计算机网络技术-第五章

OSI层次与网络互联设备对照表
OSI层次 功 能 向用户提供接口 数据的表示、压缩、 加密 建立、管理和结束会 话 将数据包传送到指定 端口 网络互联设备 网关 网关 网关 网关 路由器、第三层交 换机 网桥、局域网交换 机 中继器、集线器等
第 五 章 网 络 互 连
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层
第 五 章 网 络 互 连
静态路由表 由系统管理员事先设置 好的，固定不变的路由表。 好的，固定不变的路由表。它不会随 未来网络结构的改变而改变。 未来网络结构的改变而改变。 动态路由表 它是一种可以根据网络 系统的运行情况，自动调整的路由表。 系统的运行情况，自动调整的路由表。 使用动态路由表的路由器会根据路由 选择协议提供的功能， 选择协议提供的功能，自动学习和记 忆网络运行情况。 忆网络运行情况。
数据链路 将数据帧传送到指定 层 主机 物理层 传输比特流
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中继器和集线器 工作在物理层，具 有对信号进行放大和转发的功能 网桥 工作在数据链路层，网络间 存储转发设备，具有帧存储、处理、 和转发，帧寻址，通信隔离和差错 控制功能 路由器 工作在网络层，网络间存储 转发设备，具有存储转发、路由选 择、流量控制、通信隔离和差错控 制功能
第 五 章 网 络 互 连
路由表： 路由表：用来存储所连接子网的状 态信息， 网络上路由器的个数、 态信息，如，网络上路由器的个数、 相邻路由器的名字、 相邻路由器的名字、网络地址以及 相邻路由器之间的距离等内容。 相邻路由器之间的距离等内容。路 由器在工作时， 由器在工作时，正是利用路由表来 进行路由选择， 进行路由选择，确定数据包的最佳 转发路径。 转发路径。常见的路由表有以下两 类：
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②端口密度：通常是指以太网交换机 端口密度： 能够提供的10Mb/s的端口的数目， 的端口的数目， 能够提供的 的端口的数目 有时也定义为设备端口的数量。 有时也定义为设备端口的数量。通 常以太网交换机的端口密度为8的倍 常以太网交换机的端口密度为 的倍 口和32口等 数（8口、16口、24口和 口等）， 口 口 口和 口等）， 所谓16口 即该交换机可以提供16 所谓 口，即该交换机可以提供 的端口。 个10Mb/s的端口。 的端口 高速端口：主要用于连接高速设备。 ③高速端口：主要用于连接高速设备。 这类端口又分为， 这类端口又分为，100Mb/s的专用 的专用 端口和共享端口。 端口和共享端口。
数据转发
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源端将带有目的主机的网络层协议地址的 数据包发送给已知路由器； 数据包发送给已知路由器； 路由器接收数据包，检测包的目的地址； 路由器接收数据包，检测包的目的地址； 根据路由表确定如何处理包： 根据路由表确定如何处理包：未知下一跳 地址，丢弃包；已知下一跳的地址， 地址，丢弃包；已知下一跳的地址，将数 据包种的目的物理地址改为下一跳路由器 的物理地址； 的物理地址； 将数据包传送给下一跳路由器，直到目的 将数据包传送给下一跳路由器， 地。
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（2）背板带宽 ） 在交换机内部也有CPU、内存和主 在交换机内部也有 、 板。只不过这些部件都是为数据交换 而设计的。 而设计的。 背板带宽又称为背板吞吐量 又称为背板吞吐量。 背板带宽又称为背板吞吐量。交换 机中的背板相当于计算机中的主板， 机中的背板相当于计算机中的主板， 背板带宽就相当于总线速率， 背板带宽就相当于总线速率，它是交 换机的接口处理器和数据总线间所能 吞吐的最大数据量。 吞吐的最大数据量。如，一台背板带 宽为2.4Gb/s的24口交换机可以为每 宽为 的 口交换机可以为每 个端口平均分配100Mb/s的带宽速率。 的带宽速率。 个端口平均分配 的带宽速率
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网桥的类型
透明网桥 由个网桥自己决定路由选择 源路由网桥 由发送帧的源节点负责路由 选择
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网桥的特性
