《网络互联技术》第01章：网络互联技术概述.ppt

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1、主讲教师：彭祺主讲教师：彭祺江西工业职业技术学院江西工业职业技术学院 第一章 网络互联概述(理论课时理论课时:4:4节节)【教学目的】：通过本章的学习，使学生能够了解网络互联的定义、网络互联给系统带来的好处、局域网互联的类型；明确网络互联、互通、互操作三者之间的关系；掌握网络互联的层次、网络互联的相关设备及其特性、冲突域和广播域的概念；能够对比分析集线器、交换机、路由器和网关等互联设备。【重点难点】重点：网络互联的层次、网络互联设备及其特性、网络互联、互通、互操作三者之间的关系。难点：冲突域和广播域的理解和应用。第一章：网络互联概述第一章：网络互联概述【教学内容】网络互联的定义网络互联给整个系

2、统带来的好处OSI/RM和TCP/IP简介网络互联的层次网络互联、互通、互操作三者之间的关系局域网络互联的类型局域网互联设备及其特性第一章：网络互联概述第一章：网络互联概述【教学方法】教学方式：多媒体教学教学方法：对比分析教学通过现实应用讲述网络互联的定义及其好处讲述历史让学生了解OSI/RM和TCP/IP的发展和现状通过对比分析让学生了解集线器、交换机、路由器和网关的工作原理。第一章：网络互联概述第一章：网络互联概述一、网络互联的概念一、网络互联的概念1 1、网络互联、网络互联 (Internet working)(Internet working)的定义的定义 ：利用互联设备将分布在不同地

3、域、不同规模、不利用互联设备将分布在不同地域、不同规模、不同类型的两个或多个物理网络相互连接，实现在更大同类型的两个或多个物理网络相互连接，实现在更大范围内的信息交换、资源共享和协同工作。范围内的信息交换、资源共享和协同工作。2 2、网络互联给整个系统带来的好处：、网络互联给整个系统带来的好处：提高资源利用率提高资源利用率改善系统性能改善系统性能提高系统的可靠性提高系统的可靠性增强系统的安全性增强系统的安全性组网建网和网络管理更为方便组网建网和网络管理更为方便网络互联的最终目的是：网络互联的最终目的是：实现资源的共享实现资源的共享。一、网络互联的概念一、网络互联的概念3 3、网络互联的层次、网

4、络互联的层次 网络互联一般都不是简单的直接相连，而是通过网络互联一般都不是简单的直接相连，而是通过一个中间设备互联，这个中间设备称为中继系统。由一个中间设备互联，这个中间设备称为中继系统。由于网络协议是分层的，因此网络互联也存在互联层次于网络协议是分层的，因此网络互联也存在互联层次的问题。如果按中继系统在的问题。如果按中继系统在OSIOSI参考模型中所属的层次参考模型中所属的层次来划分，网络互联可分为以下四种来划分，网络互联可分为以下四种:（1 1）物理层互联（互联设备为）物理层互联（互联设备为中继器中继器、集线器集线器）（2 2）数据链路层互联（互联设备为）数据链路层互联（互联设备为网桥网桥

5、、交换机交换机）（3 3）网络层互联（）网络层互联（互联设备为互联设备为路由器路由器、三层交换机三层交换机）（4 4）网络层以上的互联（互联设备为）网络层以上的互联（互联设备为网关网关）网关互联路由互联桥接互联中继互联应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层简简简简繁繁繁繁硬硬硬硬软软软软一、网络互联的概念一、网络互联的概念（1 1）物理层互联物理层互联（中继互联）：中继系统作用于同种网络（中继互联）：中继系统作用于同种网络的物理层上，的物理层上，只对比特信号进行波形整形和放大后再发送只对比特信号进行波形整形和放大后再发送，可扩大一个网络的范

6、围。（互联设备：中继器、集线器）可扩大一个网络的范围。（互联设备：中继器、集线器）（2 2）数据链路层互联数据链路层互联（桥接互联）：（桥接互联）：中继系统只在数据链中继系统只在数据链路层对帧信息进行存储转发路层对帧信息进行存储转发，对传输的信息具有较强的管，对传输的信息具有较强的管理能力。网桥在网络互联中起到数据接收、地址过滤与数理能力。网桥在网络互联中起到数据接收、地址过滤与数据转发的作用，用以实现多个网络系统之间的数据交换。据转发的作用，用以实现多个网络系统之间的数据交换。互联网络的数据链路层和物理层协议既可以相同，也可能互联网络的数据链路层和物理层协议既可以相同，也可能不同。（互联设备

