第6早

網(wǎng)絡(luò)互連

，人民郵電出版社

'POSTS&TELECOMPRESSI

?主要內(nèi)容：本章主要介紹計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互

連技術(shù)中的互連、互通和互操作等基本概

念，網(wǎng)絡(luò)互連類(lèi)型和互連層次的區(qū)分方

法；網(wǎng)絡(luò)適配器、中繼器、交換機(jī)等設(shè)備

在網(wǎng)絡(luò)互連中的作用及特點(diǎn)，第二層交換

機(jī)和第三層交換機(jī)的區(qū)別；

Z人民郵電出版社

，POSTS&TELECOMPRESSI

?網(wǎng)橋、路由器和網(wǎng)關(guān)等網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備的技

術(shù)特征、工作原理等；虛擬局域網(wǎng)技術(shù)、廣

域網(wǎng)以及主要的公共通信網(wǎng)，包括公共電話(huà)

網(wǎng)（PSTN）＞公用分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)、綜合

業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN）、非對(duì)稱(chēng)數(shù)字用戶(hù)環(huán)

路（ADSL）、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)（DDN）等；各

種互聯(lián)網(wǎng)接入方式的基本特點(diǎn)和應(yīng)用。

名人民郵電出版社

，POSTS&TELECOMPRESSI

?重點(diǎn)與難點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)互連層次的區(qū)分方法、

不同層次網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備的區(qū)別與作用、虛

擬局域網(wǎng)技術(shù)、常用的互聯(lián)網(wǎng)接入方式的

特點(diǎn)與應(yīng)用。

4

修人民郵電出版社

7POSTS&TELECOMPRESSIniEia

，人民郵電出版社

'POSTS&TELECOMPRESSIniEia

，人民郵電出版社

'POSTS&TELECOMPRESSI

6.1網(wǎng)絡(luò)互連概述

e---------

6.1.1網(wǎng)絡(luò)互連的基本概念

1.互連

2.互通

3.互操作

，人民郵電出版社

'POSTS&TELECOMPRESSI

6.1.2網(wǎng)絡(luò)互連的要點(diǎn)

?網(wǎng)絡(luò)互連必須協(xié)調(diào)各方面的差異，滿(mǎn)足

以下基本要求：

(1)在網(wǎng)絡(luò)之間至少提供一條物理

鏈路。

(2)每種網(wǎng)絡(luò)的通信端點(diǎn)、編址方

案都不同，分組數(shù)據(jù)穿越不同網(wǎng)絡(luò)

時(shí)，可能需要進(jìn)行地址變換。

(3)由于不同子網(wǎng)具有不同的特

性，如不同網(wǎng)絡(luò)具有不同的計(jì)費(fèi)方

式，在網(wǎng)絡(luò)互連時(shí)，要保存用戶(hù)使用

網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)信息。

(4)不同網(wǎng)絡(luò)具有不同的服務(wù)質(zhì)量

與差錯(cuò)恢復(fù)能力，網(wǎng)絡(luò)互連既不能影

響也不能依賴(lài)各個(gè)網(wǎng)絡(luò)原來(lái)的能力。

，人民郵電出版社

'POSTS&TELECOMPRESSI

6.1.3網(wǎng)絡(luò)互連類(lèi)型

1.本地局域網(wǎng)互連（LAN-LAN）

2.局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)互連（LAN-WAN）

3.遠(yuǎn)程局域網(wǎng)互連（LAN-WAN-LAN）

4.廣域網(wǎng)互連（WAN?WAN）

10

圖6.1兩個(gè)以太網(wǎng)遠(yuǎn)程互連

11

，人民郵電出版社

'POSTS&TELECOMPRESSI

6.1.4網(wǎng)絡(luò)互連層次

復(fù)雜軟件

網(wǎng)關(guān)、

防火墻

路由器、三層

交換機(jī)

網(wǎng)橋、二層交換機(jī)

簡(jiǎn)單中繼器、集線(xiàn)器Hub、硬件

網(wǎng)卡、光收發(fā)器

圖6.2網(wǎng)絡(luò)互連的不同層次和相應(yīng)的設(shè)備

12

1.物理層互連

2.數(shù)據(jù)鏈路層互連

3.網(wǎng)絡(luò)層互連

4.高層互連

13

多人民郵電出版社

POSTS&TELECOMPRESS

6.2網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備

6.2.1網(wǎng)絡(luò)適配器

，人民郵電出版社

'POSTS&TELECOMPRESSI

曼徹斯特編碼/

圖6.3網(wǎng)卡結(jié)構(gòu)

，人民郵電出版社

'POSTS&TELECOMPRESSI

?網(wǎng)卡的主要功能如下：

(1)數(shù)據(jù)的封裝與解封。

(2)鏈路管理，主要是介質(zhì)訪問(wèn)控

制方法(CSMA/CD)協(xié)議的實(shí)現(xiàn)。

(3)編碼與譯碼，實(shí)現(xiàn)曼徹斯特編

碼與譯碼的功能。

16

，人民郵電出版社

'POSTS&TELECOMPRESSI

6.2.2中繼器和集線(xiàn)器

1.中繼器

2.集線(xiàn)器

?集線(xiàn)器的英文為“Hub”，表示“中心”的意思。

17

修人民郵電出版社

7POSTS&TELECOMPRESSI

(1)集線(xiàn)器的特點(diǎn)有以下幾項(xiàng):

