第4章网络互联技术改_001.ppt
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第4章网络互联技术改_001.ppt
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第4章网络互联及接入,1.网络互联基本概念2.网络互联设备3.网络接入技术,4.1网络互联的基本概念,将分布在不同地理位置、不同应用环境、不同应用协议的网络进行互联,形成功能更强的网络系统,真正实现资源共享。
1.网络互联的条件及要求。
网络之间须有链路,至少提供物理层和数据链路层的连接;。
不同网络之间需应有合适的路由,以提供数据交换服务;。
应尽量不改变各自网络原有结构,互联后能适应网间差异;。
网络应有记帐服务功能,以记录网络资源的使用情况。
2.网络互联的类型。
LAN-LAN、LAN-WAN、LAN-WAN-LAN、WAN-WAN,3.网络互联的层次及需解决的问题,1)网络互联的层次实现网络的互联可在不同层次上进行。
按OSI模型的层次划分,网络互联可分四个层次,即物理层上的互联、数据链路层上的互联、网络层上的互联、高层的互联。
*,2)网络互联需解决的问题由于网络体系结构上的差异和使用通信协议的差异,所以网络互联要解决的关键问题是协议转换。
3)网络互联常用设备,。
中继器(Repeater):
实现物理层的互联;。
集线器(HUB):
实现物理层的互联;。
交换机(Switch):
实现数据链路层的互联(局域网间帧转发);。
网桥(Bridge):
实现数据链路层的互联(局域网间帧转发);。
路由器(Router):
实现网络层的互联(网间分组转发);。
网关(Gateway):
实现网络高层的互联。
*,4.2网络互联设备,1.中继器、集线器、交换机1)中继器(Repeater)用于同种类型的网络互联,工作于物理层,能对信号进行整形和放大,连接方式总线型连接。
2)集线器(HUB)一种特殊的中继器,可作为多个网段的转接设备。
连接方式星型,工作方式为共享型广播模式,易产生广播风暴。
3)交换机(Switch)一种基于“学习”、“保存”MAC地址的且能完成封装、转发数据包的网络设备。
2.网桥(Bridge),网桥是能连接两个局域网或可将大网分为几个小网段,以减少网间冲突域的设备,属数据链路层存储转发设备。
网桥按照其路由表的建立方法分两类:
透明网桥和源路选网桥。
(1)透明网桥特点。
所有路由判决由网桥自己确定,网上各结点不负责路由选择。
一般用在两个使用同样MAC层协议的网段之间的互连;。
最大优点是容易安装,是一种即插即用设备。
(当网桥连入网络时,它能自动初始化并对自身进行配置)。
(2)源路选网桥特点。
路由判断由发送帧源结点负责选择,即要求信息源提供传递帧到终点所需的路由信息;。
信源发送数据时须先通过“路由探询过程”来获得目的地址。
网桥的基本分类,3.网关(Gateway),网关,又称网间连接器、协议转换器。
它是连接基于不同通信协议的网络设备,使文件可以在不同属性的网络之间传输。
网关能在传输层以上实现网间互连,是最复杂的网络互连设备,仅用于两个高层协议不同的网络互连。
网关既可以用于广域网互连,也可以用于局域网互连。
网关的主要功能1)终止单个子网内部协议,实现网间协议功能的转换;网间协议功能:
网间寻址、路由选择、流量、差错与拥塞控制。
2)在网络间提供路由选择和进程间的数据传输功能;3)提供记帐服务,记录各个网络间互访和网关被使用情况;,4.路由及路由器,路由:
“路由”就是指把数据从一个地方传送到另一个地方,且在传输过程中至少经过一个中间结点的行为和动作。
路由过程:
就是寻找一条数据发送的最佳路径的问题,也即优化路由路径选择和传输交换数据包的过程。
路由算法:
就是如何建立和维护路由表的算法,算法能使数据发送过程所走的路径最短、最快;路由协议:
能实现路由算法的协议称路由协议。
常见路由协议:
。
路由信息协议RIP;。
开放式最短路径优先协议(OSPF)。
1)路由算法,常用的路由算法有两种:
静态路由算法和动态路由算法。
(1)静态路由算法就是用预先编好的程序来定义数据在传输过程中要通过的网络路径。
算法简单,由网管人员实现,适合简单网络环境。
具体算法有:
扩散式、最短队列式、固定式三种,扩散式(洪泛)算法-节点收到分组后,将其发到来节点之外的其它各相邻节点。
最短队列(热土豆)算法节点在收到一个分组后,立即将其放在最短队列;固定式算法网络每个节点都存放一预先计算好的路由表,表中给出节点到所有目标节点的最短路径;,
(2)动态路由算法,算法能根据网络的实际运行情况,自动调整和计算要到达目的网络的最佳新路径。
常见有:
距离向量算法、链路状态算法。
距离向量算法根据一条路径上的路由跳数(距离:
经过一个路由器称为1跳),动态的选择最短距离作为最佳路径。