7、：网桥、交换机），不同。（互联设备：网桥、交换机），一、网络互联的概念一、网络互联的概念（3 3）网络层互联网络层互联（路由互联）：中继系统在网络层对数据包进（路由互联）：中继系统在网络层对数据包进行存储转发，对传输的信息具有很强的管理能力。使用的设备行存储转发，对传输的信息具有很强的管理能力。使用的设备为路由器。网络层互联主要解决路由选择、拥塞控制、差错处为路由器。网络层互联主要解决路由选择、拥塞控制、差错处理和分段技术等。如果网络协议相同，则互联主要解决路由选理和分段技术等。如果网络协议相同，则互联主要解决路由选择问题，如果网络层协议不同，则需要使用多协议路由器。此择问题，如果网络层协议不

8、同，则需要使用多协议路由器。此时，互联网络的网络层及以下层既可以是相同的，也可以是不时，互联网络的网络层及以下层既可以是相同的，也可以是不同的。同的。（4 4）网络层以上的互联网络层以上的互联（网关互联）：中继系统是对传输层或（网关互联）：中继系统是对传输层或传输层以上的协议进行转换，实际上是一个转换器，通过叫网传输层以上的协议进行转换，实际上是一个转换器，通过叫网关（它是中继系统中最复杂的一种，通常使用网关连接不同体关（它是中继系统中最复杂的一种，通常使用网关连接不同体系结构的网络）系结构的网络）一、网络互联的概念一、网络互联的概念4 4、互联、互通、互操作、互联、互通、互操作（1 1）互联

9、互联(interconnection)(interconnection)：在不同网络之间建立物理连接。这是：在不同网络之间建立物理连接。这是网络互联的基础。但并不能保证两个网络一定能够进行数据交换，这网络互联的基础。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否相互兼容。要取决于两个网络的通信协议是否相互兼容。（2 2）互通互通(intercommunication)(intercommunication)：通过适当的技术：通过适当的技术屏蔽物理网络之屏蔽物理网络之间的差异间的差异，使不同网络之间可能交换数据，它仅仅涉及通信的两个网，使不同网络之间可能交换数据，它仅

10、仅涉及通信的两个网络之间的端端连接和数据交换，为互操作提供条件。络之间的端端连接和数据交换，为互操作提供条件。（3 3）互操作互操作(interoperability)(interoperability)：屏蔽不同计算机系统之间的差异屏蔽不同计算机系统之间的差异，使不同子网中的不同计算机系统之间具有透明地访问对方资源的能力。使不同子网中的不同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。这是网络互连的最终目的。因此：因此：互联是基础，互通是手段，互操作才是网络互联的目的互联是基础，互通是手段，互操作才是网络互联的目的。二、网络互联的分类二、网络互联的分类 局域网的应用已经

11、非常广泛，有时需要将本地的多个局域网互联局域网的应用已经非常广泛，有时需要将本地的多个局域网互联起来，形成一个规模更大的本地局域网。有时候需要将一个本地局域起来，形成一个规模更大的本地局域网。有时候需要将一个本地局域网与远程局域网或远程主机互联起来。因此，局域网互联主要有以下网与远程局域网或远程主机互联起来。因此，局域网互联主要有以下几种类型：几种类型：1 1、局域网互联局域网互联：LANLANLANLAN 本地局域网之间通过中继器、网桥、交换机、路由器等网络设备本地局域网之间通过中继器、网桥、交换机、路由器等网络设备实现互联（分为实现互联（分为同种局域网互联同种局域网互联和和异型局域网互联异

12、型局域网互联）。）。2 2、局域网局域网-广域网广域网-局域网互联局域网互联：LANLANWANWANLANLAN 两个分布在不同地理位置的局域网通过广域网实现互联，这也是两个分布在不同地理位置的局域网通过广域网实现互联，这也是目前应用中最常见的方式之一。使用的设备主要为路由器或者网关。目前应用中最常见的方式之一。使用的设备主要为路由器或者网关。3 3、局域网与广域网互联局域网与广域网互联：LANLANWANWAN 这也是实际应用中常见的方式之一，比如一个局域网接入这也是实际应用中常见的方式之一，比如一个局域网接入InternetInternet，使用的设备主要为路由器或者网关。，使用的设备主

13、要为路由器或者网关。三、网络互联设备三、网络互联设备1 1、中继器、中继器(Repeater)(Repeater)信号在介质上传输时会衰减，因此传输距离有限。为了扩信号在介质上传输时会衰减，因此传输距离有限。为了扩展网络的跨度，就用中继器将多个网段连接起来成为一个网络。展网络的跨度，就用中继器将多个网段连接起来成为一个网络。扩展网络时使用的中继器是有限制的，最多只能使用扩展网络时使用的中继器是有限制的，最多只能使用4 4个中继个中继器，扩展到器，扩展到5 5个网段的长度。个网段的长度。（1 1）、中继器的功能：在物理网段之间复制位信号。）、中继器的功能：在物理网段之间复制位信号。（2 2）、中