①Hub是一個(gè)多端口的轉(zhuǎn)發(fā)器，在以Hub

為中心設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)中，某條線(xiàn)路產(chǎn)生故障

時(shí)，不會(huì)影響其他線(xiàn)路的工作，所以Hub

在局域網(wǎng)中得到了廣泛的應(yīng)用。

修人民郵電出版社

7POSTS&TELECOMPRESSI

②Hub只是一個(gè)多端口的信號(hào)放大設(shè)備，

它在網(wǎng)絡(luò)中只起到信號(hào)再生、放大的作

用，其目的是擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)的傳輸范圍，不具

備信號(hào)的定向傳送能力，是標(biāo)準(zhǔn)的共享式

設(shè)備。

名人民郵電出版社

，POSTS&TELECOMPRESSI

③由Hub組成的網(wǎng)絡(luò)是共享式網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)

Hub只能夠在半雙工下工作。

④集線(xiàn)器（Hub）是一種共享介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)

設(shè)備，Hub本身不能識(shí)別目的地址，采用

廣播方式向所有節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)。

名人民郵電出版社

，POSTS&TELECOMPRESSI

(2)多集線(xiàn)器以太網(wǎng)配置規(guī)則。

?多集線(xiàn)器10Mbit/s以太網(wǎng)的配置規(guī)則簡(jiǎn)稱(chēng)

為5?4?3規(guī)則，包括以下幾項(xiàng)：

①每段UTP電纜的最大長(zhǎng)度為100m。

②任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間最多可以有5個(gè)網(wǎng)段,

經(jīng)過(guò)4個(gè)集線(xiàn)器。

名人民郵電出版社

，POSTS&TELECOMPRESSI

③整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的最大覆蓋范圍為500m。

④網(wǎng)絡(luò)中不能出現(xiàn)環(huán)路。

修人民郵電出版社

7POSTS&TELECOMPRESSI

圖64多集線(xiàn)器互連的以太局域網(wǎng)

23

3.中繼器和集線(xiàn)器的特性

?中繼器和集線(xiàn)器都是物理層互連設(shè)備,

集線(xiàn)器是多端口的中繼器。

修人民郵電出版社

7POSTS&TELECOMPRESSI

?它們共同的特性如下：

(1)只能工作在物理層，僅對(duì)信號(hào)

進(jìn)行透明地整理、再生、放大，不涉

及協(xié)議的轉(zhuǎn)換。

(2)主要用于線(xiàn)性電纜系統(tǒng)(如以

太網(wǎng))，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)范圍的擴(kuò)充。

，人民郵電出版社

'POSTS&TELECOMPRESSI

(3)連接的以太網(wǎng)不能形成環(huán)路。

(4)連接的各個(gè)網(wǎng)段上的節(jié)點(diǎn)地址

不能相同。

(5)多集線(xiàn)器10Mbit/s以太網(wǎng)互連

必須遵循5?4?3規(guī)則。

2（、

，人民郵電出版社

'POSTS&TELECOMPRESSI

4.中繼器和集線(xiàn)器的缺點(diǎn)

e------——

(1)它們工作在物理層，不能均衡

負(fù)載，不能阻止廣播風(fēng)暴的發(fā)生。

27

多人民郵電出版社

POSTS&TELECOMPRESS|

(2)中繼器可將分離的多個(gè)物理網(wǎng)

絡(luò)(或網(wǎng)段)合并成一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)，

如果合并前的每個(gè)網(wǎng)段是獨(dú)立的小沖

突域，中繼互連后它們被合并成一個(gè)

大的沖突域。

(3)如果各個(gè)網(wǎng)段的介質(zhì)訪問(wèn)方法

不同，即使只是速率不同，也不可能

在物理層進(jìn)行中繼互連。

，人民郵電出版社

'POSTS&TELECOMPRESSI

6.2.3網(wǎng)橋

?網(wǎng)橋（Bridge）是工作在OSI模型的數(shù)據(jù)

鏈路層中的互連設(shè)備。

29

修人民郵電出版社

7POSTS&TELECOMPRESSI

集線(xiàn)器PQPQQQQggD

局域網(wǎng)1

網(wǎng)橋

集線(xiàn)器QgPQQQPQQD

Q，旦旦5局域網(wǎng)2

圖6.5用網(wǎng)橋互連的網(wǎng)絡(luò)

，人民郵電出版社

'POSTS&TELECOMPRESSI

(1)可實(shí)現(xiàn)不同類(lèi)型的局域網(wǎng)互連。

(2)可實(shí)現(xiàn)大范圍的局域網(wǎng)互連。

(3)網(wǎng)橋互連的網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)鏈路層

以上采用相同的協(xié)議。

31

，人民郵電出版社

'POSTS&TELECOMPRESSI

(4)網(wǎng)橋有存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)功能，可依據(jù)

幀的目標(biāo)MAC地址和網(wǎng)橋內(nèi)部的轉(zhuǎn)

發(fā)表(ForwardingTable)判斷是

否需要轉(zhuǎn)發(fā)，從而對(duì)幀進(jìn)行過(guò)濾。

3?

