【正文】 00m 2. 網(wǎng)絡(luò)分段 在組建局域網(wǎng)時(shí)，往往需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分段。 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的類型 1. 網(wǎng)絡(luò)延伸 隨著局域網(wǎng)范圍的擴(kuò)展，電纜的長度需要增長 但是，每種局域網(wǎng)的最大距離都是有限制的。 ? 異構(gòu)網(wǎng)絡(luò) 所謂異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)是指具有完全不同的傳輸性質(zhì) 和通信協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)。 ? 如何處理兩種網(wǎng)絡(luò)之間在傳輸速率方面的 差別。 注意： 互聯(lián)接、互通和互操作分別表示了不同 層次的內(nèi)涵，互聯(lián)接是網(wǎng)絡(luò)連接的物質(zhì)基礎(chǔ)， 互通是通信手段，互操作是網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的最終目 的，只有解決好這三個(gè)層次上的問題才能真正 實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的 “ 互聯(lián) ” 。 ? 適用范圍：局域網(wǎng)的延伸和擴(kuò)展。 ? 功能：路徑選擇、擁塞控制和控制廣播信息 ? 主要用于：不同網(wǎng)絡(luò)之間的互連。 ? 目前使用最多的是：應(yīng)用層網(wǎng)關(guān)。 13 ? 使用和選擇中繼器時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng) ? 網(wǎng)段的接口。低速以太網(wǎng)的 543規(guī)則，高速以太網(wǎng)的級連規(guī)定。把雙絞線，細(xì)纜，粗纜或光纖等不同傳輸介質(zhì)的以太網(wǎng)連接在一起。 16 網(wǎng)橋 ? 網(wǎng)橋的定義和應(yīng)用條件 網(wǎng)橋是用來連接兩個(gè)或多個(gè)在數(shù)據(jù)鏈路層以下 具有相同或兼容協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備，它由軟 件和硬件共同組成。網(wǎng)橋不運(yùn)行應(yīng)用軟件， 它只完成一個(gè)功能： 幀過濾 ，在需要時(shí)網(wǎng)橋才 轉(zhuǎn)發(fā)幀。網(wǎng)橋知道網(wǎng)中每臺(tái)計(jì)算機(jī)的位置。 19 ?網(wǎng)橋的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 網(wǎng)段 A 網(wǎng)段 B 網(wǎng)橋 MAC1 MAC2 MAC3 MAC4 MAC5 MAC6 1 2 2 MAC6 2 MAC5 2 MAC4 1 MAC3 1 MAC2 1 MAC1 端口 站地址 端口管理軟件 網(wǎng)橋協(xié)議實(shí)體 緩存 端口 2 端口 1 1 2 站表 （ A） （ B） （ C） （ X） （ Y） （ Z） 圖 31 網(wǎng)橋內(nèi)部結(jié)構(gòu) 20 ?透明網(wǎng)橋 目前使用最多的網(wǎng)橋是 透明網(wǎng)橋 (transparent bridge)。按這種方法網(wǎng)橋 就可以建立起這個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)表。 24 B3 B5 B2 A B C D E F G H I B7 B1 B6 B4 25 ?環(huán)產(chǎn)生的原因 ①網(wǎng)絡(luò)由不只一個(gè)管理員管理，在這種情況 下，可能沒有人知道網(wǎng)絡(luò)的整體結(jié)構(gòu)，這就 意味著可能添加一個(gè)引起環(huán)的網(wǎng)橋而無人知 道。 27 ?生成樹算法 怎樣才能產(chǎn)生一棵生成樹呢？實(shí)際上產(chǎn)生生成 樹的主要思想就是為網(wǎng)橋選擇轉(zhuǎn)發(fā)分組的端 口。 28 （ 3）所有連接到給定局域網(wǎng)的網(wǎng)橋選出一個(gè) 負(fù)責(zé)向根網(wǎng)橋轉(zhuǎn)發(fā)幀的指派網(wǎng)橋。 ? 發(fā)送網(wǎng)橋認(rèn)定的根網(wǎng)橋的標(biāo)示符。然而，它首先給到根 的距離字段加 1，因?yàn)?，這個(gè)網(wǎng)橋到根的距離 比發(fā)送消息的網(wǎng)橋到根的距離遠(yuǎn)一跳。 33 B3 B5 B2 A B C D E F G H I B7 B1 B6 B4 (B2,0,B2) ① ② ③ (B1,1,B2) ④ ⑤ ⑥ 34 3 網(wǎng)橋的實(shí)際作用和設(shè)計(jì)要點(diǎn) （ 1）網(wǎng)絡(luò)分段 網(wǎng)橋常用來分割一個(gè)負(fù)載過重的網(wǎng)絡(luò)。 特別是 ，網(wǎng) 橋要使用數(shù)據(jù)幀頭部的物理地址，因此，使用 網(wǎng)橋互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具有相同地址格式，如，以 太網(wǎng)和以太網(wǎng)的互聯(lián)，以太網(wǎng)和 36 （ 4）使用網(wǎng)橋設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)的要點(diǎn) 在使用網(wǎng)橋連接網(wǎng)絡(luò)時(shí)，要注意它在網(wǎng)絡(luò)中的 位置。 （ 2）按網(wǎng)橋分布的地理范圍分類 ? 近程網(wǎng)橋：連接兩個(gè)相鄰的局域網(wǎng)段。 ? 網(wǎng)橋可以互聯(lián)兩個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)。 ? 網(wǎng)橋會(huì)處理接收到的數(shù)據(jù)信息，從而降低網(wǎng)絡(luò)的性能。 ②工作原理不同。 ?源路由選擇。 在建立連接階段，需要在源主機(jī)和目的主機(jī)之 間的每一個(gè)交換機(jī)上建立連接狀態(tài)。 虛電路交換機(jī)的連接狀態(tài)由 VC表中的每個(gè)連 接記錄組成。 ? 輸出 VCI，用于輸出分組。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)較大時(shí)，網(wǎng)絡(luò)的性能會(huì)由于沖突的激增，而急劇下降。 ?交換機(jī)可以為每個(gè)端口的用戶或節(jié)點(diǎn)提供專用帶寬的通信信道，并允許多對節(jié)點(diǎn)用戶同時(shí)按端口的帶寬傳遞信息。這類端口被稱為專用端口。通常以太網(wǎng)交換機(jī)的端口密度為 8的倍數(shù)（ 8口、 16口、 24口和 32口等），所謂 16口，即該交換機(jī)可以提供 16個(gè) 10Mb/s的端口。 ⑤其他端口：擴(kuò)展端口，用于和其他類型的網(wǎng)絡(luò)或介質(zhì)連接（ BNC、 AUI和光纖端口等）。交換機(jī)中的背 板相當(dāng)于計(jì)算機(jī)中的主板，背板帶寬就相當(dāng)于 總線速率，它是交換機(jī)的接口處理器和數(shù)據(jù)總 線間所能吞吐的最大數(shù)據(jù)量。 54 （ 4）交換機(jī)的類型 ? 獨(dú)立式 ? 堆疊式 ? 模塊式 3. 選擇交換機(jī)的要點(diǎn) （ 1）按應(yīng)用規(guī)模選擇 （ 2）按采用的技術(shù)類型選擇 （ 3）支持的 MAC地址數(shù)量選擇 55 網(wǎng)絡(luò)層的互聯(lián)設(shè)備 網(wǎng)絡(luò)層的互聯(lián)設(shè)備主要是路由器（ router)。路由器在工作時(shí)，正是利用路由表來 進(jìn)行路由選擇，確定數(shù)據(jù)包的最佳轉(zhuǎn)發(fā)路 徑。使用動(dòng)態(tài)路由表的路由器會(huì)根 據(jù)路由選擇協(xié)議提供的功能，自動(dòng)學(xué)習(xí)和記憶 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行情況。 例如： ，就是用點(diǎn)分十進(jìn)制 表示的 IP地址。 ? IP地址的分類 IP地址的類型反映了以下內(nèi)容： ?網(wǎng)絡(luò)地址使用哪些位。 那么 IP地址主要分為 A、 B、 C、 D、 E五類， 常用的是 A、 B， C三類地址； D類地址為組播 地址， E類地址為保留地址，以備特殊用途。 