第7章网络互联技术
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第7章-互联网络
和时间特性。
（3）基于开关的网络 结点到结点通过交换开关进行连接(无直接相连通道)，即 结点只与交换开关连接，又称间接网络。 组成：由链路、交换开关(交换机)、 NIC0 NIC1
ISC(O) … ISC(n-l) … … … NIC0 NIC1 … NICN-1
各级间拓扑结构(ISC)、 NIC组成。 思考：为什么要用多级拓扑结构？
二、互连网络种类
1、静态互连网络 结点到结点的连接在运行期间不改变，又称直接网络。 组成：由链路、拓扑结构及网络接口电路NIC组成。
PE010 PE011
M P
C
MB
M
P
C 结点
MB
PE100
PE111 PE000 PE001
NIC
结点
Bridge
I/OB
NIC
PE100
PE100
拓扑结构：有线性阵列、网格、立方体等多种结构。 互连功能实现： 互连空间特性通过NIC的数据寻径功能实现； 互连时间特性由拓扑结构及网络控制方式决定。
4、流控机制 在资源使用冲突时控制各通道流量(带宽)的机制。 流控机制层次： 有链路级流控、端到端流控两个层次。
四、互连网络基本性能
时延和带宽是评价互连网络性能的两个基本指标。 1、时延
发送方 互连网络 接收方 发送方 开销 传输时间
飞行时间
传输时延
传输时间
接收方 开销
通信时延=额外开销+飞行时间+消息长度/通道带宽 额外开销—指收/发双方软/硬件开销，与结点内核及 NIC结构有关； 飞行时间—与结点间距离(拓扑结构)及通道带宽有关；
PE0 PE1
… ISC(n-l) … … … ISC(O)
网络互联技术PPT
3．DDN专线
• DDN是“Digital Data Network”的缩写，意思是 数字数据网，即平时所说的专线上网方式。数字 数据网是一种利用光纤、数字微波或卫星等数字 传输通道和数字交叉复用设备组成的数字数据传 输网，它可以为用户提供各种速率的高质量数字 专用电路和其他新业务，以满足用户多媒体通信 和组建中高速计算机通信网的需要。主要有六个 部分组成：光纤或数字微波通信系统；智能节点 或集线器设备；网络管理系统；数据电路终端设 备；用户环路；用户端计算机或终端设备。它的 速率从64Kbit/s-2Mbit/s可选。
路由器
• 路由器是互联网络的枢纽、“交通警察”。 目前路由器已经广泛应用于各行各业，各 种不同档次的产品已经成为实现各种骨干 网内部连接、骨干网间互联和骨干网与互 联网互联互通业务的主力军
路由器的分类
• 路由器通常用于节点众多的大型网络环境，它处于 ISO/OSI模型的网络层。路由器可分为接入路由器、企业 或校园级路由器、骨干级路由器和大比特路由器等若干种 不同的类型。 • 接入路由器连接家庭或ISP内的小型企业客户。接入路由 器已经开始提供SLIP/PPP（串行Internet协议/点对点协 议）连接方式。这些协议要能在每个端口上运行。诸如 ADSL等技术将很快提高各家庭的可用带宽，这将进一步 增加接入路由器的负担。由于这些趋势，接入路由器将来 会支持许多异构和高速端口，并在各个端口能够运行多种 协议，同时还要避开电话交换网。
5．有线电视网
• 利用有线电视网进行通信，可以使用Cable Modem，即 电缆调制解调器，可以进行数据传输。Cable Modem主 要面向计算机用户的终端。它连接有线电视同轴电缆与用 户计算机之间的中间设备。目前的有线电视节目传输所占 用的带宽一般在50~550MHz范围内，有很多的频带资源 都没有得到有效利用。由于大多数新建的CATV网都采用 光纤同轴混合网络（HFC网，即Hybrid Fiber Coax Network），使原有的550MHzCATV网扩展为750MHz 的HFC双向CATV网，其中有200MHz的带宽用于数据传 输，接入国际互联网。这种模式的带宽上限为 860MHz~1000MHz。Cable Modem技术就是基于 750MHz HFC双向CATV网的网络接入技术的。
网络互连技术
1.用集线器连接的以太网(共享介质),用户多慢. 2.通过网桥连接的子网集合(局域网),对以太网有一定改进. 3.通过交换机(硬件实现存储转发)连接的交换式局域网,对网络有 了较大改进. 4.交换机不能有效的跨越异构子网寻找网络地址,只能通过路由 器(通过软件实现路由选择,慢). 5.设计一种带有路由功能的交换机,即三层交换机.
