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1、21世纪全国高职高专计算机系列实用规划教材计算机网络技术基础主编：主编：杨瑞良李平杨瑞良李平副主编：副主编：邱涛李明龙邱涛李明龙第第8章章 网络的互联网络的互联本章主要内容本章主要内容 网络互连的基本概念网络互连的基本概念 网络互连的类型和层次网络互连的类型和层次 网络互连设备和简介网络互连设备和简介 广域网相关技术广域网相关技术 8.1 网络互连的基本概念网络互连的基本概念 1.互连互连 互互连连是是指指在在两两个个物物理理网网络络之之间间至至少少有有一一条条物物理理链链路路，它它为为两两个个网网络络的的数数据据交交换换提提供供了了物物质质基基础础和和可可能能性性，但但并并不不能能保保证证两
2、两个个网网络络一一定定能能够进行数据交换，因为这还要取决于两个网络的通信协议是否兼容。够进行数据交换，因为这还要取决于两个网络的通信协议是否兼容。2.互通互通 是是指指两两个个网网络络之之间间可可以以进进行行数数据据交交换换，它它仅仅仅仅涉涉及及通通信信的的两两个个网网络络之间的端对端连接和数据交换，为互操作提供前提条件。之间的端对端连接和数据交换，为互操作提供前提条件。3.互操作互操作 互操作是指两个网络中不同计算机系统之间具有透明地访问对方互操作是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，不依赖于具体连接形式，为支持应用间的相互作用而创资源的能力，不依赖于具体连接形式，为
3、支持应用间的相互作用而创建的协议环境，一般由高层软件来实现。建的协议环境，一般由高层软件来实现。8.2 网络互连的类型和层次网络互连的类型和层次 8.2.1 网络互连的层次网络互连的层次 1 1、物理层互连、物理层互连 2 2、数据链路层互连、数据链路层互连 3 3、网络层互连、网络层互连 4 4、高层互连、高层互连 8.2.2 网络互连的类型网络互连的类型 局域网与局域网互连局域网与局域网互连 局域网与广域网互连局域网与广域网互连 局域网局域网-广域网广域网-局域网局域网 广域网与广域网互连广域网与广域网互连 8.3 网络互连设备简介网络互连设备简介 网络互连一般都不是简单地直接连接，网络互
4、连一般都不是简单地直接连接，而是通过一个中间设备互连，常见的中间而是通过一个中间设备互连，常见的中间设备有三种：网桥、路由器、网关，这些设备有三种：网桥、路由器、网关，这些设备分别应用于不同的网络环境。设备分别应用于不同的网络环境。8.3.1 网桥网桥 网网桥桥是是在在数数据据链链路路层层上上实实现现网网络络互互连连的的设设备备，一一般般用用于于局局域域网网之之间间的的互互连连，它它具具有有以以下下几几个个特特征：征：1.1.网网桥桥能能够够互互连连两两个个采采用用不不同同数数据据链链路路层层协协议、不同传输介质、不同传输速率的网络。议、不同传输介质、不同传输速率的网络。2.2.网网桥桥通通过
5、过存存储储转转发发和和地地址址过过滤滤方方式式实实现现互互连网络之间的通信。连网络之间的通信。3.3.用网桥互连的网络在数据链路层以上采用用网桥互连的网络在数据链路层以上采用相同的协议。相同的协议。8.3.2 路由器路由器 路路由由器器是是互互连连网网络络的的重重要要设设备备之之一一，它它工工作作在在OSI模型的网络层，一般具有以下几个特征：模型的网络层，一般具有以下几个特征：1.1.路路由由器器是是在在网网络络层层上上实实现现多多个个网网络络之之间间互互连的设备。连的设备。2.2.路路由由器器为为两两个个以以上上网网络络之之间间的的数数据据传传输输实实现最佳路径选择。现最佳路径选择。3.3.