14、继互连的实质：使用中继器对物理网络进行距离上）、中继互连的实质：使用中继器对物理网络进行距离上的扩展。的扩展。中继器将原本分离的多个较小的物理网络（或网段）合并中继器将原本分离的多个较小的物理网络（或网段）合并成一个较大的物理网络。将多个小的冲突域合并为一个大的冲成一个较大的物理网络。将多个小的冲突域合并为一个大的冲突域。突域。三、网络互联设备三、网络互联设备（3 3）、中继器）、中继器(Repeater)(Repeater)连接不同网段示意图连接不同网段示意图（4 4）中继器的特性：）中继器的特性：中继器工作在物理层，主要用于扩展传输距离，其功能是中继器工作在物理层，主要用于扩展传输距离，其

15、功能是把从一条电缆上接收的信号再生，并发送到另一条电缆上。中把从一条电缆上接收的信号再生，并发送到另一条电缆上。中继器也能把不同传输介质的网络连在一起，但一般只用于数据继器也能把不同传输介质的网络连在一起，但一般只用于数据链路层及其以上相同局域网的互联。链路层及其以上相同局域网的互联。三、网络互联设备三、网络互联设备2 2、网桥、网桥（1 1）网桥）网桥(Bridge)(Bridge)的功能：的功能：在物理网络之间转发帧信息在物理网络之间转发帧信息（2 2）网桥互联示意图）网桥互联示意图三、网络互联设备三、网络互联设备（3 3）网桥的基本特征：）网桥的基本特征：网桥能够互联两个采用不同数据链路

16、层协议，不同传输介网桥能够互联两个采用不同数据链路层协议，不同传输介质和不同传输速率的网络。质和不同传输速率的网络。网桥以接收、存储、地址过滤和转发的方式实现互联网络网桥以接收、存储、地址过滤和转发的方式实现互联网络之间的通信之间的通信网桥需要互联的网络在数据链路层上采用相同的协议网桥需要互联的网络在数据链路层上采用相同的协议网桥可以分隔两个网络之间的数据通信流量，改善网络的网桥可以分隔两个网络之间的数据通信流量，改善网络的性能和安全性性能和安全性（4 4）桥接互联的实质：）桥接互联的实质：连通各物理网络对应的冲突域，使各部连通各物理网络对应的冲突域，使各部分同处于一个广播域分同处于一个广播域

17、。三、网络互联设备三、网络互联设备（5 5）网桥的缺点）网桥的缺点网桥不能隔离广播，不能阻止广播风暴的发生；网桥不能隔离广播，不能阻止广播风暴的发生；网桥工作在网桥工作在OSIOSI模型的第二层，只能涉及数据链模型的第二层，只能涉及数据链路上的相邻节点，无远程节点的路由选择功能；路上的相邻节点，无远程节点的路由选择功能；网桥没有网桥没有TTLTTL机制，当网络中存在桥接环路时会机制，当网络中存在桥接环路时会很危险。很危险。由于交换机与网桥在工作原理上有许多相似之处，由于交换机与网桥在工作原理上有许多相似之处，随着交换技术的发展和交换机性能价格比的不断提高，随着交换技术的发展和交换机性能价格比的

18、不断提高，许多过去使用网桥的场合现在已经大都被交换机取代。许多过去使用网桥的场合现在已经大都被交换机取代。三、网络互联设备三、网络互联设备3 3、路由器、路由器 路由器工作于网络层，是对数据包进行操作，路由器工作于网络层，是对数据包进行操作，利用数据包头中的网络地址与它建立的路由表比较利用数据包头中的网络地址与它建立的路由表比较来进行寻址。来进行寻址。（1 1）路由器的核心功能：在逻辑网络之间选择最佳）路由器的核心功能：在逻辑网络之间选择最佳路径，以转发报文分组。路径，以转发报文分组。（2 2）路由互联的实质：使用路由器将多个逻辑网络）路由互联的实质：使用路由器将多个逻辑网络连接为一个互联网，

19、每个逻辑网络是一个独立的广连接为一个互联网，每个逻辑网络是一个独立的广播域。播域。三、网络互联设备三、网络互联设备（3 3）路由器连接网络示意图）路由器连接网络示意图三、网络互联设备三、网络互联设备（4 4）与网桥相比，路由器具有以下特点：）与网桥相比，路由器具有以下特点：支持各种网际互联协议，适合连接异种网络支持各种网际互联协议，适合连接异种网络有最佳路由选择能力有最佳路由选择能力可动态过滤网络信息，拒绝恶意数据的访问，有利可动态过滤网络信息，拒绝恶意数据的访问，有利于网络的安全保密。于网络的安全保密。有更强的隔离能力，可有效隔离局域网的广播有更强的隔离能力，可有效隔离局域网的广播有较好的拥

