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

第6章 网络互连 本章主要内容 网络互连是指采用各种网络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，形成一个更大的网络。也可以理解为将一个大的网络分解为若干个小的网络。 本章首先介绍了网络层及网络互连的基本概念和一些互连设备，然后重点讨论了网络互连的核心内容IP协议，只有掌握了IP协议的主要内容，才能理解Internet的工作原理。在介绍IP协议后，我们讨论了路由原理及协议、IP多播技术和Internet组管理协议IGMP。最后简要地讨论了下一代的网际协议IPv6的主要内容。 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。 目前，随着计算机及网络技术的发展，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。这种差异主要表现在：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。 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。这些设备按它们对不同层次的协议和功能转换，可以分为以下几类：① 中继器（Repeater）；② 网桥（Bridge）；③ 路由器（Router）；④ 网关（Gateway）。 3．网络互连设备 路由器（Router）是用于连接多个逻辑上分开的网络。逻辑网络是指一个单独的网络或一个子网。路由器是属于网络层的一种互连设备，只接收源站或其他路由器的信息，它不关心各子网使用的硬件设备，但要求运行与网络层协议相一致的软件。 为了管理网络，一般要利用路由器将大型的网络划分成多个子网。Internet由各种各样的网络构成，路由器是一种非常重要的组成部分，整个Internet上的路由器不计其数。Intranet要并入Internet，兼作Internet服务，路由器是必不可少的组件，并且路由器的配置也比较复杂。 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 6.2 IP协议 6.2.1 IP协议原理 IP协议最基本的服务是提供一个不可靠的尽最大努力（Best Effort）去完成好任务的、无连接的分组传递服务。 之所以称该服务为不可靠的，是因为它不保证每个分组都能够送到或者能够正确的送到，分组可能丢失，投递无序或重复投递，而IP层并不检测这些情况，发生这些情况也不通知发送者或接收者，可靠性要由传输层等上层协议来提供。 之所以称它为无连接的，是因为每一个分组的处理都独立于其他分组，一串分组从一台计算机发出，可以经由不同的路径到达另一台计算机。在分组传递过程中，可能会丢失部分分组，而其余的仍被投递。 IP协议定义数据传送的基本单元——IP分组及其确切的数据格式。IP协议还指明分组如何处理，错误怎样控制。特别是，IP协议还包含不可靠投递的思想，以及与此关联的分组路由选择的思想。 IP模块是TCP/IP技术的核心，TCP/