网络互联与设备课件

6.1.1 网络互联的概述
802.5 LAN
WAN-WAN
网关
WAN
网关
802.3 LAN
802.4 LAN
网桥
网关
X.25 WAN
LAN-WAN
LAN-WAN
LAN-WAN-LAN
802.3 LAN
6.1.2 网络互联的层次
1．数据链路层互联 数据链路层互联的设备是网桥（Bridge）。网桥可用于局域网之间的连
网卡是工作在OSI模型物理层和数据链路层的接口设备。 网卡通常包括RAM、EPROM、DSP芯片（也称数字信号处理
器）、主机总线接口和物理链路接口、收发器（用于接收 和发送物理层传输的信号）等部件。
数据链路控 制器EDLC
缓冲区 RAM
站地址 EPROM
曼彻斯特编码/ 译码器MCC
主机接口 控制ASIC
（2）局域网连接设备和应用。主要介绍网络适配器、中继器、集线 器、网关和以太网交换机等局域网连接设备的主要工作原理和特 点，以及这些设备的基本使用。
（3）网络互联设备与应用。主要介绍路由器和网关的特点、主要工 作原理、以及基本使用。
（4）网络互联技术。主要介绍光纤分布式数据接口（FDDI）、综合 业务数字网（ISDN）、公共分组交换数据网（X.25）、数字数据 网（DDN）、帧中继（Frame Relay）、ADSL和ATM技术等网 络互联采用的技术的基本特征、适用范围和基本用途。
通信，例如，1台100Mb/s的24口交换机，其每个端 口理论上均可同时达到100Mb/s的速率。
6.2.5 以太网交换机
1．交换机性能指标 影响交换机性能的指标主要是MPPS和背板带宽。MPPS是Million
Packet Per Second的缩写，即每秒可转发多少个百万数据 包。 2．交换机分类 以太网交换机有多种分类方法。从外观形态和功能上可分为模块 式交换机和固定端口交换机。从应用规模上可分为企业级交换 机、部门级交换机、工作组级交换机等。从实用角度上可分为 低端固定交换机、低端可变端口交换机、中型交换机和高端交 换机等。 3．交换机工作方式 交换机的工作方式是存储转发，它将某个端口发送的数据帧先存 储在该端口的缓冲区，通过解析数据帧，获得目的MAC地址， 然后在交换机的MAC地址与端口对应地址表中，检索该目的 主机所连接到的交换机端口，找到后就将数据帧从源端口直接 复制到目的端口缓冲区中，转发到该网段或主机。
第6章 网络互联与设备
6.1 网络互联的基本概念 6.2 局域网互联设备和应用 6.3 路由器与网关 6.4 网络互联技术 6.5 扩展读物
本章要点
本章讲述网络互联的基础知识。主要涉及网络互联的基本概念，局域 网互联设备、路由器、网关等基础知识和一般应用，常用的网络 互连技术。具体内容概括如下。
（1）网络互联的基本概念。主要介绍网络互联基本概念；网络互联 的4种主要类型；网络互联的3个层次——数据链路层互联、网络 层互联和高层互联。
6.2.3 集线器
集线器（Hub）一般认为工作在OSI模型的物理层，是将局域网中 节点的线缆集中在一起的设备，主要作为网络连接的中心点， 通常联网的节点通过非屏蔽双绞线与集线器连接。使用集线器 连接网络的特点是：当网络中某条线路或某个节点出现故障时， 不会影响网络上其他节点的正常工作。
6.2.4 ห้องสมุดไป่ตู้桥
6.2.4 网桥
1．透明网桥 透明网桥有3个主要功能：地址学习、数据帧过滤和转发。 在网桥中保存着一个地址数据表，用于存放网桥端口和MAC地
址（相连网段中计算机的MAC地址）。该表是自动地、动态 地和自主地建立的。即通过自学习的方式，不需要网络管理员 与配置协议的干预。自学习和转发过程如下。 （1）地址数据表初始为空。 （2）当一个数据帧到达网桥的一个端口时，网桥检索地址数据 表，如果发现该帧的目的地址不在表中，则网桥将该数据帧复 制到所有其他端口（除了进入端口）的缓冲区中，该帧被广播 到与该端口相连的网段中。 （3）当一个数据帧到达网桥的一个端口时，并且该帧的目的地 址在表中，网桥将该帧转发到合适的端口。如果在一段时间后， 没有接收到以表中某一个地址作为源地址的数据帧，网桥将表 中这个地址删除。
（3）在接收数据时，网卡查看传输介质上的数据信号，如果发 现数据帧中的目的地址与本网卡地址相同，并对数据帧进行差 错检测。检验正确的数据帧，网卡才会接收。
6.2.2 中继器
中继器是工作在OSI模型物理层的互联设备，实现两个网络之间 的电气连接。因此，中继器只能用于连接两个相同的局域网， 其作用是把一个局域网中传输的电信号增强后再传送到另一个 局域网上。中继器要求网络是同类型的，而且采用相同的协议 和速率，且起到了维持通过局域网的信号电平，从而扩展了局 域网段的长度。如图所示显示了一个中继器连接两个相同类型 的局域网。
6.2.4 网桥
3．网桥的主要性能 （1）网桥可以连接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。 （2）网桥接收从两个局域网介质传来的各帧，然后根据帧的目
