计算机网络课件-第三章网络互连
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第3章 主要内容
• 3.1 网络互连 的概念 • 3.2 互连设备
本章学习目标
本章主要介绍计算机网络互连设备、Internet 的基础知识与应用。通过本章学习，应该能够：
了解计算机网络的互连设备
3.1网络互连 的概念和互连设备
3.1.1 网络互连的概念
3.1.2 网络互连的种类和方式
3.1.2 中继器
1．中继器
• 中继器又叫转发器，是两个网络在物理层上的连接，用
于连接具有相同物理层协议的局域网，是局域网互连的
最简单的设备。 • 中继器一般用于延伸局域网的覆盖范围，由于信号在介
质上传输时，强度会不断衰减，使得信号传输的距离被
限制在一定范围内，使得中继器可以延长信号传输的距 离。所以主要作用是放大信号。
Regenerated signal
2．网桥
• 当局域网上的用户日益增多，工作站数量日益增加时， 局域网上的信息量也将随着增加，可能会引起局域网性 能的下降。这是所有局域网共存的一个问题。在这种情
况下，必须将网络进行分段，以减少每段网络上的用户
量和信息量。将网络进行分段的设备就是网桥。 • 网桥的第二个适应场合就是用于互联两个相互独立而又
网络互连：把分布再不同地理位置的计算机网络用网络互
连设备连接起来，形成一个范围更广、规模更大的网络系 统，实现更大范围内的资源共享和数据通信。 网络互连的目的： 充分、有效地利用已有的网络资源 改善网络性能 提高网络的可靠性和安全性
网络互连的概念
（1）互连（Interconnection）：是指网络在物理上的连接， 两个网络之间至少有一条在物理上连接的线路，它为两个 网络的数据交换提供了物资基础和可能性，但并不能保证 两个网络一定能够进行数据交换，这要取决于两个网络的 通信协议是不是相互兼容。 （2）互联（internetworking）：是指网络在物理和逻辑上， 尤其是逻辑上的连接。 （3）互通（intercommunication）：是指两个网络之间可以 交换数据。 （4）互操作（interoperability）：是指网络中不同计算机 系统之间具有透明地访问对方资源的能力。
图3-4 网关连接
思考：请对几种互连方式从互连设备、互
wenku.baidu.com
连层次、应用场合、功能、优点、缺点进
行对比。
有联系的局域网。
• 网桥是在数据链路层上连接两个网络，即网络的数据链 路层不同而网络层相同时要用网桥连接。
网桥的工作原理
网桥可以在数据链路层进行存储转发。网桥可以从一个
局域网上接受数据帧，然后判断帧中的目的地址，以便决 定是否转发帧，以及在网桥的哪个端口转发，所以网桥应 当了解整个互联网中各个站点的位置信息， 网桥可以起一定的过滤作用及隔离作用，如以太网中， 被网桥隔开的各个子网是不同的冲突域，每个子网的传输 介质由子网内部的站点共享，每个子网中都可以有一个站 点发送信息，不同子网中信号不会发生冲突。
网桥可以提高网络的安全性和可靠性
网桥可以进行差错控制
网桥存在的问题
由于要对收到的帧进行存储、处理、转发等工作，
索引存在一定延迟
有可能产生“广播风暴”
3．路由器
随着网络的扩大，网桥在路由选择、拥塞控制、容错及网络管