网桥
8
3.网桥的类型:
1)透明网桥:网桥自己确定路由选择(安装方便;不能选择最佳 路径)
2)源路由网桥:源节点负责路由选择(路由信息附加在数据帧的 首部) 4.网桥的特点: 1)数据链路层互连设备 2)以地址过滤、存储转发方式实现互连网通信 3)隔离广播通信量,改善互连网性能和安全性 4)可互连网络跨度无限 5)数据链路层以上采用相同协议 7.2.3 交换机:硬件实现网桥的功能,使共享式局域网转换交换式 局域网,可以实现虚拟局域网。 9
7.4.2 Internet的接入方式 一、 ISP的作用
Internet服务提供者（ISP）是用户接入Internet的入
口点；
不管使用哪种方式接入Internet，首先都要连接到
ISP的主机。用户通过某种通信线路连接到ISP，
再通过ISP的连接通道接入Internet。
16
二、基本的Internet接入方法
6
5-4-3-2-1规则说明
5个网段,4个中继器,3个段连站点,2个延长,1个局域
网
500米
中继器 中继器
中继器 中继器
500米
500米
500米
网络段 1
网络段 2
网络段 3
使用同轴电缆连接中继器
7
7.2.2网桥
1.网桥的功能:网桥是一种工作在数据链路层的存储转发设备， 主要用来连接类型相似的局域网络。 2.网桥的工作原理: 1)记录”活动”节点地址,建立端口—MAC地址对应表(学习) 2)查询对应表（地址过滤）,直接发送或转发;找不到目的地址时, 广播到其它节点。
网桥
8
3.网桥的类型:
1)透明网桥:网桥自己确定路由选择(安装方便;不能选择最佳 路径)
2)源路由网桥:源节点负责路由选择(路由信息附加在数据帧的 首部) 4.网桥的特点: 1)数据链路层互连设备 2)以地址过滤、存储转发方式实现互连网通信 3)隔离广播通信量,改善互连网性能和安全性 4)可互连网络跨度无限 5)数据链路层以上采用相同协议 7.2.3 交换机:硬件实现网桥的功能,使共享式局域网转换交换式 局域网,可以实现虚拟局域网。 9
7.4.2 Internet的接入方式 一、 ISP的作用
Internet服务提供者（ISP）是用户接入Internet的入
口点；
不管使用哪种方式接入Internet，首先都要连接到
ISP的主机。用户通过某种通信线路连接到ISP，
再通过ISP的连接通道接入Internet。
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二、基本的Internet接入方法
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5-4-3-2-1规则说明
5个网段,4个中继器,3个段连站点,2个延长,1个局域
网
500米
中继器 中继器
中继器 中继器
500米
500米
500米
网络段 1
网络段 2
网络段 3
使用同轴电缆连接中继器
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7.2.2网桥
1.网桥的功能:网桥是一种工作在数据链路层的存储转发设备， 主要用来连接类型相似的局域网络。 2.网桥的工作原理: 1)记录”活动”节点地址,建立端口—MAC地址对应表(学习) 2)查询对应表（地址过滤）,直接发送或转发;找不到目的地址时, 广播到其它节点。
计算机网络与Internet应用基础教程 第7章 Internet基础
Internet服务提供商（Internet Services Provider， ISP），向用户提供Internet服务的公司或机构。 地址，地址是到达文件、文档、对象、网页或者其 他目的地的路径。地址可以是URL（Internet结点 地址，简称网址）或UNC（局域网文件地址）网 络路径。 UNC，它是Universal Naming Convention 的缩写， 意为通用命名约定，它用于局域网络服务器中的目 标文件的地址，常用来表示局域网地址。 URL，它是Uniform Resource Locator的缩写，称 之为“固定资源位置”或“统一资源定位器”。它 是一个指定因特网（Internet）上或内联网 （Intranet）服务器中目标定位位置的标准。
20世纪80年代后期到现在是Internet获得长足发展的 时期。 Internet之所以在20世纪80年代出现并立即获得迅速 发展和扩大，主要基于如下一些原因： （1） 计算机网络通信技术、网络互联技术和信息工 程技术的发展奠定了必要的技术基础。 （2） 通过资源共享来满足不同用户的需求，成为一 种强大的驱动力量。 （3） Internet在其建立和发展过程中，始终执行开放 的策略，对开发者和用户都不施加不必要的限制。 （4） Internet在为人们提供计算机网络通信设施的同 时，还为用户提供了非常友好的访问手段。 今天，Internet已经渗透到社会生活的各个方面。