20、塞控制能力，可均衡负载，进行流量控有较好的拥塞控制能力，可均衡负载，进行流量控制。制。适合连接大型网络，便于管理，但在简单局域网环适合连接大型网络，便于管理，但在简单局域网环境下，路由互连的数据交换效率比桥接方式低。境下，路由互连的数据交换效率比桥接方式低。三、网络互联设备三、网络互联设备4 4、网关、网关（1 1）网关）网关(GetwayGetway)又称为网间协议变换器，用于互联异构又称为网间协议变换器，用于互联异构型网络。所谓异构型网络是指不同类型的网络，这些网络至型网络。所谓异构型网络是指不同类型的网络，这些网络至少从物理层到网络层的协议都不同，甚至从物理层到应用层少从物理层到网络层的

21、协议都不同，甚至从物理层到应用层所有各层的协议都不同。因此，在网关中至少要进行网络层所有各层的协议都不同。因此，在网关中至少要进行网络层及其以下各层的协议转换。网关通常使用适当的硬件和软件及其以下各层的协议转换。网关通常使用适当的硬件和软件来实现不同协议之间的转换功能。来实现不同协议之间的转换功能。（2 2）网关是能够连接不同网络的软件和硬件结合的产品。）网关是能够连接不同网络的软件和硬件结合的产品。（3 3）由于应用协议的复杂性，网关仅能对特定协议进行转）由于应用协议的复杂性，网关仅能对特定协议进行转换，且转换的速度较慢。换，且转换的速度较慢。四、冲突域四、冲突域 由于采用由于采用 CSMA

22、/CD CSMA/CD 访问控制技术，所以当共享以太网访问控制技术，所以当共享以太网上的一台主机发送数据时，将导致与同时也向共享总线或共上的一台主机发送数据时，将导致与同时也向共享总线或共享设备上发送数据的其他主机争用线路而发生冲突。冲突不享设备上发送数据的其他主机争用线路而发生冲突。冲突不是以太网中的故障，而是作为流控的一种形式成为以太网操是以太网中的故障，而是作为流控的一种形式成为以太网操作的正常组成部分，它带来快速而又自动的重新发送调整。作的正常组成部分，它带来快速而又自动的重新发送调整。1 1、冲突域的定义、冲突域的定义 连接在同一共享介质上所有工作站的集合或者说是以太连接在同一共享介

23、质上所有工作站的集合或者说是以太网中竞争同一带宽的节点集合。通俗地讲，冲突域就是网络网中竞争同一带宽的节点集合。通俗地讲，冲突域就是网络通信中会导致冲突的主机范围。通信中会导致冲突的主机范围。四、冲突域四、冲突域2 2、由于集线器组成的网络为广播式网络，所有节点共享网、由于集线器组成的网络为广播式网络，所有节点共享网络带宽，因此为一个冲突域。络带宽，因此为一个冲突域。3 3、交换机的每一个接口形成一个冲突域。、交换机的每一个接口形成一个冲突域。五、广播域五、广播域1 1、广播域的定义、广播域的定义 广播域指的是能接收到广播数据包的主机范围，一般将广播域指的是能接收到广播数据包的主机范围，一般将

24、可以收到同一个广播的所有网段称为一个广播域。广播数据可以收到同一个广播的所有网段称为一个广播域。广播数据包通常采用广播地址发送，即包通常采用广播地址发送，即 主机位全为主机位全为 1 1 的地址。的地址。很多原因都会导致网络中产生大量的广播数据包，如视很多原因都会导致网络中产生大量的广播数据包，如视频点播服务、有故障的网卡、路由更新等。频点播服务、有故障的网卡、路由更新等。由于由于 IP IP 广播发生在网络层，所以工作于第二层的交换广播发生在网络层，所以工作于第二层的交换机对广播数据包无能为力。大量的无用广播数据包即广播风机对广播数据包无能为力。大量的无用广播数据包即广播风暴会消耗大量的带宽，使网络效率急剧降暴会消耗大量的带宽，使网络效率急剧降 低直至瘫痪。低直至瘫痪。2 2、集线器所有端口都在同一个广播域。、集线器所有端口都在同一个广播域。3 3、交换机所有端口都在同一个广播域内。、交换机所有端口都在同一个广播域内。五、广播域五、广播域4 4、网络分段、网络分段五、广播域五、广播域5 5、各种网络设备隔离冲突域和广播域的能力各种网络设备隔离冲突域和广播域的能力