可转发任何网络层协议的数据流 （这些网络的物理层和数据链路层 可以使用相同或不同的协议， 可以使用相同或不同的协议，但高 层的协议应当相同或兼容） 层的协议应当相同或兼容） 不具有隔离广播信息的能力 在不同局域网之间提供转换功能
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④管理端口：在交换机上通常配置有 管理端口： 管理端口， 管理端口，用来连接一个终端或计 算机， 算机，通过这个终端或计算机对交 换机的其他端口进行配置， 换机的其他端口进行配置，如，配 置VLAN等。 等 其他端口：扩展端口， ⑤其他端口：扩展端口，用于和其他 类型的网络或介质连接（ 类型的网络或介质连接（BNC、 、 AUI和光纤端口等）。 和光纤端口等）。 和光纤端口等
注意，数据转发过程中IP地址不变， 但需要进行地址转换并改变目的物理 地址（MAC）
路由器工作原理
第 五 章 网 络 互 连
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路由器的主要特点
很强的异种网络互联能力，可互联不同 的MAC协议、不同的传输介质、不同的 拓扑结构、不同传输速率的网络。 具有基于IP地址进行包过滤的防火墙功 能 将大型网络微段化，提高网络性能和带 宽，便于管理和维护。
如何在物理上把两种不同的网络连接起来。 如何实现一种网络与另一种网络的互访与 通信。 如何解决两种不同网络之间在协议方面的 差异。 如何处理两种网络之间在传输速率方面的 差别。
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网络互联的类型
局域网与局域网互联 局域网与广域网互联 广域网与广域网互联
网络互联的连接方式
利用网间连接器 通过互联网
网络互联中的几个重要概念 简称互连）： ）：指在 （1）网络的互联接 （简称互连）：指在 ）
物理网络之间必须存在一条以上的物理 连接线路。 连接线路。 ）：指在网 （2）网络的互通信（简称互通）：指在网 ）网络的互通信（简称互通）： 络互联接的基础上， 络互联接的基础上，网络之间可以进行 数据交换的手段。 数据交换的手段。
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5.2.1中继器（工作在物理层）
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中继器的功能
用于连接两个网络的电缆段。 用于连接两个网络的电缆段。它可以 放大、整形、再生电缆上的数字信号， 放大、整形、再生电缆上的数字信号， 并按原来的方向重新发送该再生信号。 并按原来的方向重新发送该再生信号。
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互联局域网的类型
同构网络 是指具有相同特性和性质 的网络，即它们具有相同的通信协议， 的网络，即它们具有相同的通信协议， 呈现给接入设备的界面也相同。 呈现给接入设备的界面也相同。 异构网络 பைடு நூலகம்指具有完全不同的传输 性质和通信协议的网络。 性质和通信协议的网络。
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中继器的使用规则
以太网中应遵循5-4-3规则 在10Mb/s以太网中应遵循 以太网中应遵循 规则
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用中继器连接两个10Base-5电缆段 电缆段 用中继器连接两个
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用中继器连接不同传输介质系统的以太网
集线器（HUB） 第 五 章 网 络 互 连
第 五 章 网 络 互 连
计算机网络技术
邓 英
Email:dy@ QQ: 248496619
第五章 网络互联
本章主要内容及重点
网络互连的基本概念（掌握） 局域网与局域网互联（掌握） 局域网与广域网互联（了解） 广域网与广域网互联（了解）
5.1网络互联概述 第 五 章 网 络 互 连 网络互联
(3)MAC地址与支持 地址与支持MAC地址的数量 地址与支持 地址的数量 第 五 章 网 络 互 连 ①MAC地址的作用 地址的作用 ②MAC地址的组成 地址的组成 ③MAC地址的数量 地址的数量 交换机可以记忆连接端口上的计算 机网卡的MAC地址，但是这个连接数 地址， 机网卡的 地址 量是有限的。 量是有限的。 比如，一台标识为2K的交换机 的交换机， 比如，一台标识为 的交换机，当 其通过共享端口， 其通过共享端口，用Hub或其他交换机 或其他交换机 来扩展连接时，最多可以连接2048台 来扩展连接时，最多可以连接 台 电脑或网络设备。 电脑或网络设备。
