第六章网络互连-
合集下载
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
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。
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
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
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。
11
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
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。
11
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。
第六章网络互连-
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。
2019/12/18
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。
2019/12/18
10
它们的关系如下：
OSI
应用层
各种应用协议 TELNET,FTP,SMTP
4 运输层
TCP,UDP
ICMP
3 网络层
（Internet层）
RARP ARP
2 Data link 与各种网络的接口
1 物理层
2019/12/18
物理硬件
TCP/IP
Data link,物理层不是 TCP/IP的一部分
即将32bit的IP地址中的每8位用等效的十进制表示，并每 8位之间加上一个点。
例：10000001 00001011 00000011 00011111
129
11
3
31
IP=129.11.3.31
2019/12/18
16
三、IP地址与物理地址
以下图说明
IP地址
首部 应用层数据 TCP报文
网络层及以上 使用IP地址
8个
8个
6个
255.255.252.0
10个
—id（子网号）6位：可表示子网号62 个；（全“1”，“0”不用）
② 主机号（host—id）10位：可表示1022个主机 （全“1”，全“0”不用）
③ 子网可使用的IP地址： 第一子网：从130.50.4.1开始~130.50.4.254； 第二子网：从130.50.8.1开始。
2019/12/18
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。
2019/12/18
10
它们的关系如下：
OSI
应用层
各种应用协议 TELNET,FTP,SMTP
4 运输层
TCP,UDP
ICMP
3 网络层
（Internet层）
RARP ARP
2 Data link 与各种网络的接口
1 物理层
2019/12/18
物理硬件
TCP/IP
Data link,物理层不是 TCP/IP的一部分
即将32bit的IP地址中的每8位用等效的十进制表示，并每 8位之间加上一个点。
例：10000001 00001011 00000011 00011111
129
11
3
31
IP=129.11.3.31
2019/12/18
16
三、IP地址与物理地址
以下图说明
IP地址
首部 应用层数据 TCP报文
网络层及以上 使用IP地址
8个
8个
6个
255.255.252.0
10个
—id（子网号）6位：可表示子网号62 个；（全“1”，“0”不用）
② 主机号（host—id）10位：可表示1022个主机 （全“1”，全“0”不用）
③ 子网可使用的IP地址： 第一子网：从130.50.4.1开始~130.50.4.254； 第二子网：从130.50.8.1开始。
第6章网络互连
(5)内部网可用IP地址 为了避免某个单位内部网选择任意网络地址，
造成与合法的Internet地址发生冲突，IETF 分配了具体的A类、B类和C类地址供单位内 部网使用，这些地址为： A类：10.0.0.0～10.255.255.255 B类：172.16.0.0～172.31.255.255 C类：192.168.0.0～192.168.255.255
网掩码255.255.255.192划分出的4个子网都可以使
用，每个子网的网络地址和主机IP地址范围如下表
所示。
计算机网络技术及应用
24
6.2 因特网的互连协议IP
上例中每个子网的网络地址和主机地址范围。
计算机网络技术及应用
25
6.2 因特网的互连协议IP
（5）默认网关（Default Gateway）
计算机网络技术及应用
2
网络互连方式
计算机网络技术及应用
5