的地址，有选择地把从一个网络来的链路帧重新发送到另一个 网络上去，实现通信。 （3）网桥互联的网络在数据链路层以上采用相同的协议。 （4）网桥可以分隔两个网络之间的广播通信量，有利于改善互 联网络的性能与安全性。 （5）网桥对更高层次的协议是透明的，即用户看不到它们的存 在，这样互联的网络看起来就像一个单一的逻辑网络。 用网桥连接局域网时，当网段之间的数据传输量较大时，网桥可 能成为网络的数据传输瓶颈，从而降低网段之间的通信速度。
6.2 局域网互联设备和应用
6.2.1 网络适配器 6.2.2 中继器 6.2.3 集线器 6.2.4 网桥 6.2.5 以太网交换机
6.2.1 网络适配器
网络适配器（Network Interface Card，NIC）简称网卡，是计算机与传输介质的接口。
目前常用的网卡是PCI总线接口网卡（Peripheral Component Interconnect，外围设备互连）。
接，也能支持局域网的远程连接，它在网络互联中起到了数据接收、 地址过滤与数据转发的作用。用网桥实现数据链路层互联时，互联网 络的数据链路层与物理层的协议可以相同，也可以不同。 2．网络层互联 网络层互联主要是解决路由选择、拥塞控制、差错处理与分段技术等问 题。网络层互联的设备是路由器（Router）。路由器提供了各种速 率的链路或子网接口，参加管理网络。用路由器实现网络层互联时， 互联网络的网络层与以下各层的协议可以相同，也可以不同。 3．高层互联 高层互联的设备是网关（Gateway）。传输层及以上各层协议不同的 网络之间的互联属于高层互联。高层互联使用的网关大多是应用层网 关，简称应用网关（Application Gateway）。用应用网关实现高 层互联时，允许两个网络的应用层及以下各层网络协议是不同的。
内部 接收器
RJ-45
BOOT ROM
主机系统总线
6.2.1 网络适配器
网卡的存储器（EPROM）中保存了一个全球唯一的网络节点地 址，这个地址被称为介质访问控制（Media Access Control， MAC），又叫硬件地址或网卡地址，由网卡生产厂商在生产 网卡时写入网卡的EPROM芯片中。
特征、应用环境和工作方式 了解光纤分布式数据接口、综合业务数字网、公共
分组交换数据网、数字数据网、帧中继、ADSL和 ATM技术等基本特点和应用
重要术语
光纤分布式数据接口（FDDI）：Fiber Distributed Data Interface 综合业务数字网（ISDN）：Integrated Services Digital Network 非对称数字用户线路（ADSL）：Asymmetric Digital Subscriber Line 模拟传输：Analog Transmission 互联：Interconnection 互通：Intercommunication 互操作：Interoperability 网关：Gateway 应用网关：Application Gateway 路由器：Router 网桥：Bridge 透明网桥：Transparent Bridge 中继器：Repeat 集线器：Hub 交换机：Switch 直通交换：Cut Through 存储转发交换：Store Forward 无碎片交换：Fragment Free 网络适配器（NIC）：Network Interface Card 数字数据网（DDN）：Digital Data Network 帧中继（FR）：Frame Relay 异步传输模式（ATM）：Asynchronous Transfer Mode
6.1 网络互联的基本概念
6.1.1 网络互联的概述 6.1.2 网络互联的层次
6.1.1 网络互联的概述
1．网络互联的要点 网络互联是指把网络与网络连接起来，在用户之间实现跨网络的
通信与操作的技术。 在互联网络中，每个网络中的网络资源都应成为互联网中的资源。
互联网络资源的共享服务与物理网络结构是分离的。互联网络 结构对于网络用户是透明的，且屏蔽了各子网在网络协议、服 务类型与网络管理等方面的差异。 网络互联的基本要求如下。 （1）在网络之间提供一条链路，至少需要一条物理和链路控制 的链路。 （2）在不同网络的进程间提供路径选择和传递数据。 （3）提供各用户使用网络的记录和保持状态信息。 （4）协调各个网络的不同特性。
以太网的介质访问控制方法（CSMA/CD）是在网卡内部实现的。 具体步骤如下。
（1）在发送数据时，网卡首先侦听传输介质上是否有载波信号， 一直到侦听到传输介质内没有载波信号了，则开始传输数据。
（2）网卡在数据传输中继续侦听传输介质，如果检测到信号冲 突，则立即停止该次的信号发送，并等待一段时间后，再重新 发送数据信号。如果数据经过多次重传后仍然发生冲突，就放 弃发送。
学习目标