常见网络互联设备介绍
常见网络互联设备介绍
1 网络互联设备
网络互联是指LAN-LAN WAN-WAN LAN-WAN之间的连通和互操作能力这种互操作指的是互联网上一个网络的用户和另一个网络的用户可以透明的交换信息而不管这两个网络上的硬件软件差异。
| OSI层 | 互联设备 | 用途 |
| 物理层 | 中继器集线器 | 在电缆段间复制比特流 |
| 数据链路层 | 网桥第二层交换器 | 在LAN间存储转发帧 |
| 网络层 | 路由器第三层交换器 | 在不同网间存储转发包 |
| 传输层以上 | 网关 | 提供不同体系间互联接口 |
2 中继器2 1 中继器
网络连接最简单的设备就是中继器其作用是对弱信号再生并将再生信号发送到网络的其它分支上提供电流以实现长距离传输中继器工作在OSI模型的最低层物理层只能用来连接具有相同物理层协议的LAN 中继器主要用于扩充LAN电缆段的距离限制比如10BASE 5粗以太网由于收发器只能提供500米的驱动能力而MAC协议允许粗以太网电缆最长为2.5公里这样每500米之间就可以利用中继器来连接但是中继器不具备检错和纠错的功能因此错误的数据经中继器后仍被复制到另一电缆段另外中继器还会引入延时
2 2 使用注意事项
1 用中继器连接的以太网不能形成环
2 必须遵守MAC协议定时特性不能用中继器将电缆断无限连起来比如一个以太网上最多有4个中继器连接5个缆线段其中只有3个缆线可以连接计算机
2 3 集线器集线器HUB)是一种特殊的中继器它可以转接多个网络电缆把多个网络段连接起来随着10BASE T标准的推出以及集线器的使用使得总线网络拓扑结构逐渐向星型网络拓扑使用非屏蔽双绞线的模式转化该模式的核心就是集线器它连接网络的各个节点其优点是当网络上的某个节点或某条线路出现故障时不会影响网络上的其它节点集线器可以分为有源无源智能三种有源集线器对信号有再生和放大作用无源集线器不对信号做处理只是简单的把多段介质相连智能集线器具有有源集线器的全部功能此外还有网络管理路径选择等功能
3 网桥
3 1 网桥基础
网桥BRIDGE)是一种在数据链路层实现的连接LAN的存储转发设备它独立于高层协议网桥通过数据链路层的逻辑链路控制子层(LLC)来选择子网路径它接受完整的链路层帧并对帧做校验然后查看介质存取控制层MAC 的源和目的地址以决定该帧的去向网桥在转发一帧前可以对其做一些修改如在帧头加入或删除一些字段由于网桥与高层协议无关原则上桥可以互联TCP/IP网XNS网等但在实际应用中网桥只连接具有相同网络操作系统的LAN 因为如果高层协议不一致即便用网桥连接起来应用程序也不能交换信息
3 2 网桥的特点和中继器相比网桥具有以下特点
1 可以实现不同类型的LAN的互联比如可以用网桥把以太网和TOKENRING网络相连
2 可以实现更大范围的LAN互联由于中继器受MAC定时特性的限制一般只能将一定距离内的以太电缆相连而工作在链路层的网桥它不受MAC定时特性的限制可连接的距离几乎无限目前一种流行的桥接方式为桥接主干网络利用网桥将多个LAN联到一个高速主干网络上。
3 有过滤功能可隔离错误提高网络性能
4 引入网桥可以提高LAN的安全性LAN普遍采用广播式通信方式一个站发送到信息其它站点都能收到如果在一些重要的部门如财务银行系统安全保密问题就显得比较突出引入网桥可将重要部门的电缆段与其它部门隔离开提高了网络的安全保密
3 3 网桥的分类网桥类型有多种分法如按网桥的智能有无可以分为智能网桥和非智能网桥智能网桥在为帧选择路径时无需管理员给出路径信息它可以自己学会因此智能网桥又叫学习桥非智能网桥要求网络管理员指明网上地址哪个是本地的哪个是远程的才能做出路径选择另外连接本地两个子网的网桥叫做本地桥连接两个远地子网的网桥叫远程桥。
3 4 几种桥接技术
1 透明桥透明桥是DEC公司首先开发的DEC将其在透明网桥方法的成果交给IEEE IEEE将有关成果融入IEEE802.1标准中在以太网IEEE802.3中透明桥应用的十分普遍透明桥之所以称为透明主要是因为其表现和操作对网络主机而言是透明的它具有学习过滤帧转发等功能形成自己的路径选择表当透明桥启动后它通过分析从相连网络进入桥的帧的源地址从而学到网络的拓扑形成桥接表透明桥利用桥接表作为传输数据的基础透明桥成功的将网段内的数据流分离开因此对每个单独的网段来说其数据流大大减少缩短了网络的响应时间2 源路由桥接技术源路由桥接算法是由IBM公司开发由IEEE802.5委员会建议的一种在所有局域网之间进行桥接的技术它假定在局域网间由源发送的所有帧均含有源到目的地的路由根据由源标明在帧中的某一字段中的路由来存储转发数据帧。