*,链路状态算法(最短路径优先算法-SPF),算法使用链路状态数据包、网络拓扑数据库等计算出到其它目标网络的最短路径。
路由表传递示意,链路状态:
路由器与那些网络或路由器相邻,以及将数据发往这些网络或路由器所需的代价(度量:
费用、距离、时延、带宽等),2)路由协议,内部网关协议(IGP)。
该种协议是指在一个自治系统内部所使用的路由协议。
常用的有路由信息协议RIP和开放式最短路径优先协议(OSPF)。
RIP协议是距离向量路由协议(计算到目的地的距离),消息包括机器标识和到机器的距离,因此消息比较长。
OSPF是一种链路状态算法路由协议(计算链路的状态),它通过路由器之间网络接口的状态来建立链路状态数据库,生成最短路径树,路由器使用这些最短路径构造路由表。
根据路由器在网络(自治系统)中的位置,路由协议分:
内部网关协议(IGP)和外部网关协议(EGP)两大类。
*,*,距离向量算法选折路径根据一条路径上的路由跳数(经过一个路由器称为1跳;也称“距离”)动态的选择最短距离作为最佳路径。
使用RIP协议的路由表的建立过程,*,外部网关协议(EGP),外部网关协议(EGP)又称域间路由协议,为两个位于它们各自域边界的相邻路由器交换信息和消息。
该类协议有外部网关协议(EGP)和边界网关协议(BGP)两种,目前EGP已被BGP取代。
BGP要求每个自治系统都有一唯一编号(AS编号),互联网就是通过边界网关来连接多个自治系统。
说明。
BGP协议交换的路由信息以自治系统为单位;-交换的信息分属两个相邻不同自治系统之间的信息;。
BGP协议既可用于自治系统之间,也可用于自治系统内部。
3)路由器(Router),路由器是一种能连接多个网络或网段,且能将不同网络或网段之间的数据信息进行“翻译”的一种设备,属网络层设备。
路由器有很强的异种网互联能力,其主要功能是为经过路由器的每个数据包寻找最佳传输路径。
每个路由器中均含有一个张路由表,供路由选择用。
路由表中的每一个表项均为四元组:
(目的地,下一站地址,下一站网络接口号,距离)路由表的建立和维护是路由器技术的关键,建立和维护的算法称为路由算法。
*,
(1)路由器的组成及接口,路由器的组成,。
硬件:
CPU、内存、接口、控制端口等电路;。
软件:
路由协议、简单网络管理协议(SNMP)、内存及接口管理;路由协议是软件核心,主要作用是建立和维护路由表,实现查表转发、管理维护功能,路由器的接口,有多个LAN和WAN接口,每个接口连接的是一独立网络(子网)。
局域网接口以太网、令牌环、总线等。
广域网接口以太接口、ATM接口等。
(2)路由器的基本功能,。
网络互联:
路由器支持各种局域网和广域网接口,主要用于互联局域网和广域网,实现不同网络相互通信;。
数据处理:
提供包括分组过滤、分组转发、优先级、复用、加密、压缩和防火墙等功能;。
网络管理:
路由器提供包括配置管理、性能管理、容错管理和流量控制等功能。
(3)路由器与交换机的区别,工作层次的不同最初的的交换机是工作在OSI/RM数据链路层,而路由器一开始就设计工作在OSI模型的网络层。
数据转发所依据的对象不同交换机利用物理(MAC)地址转发目的地址。
路由器则利用IP地址来确定转发地址(不同网络ID号)。
交换机只能分割冲突域,路由器可分割广播域交换机连接的网段仍属同一广播域(虽交换机具有VLAN功能,但各子广播域间是不能通信的)。
连接到路由器上的网段被分成不同广播域,广播数据不会穿过路由器。
路由器提供了防火墙的服务路由器仅转发特定地址的数据包,不传送不支持路由协议的数据包和未知目标网络的数据包,从而可以防止广播风暴。
*,4.3网络接入技术,4.3.1Internet基础,Internet又称因特网,是由各种网络组成的一个全球信息网,是一个以TCP/IP通信协议为基础的网际网。
用户通过Internet可实现全球范围的电子邮件、文件传输、信息查询与浏览。
Internet的发展。
Internet的前身是ARPAnet网。
1983年正式命名为Internet;。
Internet的管理机构是协会组织,不受任何一个政府约束;。
我国于1994年4月正式接入Internet,1996年国务院195号令规定只允许四家网络拥有国际出口:
中国科学网(CSTNET)、中国教育网(CERNET)、中国互联网(CHINANET)、金桥信息网(CHINAGBN)。
同时由四家单位管理国际出口,分别是:
中国科学院、邮电部、国家教委和电子工业部。
4.3.2Internet技术的主要内容,Internet技术主要内容包括TCP/IP及其建立在其上的各种服务。
1.TCP/IP协议Internet就是由许多小的网络构成的国际性大网络,各小网内部使用不同的协议,互联互通就需公共协议-TCP/IP协议。
2.IP地址与域名,1)互联网中每一台计算机在通信之前首先都需指定一IP地址,故被传输的每一数据包内均含32位的IP源地址和目的地址。
因IP地址是数字型(记忆不方便),故利用字符地址(域名地址)来标识这主机。
