网络互联的类型
⏹ 局域网之间的互联（LAN－LAN）
⏹ 局域网与城域网的互联（LAN－MAN）
⏹ 局域网与广域网的互联（LAN－WAN）
⏹ 远程局域网通过公网的互联（LAN－WAN－LAN）
⏹ 广域网与广域网的互联（WAN－WAN） 
网络互连的层次
⏹ 在物理层实现互连----中继器和集线器。
⏹ 在数据链路层实现互连---网桥和交换机。
⏹ 在网络层实现互连---路由器。
⏹ 在传输层实现互连---网关。
Internet网际协议IP
IP 地址的编址方法
1.分类的 IP 地址。
2.子网的划分
3.无类别域间路由
分类 IP 地址
每一类地址都由两个固定长度的字段组成，其中一个字段是网络号 net-id，它标志主机（或路由器）所连接到的网络，而另一个字段则是主机号 host-id，它标志该主机（或路由器）。
路由器转发分组的步骤
先按所要的 IP 地址中的网络号 net-id 把目的网络到。
当分组到达目的网络后，再利用主机号host-id 将数据报直接交付给目的主机。
按照整数字节划分 net-id 字段和 host-id 字段，就可以使路由器在收到一个分组时能够更快地将地址中的网络号提取出来。 
子网的划分
分类 IP 地址的缺点
⏹ IP 地址空间的利用率低。
⏹ 路由表变得太大。
⏹ 不够灵活。
增加 “子网号字段” ,
  ------子网划分tcp ip协议就是指传输控制协议 网际协议(subnetting)
划分子网的基本思路
从主机号借用若干个比特作为子网号 subnet-id，而主机号 host-id 也就相应减少了若干个比特
IP地址 ::= {<网络号>, <子网号>, <主机号>
先识别 IP 数据报的目的网络号 net-id，到目的地网络上的路由器。
此路由器在收到 IP 数据报后，再按目的网络号 net-id 和子网号 subnet-id 到目的子网。
最后将 IP 数据报直接交付给目的主机。
子网掩码
从一个 I P数据报的首部并无法判断源主机或目的主机所连接的网络是否进行了子网的划分。
使用子网掩码(subnet mask)可以出 IP 地址中的子网部分。
使用子网掩码的分组转发过程
在不划分子网的两级 IP 地址下，可从 IP 地址直接得出网络地址。
但在划分子网的情况下，从IP地址却不能惟一地得出网络地址来，这是因为网络地址取决于那个网络所采用的子网掩码。
因此分组转发的算法也必须做相应的改动。
CIDR （无类别域间路由）最主要的特点
CIDR 消除了传统的 A 类、B 类和 C 类地址以及划分子网的概念。
使用各种长度的“网络前缀”(network-prefix)来代替分类地址中的网络号和子网号。
IP 地址从三级编址又回到了两级编址。
无分类的两级编址
CIDR两级编址的记法是：
  IP地址 ::= {<网络前缀>, <主机号>}
CIDR 还使用“斜线记法”，在IP地址后面加上一个斜线“/”，然后写上网络前缀所占的比特数
“CIDR地址块”。 
路由聚合(route aggregation)
CIDR 地址块可以表示很多地址，这种地址的聚合常称为路由聚合，它使得路由表简化。
CIDR 虽然不使用子网了，但仍然使用“掩码”这一名词（但不叫子网掩码）。
对于 /20 地址块，它的掩码是 20 个连续的 1。 斜线记法中的数字就是掩码中1的个数。   
地址解析协议
实际网络传输必须使用硬件地址。
每一个主机都设有一个 ARP 高速缓存(ARP cache)，存放 IP 地址到硬件地址的映射表。
当主机 A 向 B 发送 IP 数据报时，就先查看ARP 高速缓存表。
正向地址解析协议（ARP）
一个节点进行地址解析需要经过以下几个步骤：
⏹ 节点生成一个ARP请求，写入本地主机的源物理地址、源IP地址和目的IP地址，而在目的物理地址字段写入0。
⏹ 将ARP分组发送到本地的数据链路层，并组装成帧，该帧中含源物理地址，通过物理层发送出去。
⏹ 此节点所在的网络中的所有主机都收到该ARP请求分组。除目的主机外，其它主机和路由器都会将该分组丢弃。
⏹ 目的主机分析该ARP分组并发送一个ARP应答分组，这个分组里面就包括了对方需要
知道的目的物理地址。
⏹ 源主机收到ARP应答分组后，就得到了目的主机的物理地址。
反向地址解析协议（RARP）
RARP 使只知道自己硬件地址的主机能够知道其 IP 地址。
这种主机往往是无盘工作站。
反向地址解析协议工作过程
⏹ 主机向网络广播RARP请求，网络中的其他站点收到该分组后，因为不能响应此分组，就将该分组丢弃；网络中的RARP服务器收到此分组后，在自己的地址映射表中进行查，将查到的结果封装在RARP响应分组中，发送给请求主机，请求主机收到该响应分组后就得到了自己的IP地址。
网桥（Bridge）
网桥工作在数据链路层，将两个局域网（LAN）连起来，根据MAC地址来转发帧。
网桥的功能
⏹ 将一个负载过重的网络分割成若干段。
⏹ 延伸网络的距离.