理等方面远远不能满足要求。路由器则加强了这方面的功能
路由器是工作在网络层的互连设备，作用是在网络层对分组进 行存储转发和过滤，选择路由，实现多个网络的互连。 1．路由器与网桥的区别 路由器和网桥的一个重要区别是：网桥独立于高层协议，它 把几个物理网络连接起来后提供给用户的仍然是一个逻辑网络 ，用户根本不知道有网桥存在；路由器则利用互连网协议将网 络分成几个逻辑子网。 使用了路由器，便开始进入广域网和远程通信链路的范畴。
4．协议转换器（网关）
网关是在网络层以上进行协议转换的设备，可以工作在网 络层以上各层，主要是传输层和应用层。 网关使用适当的硬件和软件，实现不同网络的协议转换， 硬件提供不同网络的接口，软件进行不同网络的协议转换。 网关实现协议转换的方法有两种： 直接转换：把进入网关的数据包转换为输出网络的数据包 格式 第二种：制定一种统一的网间数据包格式，这种格式不在 网络内使用，只在网关使用，当数据包跨越网络时，网关 先把它转换为统一的网间格式，再由网间格式转换为另一 返回本节 网络的数据包格式。
• 中继器只是一个连接不同网段的设备，而不是连接不同
网络的设备。所以用中继器连接的网络只是一个范围扩 大了的局域网。
图3-1 用中继器连接两个网段
整个以太网中，同一时间，只有一个站点可以发送信息
Repeaters regenerate weakened signals
Weakened signal Repeater
图3-3 用路由器连接网络
路由器的数据交换
A
数据包 传送到：目的主机（网络地址） Router 1（物理地址） 数据包 Router 1 传送到：目的主机（网络地址） Router 2（物理地址）
Router 2
Router 3
传送到：目的主机（网络地址） Router 3（物理地址）
分组
A bridge connecting two networks
Segment 1
Bridge
Segment 2
图3-2 网桥互联
网桥的功能：
网桥可以连接两个或多个本地局域网 网桥可以连接距离较远的局域网 网桥可以接受和转发帧
网桥可以进行协议转换
网桥有路径选择功能 网桥可以改善局域网性能
3.1.2 网络互连的种类和方式
1、网络互连的种类：
局域网和局域网的互连
局域网和广域网的互连
局域网—广域网—局域网的互连 广域网和广域网的互连
2、网络互连的方式
根据网络进行网络互连所在的层次，常用的互连设备有
以下几类：
（1）物理层互连：可以连接两个同质的网络，如两个以 太网，物理层互连设备为中继器（Repeater），中继 器可把两个数据链路层以及以上各层完全相同的网络 连接起来。实际上是把多个网段连接在一起，形成一 个范围延伸了的局域网。 （2）数据链路层互连：用于两个局域网的互连，当两个 局域网的MAC层不同时，可以使用网桥（Bridge）实现
B
数据包 传送到：目的主机（网络地址） 目的主机（物理地址）
数据包
路由器的特点
路由器可以进行网络层及以下层的协议转换，多协议路由器
可以支持多种协议的路由选择
如果收到的分组中的目的地址在路由表中无法找到，路由器 会将分组丢弃，而不象网桥那样广播发送。
可以提供最佳路径选择
路由器对经过的分组做较多的处理，会产生一定的延迟。 路由器的安装配置比较麻烦。
网桥的工作原理
主机A ... 主机B ...