實(shí)際上當(dāng)某個(gè)單位申請 IP地址時(shí)，只是獲 得一個(gè)網(wǎng)絡(luò)號，各主機(jī)號則由單位自行分配。 ?網(wǎng)絡(luò)地址的各位不能為全 “ 1”，全 “ 1”作為廣播地址。全 “ 0”表示本地網(wǎng)絡(luò)，如， “ ”表示“ ”這個(gè) C類網(wǎng)絡(luò)。 69 ?“”這個(gè)地址代表本地主機(jī)的IP地址，該地址不能分配給網(wǎng)絡(luò)上的任何計(jì)算機(jī)使用。 ? 子網(wǎng)掩碼 ?子網(wǎng)的概念 我們常常將一個(gè)較大的網(wǎng)絡(luò)分成較小的網(wǎng)絡(luò)， 每個(gè)小網(wǎng)絡(luò)使用不同的網(wǎng)絡(luò)地址，這樣的小網(wǎng) 絡(luò)稱之為 ” 子網(wǎng) “ 。 72 要分清網(wǎng)絡(luò)地址，則必須通過子網(wǎng)掩碼才能實(shí) 現(xiàn)。 ? 將子網(wǎng)掩碼也轉(zhuǎn)化為 32位的二進(jìn)制數(shù)。 75 例如，有下面兩個(gè) IP地址，要判斷它們是否在 同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中。也就是說，可以把主機(jī)地址 的一部分用來做網(wǎng)絡(luò)地址使用。在遠(yuǎn)程通信中， 主機(jī)可以通過默認(rèn)網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)發(fā)給不同網(wǎng)絡(luò)地 址的目的主機(jī)。 ?Ping其他主機(jī)的 IP：驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)的連通性。 ? 一個(gè) IP地址的 “ 網(wǎng)絡(luò)部分 ” 唯一地標(biāo)識(shí)作為Inter一部分的一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)。 ①首先，我們要明白數(shù)據(jù)報(bào)從源主機(jī)發(fā)往目標(biāo) 主機(jī)時(shí)，中間可能要經(jīng)過幾個(gè)路由器。 ⑤如果目標(biāo)主機(jī)和當(dāng)前節(jié)點(diǎn)不在同一個(gè)物理網(wǎng) 絡(luò)中，那么就需要將數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)往一個(gè)路由器。 ⑦通常，還有一個(gè)默認(rèn)路由器，當(dāng)表中的記錄 與目標(biāo)主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)號不匹配時(shí)，就將分組發(fā)給 默認(rèn)路由器，由默認(rèn)路由器進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。但是，這里也 有一個(gè)問題需要解決，也就是 H1如何找出 H2 的正確的 MAC地址，這個(gè)問題，我們會(huì)在下 面介紹。 網(wǎng)絡(luò)號 下一跳 1 R3 2 R1 圖 1中路由器 R2的轉(zhuǎn)發(fā)表 91 ④ R2通過查找轉(zhuǎn)發(fā)表，發(fā)現(xiàn)與網(wǎng)絡(luò) 1對應(yīng)的下 一跳為 R3，于是它將該數(shù)據(jù)報(bào)交給 R3。 ? 地址轉(zhuǎn)換協(xié)議（ ARP） 前面我們討論了如何使 IP數(shù)據(jù)報(bào)到達(dá)正確的 物理網(wǎng)絡(luò)，但是沒有詳細(xì)解釋一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)是如 何到達(dá)網(wǎng)絡(luò)上的某一主機(jī)或路由器的。而 這張表的建立可以通過運(yùn)行 ARP協(xié)議來實(shí)現(xiàn)。 ①如果某一主機(jī)想要發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)到同一網(wǎng) 絡(luò)中的另一個(gè)主機(jī)或路由器，則它首先要檢查 緩存中的映射記錄。 那么發(fā)送查詢消息的源主機(jī)在收到這個(gè)應(yīng)答消 息后，將這個(gè)信息添加到自己的 ARP表中。 ? 