2011年軟件水平考試網(wǎng)絡工程師全面復習資料(23)
叁.網(wǎng)絡互連與INTERNET技術
網(wǎng)絡互連是為了將兩個或者兩個以上具有獨立自治能力、同構或異構的計算機網(wǎng)絡連接起來，實現(xiàn)數(shù)據(jù)流通，擴大資源共享的范圍，或者容納更多的用戶。它具體體現(xiàn)為：局域網(wǎng)與局域網(wǎng)(LAN/LAN)的互連、局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)(LAN/WAN)的互連或局域網(wǎng)經(jīng)廣域網(wǎng)的互連。
一.網(wǎng)絡互連設備
(一)路由器
路由器在網(wǎng)絡層一級工作，互連兩個或多個獨立的相同類型或不同類型的網(wǎng)絡：局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)的互連，局域網(wǎng)與局域網(wǎng)的互連。為了提高路由器的響應速度，部分路由器上也提供了三層交換的功能。三層交換類似于交換器，只是交換的對象是分組，而不是幀。
1.路由器的作用及其與網(wǎng)橋的異同
路由器的主要功能就是進行路由選擇。當一個網(wǎng)絡中的主機要給另一個網(wǎng)絡中的主機發(fā)送分組時，它首先把分組送給同一網(wǎng)絡中用于網(wǎng)間連接的路由器，路由器根據(jù)目的地址信息，選擇合適的路由，把該分組傳遞到目的網(wǎng)絡用于網(wǎng)間連接的路由器中，然后通過目的網(wǎng)絡中內(nèi)部使用的路由協(xié)議，該分組***被遞交給目的主機。
路由器和網(wǎng)橋的概念類似，都是接收協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU，檢查頭部字段，并依據(jù)頭部信信息和內(nèi)容的一張表來進行轉(zhuǎn)發(fā)。但實際上，網(wǎng)橋只檢查數(shù)據(jù)鏈路幀的幀頭，并不查看和修改幀攜帶的網(wǎng)絡層分組頭部;而路由器則檢查網(wǎng)絡層分組頭部，并根據(jù)其中的地址信息作出決定，當它把分組下傳到數(shù)據(jù)鏈路層時，它不知道也不關心它是通過以太網(wǎng)還是令牌環(huán)網(wǎng)進行傳送。
2. 路由器的功能及其體系結構
路由器的功能
1、改進網(wǎng)絡分段(每個網(wǎng)段的結點數(shù)是有限的)。相同類型的局域網(wǎng)互連，劃分子網(wǎng)段，三層交換，避免“廣播風暴”。
2、不同局域網(wǎng)之間的路由能力，實現(xiàn)三層的數(shù)據(jù)報文的轉(zhuǎn)換。
3、連接WAN的路由能力。
路由器通過軟件實現(xiàn)其功能，速度較慢，數(shù)據(jù)報文延遲較大，高性能的路由器比較昂貴。
路由器的體系結構 路由器執(zhí)行OSI網(wǎng)絡層及其下層的協(xié)議轉(zhuǎn)換，可用于連接兩個或者多個僅在低三層有差異的網(wǎng)絡。
3.路由器的特點
尋址能力 通過路由器互連的網(wǎng)絡具有公共的網(wǎng)絡地址，并且，網(wǎng)間協(xié)議對全網(wǎng)地址作出規(guī)定，以使路由器可以區(qū)分各個結點所在的通信子網(wǎng)。
路由選擇 路由器具備相對靈活的路由選擇功能，以最快的速度將分組傳送通過網(wǎng)絡。目前，路由器使用的路由協(xié)議主要由Internet(因特網(wǎng))工程任務組(IETF)定義，包括開放式最短路徑優(yōu)先協(xié)議(OSPF：RFC 1247)、邊界網(wǎng)關協(xié)議(BGP：RFC 1163)和內(nèi)部網(wǎng)關路由協(xié)議(IGRP)等。
分段/合段 路由器可對分組進行分段/合段，使得互連能力不受通信子網(wǎng)分組長度的影響。
存儲-轉(zhuǎn)發(fā) 路由器嚴格地執(zhí)行“存儲-轉(zhuǎn)發(fā)”的原則，即先接收和存儲分組，在完成必要的分組分析和格式轉(zhuǎn)換之后，轉(zhuǎn)發(fā)分組至特定的子網(wǎng)。
分組過濾 路由器通常分析整個分組，因此可以過濾掉網(wǎng)絡中的錯誤信息，減少出錯分組的無謂傳輸。
4. 二層交換與三層交換的比較
二層/三層交換(L2/L3交換)
一般的以太網(wǎng)交換機，實現(xiàn)OSI二層交換幀不作任何修改，僅僅查一下交換表，進行轉(zhuǎn)發(fā)。
路由器/三層交換機(具有路由功能的交換機)，工作在網(wǎng)絡層，類似于以太網(wǎng)交換機，只是交換的對象是分組，而不是幀。通過IP地址來確定是哪個子網(wǎng)的結點，幀可能會發(fā)生變化，經(jīng)路由器后變成新的幀。
三層交換機充分利用路由器的三層功能，既保留了二層交換機靈活的虛擬局域網(wǎng)(VLAN)劃分和高交換速度的優(yōu)點，又解決了二層網(wǎng)絡無法處理的“廣播風暴”問題，它與傳統(tǒng)路由器的***區(qū)別是通過硬件完成第三層報文的高速路由和交換，并且在引入路由器計費和訪問控制功能的情況下仍然能保持線速。隨著交換技術的發(fā)展，現(xiàn)在許多廠商的交換機已能支持第四層交換。
(二)網(wǎng)關
1.轉(zhuǎn)發(fā)器、網(wǎng)橋和路由器主要用于下三層有差異的子網(wǎng)的互連，互連后的網(wǎng)絡仍然屬于通信子網(wǎng)的范疇。采用網(wǎng)橋或者路由器連接兩個或者兩個以上的網(wǎng)絡時，都要求互相通信的用戶結點具有相同的高層通信協(xié)議。如果兩個網(wǎng)絡完全遵循不同的體系結構，則無論是網(wǎng)橋還是路由器都無法保證不同網(wǎng)絡的用戶之間的有效通信，這時，必須引入新的技術或者互連部件。
執(zhí)行網(wǎng)絡層以上高層協(xié)議的轉(zhuǎn)換，或者實現(xiàn)不同體系結構的網(wǎng)絡協(xié)議轉(zhuǎn)換的互連部件稱為網(wǎng)關(Gate- way)，有時也被稱為信關。網(wǎng)關通常采用軟件的方法予以實現(xiàn)，并且與特定的應用服務一一對應。
網(wǎng)關軟件的設計通常依賴于不同的用戶，應考慮的主要因素包括地址映射，以及針對具體的應用，實現(xiàn)服務元素和參數(shù)的映射等。
2.網(wǎng)關應用實例
實例1：隨著Internet技術的廣泛應用，越來越多的用戶開始使用萬維網(wǎng)進行信息瀏覽(即WWW服務，遵循HTTP協(xié)議(超文本傳輸協(xié)議))，同時，F(xiàn)TP(文件傳輸協(xié)議)服務也被人們廣泛使用。通過網(wǎng)關軟件可以實現(xiàn)從瀏覽器直接進行對FTP服務的訪問。
實例2：隨著Internet技術的廣泛應用，越來越多的用戶開始使用電子郵件(SMTP，簡單郵件傳輸協(xié)議)進行信息交換，而OSI也定義了與之類似的服務：電文處理系統(tǒng)(MHS)。網(wǎng)關軟件實現(xiàn)使用不同應用軟件的用戶進行郵件交換。
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