，人民郵電出版社

'POSTS&TELECOMPRESSI

(5)網(wǎng)橋常用于將共享帶寬的計(jì)算

機(jī)節(jié)點(diǎn)數(shù)較多的大局域網(wǎng)分成既相

互獨(dú)立又能相互通信的兩個(gè)局域網(wǎng)

網(wǎng)段，從而改善各個(gè)子網(wǎng)段的性能

和安全性。

(6)網(wǎng)橋能夠隔離沖突，提高網(wǎng)絡(luò)

的效率和可靠性。

23

，人民郵電出版社

'POSTS&TELECOMPRESSI

6.2.4二層交換機(jī)

e------------------.-j..|.--j-1-

?交換機(jī)互連網(wǎng)絡(luò)有以下特性：

(1)交換機(jī)連接的每一個(gè)網(wǎng)段都是

一個(gè)獨(dú)立的廣播域，它允許各個(gè)網(wǎng)段

之間進(jìn)行通信。

(2)交換機(jī)可以互連不同速度和類(lèi)

型的網(wǎng)段，且對(duì)網(wǎng)絡(luò)的大小沒(méi)有限制。

S4

(3)交換機(jī)各端口都獨(dú)享交換機(jī)的

帶寬，可實(shí)現(xiàn)全雙工通信，如一臺(tái)

100Mbit/s的24口交換機(jī)，其每個(gè)端

口理論上均可達(dá)到lOOMbit/s的速率。

，人民郵電出版社

'POSTS&TELECOMPRESSI

?衡量交換機(jī)性能的指標(biāo)有以下幾項(xiàng)：

(1)包轉(zhuǎn)發(fā)率(MillionPacketPer

Second,MPPS)。

?MPPS值越大，交換機(jī)的交換處理速度越快。

36

修人民郵電出版社

7POSTS&TELECOMPRESSI

(2)背板帶寬。

?背板帶寬是衡量交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)和處理數(shù)據(jù)流

能力的重要指標(biāo)之一。

?因?yàn)榻粨Q機(jī)的所有端口都掛接在背板總線(xiàn)

上，端口間的數(shù)據(jù)流都在背板總線(xiàn)上傳輸。

z人民郵電出版社

，POSTS&TELECOMPRESSI

(3)交換機(jī)內(nèi)存。

?交換機(jī)的內(nèi)存中存儲(chǔ)著MAC地址表。

?內(nèi)存越大，存儲(chǔ)的地址表就越大，學(xué)習(xí)的

MAC地址就越多，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的速度也越快。

修人民郵電出版社

7POSTS&TELECOMPRESSIniEia

1.交換機(jī)的功能

?交換機(jī)的主要功能如下：

(1)交換機(jī)提供了大量可供線(xiàn)纜連接

的端口，可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

39

，人民郵電出版社

'POSTS&TELECOMPRESSI

(2)可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)重整。

-------

?和中繼器、集線(xiàn)器、網(wǎng)橋一樣，轉(zhuǎn)發(fā)幀

時(shí)，交換機(jī)會(huì)重新對(duì)信號(hào)進(jìn)行整理，產(chǎn)生

一個(gè)不失真的電信號(hào)。

40

修人民郵電出版社

7POSTS&TELECOMPRESSInim

(3)交換機(jī)在每個(gè)端口上都使用相

同的轉(zhuǎn)發(fā)或過(guò)濾功能。

41

，人民郵電出版社

，POSTS&TELECOMPRESS

(4)提高了局域網(wǎng)的性能。

(5)有消除網(wǎng)絡(luò)回路的功能。

(6)交換機(jī)具有MAC地址學(xué)習(xí)功能。

(7)交換機(jī)可以實(shí)現(xiàn)不同類(lèi)型的網(wǎng)

絡(luò)互連。

42

，人民郵電出版社

'POSTS&TELECOMPRESSI

2.交換機(jī)的工作過(guò)程

?下面以圖6.6所示的過(guò)程為例來(lái)說(shuō)明具體

的數(shù)據(jù)幀交換過(guò)程。

43

修人民郵電出版社

7POSTS&TELECOMPRESSI

MAC地址表

FO/2：02e0,7c01.1003

FO/3：02e0,7c01.1004

4tFO/4：02e0,7c01.10054

02e0,7c01.100102e0,7c01.1004

FO/3

F0/1

---)