6.2 因特网的互连协议IP
互连网协议IP是TCP/IP体系中两个最重要的协 议之一，与IP协议配套使用的还有三个协议：
地址转换协议ARP（Address Resolution Protocol）。
反向地址转换协议RARP（Reverse Address Resolution Protocol）。
计算机网络技术及应用
26
6.3 网络互连设备
网络互连设备根据它工作的网络层次和所支持 的协议可分为四种类型：
中继器 网桥/第二层交换机 路由器/第三层交换机 网关
计算机网络技术及应用
27
6.3 网络互连设备
1 中继器(Repeater) 中继器的功能
由于信号在介质上传输时，其 幅度将不断地衰减，中继器 是在物理层上实现局域网网 段互连的，用于扩展局域网 的距离，其具体功能是接收 从一条电缆上传输过来的信 号，并将其放大后，再发送 到另一条电缆上。
造成与合法的Internet地址发生冲突，IETF 分配了具体的A类、B类和C类地址供单位内 部网使用，这些地址为： A类：10.0.0.0～10.255.255.255 B类：172.16.0.0～172.31.255.255 C类：192.168.0.0～192.168.255.255
网掩码255.255.255.192划分出的4个子网都可以使
用，每个子网的网络地址和主机IP地址范围如下表
所示。
计算机网络技术及应用
24
6.2 因特网的互连协议IP
上例中每个子网的网络地址和主机地址范围。
计算机网络技术及应用
25
6.2 因特网的互连协议IP
（5）默认网关（Default Gateway）
计算机网络技术及应用
2
网络互连方式
计算机网络技术及应用
5
6.2 因特网的互连协议IP
互连网协议IP是TCP/IP体系中两个最重要的协 议之一，与IP协议配套使用的还有三个协议：
地址转换协议ARP（Address Resolution Protocol）。
反向地址转换协议RARP（Reverse Address Resolution Protocol）。
计算机网络技术及应用
26
6.3 网络互连设备
网络互连设备根据它工作的网络层次和所支持 的协议可分为四种类型：
中继器 网桥/第二层交换机 路由器/第三层交换机 网关
计算机网络技术及应用
27
6.3 网络互连设备
1 中继器(Repeater) 中继器的功能
由于信号在介质上传输时，其 幅度将不断地衰减，中继器 是在物理层上实现局域网网 段互连的，用于扩展局域网 的距离，其具体功能是接收 从一条电缆上传输过来的信 号，并将其放大后，再发送 到另一条电缆上。
06第六章 网络互连与互联网
第6章网络互连与互联网★多个网络互相连接组成范围更大的网络叫做互联网（Internet），网络互相连接构成统一的通信系统，实现更大范围的资源共享。
中继器（Repeater）工作于物理层；网桥（bridge）和交换机（Switch）工作与数据链路层；路由器（Router）工作于网络层；而网关（Gateway）工作于网络层以上的协议层。
*冲突时槽选择题按2 2 8做。
中继器的功能是对接收信号进行再生和发送。
中继器不改变接收到的数字信息，再生的信号与接收信号完全相同，并可以沿着另外的网段传输到远端。
例如在以太网中，限制最多使用4个中继器，最多由5个网段组成。
5-4-3规则，5网段，4中继，3网段可用。
中继器工作于物理层，只是起到扩展传输距离的作用。
集线器（HUB）工作原理上基本上与中继器相同。
简单的说。
集线器是一个多端口的中继器，它把一个端口上收到的数据广播发送到其他所有端口上。
网桥是连接两个局域网段，但它工作于数据链路层。
网桥要分析帧地字段，以解决是否把收到的帧转发到另一个网段上。
以太网中广泛使用的交换机是一种多端口网桥，每一个端口都可以连接一个局域网（二层）。
路由器:工作于网络层。
通常把网络地址叫做逻辑地址（IP地址），把数据链路层地址叫做物理地址（MAC地址）。
由于路由器工作网络层，它处理的信息量比网桥要多，因此处理速度比网桥慢，但路由器的互连能力更强，可以执行复杂的路由选择算法。
路由桥（Routing Brideg）虽然能够运行路由器算法，是属于工作在数据链路层的。
网关：是最复杂的网络互连设备，它用于连接网络层之上执行不同的协议的子网组成异构型因特网。
网关能对互不兼容的高层协议进行转换，翻译和变换。
最后，有时不区分路由器和网关，而是把网络层及其以上进行协议转换的互连设备统称为网关。
广域网互连一般采用在网络层进行协议转换的办法实现。
这里使用的互连设备叫做网关，更确切的说是路由器。
因特网协议（Internet Protocol，IP）是今天使用最广泛的网络，因特网中的主要协议是TCP和IP，所以，Internet协议也叫TCP/IP协议簇。
第6章计算机网络互连
6.1.2.3 . 网桥