CHINANET以现代化的中国电信为基础，凡是电 信网（中国公用数字数据网、中国公用交换数据网、 中国公用帧中继宽带业务网和电话网）通达的城市 均可通过CHINANET接入Internet，享用Internet 服务。CHINANET的服务包括： Internet接入服务， 代为用户申请IP地址和域名，出租路由器和配套传 输设备，提供域名备份服务，技术服务和应用培训。 CHINANET与中国公用数字数据网 （CHINADDN），中国公用交换数据网 （CHINAPAC）、中国公用帧中继宽带业务网 （CHINAFRN）、中国公用电话网（PSTN）联通， 您可以根据自己的业务需要选择入网方式。
计算机网络技术第7章网络互联设备
2
Server system1 system2 system3
集线器在网络中的连接
24
system4 system5 system6
7.2.2 物理层互联设备
1、集线器的主要功能 在使用10Base-T的以太网协议组网时，集线器的作用 就显得十分重要，它主要有以下5个方面的功能。
1
放大和整形功能
备等限制，其通信距离总是有一定限制的，通过网 络互联，可扩展其通信距离。 ② 形成更大的网络，一个计算机网络所能连接的计算 机数量总是有限的，通过网络互联，能增加连网络 的计算机的数量，扩大网络规模。 ③ 提高网络性能，随着网络的广泛应用，人们要求更 快的传输速度、更短的响应时间和更多的业务服务 ，通过网络互联，可以大大提高网络的整体功能。
路由器
PC
PC
LAN-WAN-LAN互联结
12
构图
LAN PC
7.1.3 网络互联解决方案
使一个网络上的用户能访问其他网络的资源，网络 互联的主要目的是使不同网络上的用户能互相通信， 其中最主要的内容是网络扩展。进行网络扩展的主要 原因有以下几点： ① 扩展覆盖范围，由于局域网受到传输介质、通信设
② 在不同网络之间具有合适的路由，以便能相互通信以 交换数据。
③ 可以对网络的使用情况进行监视和统计，以方便网络 的维护和管理。
7
7.1.1 网络互联概念
2、“互连”、“互通”、和“互操作”三个术语 “互连”指在两个物理网络之间至少有一条物理链路， 它为两个网络的数据交换提供了物质基础和可能性，但 并不能保证两个网络一定能够进行数据交换，这了取决 于两个网络的通信协议是否相互兼容。 “互通”指两个网络之间可以交换数据，它仅仅涉及通 信的两个网络之间的端端连接与数据交换，为互操作提 供条件。 “互操作“指两个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，一般由高层软件来实现。
Server system1 system2 system3
集线器在网络中的连接
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system4 system5 system6
7.2.2 物理层互联设备
1、集线器的主要功能 在使用10Base-T的以太网协议组网时，集线器的作用 就显得十分重要，它主要有以下5个方面的功能。
1
放大和整形功能
备等限制，其通信距离总是有一定限制的，通过网 络互联，可扩展其通信距离。 ② 形成更大的网络，一个计算机网络所能连接的计算 机数量总是有限的，通过网络互联，能增加连网络 的计算机的数量，扩大网络规模。 ③ 提高网络性能，随着网络的广泛应用，人们要求更 快的传输速度、更短的响应时间和更多的业务服务 ，通过网络互联，可以大大提高网络的整体功能。
路由器
PC
PC
LAN-WAN-LAN互联结
12
构图
LAN PC
7.1.3 网络互联解决方案
使一个网络上的用户能访问其他网络的资源，网络 互联的主要目的是使不同网络上的用户能互相通信， 其中最主要的内容是网络扩展。进行网络扩展的主要 原因有以下几点： ① 扩展覆盖范围，由于局域网受到传输介质、通信设
② 在不同网络之间具有合适的路由，以便能相互通信以 交换数据。
③ 可以对网络的使用情况进行监视和统计，以方便网络 的维护和管理。
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7.1.1 网络互联概念
2、“互连”、“互通”、和“互操作”三个术语 “互连”指在两个物理网络之间至少有一条物理链路， 它为两个网络的数据交换提供了物质基础和可能性，但 并不能保证两个网络一定能够进行数据交换，这了取决 于两个网络的通信协议是否相互兼容。 “互通”指两个网络之间可以交换数据，它仅仅涉及通 信的两个网络之间的端端连接与数据交换，为互操作提 供条件。 “互操作“指两个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，一般由高层软件来实现。
第七章访问控制列表练习题
第七章访问控制列表练习题《⽹络互联技术》练习题第七章：访问控制列表⼀、填空题1、________________是⽤于控制和过滤通过路由器的不同接⼝去往不同⽅向的信息流的⼀种机制。
2、访问控制列表主要分为____________和扩展访问控制列表。
3、访问控制列表最基本的功能是_____________。
4、标准访问控制列表的列表号范围是__________。
5、将 66 号列表应⽤到fastethernet 0/0接⼝的in⽅向上去，其命令是_________________________。