如果一個(gè)主機(jī)中已經(jīng)有了這個(gè)記錄，它只需 要 “ 刷新 ” 這個(gè)記錄即可。 目前廣泛采用的路由算法有這樣幾種： ?RIP（距離向量） ?OSPF（開放最短路徑優(yōu)先） 99 距離向量（ RIP） 距離向量路由選擇的基本思想： 每個(gè)節(jié)點(diǎn)都構(gòu)造一個(gè)包含到其他所有節(jié)點(diǎn)的 “ 距離 ” 的一維數(shù)組（一個(gè)向量），并且將這個(gè) 向量分發(fā)給與它直接相連的所有鄰居。 A B C D G E F 假設(shè)每條鏈路的開銷都為 1。假設(shè) 節(jié)點(diǎn) F發(fā)信息給節(jié)點(diǎn) A，告訴 A它可以到達(dá)節(jié)點(diǎn) G，并且到達(dá) G的開銷是 1， A收到這個(gè)消息 后，把這個(gè)開銷值與它知道的到達(dá) F的開銷值 相加，得到開銷值 2，這個(gè)值小于無窮大，于 是 A在它的路由表中添加一條經(jīng)過 F到達(dá) G的路 由，開銷是 2。 108 ? 觸發(fā)更新：當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)從它的相鄰節(jié)點(diǎn)接收 到更新消息，并且這個(gè)更新消息又能改變其路 由表中的一條路由時(shí)，才會(huì)引發(fā)這種更新。這可以限 制記數(shù)到無窮所花的時(shí)間。 112 ?挫折反轉(zhuǎn) （ split horizon with poison reverse） 在這種方法中， B可以把從 A學(xué)習(xí)到的路由發(fā) 給 A，但是要在該路由表中加入否定信息來確 保 A最終不會(huì)使用 B到達(dá) E的路由。 那么在上述的例子中，如果 B和 C在接收到 A 的鏈路故障后，在把路由信息通知給 E之前等 待一會(huì)，它們就會(huì)發(fā)現(xiàn)，實(shí)際上它們兩者都沒 有到達(dá) E的路由。序號每5s更新一次， 32位可用 600年不重復(fù)號。依靠各路由器之間的頻繁交換信息來建立鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫，并且在全網(wǎng)范圍內(nèi)保持和這個(gè)數(shù)據(jù)庫的一致性。 路由器啟動(dòng)后，通過發(fā)送 HELLO包發(fā)現(xiàn)鄰居 結(jié)點(diǎn)。 117 ③ 構(gòu)造一個(gè)包含所有數(shù)據(jù)的分組。路由器記錄 信息對（源路由器，序號），當(dāng)一個(gè)鏈路狀態(tài) 分組到達(dá)時(shí)，若是新的，則分發(fā)；若是重復(fù) 的，則丟棄；若序號比路由器記錄中的最大序 號小，則認(rèn)為過時(shí)而丟棄。 ⑤計(jì)算到每個(gè)其它路由器的最短路徑。在初始狀態(tài)下，若從 v到 vi有弧，則 D[i]的值為弧上的權(quán)值，否則 就將 D[i]設(shè)置為 ∞ 。 ②選擇 Vj，使得 D[j]=Min{D[i]|Vi∈ VS}，則 Vj就是一條從 V出 發(fā)的最短路徑的終點(diǎn)。就可以求得從 v到 圖上其余各頂點(diǎn)的最短路徑。主要有 RIP、 HELLO和 OSPF等。 BGP將網(wǎng)絡(luò)劃分為以下三類： (1)與 BGP只有一個(gè)連接的網(wǎng)絡(luò)，它不能用來轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報(bào)。即子網(wǎng)掩碼為，但這個(gè)掩碼對于用戶來講太少了。 ?它可以自動(dòng)丟棄廣播數(shù)據(jù)包，因而可以把廣播風(fēng)暴信息隔離在源網(wǎng)絡(luò)內(nèi)。 ?路由器還可以作為網(wǎng)橋使用，以便處理不可路由的協(xié)議。 ?價(jià)格較高。 路由器在網(wǎng)絡(luò)連接中的基本作用： 數(shù)據(jù)格式的 轉(zhuǎn)換 、 路由選擇 和 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā) 。 （校園網(wǎng)中的防火墻等） 137 3. 網(wǎng)關(guān)的應(yīng)用場合 主要應(yīng)用于 OSI/RM的高 3層的協(xié)議轉(zhuǎn)換。 （ 2）按照網(wǎng)關(guān)的應(yīng)用類型分類 139 The end !