第4章 网络互联与广域网 4.1 网络互联概述 4.2 网络互联设备 4.3 广域网 4.4 ISDN 4.5 DDN

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1 第4章 网络互联与广域网 4.1 网络互联概述 4.2 网络互联设备 4.3 广域网 4.4 ISDN 4.5 DDN
第4章 网络互联与广域网 4.1 网络互联概述 4.2 网络互联设备 4.3 广域网 ISDN 4.5 DDN CERNET和UNINET

2 4.1 网络互联概述 网络互联的必要性 网络互联的基本原理 网络互联的类型 网络互联的方式

3 4.1.1 网络互联的必要性 1. 网络互联的定义 网络互联是指将分布在不同地理位置的网络、设备相连接， 以构成更大规模的互联网络系统，实现互联网络中的资源共享。 互联的网络与设备可以是同种类型的网络、不同类型的网 络，以及运行不同网络协议的设备与系统。

4 4.1.1 网络互联的必要性 2. 网络互联的必要性 （1） ISO/OSI 虽然问世多年，在实际运行中依然存在大量非OSI的 网络，而且各种现存的特定网络并不一定都采用OSI七层模型。 （2） OSI 所采用的通信子网和现有的多种网络产品，它本身就决定 了各种类型的通信子网一直共存下去。 （3） 网络互联可以改善网络性能 提高系统的可靠性 改进系统的性能 增加系统保密性 建网方便 增加地理覆盖范围 随着商业需求的推动，特别是 Internet 的深入人心，网络互联技术成为实现大规模通信和资源共享的关键技术。

5 4.1.2 网络互联的基本原理 1. 网络互联的要求 （1）在网络之间提供一条链路，至少要一条物理和链路控制的链路。
1. 网络互联的要求 （1）在网络之间提供一条链路，至少要一条物理和链路控制的链路。 （2）提供不同网络间的路由选择和数据传送。 （3）提供各用户使用网络的记录和保持状态信息。 （4）不修改互联在一起的各网络原有的结构和协议。 （5）在网络互联时，应尽量避免由于互联而降低网内的通信性能。

6 4.1.2 网络互联的基本原理 2. 基本原理 基本原理是ISO七层协议参考模型。由于网络间存在不同的差异， 也就需要用不同的网络互联设备将各个网络连接起来。如图4.1 所示。 图4.1 网络互联设备所处的层次

7 4.1.2 网络互联的基本原理 2. 基本原理 物理层： 用于不同地理范围内的网段的互联。通过互联，在不同的通信媒体中传送比特流，要求连接的各网络的数据传输率和链路协议必须相同。 设备：中继器 数据链路层：用于互联两个或多个同一类型的局域网，传输帧。 设备：桥接器（或桥） 网络层：主要用于广域网的互联中。网络层互联解决路由选择、阻塞控制、差错处理、分段等问题。 设备：路由器、路由交换机 高层：高层之间进行不同协议的转换，它也为最复杂。 设备：网关

8 4.1.3 网络互联的类型 通过路由器和网关将两个或多个广域网互联起来，可以使分别连入各个广域网的主机资源能够实现共享。如图4.5所示。
（1） LAN-LAN LAN互联又分为同种LAN互联和异种LAN互联，常用设备有中继器和网桥。LAN互联如图4.2所示。 （2） LAN-WAN 用来连接的设备是路由器或网关，具体如图4.3所示。 （3） LAN-WAN-LAN 这是将两个分布在不同地理位置的LAN通过WAN实现互联，连接设备主要有路由器和网关，具体如图4.4所示。 （4） WAN-WAN 通过路由器和网关将两个或多个广域网互联起来，可以使分别连入各个广域网的主机资源能够实现共享。如图4.5所示。

9 4.1.3 网络互联的类型 图4.2 LAN -LAN 图4.3 LAN-WAN

10 图 LAN-WAN-LAN 图4.5 WAN-WAN

11 4.1.4 网络互联的方式 1. 利用网间连接器实现网络互联 2. 通过互联网进行网络互联 3. 两种转换方式的比较
1. 利用网间连接器实现网络互联 两个计算机网络可通过几个互联设备将网络连接起来。常用设备如网桥、路由器、交换机和网关等。它们可安装在同一幢楼中或包含几处建筑物的范围内，也可以使用远程连接。 2. 通过互联网进行网络互联 在两个计算机网络中，为了连接各种类型的主机，需要多个通信处理机 构成一个通信子网，然后将主机连接到子网的结点上。 3. 两种转换方式的比较 当利用网关把A和B两个网络进行互联时，所需协议转换程序的数目为 n（n-1），利用互联网来实现网络互联时，所需的协议转换程序数目为2n。

12 Comparison of Virtual-Circuit and Datagram Subnets
Definitions Packet-分组 Datagrams-数据包 Datagram subnet-数据包子网 VC(virtual circuit)-虚电路 Virtual circuit subnet-虚电路子网 路由表及路由算法

13 Store-and-Forward Packet Switching
fig 5-1 The environment of the network layer protocols.

14 Datagram Packet Switching

15 Datagram networks no call setup at network layer
routers: no state about end-to-end connections no network-level concept of “connection” packets forwarded using destination host address packets between same source-dest pair may take different paths application transport network data link physical application transport network data link physical 1. Send data 2. Receive data

16 Virtual Circuit Packet Switching

17 Virtual circuits: signaling protocols
used to setup, maintain teardown VC used in ATM, frame-relay, X.25 not used in today’s Internet application transport network data link physical application transport network data link physical 5. Data flow begins 6. Receive data 4. Call connected 3. Accept call 1. Initiate call 2. incoming call 17

18 Pros and Cons of datagram and VC
Router memory space VS bandwidth Setup time VS address parsing/analyzing time The amount of table space Quality of Service-congestion control Vulnerability

19 Conflict between fairness and optimality.
Routing Algorithms (2) Conflict between fairness and optimality.

20 Shortest Path Routing Labels on the arcs represent the cost (e.g., distance, delay) Select a newly reachable node at the lowest cost during each step, and add the edge to that node, to the tree built so far.

21 Flooding

22 Dijkstra's algorithm to compute the shortest path through a graph.
Flooding Dijkstra's algorithm to compute the shortest path through a graph.

23 Distance Vector Routing
The previous protocols are static They do not take the current network load into account Dynamic protocols Distance Vector Routing (DVR) Look at the costs that your direct neighbors are advertising to get a packet to the destination Select the neighbor those advertised cost, added with the cost to get to that neighbor, is the lowest. Advertise that new cost to the other neighbors.

24 Distance Vector Routing (2)
Good news propagate really fast Bad news are slow Count-to-infinity problem All routers increase their route up to infinity

25 Link State Routing Distance vector routing was used in the ARPANET until 1979, when it was replaced by Link State Routing Broadcast info on the entire network topology to all routers, and let each of them calculate a sink tree to the other routers Each router must do the following: Discover its neighbors, learn their network address. Measure the delay or cost to each of its neighbors. Construct a packet telling all it has just learned. Send this packet to all other routers. Compute the shortest path to every other router.

26 A subnet in which the East and West parts are connected by two lines.
Measuring Line Cost A subnet in which the East and West parts are connected by two lines.

27 Hierarchical Routing Hierarchical routing.

28 A collection of interconnected networks.
Connecting Networks A collection of interconnected networks.

29 Concatenated Virtual Circuits
Internetworking using concatenated virtual circuits.

30 Connectionless Internetworking
A connectionless internet.

31 Tunneling a packet from Paris to London.

32 Tunneling a car from France to England.