5、定义77 号列表，只禁⽌192.168.5.0⽹络的访问，其命令是______________________________________________。
6、基于时间的访问控制列表，定义时间范围的关键字主要有两个，它们是___________和__________。
⼆、选择题1、标准访问控制列表应被放置的最佳位置是在（）。
A、越靠近数据包的源越好B、越靠近数据包的⽬的地越好C、⽆论放在什么位置都⾏D、⼊接⼝⽅向的任何位置2、标准访问控制列表的数字标识范围是（）。
A、1-50B、1-99C、1-100D、1-1993、标准访问控制列表以（）作为判别条件。
A、数据包的⼤⼩B、数据包的源地址C、数据包的端⼝号D、数据包的⽬的地址4、IP扩展访问列表的数字标⽰范围是多少? （）。
A、0-99B、1-99C、100-199D、101-2005、下⾯哪个操作可以使访问控制列表真正⽣效：（）。
A、将访问控制列表应⽤到接⼝上B、定义扩展访问控制列表C、定义多条访问控制列表的组合D、⽤access-list命令配置访问控制列表6、以下对思科系列路由器的访问列表设置规则描述不正确的是（）。
A、⼀条访问列表可以有多条规则组成B、⼀个接⼝只可以应⽤⼀条访问列表C、对冲突规则判断的依据是：深度优先D、如果您定义⼀个访问列表⽽没有应⽤到指定接⼝上，思科路由器默认允许所有数据包通过该接⼝中。
网络互联技术
总是按发送顺序到达目的 到达目的站时可能失序 站
由通信子网负责
由用户主机负责
广域网互联技术>>公用电话交换网
Public Switching Telephone Network（PSTN）
PSTN系统构成：
➢ 交换设备：程控交换机、计算机交换机等。在 没出现程控交换机之前，接线都是靠人来完成的， 在一些老电影里可以看到。
广域网互联技术>>广域网技术基础
✓ 什么是广域网？
广域网(Wide Area Network ,简称WAN)是一 种跨地区的数据通讯网络,通常包含一个国家 或地区。广域网通常由两个或多个局域网组成。 计算机常常使用电信运营商提供的设备作为信 息传输平台,例如通过公用网,如电话网,连接到 广域网,也可以通过专线或卫星连接。国际互 联网是目前最大的广域网。
其他通信网络
重点介绍一下ADSL ➢ ADSL的特点
✓ 上行速率与下行速率不相同——“非对称” ✓ 上行16 ～ 64kbit/s ✓ 下行1.5 ～ 8Mbit/s ✓ 与因特网访问特点相适应(要求的下传速率高)。 ✓ 仅使用一对双绞线，可直接利用用户原有的电 话线。 ✓ 语音和数据同时传输，互不干扰； ✓ 采用专线连接时,上网时不用拨号，永远在线 （打电话仍需拨号）。
X.25网络的组成
PSE
PSE
DTE
D C PSE E
广域网
DTE
D PSE C
E
X.25
PSE
X.25
PSE：分组交换设备 DTE：数据终端设备 DCE：数据电路端接设备
数字数据网DDN(Digital Data Network)
➢ 是利用数字信道传输数据信号的数据传输网。 ➢ 非交换的永久/半永久虚电路。 ➢ 为用户提供点到点的数字专用线路。 ➢ 网络对用户透明，支持任何协议。 ➢ 适合于频繁的大数据量通信，可用于计算机
计算机网络技术题库 带答案
D.数字通信系统比模拟通信系统的信道利用率更高
5、波特率等于( B )。
A.每秒传输的比特数B.每秒可能发生的信号变化的次数
C.每秒传输的周期数D.每秒传输的字节数
6、承载信息量的基本信号单位是( A )。
A.码元B.比特C.数据传输速率D.误码率
7、传送速率的单位“bps”代表( B )。
A.bytes per second B.bits per second
A.总线结构B.环型结构C.星型结构D.网状结构
12、在下列网络拓扑结构中，中心节点的故障可能造成全网瘫痪的是( A )。
A.星型拓扑结构 B.环型拓扑结构
C.树型拓扑结构 D.网状拓扑结构
13、下列属于星型拓扑的优点的是( D )。
A.易于扩展 B.电缆长度短
C.不需接线盒 D.简单的访问协议
14、在拓扑结构上，快速交换以太网采用( C )。
C.baud per second D.billion per second
8、如果网络的传输速率为28.8kbps，要传输2MB的数据大约需要的时间是( A )。
A.10分钟B.1分钟C.1小时10分钟D.30分钟
9、假设某个信道的最高码元传输速率为2000band,而且每一个码元携带4bit 的信息，则该信道的最高信息传输速率为( D )。
3、计算机网络中可以共享的资源包括( A )。
A.硬件、软件、数据B.主机、外设、软件
C.硬件、程序、数据D.主机、程序、数据
4、计算机网络在逻辑上可以分为( B )。
A.通信子网与共享子网 B.通信子网与资源子网
C.主从网络与对等网络 D.数据网络与多媒体网络
5、下列设备中不属于通信子网的是( C )。
5、波特率等于( B )。
A.每秒传输的比特数B.每秒可能发生的信号变化的次数
C.每秒传输的周期数D.每秒传输的字节数
6、承载信息量的基本信号单位是( A )。
A.码元B.比特C.数据传输速率D.误码率
7、传送速率的单位“bps”代表( B )。
A.bytes per second B.bits per second