网桥的分类
按网桥所处的位置可分为内桥和外桥两种。
⏹ 内桥是文件服务器的一部分。
⏹ 外桥一般是专用的硬件网桥设备。
按网桥分布的地理位置可以分为本地网桥和远程网桥。
⏹ 本地网桥用于连接相邻的局域网段。
⏹ 当两个分布在不同地理位置的两个网段需要连接时，需要在每个网段安装远程网桥。
⏹ 对本地网桥而言，诸如带宽、效率等性能比较重要，而对远程网桥而言，拓延其物理范围是主要目的.
按网桥的功能可分为透明网桥和源路由网桥。
⏹ 透明网桥是一种不需要改动硬件和软件，无需装入路由表或参数。
⏹ 源路由选择网桥。源路由选择的核心思想是假定每个帧的发送者都知道通往目的地的路由.
网桥的工作原理
⏹ 接收所有的帧；
⏹ 查询地址/端口对应表来确定是丢弃还是转发；
⏹ 采用洪泛（flooding）方法转发帧；
⏹ 采用 逆向学习（backward learning）算法收集MAC地址。
⏹ 地址/端口对应表不断更新.
网桥的特点
(1) 能延伸网络的距离并能隔离网段，缩小了冲突域。
(2) 网桥可以互联传输介质不同、介质访问控制方式不同的网络。
(3) 网桥不能隔离广播。
(4) 网桥没有路由功能。
路由器（Router）
所谓“路由”，是指把数据从一个地方传送到另一个地方的行为和动作。而路由器，正是执行这种行为动作的设备。
路由器是实现网络互联的设备，作用于物理层、数据链路层和网络层。
路由器功能
网络互连。主要用于互连局域网和广域网。
判断网络地址和选择网络路径的功能。
避免广播风暴。
网络管理。路由器提供包括配置管理、性能管理、容错管理和流量控制等功能
路由表
保存着各种传输路径的相关数据 — 路由表。
路由最主要内容：目的网络地址，下一跳地址
路由表有以下两种类型：
⏹ 静态路由表：事先设置
⏹ 动态路由表：动态生成
网关（Gateway）
高层互联是指在传输层以上实现网络互连。
网关，又称协议转换器，是互连网络中操作在OSI/RM模型中的网络层以上的具有协议转换功能设施。
网关用于异构网络的互连。
网关可以设在服务器、微机或大型机上。
网关的功能
完成互联网络间协议的转化。
完成报文的存储转发和流量控制。
完成应用层的互通及互联网间网络管理功能。
提供虚电路接口及相应的服务。
网关的分类
按照网关的功能，可以将网关分为三类：
⏹ 协议网关。
⏹ 应用网关。
⏹ 安全网关。
广域网的概念
⏹ 广域网是将地理位置上相距较远的多个计算机系统，通过通信线路按照网络协议连接起来，实现计算机之间相互通信的计算机系统的集合。
⏹ 广域网由交换机、路由器、网关、调制解调器等多种数据交换设备、数据连接设备构成。
广域网的类型
电路交换网
⏹ 电路交换网是面向连接的网络。
分组交换网
⏹ 分组交换网使用无连接的服务，系统中任意两个节点之间被建立起来的是虚电路。
专用线路网
⏹ 专用线路网是指两个节点之间建立一个安全永久的信道。
广域网与局域网的比较
作用范围
结构
⏹ 局域网的结构单一。
⏹ 广域网由众多异构、不同协议的局域网连接而成。
通信方式
⏹ 局域网多数采用广播式的通信方式，采用数字基带传输。
⏹ 广域网通常采用分组点到点的通信方式，模拟传输方式为主。
通信管理
⏹ 局域网信息传输的时延小、抖动也小、线路的稳定性比较好，管理比较简单。
⏹ 在广域网中，由于传输的时延大、抖动大，线路稳定性比较差，设备多样，通信协议种类繁多，管理复杂。
通信速率
⏹ 局域网的信息传输速率比较高，一般能达到10Mbps、100Mbps，1Gbps，10Gbps。传输误码率比较低。
⏹ 在广域网中，传输速率不等，高的可达Gbps，低的有Kbps。误码率高。
点到点数据链路层协议（PPP）
点到点数据链路层协议（Point-to-Point Protocol，PPP）为基于点到点连接的多协议自寻址数据包的传输提供了一个标准方法。
PPP协议包含以下几个部分：
⏹ 链路控制协议（Link Control Protocol，LCP）。
⏹ 网络控制协议（Network Control Protocol，NCP）。
⏹ 认证协议
• 口令验证协议PAP（Password Authentication Protocol）
• 挑战握手验证协议CHAP（Challenge-Handshake Authentication Protocol）。
PPP的不同实现
家庭拨号上网。
宽带接入也是通过PPP协议来建立连接的。
典型的ADSL接入方式当中，PPP与其他的协议共同派生的新协议：
⏹ PPPoE（PPP over Ethernet）
⏹ PPPoA（PPP over ATM）。
广域网的路由技术
内部网关协议 IGP (Interior Gateway Protocol)    即在一个自治系统内部使用的路由选择协议。
⏹ RIP （ Routing Information Protocol ）
⏹ OSPF (Open Shortest Path First)
外部网关协议EGP (External Gateway Protocol) 源站和目的站处在不同的自治系统中。
⏹ BGP-4。 
内部网关协议 RIP
工作原理
⏹ RIP 是一种分布式的基于距离向量的路由选择协议。
⏹ RIP 协议要求网络中的每一个路由器都要维护从它自己到其他每一个目的网络的距离记录。

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