4 路由器尽管网桥与路由器相比有许多优点它在LAN点到点连接场所充当重要角色但是随着网络的扩大特别是多种平台工作站服务器以及主机联成大规模广域网络时网桥在路由选择拥塞控制容错及网络管理方面远不能满足要求路由器则加强了这几方面的考虑从而得到了广泛的应用。
4 1 路由器基础路由器工作在OSI的网络层因而能获得更多的网络信息为信息包找到最佳路径路由器与协议有关利用互联网协议它可以为网络管理员提供整个网络的信息以便于管理由于它功能比网桥强大也比网桥复杂所以更具灵活性有更强大的异种网络互联的能力如IP路由器可以利用TCP/IP协议把以太网连到X.25网络上使用了路由器我们便开始进入广域网和远程通信的范畴网络层有自己的源和目的地址信息如互联网的IP地址路由器利用IP来确定信息包发往哪个网络一个信息包到达路由器后先进入队列然后路由器逐一处理提取信息包的目的地址查看路由表如果到达目的地的路径不止一个则选择一条最佳路径如果源和目的网络号在同一个网络中则送往该网络的指定主机如果信息包太长路由器就把它分成更小的包。
4 2 使用路由器的理由路由器可检查信息包中的信息字段为每个信息包确定最佳路径它可以将信息包发送到不直接与路由器相连的网络中路由器可以分为协议专用路由器和多协议路由器协议专用路由器只能处理一种协议其它类型的包都被舍弃多协议路由器可处理多重协议但速度较慢费用较高另外路由器允许网络分割成易于管理的逻辑网络分段可以用来防止网络的广播风暴所以当存在下列原因时应考虑使用路由器1 需要高级的信息包筛选2 互联网络具有多重协议且需要使用特殊的协议将业务筛选到特殊的区域3 需要智能路由选择来改进性能4 当使用速度慢造价高的远程通信线路时应使用带有高级过滤功能的路由器。
4 3 路由器的分类OSI模型允许两种类型的网络互联一种是面向连接的虚电路子网的级联另一种是数据报互联网连接相对应有两种常见到路由器一种用于面向连接的网络一种用于无连接的网络1 面向连接的路由器面向连接的路由器使用的虚电路方式与使用网桥的互联不同它的连接在网络层而不是在数据链路层实现虚电路方法的特点是从源端通过若干路由器到目的地建立虚电路各路由器保存表格说明有哪些虚电路经过路径通向哪里以及新的虚电路号是什么通过虚电路号传送分组的路径是具有固定性质的但这种固定仅指路由器序列是固定的而整个通信处理机序列在某些情况下不一定固定2 无连接路由器与虚电路连接不同的另一种网络互联模型是数据报模型在此模型中网络层提供给传输层的唯一服务是让它能够把数据报输入子网然后就静候佳音在这里网络层完全没有虚电路的概念这种模型并不要求为传输层连接传送的所有报文分组沿同一个路由器序列传输在源主机由传输层负责把报文分成数据报在目的主机再由传输层负责将数据报重组成原先的报文使用无连接路由器的一个典型例子是IP网。
5 交换器交换器是20世纪90年代出现的新设备该设备可以根据网络信息构造自己的转发表做出数据包转发决策对局域网来说路由器速度相对较慢而且价格贵局域网中使用路由器的局限性促进了交换技术的发展并最终导致局域网中交换机代替路由器。
5 1 第二层交换二层交换器通常是指将多协议路由嵌入到硅片ASIC)中因此速度相当高可以说二层交换器是真正的多端口网桥而且它每个100M端口价格低廉可以代替原来的集线器但是它的弱点是处理广播包的方法不太有效当一个交换器收到一个广播包时便会把它传到所有其它端口去可能形成广播风暴降低整个网络的有效利用率在三层交换器没有出现前对上述问题的唯一解决办法是利用虚拟局域网VLAN)或路由器将网络进行分割。
5 2 第三层交换路由器工作在OSI参考模型的第三层通过软件交换信息包它将网络分为几个管理方便道广播域减少了广播流量并保证了网络安全但是由于路由器的配置及管理技术复杂成本昂贵而且它的接入增加了数据传输的时间延迟在一定程度上降低了网络的性能三层交换器 。
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