A.总线结构B.环型结构C.星型结构D.网状结构
12、在下列网络拓扑结构中，中心节点的故障可能造成全网瘫痪的是( A )。
A.星型拓扑结构 B.环型拓扑结构
C.树型拓扑结构 D.网状拓扑结构
13、下列属于星型拓扑的优点的是( D )。
A.易于扩展 B.电缆长度短
C.不需接线盒 D.简单的访问协议
14、在拓扑结构上，快速交换以太网采用( C )。
C.baud per second D.billion per second
8、如果网络的传输速率为28.8kbps，要传输2MB的数据大约需要的时间是( A )。
A.10分钟B.1分钟C.1小时10分钟D.30分钟
9、假设某个信道的最高码元传输速率为2000band,而且每一个码元携带4bit 的信息，则该信道的最高信息传输速率为( D )。
3、计算机网络中可以共享的资源包括( A )。
A.硬件、软件、数据B.主机、外设、软件
C.硬件、程序、数据D.主机、程序、数据
4、计算机网络在逻辑上可以分为( B )。
A.通信子网与共享子网 B.通信子网与资源子网
C.主从网络与对等网络 D.数据网络与多媒体网络
5、下列设备中不属于通信子网的是( C )。
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路由器通常连接两个或多个由IP子网或点到点协议标识的逻辑端 口，至少拥有1个物理端口。路由器根据收到数据包中的网络层 地址以及路由器内部维护的路由表决定输出端口以及下一跳地址， 并且重写链路层数据包头实现转发数据包。
路由器的基本功能
互联功能 网络地址判断、最佳路由选择和数据处理功能 设备管理功能 路由器可支持复杂的网络拓扑结构 在广域网和局域网环境中利用复杂包过滤功能
共享存储器交换结构
共享存储器交换结构的 特点是使用大量的高速 RAM来输入数据，如图 所示。由于数通过存储 器直接从输入传输到输 出，因而交换机的结构 比较简单，交换机中可 以不需要背板，比较容 易实现。但RAM操作会 产生延时，且冗余结构 比较复杂，所以该结构 最适合小型交换机。
以太网交换机的数据交换方式
中继器
中继器（Repeater）也叫转发器，是互联网络线路的 一种装置，常用于两个网络节点之间物理信号的双向 转发工作。中继器是最简单的网络互连设备，它在OSI 参考模型中最低层上实现局域网的互联，因此也可以 说中继器是一种用于实现网络物理层级互联的产品。
由于存在损耗，在线路上传输的信号功率会逐渐衰减， 衰减到一定程度时将造成信号失真，由此而导致接收 错误。中继器就是为解决这一问题而设计的。它完成 物理线路的互联，对衰减的信号进行放大，保持与原 数据相同。通常它们既不能控制路由选择，也没有管 理能力，只能放大电气信号。以此来延伸信号的传播 距离，延长网络的长度。
网卡
网络服务器和工作站中都有一块联网的 必要设备：网络接口卡，简称网卡（NIC， Network Interface Card），又叫网络适 配器，是OSI模型中数据链路层的设备
网卡的分类
按总线类型分类 按网卡的网络标准和技术类型分类 根据工作对象和用途分类 根据网卡的带宽分类 按网卡的接口分类 按工作方式分类
提供安全保障 建立分层网络，并利用委派管理权力方式，促
进互联网分立区的本地管理 灵活集成完全不同的数据互联路，如以太网、
快速以太网、标记环、FDDI和ATM
路由器的作用
对于不同规模的网络，路由器作用的侧重点有所不同。 在主干网中，路由器的主要作用是路由选择。主干网
上的路由器必须知道达所有下层网络的路径，因此需 要维护庞大的路由表，并对互联状态的变化作出尽可 能迅速的反应。 在地区网中，路由器的主要作用是网络互联和路由选 择。 在局域网内部，路由器的主要作用是分隔子网。路由 器是唯一能够分隔子网的设备，它负责子网间的报文 转发和广播隔离，在边界上的路由器则负责与上层网 络的互联。
以太网交换机结构
软件执行交换结构 矩阵交换结构 总线交换结构 共享存储器交换结构
软件执行交换结构
这种结构存在于先期的一些交换 机产品中，它的结构实际上借助 于CPU与RAM的硬件环境，以特 定的软件来实现交换机端口之间 的帧的交换。如图7-8所示。自A 端口输入串行传输的帧，进人交 换机后，把帧的串行代码转换成 并行代码暂存在快速RAM中，此 时CPU检查帧中目的地址，并把 帧的目的地址与RAM中已经存在 的端口-地址表相比较，获得输出 端口号B，这样输入与输出端口 间就建立子交换互联，此后，即 把RAM中寄存的帧馈向输出端口， 并把并行代码再转换成串行代码 自输出端口输出。
矩阵交换结构
随着VLSI芯片技术的发 展，使得构成一个以太 网交换机完全采用硬件 的方法来实现，图所示 是一个矩阵交换结构的 交换机，也叫“十字线” 交换机。其内部主要由4 部分组成：输入、输出、 交换矩阵以及控制处理。
总线交换结构
当前有许多厂家的交换机产 品采用总线交换结构，如图 所示，在交换机的母板上配 置了一条总线，采用时分复 用技术，各个端口均可以往 总线上发送帧，即各个输入 端口所发送到总线上的帧均 按时隙在总线上传输。对于 输出端口，当帧输入时，根 据帧的目的地址获得输出端 口号，在确定的端口上输出 帧。
