计算机网络基础 第五章

2021/12/2 6:08:41

本文主要是介绍计算机网络基础 第五章,对大家解决编程问题具有一定的参考价值,需要的程序猿们随着小编来一起学习吧!

第五章 广域网和网络互联

5.1 基础

5.1.1 概述

  • 互联网即使覆盖范围很广,也不称为广域网,因为在互联网中,不同网络的互联才是它最主要的特征
  • 互联网必须用路由器连接
  • 而广域网指单个网络,它是用结点交换机连接各主机而不是用路由器来连接各网络
  • 从组成上将,广域网通常是由一些结点交换机及链路组成,结点之间是点对点的连接,而局域网通常是采用多点接入、共享传输介质的方式
  • 从层次上讲,广域网使用的协议主要是在网络层,主要考虑路由选择问题,而局域网使用的协议主要在数据链路层及物理层
  1. 广域网的组成结构:资源子网和通信子网
  2. 数据的传输方式:电路交换和分组交换
  3. 公共传输网络

5.1.2 电路交换网

5.1.3 分组交换网

5.2 网络互联概述

5.2.1 概念

5.2.2 网络互联的形式

  1. 局域网与局域网的互联
  2. 局域网与广域网的互联
  • 设备主要由路由器和网关
  1. 局域网–广域网–局域网互联
  2. 广域网和广域网
  • 主要通过路由器或者网关将两个或多个广域网互联起来

5.2.3 网络互联的层次

  • 实现网络互联,一般都需要一个中间设备,也称为中继系统。
  • [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-GuZlnjiB-1638373636044)(%E8%AE%A1%E7%AE%97%E6%9C%BA%E7%BD%91%E7%BB%9C%E5%9F%BA%E7%A1%80.assets/image-20211128103313797.png)]
  1. 物理层互联
  • 负责不同地理范围内的网段互联
  • 设备是中继器和集线器,用于同类的物理层连接,对信号起着放大的作用
  1. 数据链路层互联
  • 负责互联两个或多个同一类型的局域网和不同类型的局域网
  • 使用数据链路层互联设备所连接的网络,在物理层和数据链路层的协议可以相同也可以不同,但网络层以上使用的协议必须相同或者兼容
  1. 网络层的互联
  • 设备是路由器
  • 如果网络层协议相同,则互联解决路由选择问题,如果协议不同,则需要使用多协议路由进行不同网络层协议的转换
  • 网桥只能互联局域网,而路由还可以互联广域网
  1. 高层互联
  • 设备是网关。网关实际上就是协议转换器,用于连接多个不同的网络,使之可以通信
  • 网关坑工作在不同的层上,大部分的网关都是应用层的网关

5.3 网络互联设备

5.3.1 物理层设备

  1. 中继器
  • 对接收到的信号进行复制、放大和整形,起到扩展传输距离功能
  • 没有信号纠错的功能
  1. 集线器
  • 也称多端口中继器。和中继器一样,互联的网络应该是同类网络
  • 集线器是共享式设备,连接在集线器上所有结点共享集线器的带宽
  • 通常是组件共享时局域网的核心设备
  1. 中继器和集线器的特性
  • 在物理上和逻辑上都是同一个网络,同一个冲突域,仅仅是扩大了地理范围
  • 由于中继器和集线器在物理层实现互联,所以要求物理层以上各层协议完全相同

5.3.2 数据链路层互联设备

  1. 网桥
  • 是一种存储转发设备,主要功能就是隔离不同网段之间的数据通信量

  • 能连接同类和异类局域网

  • 用户并不知道网桥的存在,网桥常用来讲局域网分割成既独立又能相互通信的多个网段

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  • 网桥类型

    • 透明网桥
    • 源路由选择网桥
  1. 交换机
  • 也称为多端口的网桥
  • 逐渐被交换机所取代

5.3.3 网络层互联设备

  • 路由器是工作在网络层上的一种存储转发设备,用于互联两个或多个独立的相同类型或异构类型的网络
  1. 工作原理
  • 在使用路由器连接的互连网络中,当连接在不同子网上的主机需要通信时,路由器负责把数据分组,通过互联网沿着一条路径从源端传送到目的端。在这条路径上坑要经过一个或多个路由器,数据分组所经过的路由器必须知道怎样把数据否是传送到目的端,需要经过哪些路由器
  • 为经过路由器的每个数据分组按照某种策略寻找一条最佳传输路径,即路由选择和路由转发
  1. 功能
  • 路径选择
  • 协议转换:对网络层及其一下各层的协议进行转换
  • 分段和组装
  • 流量控制
  • 子网隔离
  • 网络管理
  • 实施安全策略
  1. 路由器和交换机的区别
  • 工作层次不同
  • 数据转发所依据的地址不同:交换机根据数据链路层的物理地址(MAC地址)确定是否转发数据,路由器是根据网络层逻辑地址(IP地址)中的目的网络地址决定数据转发的路径,进行数据分组的转发
  • 传统的交换机只能分隔冲突域,不能隔离广播域,而路由器可以分隔
  • 广播域:网络中能接受任意设备发出的广播数据包的所有设备的集合

5.3.4 应用层互联设备

  • 当使用不同协议的系统之间进行通信时,就必须进行协议转换,网关就是为了如此设计的
  • 工作在传输层以上各层,即传输层到应用层

5.4 路由协议

5.4.1 协议的类型

  • 首先把整个互联网划分成许多较小的自治系统
  • 自治系统是指拥有同一路由选择策略,并且处于一个管理机构控制之下的一组路由器
  • 自治系统把互联网络的路由器分成内外两层,这样根据路由协议作用范围可把路由协议分为两大类:
  1. 内部网关协议
  2. 外部网关协议
  • 工作在自制系统之间,处在系统的边缘上,用以确保自治域系统之间的通信

5.4.2 内部网关协议

  1. 路由信息协议RIP
  • 规定互连网络中的每个路由器每30s向其他相邻路由器广播自己的整个路由表
  • 并且RIP允许一条路径最多只能经过15个路由器,超过15时,认为目的地不可达
  • 只适用于小系统
  1. 开放最短路由协议OSPF
  • 每个路由器都维护着一个链路状态数据库,这个数据库实际上就是整个互联网的拓扑结构图

  • 每个路由器使用链路状态数据库中的数据,根据最短路径算法–-迪杰斯特拉算法,独立计算出到达每个结点的最短路径,即路由表

  • 只要网络拓扑发出任何变化,链路状态数据库就能得到更新,路由器进行重新计算

  • 每个路由器向同一管理域内的其他所有路由器发送链路状态公告,彼此交换链路状态信息来建立链路状态数据库,并维持全网的一致性

  • 相邻路由器之间每10s进行一次报文交换

  • 适用于大型网络,在啊更新路由信息时产生的流量较少

5.3.4 外部网关协议

  • BGP


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