3. 网桥类别 1). 透明网桥： 2). 转换网桥： 3). 封装网桥： 4). 源路由网桥 4. 网桥特点 1) 网桥可对网络进行分段。 2) 网桥不能隔离广播帧。
6.1.2.4 交换机
交换机(Switching)也是工作在OSI数据链路层 (OSI参考模型第二层)的设备。它的工作原理与 网桥相同，只是它可提供多个端口的网络连接， 因此，也称交换机为多端口的网桥。
6.1.2.5 路由器
2). 常用的路由协议
大型网络系统，如因特网，可被分解成为多个自治系 统(Autonomous System)。自治系统是指一个可以进 行自我管理的网络。一个自治系统只负责管理自己内 部的路由器。根据自治系统的概念，可以将路由协议 分为两大类：
l 内部网关协议IGP(Interior Gateway Protocol)
• 动态路由适用于网络规模大、网络拓扑 结构复杂且多变的网络的应用。
• 动态路由优点是灵活、实时性好；缺点 是没有静态路由稳定、可靠。
6.1.2.5 路由器
1). 常用的路由算法
(1). 距离向量算法：每一台路由器向外发送全 部或绝大部分的路由表信息，不过该信息只能 发送给临近的路由器。
(2). 链路状态算法：也称为最短路径优先算法， 可以把路由信息传递到网络上的所有节点。不 过每一台路由器只是向外界发送描述自己链路 状态的那一小部分路由表信息。
1) 根据集线器外形尺寸分类：
根据集线器外形尺寸的不同，可分为机架式集线器 和桌面式集线器。
•机架式集线器，符合几何尺寸19英寸的工业规范， 是可安装在机柜中的集线器。
•桌面式集线器不符合几何尺寸19英寸的工业规范， 是放在桌面上的集线器。
第06章-网络互连技术
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。
注意１：
网桥可以用于互联符合 IEEE802 标 准 的 ， 诸 如 CSMA ／ CD 总线网、令牌环网或令牌总线网。
6.1.1 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。
同构网络：指互联的两个网络从应用层到逻辑链 路控制子层，相对应的层次采用相同的协议，而 对数据链路层中的MAC子层和物理层这两层中的 对应层次可遵循不同的协议。
6.2 网络互连的类型与层次
6.2.1 网络互连的类型
１．局域网－局域网互连（LAN — LAN） ２．局域网－广域网互连（LAN — WAN） ３．广域网－广域网互连（WAN — WAN） ４．局域网－广域网－局域网互连
（LAN – WAN – LAN）
LAN — LAN
桥接器
桥接器
路由器
LAN — WAN
• 网络层互连，使用路由器（router），在网络层
存储转发分组。 • 比网络层高的层次互连，使用网关（gateway），
又称网间连接器、信关或联网机。由于对运输层 及运输层以上的协议进行转换，所以网关实际上 关是中继系统中最复杂的一种。
6.3 典型网络互连设备的工作原理
异构网络：是指不同类型网络，这些网络至少从 网络层到物理层的协议都不相同，甚至从应用层 到物理层所有各层对应层次的协议都不相同。
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。
注意１：
网桥可以用于互联符合 IEEE802 标 准 的 ， 诸 如 CSMA ／ CD 总线网、令牌环网或令牌总线网。
6.1.1 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。
同构网络：指互联的两个网络从应用层到逻辑链 路控制子层，相对应的层次采用相同的协议，而 对数据链路层中的MAC子层和物理层这两层中的 对应层次可遵循不同的协议。
6.2 网络互连的类型与层次
6.2.1 网络互连的类型
１．局域网－局域网互连（LAN — LAN） ２．局域网－广域网互连（LAN — WAN） ３．广域网－广域网互连（WAN — WAN） ４．局域网－广域网－局域网互连
（LAN – WAN – LAN）
LAN — LAN
桥接器
桥接器
路由器
LAN — WAN
• 网络层互连，使用路由器（router），在网络层
存储转发分组。 • 比网络层高的层次互连，使用网关（gateway），
又称网间连接器、信关或联网机。由于对运输层 及运输层以上的协议进行转换，所以网关实际上 关是中继系统中最复杂的一种。
6.3 典型网络互连设备的工作原理
异构网络：是指不同类型网络，这些网络至少从 网络层到物理层的协议都不相同，甚至从应用层 到物理层所有各层对应层次的协议都不相同。
六章节网络互连-精品
2019/11/22
3
三、互连网络中间设备
用于网络之间互连的中继设备，称为网络互连设备
①物理层，中继器（转发器）Repeater
网络 扩充②Data link，网桥（桥接口）bridge
