计算机网络基础网络互联设备和多层交换

5.1 网络互联概述

5.2 物理层互联设备——中继器

5.3 数据链路层互联设备——网桥

5.4 网络层互联设备——路由器

5.5 高互联设备——网关

5.6 三层交换和高层交换

5.1 网络互联概述

·互连指仅物理上连接在一起，实现网络距离上的延申。例如使用中继器扩大网络距离（连接的是同构网）

·互联指不仅在物理上连接在一起，而且在逻辑上也连接在一起。包括协议组的转换、数据包的封装等。互联的网络可以是同构的，也可以是异构的。

网络互联类型

（1）局域网之间的互联（LAN-LAN)

·同构网的互联

·异构网的互联

（2）局域网与城域网的互联（LAN-MAN）

（3）局域网与广域网的互联（LAN-WAN）

（4）多个远程局域网利用公用网互联（LAN-WAN-LAN）

（5）广域网与广域网的互联（WAN-WAN）

网络互联层次

·网络互联主要是将不同网段、网络或子网通过网络互联设备连接起来。

·网络之间互联主要有中继器和网桥（用于局域网）

网际之间互联主要有路由器和网光（用于广域网）

网络互联类型

OSI/RM共有7个层次，不同功能层次的网络互联时，所选择网络互联设备也不同。它们和OSI/RM的对应关系如图

5.2 物理层互联设备——中继器

1.中继器

·也称为转发器或收发器，Hub也是一种中继器。中继器的功能仅仅是将信号整形、再生数字信号，以维持通过局域网的电平，扩大局域网的传输距离。中继器是一个再生气不是放大器。。一个中继器可以连接两个以上的网络段，用于局域网之间的互联

2.集线器（hub）

作用和中继器类似，执行相同的功能，遵循相同的中继规则。hub是一种多端口中继器。

集线器分类

独立型集线器

堆叠式集线器

模块化集线器

集线器的特点

优点：方便缺点冲突直径

3广播风暴

5.3 数据链路层互联设备——网桥

网桥的作用

作用与物理层和数据链路层，用于网络中节点的物理地址过滤、网络分段以及跨网段数据帧的转发。可以根据物理地址对数据帧进行过滤和存储转发，实现网络分段。既可以延申局域网的距离，扩充节点数，还可以将负荷过重的网络划分位较小的网络，缩小冲突域。

网桥的作用有俩方面

·将一个负载过重的网络分割成诺干小段，每个网络各自享用自己独立的带宽，以提高网络的效率，从而减少网络的信息流量。

·延伸网络的距离，因为使用中继器受到网络直径和中继规则的限制，通过网桥可进一步延伸网络的距离

分类

按网桥所处位置分内桥和外侨

按网桥分布地理范围分为本地网桥和远程网桥

特点

延伸网络的距离、隔离网段、但不能隔离广播、也不能控制广播风暴、网桥没有路由功能

5.3.2 交换机

交换机和集线器外观相似，它是一种低价位高性能的多端口网络设备，它除了具有集线器的全部特性外，还具有自动寻址、数据交换等功能。

交换技术可以工作在网络层及应用层。因此有所谓的第三层、第四层及高层交换的概念

1.交换机的工作原理

2.交换机的带宽

由一个16口100Mbps交换机组成的交互式以太网，可以为每个端口都提供100Mbps的专用带宽，则该交换机的最大数据流通量为16X100

3,交换机的性能参数

端口、业务接口、主板（背板）、主处理器、FLASH、MAC地址的数量。

4.交换机的类型

独立式、模块式和堆叠式三种

5.4 网络层互联设备——路由器

5.4.1基本概念

用于互联物理层和数据链路层相同或不同的协议、网络层使用路由协议、而传输层以上使用的协议必须是相同或兼容的网络、路由器丢弃所有的广播帧，所有可以抑制广播风暴

1。路由器的结构

主要有CPU、RAM、FLASH、NVRAM、ROM、接口等硬件组成

2.路由器的分类

·近程路由器和远程路由器

·静态路由和动态路由器

·单协议和多协议

3.作用

延申网络距离、局域网接入internet、多个局域网之间的远程连接

5.5 高互联设备——网关

高层互联设备主要是网关。网关不能完全归为一种网络硬件，它是能连接不同网络的软硬件结合的产品。网关可以工作在OSI/RM的所有七层中。

网关也称为网间协议转换器，具有高层协议的转换功能。用于两个异构网络的互联，所联的网络可以使用不同格式、通信协议或结构。

网关通常是安装在路由器内部的软件。所有在Internet中，常将路由器和网关两个概念混用。安装了防火墙软件的计算机就是一种网关。

按可转换的协议数分类：双边协议和多边协议网关（综合网关）

5.6 三层交换和高层交换

交换技术受电路交换的启示，让正在通信的双方拥有一条不受干扰的独立信道。交换技术有许多优点，因此，现代网络已将交换技术应用于三、四等各层。

5.6.1 三层交换的概念

3.三层交换的优点

·多伸缩性

·流量管理

·高性能

5.6.2 三层交换技术

5.6.4 高层交换

1.第四层交换

这里的第四层主要指TCP/IP的应用层，第四层交换就是根据数据包的内容决定传输策略，例如TCP和UDP信息包头部的端口号等额外的信息进行有关Qos、安全和过滤方面的决策。因此需要交换机和路由器具有更多智能

⭐第四层交换可以在应用层实现控制，主要有一下几种：

·应用层的Qos

·应用层的网络安全

·应用层记账

·服务器交换

2.服务器交换

现常用的四层交换机： F5、 RADWARE