FO/2FO/4

02e0,7c01.100302e0,7c01.1005

圖6.6數(shù)據(jù)幀交換過(guò)程

，人民郵電出版社

'POSTS&TELECOMPRESSI

(1)當(dāng)主機(jī)D發(fā)送廣播幀時(shí)，交換

機(jī)從快速以太網(wǎng)端口F0/4接收到目的

地址形如的數(shù)據(jù)幀，并向

FO/KFO/2、F0/3端口轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)幀。

4S

，人民郵電出版社

'POSTS&TELECOMPRESSI

(2)當(dāng)主機(jī)D與主機(jī)A通信時(shí)，交換

機(jī)從端口F0/4接收到目的地址為

02e0.7dH.1001的數(shù)據(jù)幀，查找MAC

地址表后發(fā)現(xiàn)02e0.7c0L1001不在表

中，因此交換機(jī)向FO/LF0/2vF0/3

端口轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)幀。收到確認(rèn)幀后，

交換機(jī)將02e0.7c0L1001寫(xiě)入MAC地

址裝中。

46

，人民郵電出版社

'POSTS&TELECOMPRESSI

（3）當(dāng)主機(jī)D與主機(jī)B通信時(shí)，交換

機(jī)從F0/4端口接收到目的地址為

02e0.7c01.1004的數(shù)據(jù)幀，查找MAC

地址表后發(fā)現(xiàn)02e0.7c01.1004位于

F0/3端口，交換機(jī)將數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)至

F0/3端口，主機(jī)B即可收到該數(shù)據(jù)幀。

47

，人民郵電出版社

'POSTS&TELECOMPRESSI

(4)如果在主機(jī)D與主機(jī)A通信的同

時(shí)，主機(jī)B也向主機(jī)C發(fā)送數(shù)據(jù)，這

時(shí)交換機(jī)在端口F0/4和F0/1之間，以

及F0/3和F0/2之間建立兩條鏈路，各

自獨(dú)享一條鏈路，雙方通信互不影響。

這樣的鏈路僅在通信雙方有需求時(shí)才

會(huì)建立，一旦數(shù)據(jù)傳輸完畢，相應(yīng)的

鏈路也隨之拆除。

4R

，人民郵電出版社

'POSTS&TELECOMPRESSI

3.交換機(jī)的地址管理

e-----

?如圖6.7所示。

，人民郵電出版社

'POSTS&TELECOMPRESSI

PortMACAddress

1MAC-1以太網(wǎng)交換機(jī)Switch

2MAC-2

圖6.7MAC地址表

50

，人民郵電出版社

，POSTS&TELECOMPRESS

二交換機(jī)的MAC地址學(xué)習(xí)過(guò)程如下：

(1)最初交換機(jī)的MAC地址表為空。

(2)當(dāng)交換機(jī)從某一節(jié)點(diǎn)收到一個(gè)

幀(廣播幀除外)時(shí)，首先檢查該幀

的源MAC地址是否在地址表中，如

果沒(méi)有，則將該MAC地址和端口號(hào)

添加到地址表中。

S1

(3)交換機(jī)在地址表中檢查該幀的

目的MAC地址，找到與該目的MAC

地址相連接的端口(Port)號(hào)，然后

將該幀復(fù)制到該端口。

，人民郵電出版社

'POSTS&TELECOMPRESSI

(4)如果在地址表中沒(méi)有找到該

MAC地址，交換機(jī)就將數(shù)據(jù)包廣播

到所有端口。

(5)擁有該MAC地址的網(wǎng)卡在接收

到該廣播幀后，會(huì)立即做出應(yīng)答，交

換機(jī)再將該節(jié)點(diǎn)的MAC地址添加到

MAC地址表中。

S3

，人民郵電出版社

'POSTS&TELECOMPRESSI

4.交換方式

------

(1)直通式(CutThrough)。

(2)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)(StoreandForward)

(3)無(wú)碎片直通(FragmentFreeCut

Through)。

S4

，人民郵電出版社

'POSTS&TELECOMPRESSI

5.交換機(jī)的分類(lèi)

-------

(1)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，交換機(jī)可

以分為兩類(lèi)：廣域網(wǎng)交換機(jī)和局域網(wǎng)

交換機(jī)。廣域網(wǎng)交換機(jī)主要應(yīng)用于電

信領(lǐng)域，提供通信用的基礎(chǔ)平臺(tái)。

55

，人民郵電出版社

'POSTS&TELECOMPRESSI

(2)根據(jù)傳輸介質(zhì)和傳輸速度分為

以太網(wǎng)交換機(jī)、快速以太網(wǎng)交換機(jī)、

吉比特以太網(wǎng)交換機(jī)、10吉比特以太

網(wǎng)交換機(jī)、ATM交換機(jī)、FDDI交換

機(jī)和令牌環(huán)交換機(jī)。

SA

，人民郵電出版社

'POSTS&TELECOMPRESSI

(3)根據(jù)交換機(jī)應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)層次劃

分為企業(yè)級(jí)交換機(jī)、校園網(wǎng)交換機(jī)、

部門(mén)級(jí)交換機(jī)、工作組級(jí)交換機(jī)、桌

機(jī)型交換機(jī)。

S7

，人民郵電出版社

'POSTS&TELECOMPRESSI

(4)根據(jù)交換機(jī)的端口結(jié)構(gòu)劃分為

定端口交換機(jī)和模塊化交換機(jī)。

(5)根據(jù)工作的協(xié)議層劃分為第二

層交換機(jī)、第三層交換機(jī)。

(6)根據(jù)是否支持網(wǎng)管功能劃分為

可網(wǎng)管交換機(jī)和非網(wǎng)管交換機(jī)。

58

，人民郵電出版社

'POSTS&TELECOMPRESSI

?可網(wǎng)管交換機(jī)可以通過(guò)串行口（或并行

口）、網(wǎng)絡(luò)瀏覽器和網(wǎng)絡(luò)管理軟件進(jìn)行管理。

59

修人民郵電出版社

7POSTS&TELECOMPRESSI

(1)通過(guò)串口管理。

(2)通過(guò)Web管理。

(3)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)管理軟件管理。

60

之人民郵電出版社

'POSTS&TELECOMPRESS

卜孚換機(jī)的互連方式

一（1）級(jí)聯(lián)：

?級(jí)聯(lián)擴(kuò)展模式是最常規(guī)、最直接的一種

擴(kuò)展模式。

①交換機(jī)有“Uplink”（級(jí)聯(lián)）端口。

②交換機(jī)沒(méi)有“Uplink”（級(jí)聯(lián)）端口。

多人民郵電出版社

7POSTS&TELECOMPRESSI

(2)堆疊:

?通過(guò)堆疊線(xiàn)纜將交換機(jī)的背板連接起

來(lái)，擴(kuò)大級(jí)聯(lián)帶寬。

修人民郵電出版社

7POSTS&TELECOMPRESSI

(a)菊花鏈方式(b)主從式

圖6.8交換機(jī)的堆疊

63

，人民郵電出版社

'POSTS&TELECOMPRESSI

6.2.5路由器

e----------...........j---1-十十

1.路由器的功能

?路由器具有以下特點(diǎn)：

(1)路由器支持各種網(wǎng)際互連協(xié)

議，適合連接異種網(wǎng)絡(luò)，如TCP/IP

網(wǎng)絡(luò)、AppleTalk網(wǎng)絡(luò)、IPX網(wǎng)絡(luò)等。

(2)路由器具有最佳路由選擇能力。

64

，人民郵電出版社

'POSTS&TELECOMPRESSI

(3)路由器可動(dòng)態(tài)過(guò)濾網(wǎng)絡(luò)信息,

拒絕惡意數(shù)據(jù)的訪問(wèn)，有利于網(wǎng)絡(luò)的

安全和保密。

(4)路由器有更強(qiáng)的隔離能力，可

有效隔離局域網(wǎng)的廣播，阻止廣播風(fēng)

暴傳播到整個(gè)互連網(wǎng)絡(luò)。

，人民郵電出版社

'POSTS&TELECOMPRESSI

(5)路由器具有較好的擁塞控制能

力，可均衡負(fù)載，進(jìn)行流量控制。

(6)路由器適合連接大型網(wǎng)絡(luò)，異

種網(wǎng)絡(luò)互連和多個(gè)子網(wǎng)互連一般應(yīng)采

用路由器連接。

，人民郵電出版社

'POSTS&TELECOMPRESSI

2.路由器的分類(lèi)

(1)模塊化路由器：

?模塊化路由器主要是指路由器的接口類(lèi)

型及部分?jǐn)U展功能可以根據(jù)用戶(hù)的實(shí)際需

求來(lái)配置，這些路由器出廠時(shí)一般只提供

最基本的路由功能。

名人民郵電出版社

，POSTS&TELECOMPRESSI

圖6.9路由設(shè)備示例（模塊化路由器）

人民郵電出版社

POSTS&TELECOMPRESS

(2)非模塊化路由器：

?非模塊化路由器通常是一些較低端的路

由器產(chǎn)品。

(3)核心路由器：

?又稱(chēng)“骨干路由器”，是位于網(wǎng)絡(luò)中心的

路由器。

69

(4)雙WAN路由器:

?雙WAN路由器具有兩個(gè)物理上的WAN口

作為外網(wǎng)接入，這樣內(nèi)網(wǎng)可以通過(guò)路由器

的負(fù)載均衡功能同時(shí)使用兩條外網(wǎng)接入線(xiàn)

路，大幅提高網(wǎng)絡(luò)帶寬。

70

修人民郵電出版社

7POSTS&TELECOMPRESSIniEia

(5)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)路由器:

?無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)路由器是一種用來(lái)連接有線(xiàn)和

無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的通信設(shè)備，它可以通過(guò)Wi?Fi技

術(shù)收發(fā)無(wú)線(xiàn)信號(hào)。

修人民郵電出版社

7POSTS&TELECOMPRESSIniEia

3.路由器的結(jié)構(gòu)

圖6.10路由器的結(jié)構(gòu)

72

，人民郵電出版社

'POSTS&TELECOMPRESSI

4.路由器的工作原理

?圖6.11所示為通過(guò)路由器R1和R2連接3個(gè)

子網(wǎng)的情況。

73

修人民郵電出版社

7POSTS&TELECOMPRESSI

172.16.12.10

□Ri的路由表

子網(wǎng)A：網(wǎng)絡(luò)地址172.16.12.0

/?—B?\目的網(wǎng)絡(luò)地址子網(wǎng)掩碼下一跳

子網(wǎng)掩碼255.255.255.0

172.16.12.0255.255.255.0端口0

172.16.13.64255.255.255.192端口1

172.16.12.10i72.16.14.0255.255.255.192R2

子網(wǎng)B：網(wǎng)絡(luò)地址172.16.13.64

172.16.13.126

子網(wǎng)掩碼255.255.255.192

0172.16.13.125

172.16.13.65

I.