③网络层，路由器（Router） 网互络连④ ⑤在网网桥+络路层由以器上，的桥网路关由（（gabtreouwtaeyr）)
网掩码由一连串的“1”和“0”组成。
2019/11/22
22
2
B类地址 10 net—id
本地分配 2
host—id
子网号
主机号
增加子网号 10 net—id subnet—id host—id
6位
10bit
子网掩码 11111111 11111111 111111 0000000000
2019/11/22
等等，都是每一个单位的网络的IP地址。
2019/11/22
13
• 所谓IP地址： 就是给每一个连接在Internet上的主机分配一个
在全世界范围是唯一的32bit地址。 1. IP地址的分类
Internet的IP地址分成5类 A、B、C、D、E类，其中，A、
B、C为常用类，都由二个字符组成。 • A类
8个
8个
6个
255.255.252.0
10个
23
说明:
① Subnet —id（子网号）6位：可表示子网号62 个；（全“1”，“0”不用）
② 主机号（host—id）10位：可表示1022个主机 （全“1”，全“0”不用）
③ 子网可使用的IP地址： 第一子网：从130.50.4.1开始~130.50.4.254； 第二子网：从130.50.8.1开始。
第6章互连网络
Exchange(bn-1bn-2…b1b0)= bn-1bn-2…b1b0
扩展交换互连函数是把地址中的任一位 变反，其表达式为：
Exchange(bn-1bn-2…bk…b1b0)k= bn-1bn-2…bk …b1b0 图6.2 恒等互连示意图
如果设N=8，则n=log2N=3，其互连关系在空间表示一个立方 体，如图6.3所示，因此也称为立方体（Cube）互连函数：
若用r表示线等分宽度中每条线上传送信息的速率，则等分带宽可表示为 P=kwr。
（2）传输时间：是指信息通过网络所用的时间，等于信息长度除以带宽。 （3）飞行时间：是指消息的第一位数据通过网络到达接收端所用的时间。 （4）传输延时：传输延时等于飞行时间与传输时间之和，是消息通过互 连网络的时间，但不包括网络两端硬件设备发送和接收的时间。 （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。
（4）拓扑结构 是指互连网络中各结点之间的连接关系，可分为静态拓扑和动态拓
扑。静态拓扑是在网络运行中其结构不能改变；而在动态拓扑结构中设有 有源开关，在网络运行中可借助于控制信号对连接通路重新组合。
一维静态拓扑有线性结构，二维有圆型、星型、树状和网格型等结 构，三维及以上有超立方体结构等。在动态拓扑中主要分为单级循环网络 和各种多级互连网络，其连接形式与互连函数密切相关。
按照互连函数Exchange()4连接时，第21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 = Exchange(010101)4
扩展交换互连函数是把地址中的任一位 变反，其表达式为：
Exchange(bn-1bn-2…bk…b1b0)k= bn-1bn-2…bk …b1b0 图6.2 恒等互连示意图
如果设N=8，则n=log2N=3，其互连关系在空间表示一个立方 体，如图6.3所示，因此也称为立方体（Cube）互连函数：
若用r表示线等分宽度中每条线上传送信息的速率，则等分带宽可表示为 P=kwr。
（2）传输时间：是指信息通过网络所用的时间，等于信息长度除以带宽。 （3）飞行时间：是指消息的第一位数据通过网络到达接收端所用的时间。 （4）传输延时：传输延时等于飞行时间与传输时间之和，是消息通过互 连网络的时间，但不包括网络两端硬件设备发送和接收的时间。 （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。
（4）拓扑结构 是指互连网络中各结点之间的连接关系，可分为静态拓扑和动态拓
扑。静态拓扑是在网络运行中其结构不能改变；而在动态拓扑结构中设有 有源开关，在网络运行中可借助于控制信号对连接通路重新组合。
一维静态拓扑有线性结构，二维有圆型、星型、树状和网格型等结 构，三维及以上有超立方体结构等。在动态拓扑中主要分为单级循环网络 和各种多级互连网络，其连接形式与互连函数密切相关。
按照互连函数Exchange()4连接时，第21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 = Exchange(010101)4
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
②无连接的数据报方式 每个网络层分组不是按顺序沿着同一条路径发送， 它们被分别进行处理，经过多个路由器和子网后 到达目的端。 分组动态选择路由，按不同路径到达目的地。
