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典型的路由器产品
Cisco公司的Cisco系列路由器 3Com公司的Office Connect NetBuilder系列 Nortel公司的Accelar系列 Intel公司的Express Router系列 华为公司的Quidway系列
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7.4.3 第三层交换技术与产品 第三层交换技术： 将局域网交换机的设计思想应用在路由器的设计中， 就出现了第三层交换的概念 ； 传统的路由器通过软件来实现路由选择功能，而第三 层交换的路由器通过专用集成电路芯片来实现路由选 择功能，将数据包处理时间从传统路由器的几千μs减 少到几十μs，大大缩短数据包在交换设备中的传输延 迟时间； 通过硬件来实现第三层交换的路由器，在网络层协议 类型上受到一定的限制。
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7.3.2 路由器
路由器是在网络层上实现多个网络互连的设备；
局域网的数据链路层与物理层可以是不同的，但数据 链路层以上的高层要采用相同的协议； 路由器可以有效地隔离多个局域网的广播通信量，每 一个局域网都是独立的子网。
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7.3 典型网络互连设备的工作原理
7.3.1 网桥 网桥的应用环境 ： 一个单位的多个部门局域网的互连； 办公楼之间局域网的互连； 将数千台计算机按地理位置或组织关系划分为多个子 网的互连； 超过单个局域网的最大覆盖范围的多个局域网互连； 企业中部门的信息对安全、保密方面要求不同的局域 网互连。
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网络互连的层次
根据网络层次的结构模型，网络互连的层次可以分为：
数据链路层互连 数据链路层互连的设备是网桥（Bridge）； 网络层互连 网络层互连的设备是路由器（Router）； 高层互连 传输层及以上各层协议不同的网络之间的互连属于高 层互连，高层互连的设备是网关（Gateway）。
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7.4 第三层交换技术与应用
7.4.1 第三层交换产生的背景 增加网络带宽与提高网络服务质量的解决途径可以有 两个：一是采用光纤作为传输介质，增加传输通道的 带宽；二是研究出性能更优越的路由器产品，提高网 络数据交换能力; 高性能的网络路由器设备是网络硬件制造商重点研究 的问题之一; 将交换机制引入路由器的设计中，大幅度缩短路由器 对数据包的处理时间，提高网络数据交换能力，由此 产生了第三层交换的概念。
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7.4.2 网桥、交换机与第二层交换
局域网交换机与传统的集线器相比较，具有低数据传 输延迟、高传输带宽的明显优点； 网桥的数据帧转发功能是通过软件来实现的，而局域 网交换机的数据帧转发功能是通过硬件来实现的； 局域网交换机可以起到网桥的作用，同时又具有低交 换传输延迟、高传输带宽的优点； 通过硬件结构，使得局域网交换机的数据帧处理的延 迟时间由网桥的几百个μs减少到几十μs。