叁.网络互连与INTERNET技术

网络互连是为了将两个或者两个以上具有独立自治能力、同构或异构的计算机网络连接起来，实现数据流通，扩大资源共享的范围，或者容纳更多的用户。它具体体现为：局域网与局域网(LAN/LAN)的互连、局域网与广域网(LAN/WAN)的互连或局域网经广域网的互连。

一.网络互连设备

(一)路由器

路由器在网络层一级工作，互连两个或多个独立的相同类型或不同类型的网络：局域网与广域网的互连，局域网与局域网的互连。为了提高路由器的响应速度，部分路由器上也提供了三层交换的功能。三层交换类似于交换器，只是交换的对象是分组，而不是帧。

1.路由器的作用及其与网桥的异同

路由器的主要功能就是进行路由选择。当一个网络中的主机要给另一个网络中的主机发送分组时，它首先把分组送给同一网络中用于网间连接的路由器，路由器根据目的地址信息，选择合适的路由，把该分组传递到目的网络用于网间连接的路由器中，然后通过目的网络中内部使用的路由协议，该分组***被递交给目的主机。

路由器和网桥的概念类似，都是接收协议数据单元PDU，检查头部字段，并依据头部信信息和内容的一张表来进行转发。但实际上，网桥只检查数据链路帧的帧头，并不查看和修改帧携带的网络层分组头部;而路由器则检查网络层分组头部，并根据其中的地址信息作出决定，当它把分组下传到数据链路层时，它不知道也不关心它是通过以太网还是令牌环网进行传送。

2. 路由器的功能及其体系结构

路由器的功能

1、改进网络分段(每个网段的结点数是有限的)。相同类型的局域网互连，划分子网段，三层交换，避免“广播风暴”。

2、不同局域网之间的路由能力，实现三层的数据报文的转换。

3、连接WAN的路由能力。

路由器通过软件实现其功能，速度较慢，数据报文延迟较大，高性能的路由器比较昂贵。

路由器的体系结构 路由器执行OSI网络层及其下层的协议转换，可用于连接两个或者多个仅在低三层有差异的网络。

3.路由器的特点

寻址能力 通过路由器互连的网络具有公共的网络地址，并且，网间协议对全网地址作出规定，以使路由器可以区分各个结点所在的通信子网。

路由选择 路由器具备相对灵活的路由选择功能，以最快的速度将分组传送通过网络。目前，路由器使用的路由协议主要由Internet(因特网)工程任务组(IETF)定义，包括开放式最短路径优先协议(OSPF：RFC 1247)、边界网关协议(BGP：RFC 1163)和内部网关路由协议(IGRP)等。

分段/合段 路由器可对分组进行分段/合段，使得互连能力不受通信子网分组长度的影响。

存储-转发 路由器严格地执行“存储-转发”的原则，即先接收和存储分组，在完成必要的分组分析和格式转换之后，转发分组至特定的子网。

分组过滤 路由器通常分析整个分组，因此可以过滤掉网络中的错误信息，减少出错分组的无谓传输。

4. 二层交换与三层交换的比较

二层/三层交换(L2/L3交换)

一般的以太网交换机，实现OSI二层交换帧不作任何修改，仅仅查一下交换表，进行转发。

路由器/三层交换机(具有路由功能的交换机)，工作在网络层，类似于以太网交换机，只是交换的对象是分组，而不是帧。通过IP地址来确定是哪个子网的结点，帧可能会发生变化，经路由器后变成新的帧。

三层交换机充分利用路由器的三层功能，既保留了二层交换机灵活的虚拟局域网(VLAN)划分和高交换速度的优点，又解决了二层网络无法处理的“广播风暴”问题，它与传统路由器的***区别是通过硬件完成第三层报文的高速路由和交换，并且在引入路由器计费和访问控制功能的情况下仍然能保持线速。随着交换技术的发展，现在许多厂商的交换机已能支持第四层交换。

(二)网关

1.转发器、网桥和路由器主要用于下三层有差异的子网的互连，互连后的网络仍然属于通信子网的范畴。采用网桥或者路由器连接两个或者两个以上的网络时，都要求互相通信的用户结点具有相同的高层通信协议。如果两个网络完全遵循不同的体系结构，则无论是网桥还是路由器都无法保证不同网络的用户之间的有效通信，这时，必须引入新的技术或者互连部件。

执行网络层以上高层协议的转换，或者实现不同体系结构的网络协议转换的互连部件称为网关(Gate- way)，有时也被称为信关。网关通常采用软件的方法予以实现，并且与特定的应用服务一一对应。

网关软件的设计通常依赖于不同的用户，应考虑的主要因素包括地址映射，以及针对具体的应用，实现服务元素和参数的映射等。

2.网关应用实例

实例1：随着Internet技术的广泛应用，越来越多的用户开始使用万维网进行信息浏览(即WWW服务，遵循HTTP协议(超文本传输协议))，同时，FTP(文件传输协议)服务也被人们广泛使用。通过网关软件可以实现从浏览器直接进行对FTP服务的访问。

实例2：随着Internet技术的广泛应用，越来越多的用户开始使用电子邮件(SMTP，简单邮件传输协议)进行信息交换，而OSI也定义了与之类似的服务：电文处理系统(MHS)。网关软件实现使用不同应用软件的用户进行邮件交换。

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