2020/8/2
7
数据报方式关键技术： 1）寻址 全局互连的网络地址 <网络、主机> 2）路由 端系统和路由器维护路由表：
目的网络，下一路由器 3）分组生命期：防止分组占用带宽 站点计数
2020/8/2
10
它们的关系如下：
OSI
应用层
各种应用协议 TELNET,FTP,SMTP
4 运输层
TCP,UDP
ICMP
3 网络层
（Internet层）
RARP ARP
2 Data link 与各种网络的接口
1 物理层
2020/8/2
物理硬件
TC的一部分
2020/8/2
5
四、Internet的标准化方法
由于参加互连的计算机网络都使用相同 网际协议IP，因此，可将互连后的网络看 成为一个虚拟网络，或称IP网。因为在进 行通信时，就像在一个网络上通信一样， 看不见网络的各个细节。
2020/8/2
6
五、互连方式
①面向连接的虚电路方式 从源端到目的端的虚电路是由一系列的虚电路连 接起来的。 每个路由器负责转发输入分组，并按要求转换分 组格式和虚电路号，
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。
2020/8/2
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。
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
2020/8/2
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.
时间戳 4）差错控制和流量控制
允许路由器和接收端限制它们接收数据的速率。 5）分段和重组
透明分段法：某个数据报分出的若干个数据报经过一个 路由器重组，分段对于后面的网络完全透明。 不透明分段法：中间路由器不重组数据报分段，由接收 端主机负责重组该数据报。
2020/8/2
8
③两种互连方式的优缺点 面自连接 优点：缓冲区可以预约，按序，使用较短的分组， 缺点：需要维护一 张表存储打开连接的信息
2020/8/2
12
二、IP地址及其转换
在TCP/IP体系中，IP地址是一个最重 要的概念。 • 什么叫IP地址?
例：我们实验室的IP：211.114.2.4 （C类） 华工校园网的IP：202.114.0.245 教育网（武汉）：202.112.1.81 计算机系网关： 211.69.206.254
0 net—id host —id
1字节
3字节
网络号1~126
2020/8/2
网络号字符
主机号字符 （host —id）
14
B类 10 Net-id 2字节
host —id 2字节
128.1~191.254网号
C类 110 Net-id 3字节
host —id
1字节 192.0.1~223.255.254（网号范围）
等等，都是每一个单位的网络的IP地址。
2020/8/2
13
• 所谓IP地址： 就是给每一个连接在Internet上的主机分配一个
在全世界范围是唯一的32bit地址。 1. IP地址的分类
Internet的IP地址分成5类 A、B、C、D、E类，其中，A、
B、C为常用类，都由二个字符组成。 • A类
2020/8/2
3
三、互连网络中间设备
用于网络之间互连的中继设备，称为网络互连设备
①物理层，中继器（转发器）Repeater
网络 扩充②Data link，网桥（桥接口）bridge
③网络层，路由器（Router） 网互络连④⑤网在桥网+络路层由以器上，的桥网路关由（（gabtreouwtaeyr）)
11
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。
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。
2020/8/2
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。
D类 是广播地址，留Internet的IAB使用
1110
组播地址
E类 11110
路由固定，无法绕过故障区域 子网为不可靠数据报方式时，实现困难 无连接 特点：更有可能造成拥塞，但也更能适应拥塞 路由器崩溃时的健壮性，需更长的分组头部 可以进行动态路由选择。
2020/8/2
9
6.2节 网络互连协议IP
6.2.1网际互连协议IP
IP协议是TCP/IP体系中二个中最主要的协议之 一，与IP协议配套使用的还有三个协议： • 地址解析协议ARP(Address Resolution Protocol) • 逆地址解析协议RARP. (Reverse Address Resolution Protocol) • Internet控制报文协议ICMP.(Internet Control Message Protocol)