6、路由器要求节点在网络层以上的各层中使用路由器要求节点在网络层以上的各层中使用相同的协议。相同的协议。路由器与网桥的主要区别路由器与网桥的主要区别 网桥是把几个物理子网连接起来形成网桥是把几个物理子网连接起来形成一个大的逻辑网络；路由器则是从路径选一个大的逻辑网络；路由器则是从路径选择角度为逻辑子网的节点之间传输数据提择角度为逻辑子网的节点之间传输数据提供最佳的路线。供最佳的路线。路由器的主要功能路由器的主要功能:1 1、网络连接功能、网络连接功能 2 2、路由选择功能、路由选择功能 3 3、设备管理功能、设备管理功能 8.3.3 网关网关 网关是在网络层以上实现多个网络互网关是在网络层以上实现
7、多个网络互连的设备，它可以实现不同高层协议间的连的设备，它可以实现不同高层协议间的转换，包括不同的网络操作系统。网关通转换，包括不同的网络操作系统。网关通过使用适当的硬件和软件达到转换协议的过使用适当的硬件和软件达到转换协议的目的，硬件提供不同网络的接口，软件实目的，硬件提供不同网络的接口，软件实现不同网络协议的转换。现不同网络协议的转换。8.4 广域网相关技术广域网相关技术 目前，较常用的广域网技术主要包括目前，较常用的广域网技术主要包括功用电话交换网络功用电话交换网络(PSTN)、综合业务数字、综合业务数字网网(ISDN)、公用分组交换网、公用分组交换网(X.25)、数字数、数字数据网络据
8、网络(DDN)、帧中继、帧中继(FR)和异步传输模式和异步传输模式(ATM)等。等。8.4.1 公用电话网公用电话网PSTN 1.PSTN及其特点及其特点 公用电话交换网公用电话交换网(Public Switch Telephone Network,PSTN)，也被称为，也被称为“电话网电话网”，具备两个十分实用的特点。，具备两个十分实用的特点。(1)(1)费用方面有较大实惠。费用方面有较大实惠。(2)(2)在实际应用中，虽然有这么多种接入方法，但有时却只在实际应用中，虽然有这么多种接入方法，但有时却只能选择能选择Modem拨号方式。拨号方式。2.PSTN采用的技术采用的技术 PSTN提供的是
9、模拟的专有通道，通道提供的是模拟的专有通道，通道之间经由若干个电话交换机连接而成。当之间经由若干个电话交换机连接而成。当两个主机或路由器设备需要通过两个主机或路由器设备需要通过PSTN连接连接时，在两端的网络接入侧时，在两端的网络接入侧(即用户端即用户端)必须使必须使用调制解调器来实现信号的数用调制解调器来实现信号的数/模转换。模转换。3.通过通过PSTN进行网络互连进行网络互连 下图所示的是一个通过下图所示的是一个通过PSTN连接两个连接两个局域网的网络互连的例子。在这两个局域局域网的网络互连的例子。在这两个局域网中各有一个路由器，每个路由器均有一网中各有一个路由器，每个路由器均有一个串行端
10、口与个串行端口与Modem相连，相连，Modem再与再与PSTN相连，从而实现了这两个局域网的互相连，从而实现了这两个局域网的互连。连。8.4.2 综合业务数字网综合业务数字网ISDN 1.ISDN的基本概念的基本概念 就技术和功能而言，就技术和功能而言，ISDN是目前世是目前世界上技术较为成熟、应用较为普及和方便界上技术较为成熟、应用较为普及和方便的综合业务广域网。的综合业务广域网。2.ISDN的技术和组成的技术和组成 在在IDN的基础上，实现用户线传输的数的基础上，实现用户线传输的数字化，提供一组标准的用户字化，提供一组标准的用户/网络接口，使网络接口，使用户能够利用已有的一对电话线，连接
11、各用户能够利用已有的一对电话线，连接各类终端设备，分别进行电话、传真、数据、类终端设备，分别进行电话、传真、数据、图像等多种业务通信，或者同时进行包括图像等多种业务通信，或者同时进行包括话音、数据和图像的综合业务话音、数据和图像的综合业务(多媒体业务多媒体业务)通信。通信。ISDN的组成部件包括用户终端、终端的组成部件包括用户终端、终端适配器、网络终端等设备，如图所示。适配器、网络终端等设备，如图所示。8.4.3 公共分组交换数据网公共分组交换数据网X.25 公共分组交换数据网是一个以数据通公共分组交换数据网是一个以数据通信为目标的公共数据网。信为目标的公共数据网。(Public Data N
12、etwork,PDN)。在。在PDN内各节点是由交换内各节点是由交换机机PSE组成的，组成的，X.25网络结构如下图所示。网络结构如下图所示。交换机间交换的数据单元是分组交换机间交换的数据单元是分组(数据包数据包)，交换机具有存储转发分组的能力。交换机具有存储转发分组的能力。X.25网具有以下特点：网具有以下特点：(1)(1)统一的用户设备接口统一的用户设备接口 (2)(2)高可靠性高可靠性 (3)(3)多路复用技术多路复用技术 (4)(4)流量控制与管理流量控制与管理 (5)(5)点对点协议点对点协议 (6)(6)可与其他网络的互连可与其他网络的互连 8.4.4 数字数据网数字数据网DDN