网络互联设备的功能层次及与 OSI的对应关系(3)
网络互联的方式
利用中间设备实现网络互联 通过Internet进行网络互联
网络互联设备
网络之间互联离不开传输介质、互联接 口和网络线以及网络互联设备。网络互 联设备一般可分为网内互联设备和网间 互联设备。网内互联设备主要有网卡、 集线器、中继器和交换机等。网间互联 设备主要有网桥，路由器及网关等
主干网要求较高的带宽和较低的延时，而且其覆盖面积、分布范围较广， 传输距离较长。 部门级网络可采用快速以太网交换机。这些交换机均有高速链路接口。 工作组级网络采用个人以太网交换或共享式集线器。 如果按交换机的发展过程划分，最早出现的是最简单的基本的局域网交换 机，然后出现了多层交换机，现在又出现了多协议型局域网交换机。
每个端口都提供专用的带宽，这与Hub相比则 有了质的区别
流量控制 采用不同的专用集成电路处理器，交换机担负
着上述任务，还具有网管功能 网络管理
交换机的分类
按适应的网络来分（根据使用的网络技术）交换机可以分为：以太网交换 机、令牌环交换机、FDDI交换机、ATM交换机、快速以太网交换机等。
实现不同网络存取机制之间的数据存取。 实现不同网络时限之间的传输服务。。 实现差错恢复。网络互联服务不应依赖于单个
子网的差错恢复能力，也不应受其干扰。 实现不同子网之间的状态报告机制。 屏蔽用户接入限制。实现不同服务性质之间的
互联。
网络互联的层次和方式
网络互联层次主要是指网络间通过 ISO/OSI七层模型中的哪一层次实现互联 的，它对协议转换的复杂度和端对端的服 务质量都会带来较大的影响。
第7章 网络互联技术
网络互联技术是指将网络中不同的网段、子网相互连接 起来的技术和方法。网络互联的目的是解决各网段、子 网间的数据流通，使各子网内的资源能够共享。随着网 络技术的迅速发展，网络的互联（包括连接）变得日益 重要，网络互联技术已成为网络系统集成技术中的一个 主要方面。
本章主要内容
网络互联技术概述 网络互联设备 局域网互联 广域网互联
网卡的基本工作原理
在网络中，网卡的基本功能是提供与网络主机 的接口电路，实现数据缓存器的管理、数据转 换、存取控制、数据链路管理、编码和译码。
网卡的应用技术基础
网卡技术
网卡驱动程序 网卡I/O技术
中断请求号IRQ 直接存储器访问DMA I/O地址空间
服务器网卡
一台服务器可能支持几百台客户机，从 而给服务器网卡以沉重的压力。服务器 给网卡提供数据的时间越少，则服务器 用在运行应用序、进行文件传输和运 行NOS软件上的时间也就越多。
网络互联设备的功能层次及与 OSI的对应关系(1)
根据网络互联设备工作的层次及其所支持的协议，可 将互联设备分为中继器、集线器、网桥、交换机、路 由器和网关。网络互联通常在四个层次上进行。
网络互联设备的功能层次及与 OSI的对应关系(2)
网络互联的层次
物理层互联 数据链路层互联 网络层互联 高层互联
网桥一方面通过一致的协议互联局域网，使物理上独 立的网段看起来像单一的网络；另一方面，它将局域 网分成离散的网段，不但可以有效地消除拥挤，提高 网络性能，还可方便网络控制和管理。
随着交换技术的发展，网桥已逐步被交换机取代。这 是因为网络交换机不但结合了电话交换机和网桥的技 术，而且大大提高了端口的密度，因此，从技术上说， 交换机已经完全可以取代网桥。
路由器的基本概念
路由器是工作在OSI参考模型第三层——网络层的数据包转发设备。 路由器通过转发数据包来实现网络互连。路由器具有判断网络地 址和选择路径的功能，它能在多网络互联环境中建立灵活的互联， 可用完全不同的数据分组和介质访问方法互联各种子网。它只接 收源站或其他路由器的信息，而不关心各子网所使用的硬件设备， 但要求运行与网络层协议相一致的软件。虽然路由器可以支持多 种协议（如TCP/IP、IPX/SPX、AppleTalk等协议），但是在我国 绝大多数路由器运行TCP/IP协议。
网桥的定义
网桥（Bridge）也称桥接器，是一种将网络上 的不同网段互联在一起的设备。一般情况下， 被网桥互联的网络系统都具有相同的逻辑链路 控制（LLC）规程，但介质访问控制（MAC） 协议可以不同，所以网桥可以完成具有相同或 相似体系结构网络系统的互联。网桥是OSI的 第二层——数据链路层的互联设备，准确地说 它工作在MAC子层上。即在数据链路层上实现 网络系统的互联。
7.1.2 网络互联的目标与要求
在网络之间至少提供1条物理上互联的链 路及对这条链路的控制规程。
在不同网络的进程之间提供合适的路由， 以便交换数据。
对用户使用互联网络提供计费服务，它 始终记录着不同网络和不同网关的使用 情况，并维护这些状态信息。
7.1.3 网络互联的功能
实现不同寻址模式之间的寻址。实现不同最大 长度的数据包之间的交换。
网桥的主要功能
转发 协议转换 分帧和重组 网桥的管理功能
网桥的工作原理
网桥互联的两个局域网可以基于同一种标准，也可以 基于两种不同类型的标准。当网桥收到一个数据帧后， 首先将它传送到数据链路层进行差错校验，然后再送 至物理层，通过物理层传输机制再传送到另一个网上， 在转发帧之前，网桥对帧的格式和内容不做或只做很 少的修改。网桥一般都设有足够的缓冲区，有些网桥 还具有一定的路由选择功能，通过筛选网络中一些不 必要的传输来减少网上的信息流量。