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（4）交换机的类型 ） 独立式 堆叠式 模块式
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选择交换机的要点
按应用规模选择 按采用的技术类型选择 支持的MAC地址数量选择 支持的 地址数量选择
5.3局域网与广域网互联 局域网与广域网互联
第 五 章 网 络 互 连 5.3.1路由器 路由器 路由器的基本概念： 路由器的基本概念： 网络层互联设备， 路由器 网络层互联设备，主要用于 局域网-广域网的连接 具有路由选 广域网的连接， 局域网 广域网的连接，具有路由选 择功能和数据转发功能 功能， 择功能和数据转发功能，即接收来 自各个端口的数据分组， 自各个端口的数据分组，进行路由 选择， 选择，并从合适的端口将接收到的 数据分组转发出去。 数据分组转发出去。
路由器进行局域网互联示意图 第 五 章 网 络 互 连
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路由器的基本工作原理
路由选择
路由器通过路由选择算法， 路由器通过路由选择算法，建立并维护一 个路由表； 个路由表； 接收数据包，检查目的地址； 接收数据包，检查目的地址； 根据路由表提供的下一跳路由器的地址， 根据路由表提供的下一跳路由器的地址， 把数据包转发给下一跳路由器直至到达目 的地
定义
利用网络互连设备及相应的技术措施和协 议把两个以上的计算机网络连接起来， 议把两个以上的计算机网络连接起来，实现 计算机网络之间的连接。 计算机网络之间的连接。
目的
使不同网络上的用户能够相互通信和交流 信息， 信息，以实现更大范围的资源共享和信息交 流。
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网络互联必须解决的问题
5.2.2网桥(Bridge)(工作在MAC子层、 具有存储转发和数据过滤功能）
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主要作用
将2个以上的局域网互联为一个逻 个以上的局域网互联为一个逻 辑网，减少局域网上的通信量、提 辑网，减少局域网上的通信量、 高整个网络系统的性能 扩大网络的物理范围
工作原理 第 五 章 网 络 互 连
互联不同局域网时网桥的工作过程 第 五 章 网 络 互 连
使用网桥互联异构网 第 五 章 网 络 互 连
PC PC
网桥 网桥 集线器
网桥
集线器
PC
PC
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5.2.3以太网交换机
以太网交换机的工作原理（见第四 章）
有关交换机的基本概念
第 五 章 网 络 互 连 （1）交换机端口参数和类型 ） ①单/多MAC地址的交换机 多 地址的交换机 单MAC地址交换机主要用于连接终 地址交换机主要用于连接终 端用户的计算机， 端用户的计算机，不能用来连接集 线器。这类端口被称为专用端口。 线器。这类端口被称为专用端口。 多MAC地址交换机可用来连接集线 地址交换机可用来连接集线 器或其他交换机等多个用户的共享 设备。 设备。用于连接共享设备的端口称 为共享端口。 为共享端口。
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（3）网络的互操作 指网络中的计算机 ） 具有透明地访问对方资源的能力， 具有透明地访问对方资源的能力，这 种能力是建立在互联接和互通基础之 通过高层软件实现的。 上，通过高层软件实现的。 注意：互联接、 注意：互联接、互通和互操作分别表 示了不同层次的内涵， 示了不同层次的内涵，互联接是网络 连接的物质基础，互通是通信手段， 连接的物质基础，互通是通信手段， 互操作是网络互联的最终目的， 互操作是网络互联的最终目的，只有 解决好这三个层次上的问题才能真正 实现网络的“互联” 实现网络的“互联”。
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交换机 工作在 数据链路层（二 层）或网络层（三层），具有增 加网络带宽和存储转发的功能， 三层设备还具有路由选择功能 网关 工作在传输层以上，具有 协议转换、网络操作系统转换、 数据格式转换的功能
5.2局域网与局域网互联 第 五 章 网 络 互 连 中继器 集线器 网桥 局域网交换机