李军怀等新编电子工业出版社+计算网络实用教材课件networkch6-new.ppt

第6章 网络互连 本章主要内容 网络层及网络互连的基本概念 互连设备 IP协议 路由原理及协议 IP多播技术和Internet组管理协议IGMP IPv6 6.1 网络层服务与网络互连 6.1.1 网络层服务模型 网络层是OSI参考模型中的第三层，它介于传输层和数据链路层之间，在数据链路层提供的两个相邻结点之间数据帧的传送功能上，进一步管理网络中的数据通信，将数据设法从源端经过若干个中间结点传送到目的端，从而向传输层提供最基本的端到端的数据传送服务。 6.1.2 网络互连基本概念 1．基本概念 在前面的讨论中，我们所基于的环境是单个的同种协议网，网络中每个结点对应的层所用的协议相同。研究的重点问题是在同一个网络中，相邻结点之间或跨过多个结点进行数据传输的概念和控制机制。 本章所讨论的网络互连问题是基于同种或异种网络之间的连接。重点考虑的是不同网络之间的互连问题。 网络互连包含两个方面的含义： ① 指采用各种网络互连设备将同一类型的网络或不同类型的网络及其产品相互连接起来，组成地理覆盖范围更大、功能更强大的网络，以实现在更大范围内的资源共享、信息交换和协同工作。 ② 也可以理解为将一个大的网络分解为若干个子网，以利于更有效的管理和使用网络资源。 2．网络互连的基本原理 互连的网络在体系结构、层次协议及服务等方面或多或少存在着差异，对于异构网来说（例如各种类型的局域网）差异就更大。主要表现在： ① 寻址方式； ② 路由选择； ③ 允许通过分组的最大长度； ④ 网络接入机制； ⑤ 用户接入控制； ⑥ 超时控制、差错恢复方法； ⑦ 服务、管理方式等。 要实现网络互连，就必须消除网络间的差异，这些都是网络互连要解决的问题。 将网络互相连接起来要使用一些中间设备（或中间系统），ISO的术语称之为中继（relay）系统，我们把用于网络之间互连的中继设备称为网络互连设备。 网络互连方法 网络互连可以有多种方法，其最重要的方法应是以ISO/OSI互连参考模型的层次设计理论来进行网络互连，也就是从不同的网络体系结构上选定一个相应的协议层次，使得被互连网络设备中的该层以及位于其上的高层协议都是相同的，其底层和硬件的差异可通过该层屏蔽，从而使网络得以互通。 3. 互连设备 如果两个网络第N层以上的协议都相同，网络互连设备在这一层上互连。我们称该设备为第N层网络互连设备。 物理层中继系统：转发器(repeater)。 数据链路层中继系统：网桥或桥接器(bridge)。 网络层中继系统：路由器(router)。 网络层以上的中继系统：网关(gateway)。 网络互连使用路由器 当中继系统是转发器或网桥时，一般并不称之为网络互连，因为这仅仅是把一个网络扩大了，而这仍然是一个网络。 网关由于比较复杂，目前使用得较少。 互联网都是指用路由器进行互连的网络。 由于历史的原因，许多有关 TCP/IP 的文献将网络层使用的路由器称为网关。 互连网络与虚拟互连网络 虚拟互连网络的意义 所谓虚拟互连网络也就是逻辑互连网络，它的意思就是互连起来的各种物理网络的异构性本来是客观存在的，但是我们利用 IP 协议就可以使这些性能各异的网络从用户看起来好像是一个统一的网络。 使用 IP 协议的虚拟互连网络可简称为 IP 网。 使用虚拟互连网络的好处是：当互联网上的主机进行通信时，就好像在一个网络上通信一样，而看不见互连的各具体的网络异构细节。 路由器的功能 ⑴ 互连不同类型的网络 ⑵ 隔离广播风暴（Broad cast storm） ⑶ 建立并维护路由表 ⑷ 子网间分组的传输 ⑸ 提供安全访问的机制 ⑹ 可以提供第三层的网络服务 直接交付和间接交付 典型的路由器的结构 “转发”和“路由选择”的区别 “转发”(forwarding)就是路由器根据转发表将用户的 IP 数据报从合适的端口转发出去。 “路由选择”(routing)则是按照分布式算法，根据从各相邻路由器得到的关于网络拓扑的变化 情况，动态地改变所选择的路由。 路由表是根据路由选择算法得出的。而转发表是从路由表得出的。 在讨论路由选择的原理时，往往不去区分转发表和路由表的区别， 输入端口对线路上收到的分组的处理 数据链路层剥去帧首部和尾部后，将分组送到网络层的队列中排队等待处理。这会产生一定的时延。 输出端口将交换结构传送来的分组发送到线路 当交换结构传送过来的分组先进行缓存。数据链路层处理模块将分组加上链路层的首部和尾部，交给物理层后发送到外部线路。 分组丢弃 若路由器处理分组的速率赶不上分组进入队列的速率，则队列的存储空间最终必定减少到零，这就使后面再进入队列的分组由于没有存储空间而只能被丢弃。 路由器中的输入或输出队列产生溢出是造成分组丢失的重