静态交换与动态交换 存储转发方式（Store and Forward） 穿通交换方式（Cut through） 改进型穿通交换方式（改进型Cut
through）
交换机的主要技术指标
交换机的主要技术指标是网络系统集成 设备选型的重要依据。交换机的主要指 标有：背板带宽、包转发率、端口类型、 端口速率、端口密度、冗余模块、堆叠 能力、VLAN数量、MAC地址数量、三层 交换能力等。
交换机的概念
交换机（Switch）也称为交换器，是使 用非屏蔽双绞线构建星型网络所需的帧 交换数据通信中央节点设备。主要运行 于OSI参考模型第二层，早期的交换机本 质上是转发延迟很小、具有流量控制的 多端口网桥。
路由器的基本功能
互联功能 网络地址判断、最佳路由选择和数据处理功能 设备管理功能 路由器可支持复杂的网络拓扑结构 在广域网和局域网环境中利用复杂包过滤功能
共享存储器交换结构
共享存储器交换结构的 特点是使用大量的高速 RAM来输入数据，如图 所示。由于数通过存储 器直接从输入传输到输 出，因而交换机的结构 比较简单，交换机中可 以不需要背板，比较容 易实现。但RAM操作会 产生延时，且冗余结构 比较复杂，所以该结构 最适合小型交换机。
以太网交换机的数据交换方式
中继器
中继器（Repeater）也叫转发器，是互联网络线路的 一种装置，常用于两个网络节点之间物理信号的双向 转发工作。中继器是最简单的网络互连设备，它在OSI 参考模型中最低层上实现局域网的互联，因此也可以 说中继器是一种用于实现网络物理层级互联的产品。
由于存在损耗，在线路上传输的信号功率会逐渐衰减， 衰减到一定程度时将造成信号失真，由此而导致接收 错误。中继器就是为解决这一问题而设计的。它完成 物理线路的互联，对衰减的信号进行放大，保持与原 数据相同。通常它们既不能控制路由选择，也没有管 理能力，只能放大电气信号。以此来延伸信号的传播 距离，延长网络的长度。
网卡
网络服务器和工作站中都有一块联网的 必要设备：网络接口卡，简称网卡（NIC， Network Interface Card），又叫网络适 配器，是OSI模型中数据链路层的设备
网卡的分类
按总线类型分类 按网卡的网络标准和技术类型分类 根据工作对象和用途分类 根据网卡的带宽分类 按网卡的接口分类 按工作方式分类
提供安全保障 建立分层网络，并利用委派管理权力方式，促
进互联网分立区的本地管理 灵活集成完全不同的数据互联路，如以太网、
快速以太网、标记环、FDDI和ATM
路由器的作用
对于不同规模的网络，路由器作用的侧重点有所不同。 在主干网中，路由器的主要作用是路由选择。主干网
上的路由器必须知道达所有下层网络的路径，因此需 要维护庞大的路由表，并对互联状态的变化作出尽可 能迅速的反应。 在地区网中，路由器的主要作用是网络互联和路由选 择。 在局域网内部，路由器的主要作用是分隔子网。路由 器是唯一能够分隔子网的设备，它负责子网间的报文 转发和广播隔离，在边界上的路由器则负责与上层网 络的互联。
以太网交换机结构
软件执行交换结构 矩阵交换结构 总线交换结构 共享存储器交换结构
软件执行交换结构
这种结构存在于先期的一些交换 机产品中，它的结构实际上借助 于CPU与RAM的硬件环境，以特 定的软件来实现交换机端口之间 的帧的交换。如图7-8所示。自A 端口输入串行传输的帧，进人交 换机后，把帧的串行代码转换成 并行代码暂存在快速RAM中，此 时CPU检查帧中目的地址，并把 帧的目的地址与RAM中已经存在 的端口-地址表相比较，获得输出 端口号B，这样输入与输出端口 间就建立子交换互联，此后，即 把RAM中寄存的帧馈向输出端口， 并把并行代码再转换成串行代码 自输出端口输出。
矩阵交换结构
随着VLSI芯片技术的发 展，使得构成一个以太 网交换机完全采用硬件 的方法来实现，图所示 是一个矩阵交换结构的 交换机，也叫“十字线” 交换机。其内部主要由4 部分组成：输入、输出、 交换矩阵以及控制处理。
总线交换结构
当前有许多厂家的交换机产 品采用总线交换结构，如图 所示，在交换机的母板上配 置了一条总线，采用时分复 用技术，各个端口均可以往 总线上发送帧，即各个输入 端口所发送到总线上的帧均 按时隙在总线上传输。对于 输出端口，当帧输入时，根 据帧的目的地址获得输出端 口号，在确定的端口上输出 帧。
网络互联设备的功能层次及与 OSI的对应关系(3)
网络互联的方式
利用中间设备实现网络互联 通过Internet进行网络互联
网络互联设备
网络之间互联离不开传输介质、互联接 口和网络线以及网络互联设备。网络互 联设备一般可分为网内互联设备和网间 互联设备。网内互联设备主要有网卡、 集线器、中继器和交换机等。网间互联 设备主要有网桥，路由器及网关等
主干网要求较高的带宽和较低的延时，而且其覆盖面积、分布范围较广， 传输距离较长。 部门级网络可采用快速以太网交换机。这些交换机均有高速链路接口。 工作组级网络采用个人以太网交换或共享式集线器。 如果按交换机的发展过程划分，最早出现的是最简单的基本的局域网交换 机，然后出现了多层交换机，现在又出现了多协议型局域网交换机。