网络层 LLC MAC
分组 分组
网桥 分组 802.3 802.3 分组 分组 802.4 802.4 分组 分组
分组 分组
802.3
分组
分组
802.4
802.4
分组
分组 令牌总线 局域网
物理层 802.3 CSMA/CD 局域网
802.3
分组
802.4
互连。
（3）网络层互连：用于局域网域局域网的互连、 局域网与广域网、广域网与广域网的互连，互连 设备是路由器（Router），实现网络层及网络层 以下各层的协议转换。 （4）网络层以上的互连：互连设备是网关 （Gateway），负责网络层以上各层的协议转换。
3、网络互连设备
1．中继器 2．网桥 3．路由器 4．协议转换器（网关）
3.1.4 网桥
3.1.5 路由器 3.1.6 网关 3.1.7 几种互连方式的对比
3.1.1 网络互连的概念
不同的网络之间存在各种差异：不同的寻址模式，不同的
最大分组长度，不同的网络接口，不同的网络访问机制，
不同的等待时限，不同的路由寻找技术，不同的访问控制 技术，不同的差错恢复能力和状态报告等。
• 3.1 网络互连 的概念 • 3.2 互连设备
本章学习目标
本章主要介绍计算机网络互连设备、Internet 的基础知识与应用。通过本章学习，应该能够：
了解计算机网络的互连设备
3.1网络互连 的概念和互连设备
3.1.1 网络互连的概念
3.1.2 网络互连的种类和方式
3.1.2 中继器
1．中继器
• 中继器又叫转发器，是两个网络在物理层上的连接，用
于连接具有相同物理层协议的局域网，是局域网互连的
最简单的设备。 • 中继器一般用于延伸局域网的覆盖范围，由于信号在介
质上传输时，强度会不断衰减，使得信号传输的距离被
限制在一定范围内，使得中继器可以延长信号传输的距 离。所以主要作用是放大信号。
Regenerated signal
2．网桥
• 当局域网上的用户日益增多，工作站数量日益增加时， 局域网上的信息量也将随着增加，可能会引起局域网性 能的下降。这是所有局域网共存的一个问题。在这种情
况下，必须将网络进行分段，以减少每段网络上的用户
量和信息量。将网络进行分段的设备就是网桥。 • 网桥的第二个适应场合就是用于互联两个相互独立而又
网络互连：把分布再不同地理位置的计算机网络用网络互
连设备连接起来，形成一个范围更广、规模更大的网络系 统，实现更大范围内的资源共享和数据通信。 网络互连的目的： 充分、有效地利用已有的网络资源 改善网络性能 提高网络的可靠性和安全性
网络互连的概念
（1）互连（Interconnection）：是指网络在物理上的连接， 两个网络之间至少有一条在物理上连接的线路，它为两个 网络的数据交换提供了物资基础和可能性，但并不能保证 两个网络一定能够进行数据交换，这要取决于两个网络的 通信协议是不是相互兼容。 （2）互联（internetworking）：是指网络在物理和逻辑上， 尤其是逻辑上的连接。 （3）互通（intercommunication）：是指两个网络之间可以 交换数据。 （4）互操作（interoperability）：是指网络中不同计算机 系统之间具有透明地访问对方资源的能力。
图3-4 网关连接
思考：请对几种互连方式从互连设备、互
wenku.baidu.com
连层次、应用场合、功能、优点、缺点进
行对比。
有联系的局域网。
• 网桥是在数据链路层上连接两个网络，即网络的数据链 路层不同而网络层相同时要用网桥连接。
网桥的工作原理
网桥可以在数据链路层进行存储转发。网桥可以从一个
局域网上接受数据帧，然后判断帧中的目的地址，以便决 定是否转发帧，以及在网桥的哪个端口转发，所以网桥应 当了解整个互联网中各个站点的位置信息， 网桥可以起一定的过滤作用及隔离作用，如以太网中， 被网桥隔开的各个子网是不同的冲突域，每个子网的传输 介质由子网内部的站点共享，每个子网中都可以有一个站 点发送信息，不同子网中信号不会发生冲突。
网桥可以提高网络的安全性和可靠性
网桥可以进行差错控制
网桥存在的问题
由于要对收到的帧进行存储、处理、转发等工作，
索引存在一定延迟
有可能产生“广播风暴”
3．路由器
随着网络的扩大，网桥在路由选择、拥塞控制、容错及网络管
理等方面远远不能满足要求。路由器则加强了这方面的功能