IP地址和域名是一一对应的。
2)域名是一种具有层次结构的符号名字,用来标识互联网中的某一台主机的地址。
域名地址信息存放于域名服务器内(DNS)。
域名常用格式:
主机名.机构名.类型名.国家代码,4.3.3Internet的接入技术,随着信息化产业的发展和网络技术的不断普及,我国的通信网络已实现了从模拟到数字,从铜缆到光纤的转变。
其技术技术可以分为DDN接入、X.25接入、帧中继接入、PSTN接入、ISDN接入、无线接入、HFC接入、ADSL接入、以太网接入等技术。
*,1)数字数据网DDN(DigitalDataNetwork)接入,DDN是一种全透明的数字传输网,可以为用户提供各种速率的高质量数字专用线路业务,利用它可为用户提供半永久性的,中、高速高质量的点点的数字专用电路。
DDN网络由数字电路和DDN复用或交叉连接节点组成。
DDN提供的通信速率-2.4Kbit/s-2Mbit/sDDN的传输媒介。
光纤、数字微波、卫星信道;。
用户端双绞线。
DDN的网络结构,DDN的网络结构按网络的组建、运营、管理和维护责任地理区域可分为:
一级干线网、二级干线网和本地网三级。
1.一级干线网一级干线网由设置在各省、自治区和直辖市的节点组成,它提供省间业务。
其节点可与省内多个城市或地区的节点互联。
2.二级干线网二级干线网省内节点组成,提供本省内长途和出省业务。
3.本地网指城市范围内的网络,本地网为用户提供本地和长途DDN业务。
根据网络规模、业务量要求,本地网可以由多层次的网络组成。
小容量节点可直接设置在用户的室内。
DDN的特点,1)传输速率高-网内设备能提供2Mbps或N64Kbps(2M)速率的信道;2)传输质量较高-中继大量采用光纤传输系统,用户之间专有固定连接,网络时延小;3)协议简单-协议的转换由智能化程度较高的用户端设备完成,本身不受任何规程的约束,是全透明网,面向各类数据用户。
4)灵活的连接方式-可支持数据、语音、图像传输等多种业务,不仅可和用户终端设备进行连接,也可和用户网络连接,为用户提供灵活的组网环境。
5)网络运行管理简便-采用网管对网络业务进行调度监控,业务的迅速生成。
2)综合数字业务网(ISDN),综合数字业务网(ISDN)由数字电话和数据传输服务两部分组成,一般由电话局提供服务;ISDN采用两种标准的用户/网络接口,即基本速率接口(BRI)和基群速率接口(PRI),BRI服务提供2个B信道和1个D信道(2B+D);当有电话拨入时,它会自动释放一个B信道来进行电话接听。
B信道速率为64Kbps,用户终端之间传输速率;。
D信道的速率为16Kbps,主要传输控制信号;,3)非对称数字用户环路(ADSL)接入,ADSL是一种上,下行传输速率不相等的DSL(数字用户线)技术,它能在一对电话线上同时提供话音和数据业务;ADSL下行速率:
1.5Mbps-8Mbps,上行速率:
16Kbps-640Kbps,最大传输距离为5.5公里;在ADSL接入方案中,每个用户都有单独的一条线路与ADSL局端相连,其结构可以看作是星形结构,带宽是由每个用户独享的;在普通铜质电话线上,配上专用的Modem即可实现数据高速传输。
4)光纤同轴混合接入(HFC),HFC利用有线电视网络接入Internet的技术,由于有线电视网采用的是模拟传输协议,因此网络需要用一个Cable-Modem来协助完成数字数据的转化。
技术特点使原有550MHzCATV网扩展为750MHz的HFC双向CATV网,利用扩展的200MHz的带宽传输数据。
这种模式的带宽上限为860MHz1000MHz。
CableModem技术就是基于750MHzHFC双向CATV网的网络接入技术的。
该种网对于宽带高速综合业务网不是很合理,主要原因是可靠性不高,综合信息网一旦出故障不能及时修复,可能会给用户造成不可弥补的损失。
天然的行业垄断性,仅能由广电相关企业提供。
5)光纤接入技术,光纤由于其大容量、保密性好、不怕干扰和雷击、重量轻等诸多优点,正在得到迅速发展和应用。
也是一种必然趋势。
光纤接入技术实际就是在接入网中全部或部分采用光纤传输介质,构成光纤用户环路(或称光纤接入网OAN),实现用户高性能宽带接入的一种方案。
根据光网络单元所设置的位置,光纤接入网分为:
。
光纤到户(FTTH)。
光纤到路边(FTTC)。
光纤到大楼(FTTB)。
光纤到办公室(FHHO)。
光纤到楼层(FTTF)。
光纤到小区(FTTZ)其中FTTH将是未来宽带接入网的发展趋势。
6)局域网接入(以太网接入),局域网接入方式是利用以太网技术,采用光缆+双绞线的方式进行结构化布线,然后进行Internet的接入;具体实施方案是:
采用宽带服务一般是吉比特光纤进小区,百兆光纤到楼,10/100M到户的模式。
也称FTTx+LAN方案。
光缆,光缆,光缆,光缆,光缆,
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