每个端口都提供专用的带宽，这与Hub相比则 有了质的区别
流量控制 采用不同的专用集成电路处理器，交换机担负
着上述任务，还具有网管功能 网络管理
交换机的分类
按适应的网络来分（根据使用的网络技术）交换机可以分为：以太网交换 机、令牌环交换机、FDDI交换机、ATM交换机、快速以太网交换机等。
实现不同网络存取机制之间的数据存取。 实现不同网络时限之间的传输服务。。 实现差错恢复。网络互联服务不应依赖于单个
子网的差错恢复能力，也不应受其干扰。 实现不同子网之间的状态报告机制。 屏蔽用户接入限制。实现不同服务性质之间的
互联。
网络互联的层次和方式
网络互联层次主要是指网络间通过 ISO/OSI七层模型中的哪一层次实现互联 的，它对协议转换的复杂度和端对端的服 务质量都会带来较大的影响。
第7章 网络互联技术
网络互联技术是指将网络中不同的网段、子网相互连接 起来的技术和方法。网络互联的目的是解决各网段、子 网间的数据流通，使各子网内的资源能够共享。随着网 络技术的迅速发展，网络的互联（包括连接）变得日益 重要，网络互联技术已成为网络系统集成技术中的一个 主要方面。
本章主要内容
网络互联技术概述 网络互联设备 局域网互联 广域网互联
网卡的基本工作原理
在网络中，网卡的基本功能是提供与网络主机 的接口电路，实现数据缓存器的管理、数据转 换、存取控制、数据链路管理、编码和译码。
网卡的应用技术基础
网卡技术
网卡驱动程序 网卡I/O技术
中断请求号IRQ 直接存储器访问DMA I/O地址空间
服务器网卡
一台服务器可能支持几百台客户机，从 而给服务器网卡以沉重的压力。服务器 给网卡提供数据的时间越少，则服务器 用在运行应用序、进行文件传输和运 行NOS软件上的时间也就越多。
网络互联设备的功能层次及与 OSI的对应关系(1)
根据网络互联设备工作的层次及其所支持的协议，可 将互联设备分为中继器、集线器、网桥、交换机、路 由器和网关。网络互联通常在四个层次上进行。
网络互联设备的功能层次及与 OSI的对应关系(2)
网络互联的层次
物理层互联 数据链路层互联 网络层互联 高层互联
网桥一方面通过一致的协议互联局域网，使物理上独 立的网段看起来像单一的网络；另一方面，它将局域 网分成离散的网段，不但可以有效地消除拥挤，提高 网络性能，还可方便网络控制和管理。
随着交换技术的发展，网桥已逐步被交换机取代。这 是因为网络交换机不但结合了电话交换机和网桥的技 术，而且大大提高了端口的密度，因此，从技术上说， 交换机已经完全可以取代网桥。
路由器的基本概念
路由器是工作在OSI参考模型第三层——网络层的数据包转发设备。 路由器通过转发数据包来实现网络互连。路由器具有判断网络地 址和选择路径的功能，它能在多网络互联环境中建立灵活的互联， 可用完全不同的数据分组和介质访问方法互联各种子网。它只接 收源站或其他路由器的信息，而不关心各子网所使用的硬件设备， 但要求运行与网络层协议相一致的软件。虽然路由器可以支持多 种协议（如TCP/IP、IPX/SPX、AppleTalk等协议），但是在我国 绝大多数路由器运行TCP/IP协议。
网桥的定义
网桥（Bridge）也称桥接器，是一种将网络上 的不同网段互联在一起的设备。一般情况下， 被网桥互联的网络系统都具有相同的逻辑链路 控制（LLC）规程，但介质访问控制（MAC） 协议可以不同，所以网桥可以完成具有相同或 相似体系结构网络系统的互联。网桥是OSI的 第二层——数据链路层的互联设备，准确地说 它工作在MAC子层上。即在数据链路层上实现 网络系统的互联。
7.1.2 网络互联的目标与要求
在网络之间至少提供1条物理上互联的链 路及对这条链路的控制规程。
在不同网络的进程之间提供合适的路由， 以便交换数据。
对用户使用互联网络提供计费服务，它 始终记录着不同网络和不同网关的使用 情况，并维护这些状态信息。
7.1.3 网络互联的功能
实现不同寻址模式之间的寻址。实现不同最大 长度的数据包之间的交换。
网桥的主要功能
转发 协议转换 分帧和重组 网桥的管理功能
网桥的工作原理
网桥互联的两个局域网可以基于同一种标准，也可以 基于两种不同类型的标准。当网桥收到一个数据帧后， 首先将它传送到数据链路层进行差错校验，然后再送 至物理层，通过物理层传输机制再传送到另一个网上， 在转发帧之前，网桥对帧的格式和内容不做或只做很 少的修改。网桥一般都设有足够的缓冲区，有些网桥 还具有一定的路由选择功能，通过筛选网络中一些不 必要的传输来减少网上的信息流量。
静态交换与动态交换 存储转发方式（Store and Forward） 穿通交换方式（Cut through） 改进型穿通交换方式（改进型Cut
through）
交换机的主要技术指标
交换机的主要技术指标是网络系统集成 设备选型的重要依据。交换机的主要指 标有：背板带宽、包转发率、端口类型、 端口速率、端口密度、冗余模块、堆叠 能力、VLAN数量、MAC地址数量、三层 交换能力等。
交换机的概念
交换机（Switch）也称为交换器，是使 用非屏蔽双绞线构建星型网络所需的帧 交换数据通信中央节点设备。主要运行 于OSI参考模型第二层，早期的交换机本 质上是转发延迟很小、具有流量控制的 多端口网桥。