1172.16.14.1

\子網(wǎng)C：網(wǎng)絡(luò)地址172.16.14.0

H172,16.14.9

3子網(wǎng)掩碼255.255.255.192

圖6.11路由器的工作原理

74

，人民郵電出版社

'POSTS&TELECOMPRESSI

?若子網(wǎng)A中的一個(gè)主機(jī)Hl要發(fā)送分組給

H2,信息傳遞的步驟如下：

(1)主機(jī)H1要發(fā)送分組給H2,則所

發(fā)分組的目的地址是H2的IP地址

172.16.13.65o

7S

?Hl將本子網(wǎng)的子網(wǎng)掩碼與H2的IP地址比

較后，得出172.16.13.64,和主機(jī)H1的網(wǎng)絡(luò)

地址172.16.12.0不相等，說(shuō)明H2和H1不在

同一個(gè)子網(wǎng)上。

?H1將分組交給子網(wǎng)A的默認(rèn)路由，即

172.16.12.1,由R1轉(zhuǎn)發(fā)。

76

名人民郵電出版社

，POSTS&TELECOMPRESSIniEia

(2)路由器R1先查找路由表中的第一

行，用這一行的子網(wǎng)掩碼與收到的分

組的IP地址172.16?13?65計(jì)算出目的網(wǎng)

絡(luò)地址172.16?13?64,將其與本行的目

的網(wǎng)絡(luò)地址172.16.12.0進(jìn)行比較，不

相等，繼續(xù)比較路由表的下一行。

77

，人民郵電出版社

'POSTS&TELECOMPRESSI

(3)按照以上的方法繼續(xù)比較路由表

的第二行，得到分組的目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)地址與

第二行的目的網(wǎng)絡(luò)地址相一致，說(shuō)明收

到的分組是發(fā)送給該子網(wǎng)上的某個(gè)主機(jī)。

?R1從端口1將分組轉(zhuǎn)發(fā)出去，交給主機(jī)H2。

7R

5.路由表的產(chǎn)生方式

-------

(1)直連路由:

?直連路由是由鏈路層協(xié)議發(fā)現(xiàn)的，一般

指去往路由器的端口地址所在網(wǎng)段的路徑。

79

修人民郵電出版社

―H

7POSTS&TELECOMPRESSI

(2)靜態(tài)路由：

?在簡(jiǎn)單拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)里，網(wǎng)絡(luò)管理員

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)手動(dòng)輸入路由條目。

(3)動(dòng)態(tài)路由：

?是指協(xié)議學(xué)習(xí)到的路由。

80

Z人民郵電出版社

，POSTS&TELECOMPRESSIniEia

6.2.6三層交換機(jī)

1.三層交換機(jī)的工作原理

?下面以主機(jī)A和主機(jī)B通過(guò)第三層交換機(jī)

S互連為例，說(shuō)明第三層交換機(jī)的工作過(guò)程

如下：

(1)主機(jī)A要給主機(jī)B發(fā)送數(shù)據(jù)，已

知目的IP地址，主機(jī)A用子網(wǎng)掩碼獲

得網(wǎng)絡(luò)地址，判斷目的IP是否與自己

在同一網(wǎng)段。

多人民郵電出版社

7POSTS&TELECOMPRESSI

(2)如果在同一網(wǎng)段，但沒(méi)有轉(zhuǎn)發(fā)

數(shù)據(jù)所需的MAC地址，主機(jī)A就發(fā)送

一個(gè)ARP請(qǐng)求，主機(jī)B返回其MAC地

址，主機(jī)A用此MAC地址封裝數(shù)據(jù)包

并發(fā)送給交換機(jī)。

，人民郵電出版社

'POSTS&TELECOMPRESSI

(3)如果源主機(jī)A和目的主機(jī)B不在

同一子網(wǎng)，此時(shí)數(shù)據(jù)包被發(fā)往一個(gè)默

認(rèn)網(wǎng)關(guān)，這個(gè)默認(rèn)網(wǎng)關(guān)一般在操作系

統(tǒng)中已經(jīng)設(shè)好，對(duì)應(yīng)第三層交換機(jī)S

的路由模塊。

，人民郵電出版社

'POSTS&TELECOMPRESSI

2.三層交換機(jī)和路由器的區(qū)別

e----------

?第三層交換機(jī)和路由器的主要區(qū)別如下：

(1)路由器的優(yōu)點(diǎn)是接口類(lèi)型豐

富，路由能力強(qiáng)大，適用于大型網(wǎng)絡(luò)

間的路由。

(2)第三層交換機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是大型局

域網(wǎng)內(nèi)部數(shù)據(jù)的快速轉(zhuǎn)發(fā)。

84

6.2.7網(wǎng)關(guān)

?網(wǎng)關(guān)又稱(chēng)為網(wǎng)間協(xié)議變換器，在一個(gè)計(jì)

算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)連接不同類(lèi)型而協(xié)議差別

又較大的網(wǎng)絡(luò)時(shí)，需要選用網(wǎng)關(guān)設(shè)備。

修人民郵電出版社

7POSTS&TELECOMPRESSIniEia

6.2.8應(yīng)用案例

86

圖6J2某企業(yè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主干圖

，人民郵電出版社

'POSTS&TELECOMPRESSI

6.3虛擬局域網(wǎng)技術(shù)

6.3.1虛擬局域網(wǎng)概述

?虛擬局域網(wǎng)(VirtualLocalArea

Network,VLAN)是在一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)上劃

分出來(lái)的邏輯網(wǎng)絡(luò)，這些網(wǎng)段具有某些共

同的需求。

88

z人民郵電出版社

，POSTS&TELECOMPRESSI

1.VLAN技術(shù)的作用

2.VLAN的優(yōu)點(diǎn)