路由器是工作在网络层的互连设备，作用是在网络层对分组进 行存储转发和过滤，选择路由，实现多个网络的互连。 1．路由器与网桥的区别 路由器和网桥的一个重要区别是：网桥独立于高层协议，它 把几个物理网络连接起来后提供给用户的仍然是一个逻辑网络 ，用户根本不知道有网桥存在；路由器则利用互连网协议将网 络分成几个逻辑子网。 使用了路由器，便开始进入广域网和远程通信链路的范畴。
4．协议转换器（网关）
网关是在网络层以上进行协议转换的设备，可以工作在网 络层以上各层，主要是传输层和应用层。 网关使用适当的硬件和软件，实现不同网络的协议转换， 硬件提供不同网络的接口，软件进行不同网络的协议转换。 网关实现协议转换的方法有两种： 直接转换：把进入网关的数据包转换为输出网络的数据包 格式 第二种：制定一种统一的网间数据包格式，这种格式不在 网络内使用，只在网关使用，当数据包跨越网络时，网关 先把它转换为统一的网间格式，再由网间格式转换为另一 返回本节 网络的数据包格式。
• 中继器只是一个连接不同网段的设备，而不是连接不同
网络的设备。所以用中继器连接的网络只是一个范围扩 大了的局域网。
图3-1 用中继器连接两个网段
整个以太网中，同一时间，只有一个站点可以发送信息
Repeaters regenerate weakened signals
Weakened signal Repeater
图3-3 用路由器连接网络
路由器的数据交换
A
数据包 传送到：目的主机（网络地址） Router 1（物理地址） 数据包 Router 1 传送到：目的主机（网络地址） Router 2（物理地址）
Router 2
Router 3
传送到：目的主机（网络地址） Router 3（物理地址）
分组
A bridge connecting two networks
Segment 1
Bridge
Segment 2
图3-2 网桥互联
网桥的功能：
网桥可以连接两个或多个本地局域网 网桥可以连接距离较远的局域网 网桥可以接受和转发帧
网桥可以进行协议转换
网桥有路径选择功能 网桥可以改善局域网性能
3.1.2 网络互连的种类和方式
1、网络互连的种类：
局域网和局域网的互连
局域网和广域网的互连
局域网—广域网—局域网的互连 广域网和广域网的互连
2、网络互连的方式
根据网络进行网络互连所在的层次，常用的互连设备有
以下几类：
（1）物理层互连：可以连接两个同质的网络，如两个以 太网，物理层互连设备为中继器（Repeater），中继 器可把两个数据链路层以及以上各层完全相同的网络 连接起来。实际上是把多个网段连接在一起，形成一 个范围延伸了的局域网。 （2）数据链路层互连：用于两个局域网的互连，当两个 局域网的MAC层不同时，可以使用网桥（Bridge）实现
B
数据包 传送到：目的主机（网络地址） 目的主机（物理地址）
数据包
路由器的特点
路由器可以进行网络层及以下层的协议转换，多协议路由器
可以支持多种协议的路由选择
如果收到的分组中的目的地址在路由表中无法找到，路由器 会将分组丢弃，而不象网桥那样广播发送。
可以提供最佳路径选择
路由器对经过的分组做较多的处理，会产生一定的延迟。 路由器的安装配置比较麻烦。
网桥的工作原理
主机A ... 主机B ...
网络层 LLC MAC
分组 分组
网桥 分组 802.3 802.3 分组 分组 802.4 802.4 分组 分组
分组 分组
802.3
分组
分组
802.4
802.4
分组
分组 令牌总线 局域网
物理层 802.3 CSMA/CD 局域网
802.3
分组
802.4
互连。
（3）网络层互连：用于局域网域局域网的互连、 局域网与广域网、广域网与广域网的互连，互连 设备是路由器（Router），实现网络层及网络层 以下各层的协议转换。 （4）网络层以上的互连：互连设备是网关 （Gateway），负责网络层以上各层的协议转换。
3、网络互连设备
1．中继器 2．网桥 3．路由器 4．协议转换器（网关）
3.1.4 网桥
3.1.5 路由器 3.1.6 网关 3.1.7 几种互连方式的对比
3.1.1 网络互连的概念
不同的网络之间存在各种差异：不同的寻址模式，不同的
最大分组长度，不同的网络接口，不同的网络访问机制，
不同的等待时限，不同的路由寻找技术，不同的访问控制 技术，不同的差错恢复能力和状态报告等。