13、1.DDN的基本概念及特点的基本概念及特点 随着计算机通信技术的快速发展，数字数据随着计算机通信技术的快速发展，数字数据网网(DDN)作为数据通信网的传输基础，提供点作为数据通信网的传输基础，提供点 对对点、一点对多点的大容量信息传送通道。它是将点、一点对多点的大容量信息传送通道。它是将数万、数十万条以光缆为主体的数字电路，通过数万、数十万条以光缆为主体的数字电路，通过数字电路管理设备，构成一个传输速率高、质量数字电路管理设备，构成一个传输速率高、质量好，网络时延小、全透明、高流量的数据传输基好，网络时延小、全透明、高流量的数据传输基础网络。础网络。X.25只是对端系统的高层协议透明，而只是对
14、端系统的高层协议透明，而DDN则是完全透明的，这意味着则是完全透明的，这意味着DDN支持任何规程，支持任何规程，不受约束，只要通信双方自行约定了通信协议就不受约束，只要通信双方自行约定了通信协议就能在能在DDN上进行数据通信。上进行数据通信。DDN可以支持任何类可以支持任何类型的用户设备入网，比如计算机、型的用户设备入网，比如计算机、PC机和终端，机和终端，也可以是图像设备、语音设备或也可以是图像设备、语音设备或LAN等，支持数等，支持数据、图像、声音等多种业务。据、图像、声音等多种业务。2.DDN与与PSTN、X.25的区别的区别 （1）DDN专线与电话专线之间的差别专线与电话专线之间的差别
15、 DDN专线的连接为半固定连接，而电专线的连接为半固定连接，而电话专线的连接是固定的物理链路。话专线的连接是固定的物理链路。（2 2）DDNDDN与与X.25X.25网的不同点网的不同点 X.25X.25是一个分组交换网，而是一个分组交换网，而DDNDDN不具备不具备交换功能。交换功能。3.DDN提供的业务和服务提供的业务和服务 除了专用电路业务外，除了专用电路业务外，DDN还提供了还提供了多种增值业务，包括帧中继、压缩话音多种增值业务，包括帧中继、压缩话音/G3传真以及虚拟专用网多种业务和服务。传真以及虚拟专用网多种业务和服务。8.4.5 帧中继帧中继 帧中继帧中继(Frame Relay)
16、是一种用于连接计算机是一种用于连接计算机系统的面向分组的通信方法。它主要用在公共或系统的面向分组的通信方法。它主要用在公共或专用网上的局域网互联以及广域网连接。专用网上的局域网互联以及广域网连接。帧中继是根据当前的传输设备以及替代铜质帧中继是根据当前的传输设备以及替代铜质线的光纤已经能充分保障传输的可靠前提下设计线的光纤已经能充分保障传输的可靠前提下设计的，因此，帧中继对的，因此，帧中继对X.25协议作了简化和改进。协议作了简化和改进。帧中继省略了帧中继省略了X.25中的分层组，它以链路层的帧中的分层组，它以链路层的帧为基础实现多条逻辑链路的统计复用和转换，所为基础实现多条逻辑链路的统计复用和
17、转换，所以被称为以被称为“帧中继帧中继”。8.4.6 xDSL技术技术 1、xDSL的概念的概念 DSL是数字用户环路是数字用户环路(Digital Subscriber Line)的简称，的简称，它是以铜质电话双绞线为传输介质的点对点传输技术。它是以铜质电话双绞线为传输介质的点对点传输技术。xDSLxDSL中的中的x x可表示可表示A/H/S/I/V/RAA/H/S/I/V/RA等不同数据调制实现方等不同数据调制实现方式，利用不同的调制方式使数据或多媒体信息可以更高式，利用不同的调制方式使数据或多媒体信息可以更高速地在铜质双绞线上传送。速地在铜质双绞线上传送。2.xDSL的种类的种类(1)(
18、1)对称的对称的DSL有有HDSL、SDSL和和IDSL(2)(2)非对称的非对称的DSL有有ADSL、RADSL和和VDSL 小小 结结(1)网网络络互互连连的的基基本本概概念念：将将分分布布在在不不同同地地理理位位置置的的网网络络、设设备备连连接接起起来来，以以构构成成更更大大规规模模的的网网络络，最最大大程程度度地地实实现现资资源源共共享享，并并从从互互连连、互互通通、互操作三个方面进行分析网络互连的含义。互操作三个方面进行分析网络互连的含义。(2)网网络络互互连连的的层层次次：物物理理层层互互连连、数数据据链链路路层层互互连连、网网络络层层互互连连和和高高层层互连。互连。(3)网络互连的类型：网络互连的类型：LANLAN LANWAN LANWANLAN WANWAN (4)网网络络互互连连中中常常用用的的设设备备：网网桥桥、路路由由器器、网网关关，并并分分别别介介绍绍这这些些设设备备的的基基本本工工作作原原理理以以及及相相关关的的重重要要概概念念，比比如如网网桥桥中中的的广广播播风风暴暴和和路路由由器中的路由表、路由协议、直连路由、静态路由、动态路由等。器中的路由表、路由协议、直连路由、静态路由、动态路由等。(5)广广域域网网相相关关技技术术：PSTN、ISDN、xDSL、X.25、DDN、帧帧中中继继，并并比比较各种技术之间的优劣。较各种技术之间的优劣。