?VLAN具有以下優(yōu)點(diǎn)。

，人民郵電出版社

'POSTS&TELECOMPRESSI

(1)VLAN技術(shù)為網(wǎng)絡(luò)管理提供了

便捷手段。

(2)提供虛擬工作組功能。

(3)限制廣播包。

(4)安全性。

90

，人民郵電出版社

'POSTS&TELECOMPRESSI

___234

交換機(jī)y---------------------

;交換機(jī)收到廣

、播幀后，只轉(zhuǎn)

發(fā)到屬于同一

VLAN的其他

播巴/廣播域//

圖6.13VLAN示例

-+|—:二;;-

在7_ff.[k[ffZk/ka》k?A--、n念A(yù)-

6.3.2虛擬局域網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)

?在交換機(jī)上實(shí)現(xiàn)VLAN的方法大致有4種。

1.基于端口劃分VLAN

92

修人民郵電出版社

7POSTS&TELECOMPRESSI

VLAN10VLAN20

SI

7

端口7???

端口1?6

S2

端口5-

端口1?4

圖6.14跨越兩個(gè)交換機(jī)的VLAN

93

，人民郵電出版社

'POSTS&TELECOMPRESSI

2.基于MAC地址劃分VLAN

3.基于網(wǎng)絡(luò)層劃分VLAN

4.根據(jù)IP組播劃分VLAN

94

售人民郵電出版社

POSTS&TELECOMPRESSI

6.3.3VLAN間的互連

1.傳統(tǒng)路由器方法

2.三層交換機(jī)方法

6.3.4IEEE802.IQ協(xié)議

1.802.1Q的幀格式

96

Bit位484816311216368—1200032

幀域DASA8100PriorityCFIVLANEthertypeDataFCS

2字節(jié)標(biāo)記協(xié)議標(biāo)識(shí)2字節(jié)標(biāo)記控制信息

圖6.15802JQ數(shù)據(jù)幀的格式

97

，人民郵電出版社

'POSTS&TELECOMPRESSI

表6.1802.1Q數(shù)據(jù)幀的信息，

幀域＞含義*

數(shù)據(jù)幀的目的MAC地址與源MAC地址。這兩個(gè)地址在插入Tag標(biāo)記后和原來(lái)的以太

DA、SAP

網(wǎng)數(shù)據(jù)幀中的地址信息是一樣的，即802.1Q數(shù)據(jù)幀的封裝不改變地址信息＞

0x8100c表明這念幄802.1Q的VLAN數(shù)據(jù)幀「

Priority占3個(gè)比特位。用于定義用戶(hù)優(yōu)先級(jí)＞

用于指示是否包含VLAN標(biāo)簽。該位為0,表示該數(shù)據(jù)幀采用規(guī)范幀格式；該位為1,

CFk

表示該數(shù)據(jù)幀為非規(guī)范幀格式Q

VLANP12個(gè)比特位，用來(lái)標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)幀屬于某個(gè)VLAN：VID（VLAN號(hào)）表示的范圍為1?4094P.

Ethertype^標(biāo)簽幀的三層協(xié)議"

Data^幀的數(shù)據(jù)信息部分「

FCS「幀的校驗(yàn)位「

98

多人民郵電出版社

POSTS&TELECOMPRESS

2.802.1Q的工作原理

主機(jī)A

圖6.16VLAN中數(shù)據(jù)幀的傳輸

，人民郵電出版社

'POSTS&TELECOMPRESSI

?若主機(jī)A和主機(jī)B分別在兩個(gè)VLAN中,

它們之間數(shù)據(jù)幀的發(fā)送過(guò)程如下。

100

修人民郵電出版社

7POSTS&TELECOMPRESSI

(1)當(dāng)交換機(jī)1接收到主機(jī)A的某數(shù)

據(jù)幀時(shí)，交換機(jī)1檢查數(shù)據(jù)幀的源地

址和目的地址，查找交換機(jī)中的轉(zhuǎn)發(fā)

表或路由表，如果在一個(gè)VLAN中，

則將數(shù)據(jù)幀直接轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的端口;

若主機(jī)A和主機(jī)B不在一個(gè)VLAN

中，交換機(jī)通過(guò)查找路由，確定接收

端口的VID,在數(shù)據(jù)幀中插入4字節(jié)

的Tag域標(biāo)記。

101

，人民郵電出版社

'POSTS&TELECOMPRESSI

(2)交換機(jī)1將插入Tag域標(biāo)記的數(shù)

據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)給交換機(jī)2。

102

I人民郵電出版社

'POSTS&TELECOMPRESS

(3)交換機(jī)2收到這個(gè)數(shù)據(jù)幀后，根

據(jù)數(shù)據(jù)幀中Tag域的VID信息判斷該

數(shù)據(jù)幀應(yīng)該轉(zhuǎn)發(fā)到哪個(gè)端口。

?由于目標(biāo)端口連接的是普通主機(jī)B,則刪

除數(shù)據(jù)幀中的Tag域，發(fā)送數(shù)據(jù)幀到主機(jī)B。

103

3.干道連接

e-------——

?可以將交換機(jī)的端口分為兩類(lèi)：

(1)Access端口：

?運(yùn)行在接入模式下，只能傳送標(biāo)準(zhǔn)以太

網(wǎng)幀的端口，稱(chēng)為Access端口。

104

Z人民郵電出版社

，POSTS&TELECOMPRESSI

(2)Trunk端口:

牛---

?運(yùn)行在干道模式下，既可以傳送有VLAN

標(biāo)簽的數(shù)據(jù)幀，也可以傳送標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)幀

的端口，稱(chēng)為T(mén)runk端口。

105

修人民郵電出版社

7POSTS&TELECOMPRESSInim

6.4冗余鏈路和鏈路聚合

6.4.1冗余鏈路

1.冗余鏈路的問(wèn)題

，人民郵電出版社

'POSTS&TELECOMPRESSI

節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)

C——B——I—

弋

節(jié)點(diǎn)A

圖6J7單點(diǎn)故障和冗余鏈路

107

(1)廣播風(fēng)暴:

?當(dāng)大量廣播流量同時(shí)在網(wǎng)絡(luò)中傳播時(shí),

便會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)包的碰撞。

10X

修人民郵電出版社

7POSTS&TELECOMPRESSI

圖6.18冗余鏈路存在的問(wèn)題

109

，人民郵電出版社

'POSTS&TELECOMPRESSI

(2)多幀復(fù)制:

?網(wǎng)絡(luò)中如果存在環(huán)路，目的主機(jī)可能會(huì)

收到某個(gè)數(shù)據(jù)幀的多個(gè)副本，從而導(dǎo)致上

層協(xié)議在處理這些數(shù)據(jù)幀時(shí)無(wú)從選擇，產(chǎn)

生迷惑。

11()

修人民郵電出版社

7POSTS&TELECOMPRESSI

(3)地址表的不穩(wěn)定:

?當(dāng)交換機(jī)連接不同網(wǎng)段時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)通過(guò)

不同端口接收到同一個(gè)廣播的多個(gè)副本的情

況，這將會(huì)導(dǎo)致MAC地址表的多次刷新。

111

修人民郵電出版社

7POSTS&TELECOMPRESSI

2.冗余鏈路的解決方法

(1)人工關(guān)閉網(wǎng)絡(luò)中冗余的鏈路。

(2)生成樹(shù)協(xié)議(Spanning-Tree

Protocol,STP)o

112

之人民郵電出版社

'POSTS&TELECOMPRESS

6.4.2生成樹(shù)協(xié)議

1.橋協(xié)議數(shù)據(jù)單元

表6.2BPDU的格式口

字段c字節(jié)一作用。

協(xié)議ID。2。P

版本號(hào)2P

報(bào)文類(lèi)型。1。用于標(biāo)識(shí)是配置BPDU還是TCNBPDUP

標(biāo)記域。1。

根網(wǎng)橋ID。8小用于通告根網(wǎng)橋的ID-

根路徑成本2今說(shuō)明這個(gè)BPDU從根傳輸了多遠(yuǎn)〃

發(fā)送網(wǎng)橋ID-8-發(fā)送BPDU的網(wǎng)橋的IDQ

端口IDc2P發(fā)送報(bào)文的端口的ID-

報(bào)文老化時(shí)間一2。

最大老化時(shí)間22。

計(jì)時(shí)器值，用于說(shuō)明生成樹(shù)用多長(zhǎng)時(shí)間完成每項(xiàng)功能2

訪問(wèn)時(shí)間-2。

轉(zhuǎn)發(fā)延遲「2。

114

，人民郵電出版社

，POSTS&TELECOMPRESS

2.STP的工作原理

?STP將一個(gè)環(huán)型網(wǎng)絡(luò)生成無(wú)環(huán)拓?fù)涞牟?/p>

驟如下：

(1)選擇根網(wǎng)橋(RootBridge)o

11S

修人民郵電出版社

7POSTS&TELECOMPRESSI

耒6.3網(wǎng)橋ID的組腦

網(wǎng)橋優(yōu)先級(jí)（2字節(jié)）。網(wǎng)橋的MAC地址（6字節(jié)）。

116

人民郵電出版社

POSTS&TELECOMPRESS)

(2)選擇根端口(RootPort)o

?選擇根端口的優(yōu)先順序如下：

①與根網(wǎng)橋連接路徑成本最少的端口為根

端口。

?如路徑成本相同則轉(zhuǎn)②。

117

z人民郵電出版社

，POSTS&TELECOMPRESSIniEia

②比較發(fā)送網(wǎng)橋ID,選擇發(fā)送網(wǎng)橋ID最小的。

?如相同則轉(zhuǎn)③；

③比較發(fā)送端口ID,選擇發(fā)送端口ID最小的。

如相同則轉(zhuǎn)④；

④比較本地交換機(jī)的端口ID。

118

名人民郵電出版社

，POSTS&TELECOMPRESSI

表6.4802.1D標(biāo)準(zhǔn)中的路徑成本指導(dǎo)值.

STP路徑成本2帶寬-STP路徑成本。

4Mbit如2502155Mbit/阱

10Mbit/s^100^622MbiVsp

16Mbit/s「62~1Gbit/s^今

45Mbit/SQ3處lOGbit/s^2。

lOOMbit/s^13A