2020/8/2
7
数据报方式关键技术： 1）寻址 全局互连的网络地址 <网络、主机> 2）路由 端系统和路由器维护路由表：
目的网络，下一路由器 3）分组生命期：防止分组占用带宽 站点计数
2020/8/2
10
它们的关系如下：
OSI
应用层
各种应用协议 TELNET,FTP,SMTP
4 运输层
TCP,UDP
ICMP
3 网络层
（Internet层）
RARP ARP
2 Data link 与各种网络的接口
1 物理层
2020/8/2
物理硬件
TC的一部分
2020/8/2
5
四、Internet的标准化方法
由于参加互连的计算机网络都使用相同 网际协议IP，因此，可将互连后的网络看 成为一个虚拟网络，或称IP网。因为在进 行通信时，就像在一个网络上通信一样， 看不见网络的各个细节。
2020/8/2
6
五、互连方式
①面向连接的虚电路方式 从源端到目的端的虚电路是由一系列的虚电路连 接起来的。 每个路由器负责转发输入分组，并按要求转换分 组格式和虚电路号，
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。
2020/8/2
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。
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
2020/8/2
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.
时间戳 4）差错控制和流量控制
允许路由器和接收端限制它们接收数据的速率。 5）分段和重组
透明分段法：某个数据报分出的若干个数据报经过一个 路由器重组，分段对于后面的网络完全透明。 不透明分段法：中间路由器不重组数据报分段，由接收 端主机负责重组该数据报。
2020/8/2
8
③两种互连方式的优缺点 面自连接 优点：缓冲区可以预约，按序，使用较短的分组， 缺点：需要维护一 张表存储打开连接的信息
2020/8/2
12
二、IP地址及其转换
在TCP/IP体系中，IP地址是一个最重 要的概念。 • 什么叫IP地址?
例：我们实验室的IP：211.114.2.4 （C类） 华工校园网的IP：202.114.0.245 教育网（武汉）：202.112.1.81 计算机系网关： 211.69.206.254
0 net—id host —id
1字节
3字节
网络号1~126
2020/8/2
网络号字符
主机号字符 （host —id）
14
B类 10 Net-id 2字节
host —id 2字节
128.1~191.254网号
C类 110 Net-id 3字节
host —id
1字节 192.0.1~223.255.254（网号范围）
等等，都是每一个单位的网络的IP地址。
2020/8/2
13
• 所谓IP地址： 就是给每一个连接在Internet上的主机分配一个
在全世界范围是唯一的32bit地址。 1. IP地址的分类
Internet的IP地址分成5类 A、B、C、D、E类，其中，A、
B、C为常用类，都由二个字符组成。 • A类
2020/8/2
3
三、互连网络中间设备
用于网络之间互连的中继设备，称为网络互连设备
①物理层，中继器（转发器）Repeater
网络 扩充②Data link，网桥（桥接口）bridge
③网络层，路由器（Router） 网互络连④⑤网在桥网+络路层由以器上，的桥网路关由（（gabtreouwtaeyr）)
11
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。
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。
2020/8/2
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。
D类 是广播地址，留Internet的IAB使用
1110
组播地址
E类 11110
路由固定，无法绕过故障区域 子网为不可靠数据报方式时，实现困难 无连接 特点：更有可能造成拥塞，但也更能适应拥塞 路由器崩溃时的健壮性，需更长的分组头部 可以进行动态路由选择。
2020/8/2
9
6.2节 网络互连协议IP
6.2.1网际互连协议IP
IP协议是TCP/IP体系中二个中最主要的协议之 一，与IP协议配套使用的还有三个协议： • 地址解析协议ARP(Address Resolution Protocol) • 逆地址解析协议RARP. (Reverse Address Resolution Protocol) • Internet控制报文协议ICMP.(Internet Control Message Protocol)