网络的扩展与互连技术

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1、第五章网络的扩展与互连技术5.1网络扩展与互连概述5.1.1网络互连的基本概述计算机网络互连是利用网络互连设备及相应的组网技术和协议把两个以上的计算机网络连接起来，实现计算机网络之间的互连。计算机网络互连的目的是使一个网络上的用户能够访问其他计算机网络上的资源，使不同网络上的用户能够相互通信和交流信息，以实现更大范围的资源共享和信息交流。目前存在着局域网和广域网两种类型的网络，因而也存在以下三种网络互连：局域网与局域网互连；局域网与广域网互连；广域网与广域网互连。为了将各种类型的网络互连成一个网络，目前主要采用两种方式：一是利用网间连接器实现网络互

2、连,主要用于局域网与局域网互连；二是通过互联网实现网络互连,主要用于局域网与广域网互连以及广域网与广域的互连。常用的网络连接设备有以下几种：(1)中继器——常用于局域网的扩展，在物理层实现互连。(3)网桥——主要用于局域网与局域网之间的互连，是一种在数据链路层实现互连的存储转发设备。(4)以太网交换机——工作在OSI模型的数据链路层，过滤、转发和涌出基于每帧目的端地址的帧的网络设备。(5)路由器——是用来连接多个不同的网络或网段，它工作在OSI模型的第三层，即网络层，它决定网络通信能够通过的最佳路径。(6)网关——是用来连接两个协议差别很大的计算机

3、网络，又称为网络协议转换器，它工作在OSI模型的最高层，即应用层。它能够在应用层将信息堆栈从一种协议转化为另一种协议。(7)调制解调器（即Modem）——是计算机与电话线之间进行信号转换的装置，由调制器和解调器两部分组成，调制器是把计算机的数字信号（如文件等）调制成可在电话线上传输的声音信号的装置，在接收端，解调器再把声音信号转换成计算机能接的数字信号。通过调制解调器和电话线就可以实现计算机之间的数据通信。OSI参考模型5.1.2网间互连的层次由于网络体系结构上的差异，实现网络互连可在不同的层次上进行，如图5-2所示。按OSI模型的层次划分，可将网

4、络互连分为四个层次，与之对应的网络互连设备分别是：(1)中继器（Repeater）：实现物理层的互连，在不同的电缆段之间复制位信号；(2)网桥（Bridge）：实现数据链路层的互连，在局域网之间存储转发数据帧；(3)路由器（Router）：实现网络层的互连，在不同的网络之间存储转发数据包；(4)网关（Gateway）：实现网络高层的互连，在网络的高层使用协议转换完成网络互连。图5-2网络A和网络B在四个层次上的互连情况5．2局域网的扩展与互连设备当两个局域网内的计算机要资源共享时，就要把这两个局域网连接起来。把两个局域网连接起来使它们能够通信的过程

5、称为互连。局域网互连采用什么方式，使用何种网络互连设备，主要取决于实际需要和互连网络之间的兼容程度。局域网互连的主要设备有中继器、以太网集线器、网桥和以太网交换机。5．2．1中继器(REPEATER)中继器(REPEATER)中继器是物理层上面的连接设备。适用于完全相同的两类网络的互连，主要功能是通过对数据信号的重新发送或者转发，来扩大网络传输的距离。中继器对网络上传输衰减的信号进行放大，让信号保持与原数据相同，以达到延伸电缆长度的目的。中继器最典型的应用是连接两个以上的以太网电缆段，其目的是为了延长网络的长度。但延长是有限的，中继器只能在规定的信

6、号延迟范围内进行有效的工作。如以太网著名的“5-4-3”规则：以太网最多有5个网段，由4个中继器相连，为了防止冲突，最多只能有3个网段连接工作站。中继器具有如下一些特性：(1)中继器工作用于物理层，常用于两个网络节点之间物理信号的双向转发工作。负责在两个节点的物理层上按位传递信息，完成信号的复制、调整和放大功能，以此来延长网络的长度。如：502.3以太网到以太网之间的连接和802.5令牌环到令牌环网之间的连接。用中继器连接的局域网在物理上是一个网络，也就是说中继器把多个独立的物理网络互连成为一个大的物理网络。中继器在OSI参考模型如图5-3所示。图

7、5-3中继器在OSI参考模型图(2)中继器可以连接相同传输介质的同类局域网（如：粗同轴电缆以太网之间相互连接），也可以连接不同传输介质的同类局域网（例如：粗同轴电缆以太网与细同轴电缆以太网或粗同轴电缆以太网与双绞线以太网之间相互连接）。(3)中继器在物理层实现互连，所以对物理层以上的协议（数据链路层到应用层）完全透明，也就是说，中继器支持数据链路层及其以上各层的任何协议。5.2.2以太网集线器(Hub)集线器(HUB)也称为集中器，它的主要功能是对接收到的信号进行再生整形放大，以扩大网络的传输距离，同时把所有节点集中在以它为中心的节点上。常见的集线

8、器如图5-4所示。图5-4集线器集线器的特性：(1)放大信号；(2)通过网络传播信号；(3)无过滤功能；(4)无路径检测或