第一節 網絡互連的概念

當人們不再滿足于單個網絡中的資源共享時，就提出了網絡互連的要求。所謂網絡互連，是指將分布在不同地理位置的同構或異構網絡，利用網絡互連設備、相應的技術措施和協議連接起來，構成更大規模的互聯網絡。網絡互連的目的是將多個網絡互相連接，以實現在更大范圍內的信息交換、資源共享和協同工作。

學習目標

?了解為什么要進行網絡互連，掌握計算機網絡互連技術；

?掌握網絡互連領域常用術語的含義；

?熟悉網絡互連的基本要求和所要解決的問題。

關鍵知識點

?互聯網絡是由網絡組成的網絡。

網絡互連的常用術語

在計算機網絡中，經常用到“網絡互連”和“網絡互聯”兩個名詞，這兩個名詞的含義是有區別的。

“網絡互連”一詞是指網絡在物理上的連接，兩個網絡之間至少有一條在物理上連接的線路，它為兩個網絡的數據交換提供了物質基礎和可能性；但并不能保證兩個網絡一定能夠進行數據交換，這要取決于兩個網絡的通信協議是否相互兼容。因此，從概念上講，網絡互連（interconnection）是指用線路和互連設備連接、采用各種不同低層（網絡層以下）協議的網絡，強調的是物理連接。

“網絡互聯”一詞是指網絡在物理和邏輯上（尤其是邏輯上）的連接。因此，網絡互聯（internetworking）是指利用應用程序網關實現采用不同高層（傳輸層以上）協議的網絡之間的連接，強調的是邏輯連接。顯然，“網絡互連”和“網絡互聯”在網絡層的多數情況下就很難嚴格區分了，在這種情況下本書大多采用“網絡互連”。

“互通”（intercommunication）是指兩個網絡之間可以交換數據。

“互操作”（interoperability）是指網絡中不同計算機系統之間具有透明訪問對方資源的能力。

將計算機網絡互連起來構成一個大網，即互聯網（internet）。在互聯網上的所有用戶通過遵循相同的協議實現互聯互通。所以，互聯網是多個獨立網絡的集合。互聯網一般是指將異構網絡相互連接而形成的網絡，如局域網和廣域網連接、兩個局域網相互連接或多個局域網通過廣域網連接所形成的網絡系統。組成互聯網的單個網絡常被稱為子網（subnet），連接到子網的設備稱為端結點（或端系統），連接不同子網的設備稱為中間結點（或中間系統）。互聯網的常見形式是將多個局域網通過廣域網連接起來形成的網絡。

目前，使用比較頻繁的一個術語是“internet”，它是“internetwork”的簡略形式。一般而言，一個internet就是互連起來的網絡集合。而當“i”大寫之后，則特指當今世界上最大的互聯網——Internet（因特網）。Internet由分布在世界各地的成千上萬的互連起來的網絡組成，已經具有了特定的文化含義。事實上，Internet可以看作廣域互聯網（Wide Area Internetwork，WAI），也可以指支持同一網絡協議（即TCP/IP）的網絡集合。因此，也可以說Internet是基于特定網絡標準TCP/IP（描述各個網絡的計算機相互之間如何通信）的計算機網絡的集合，它允許將單個自治的網絡作為一個大的子網。需要注意的是，通常意義上的互聯網與Internet是不同的。

既然提到Internet，就不得不介紹Internet帶來的兩個產物：內聯網（Intranet）和外聯網（Extranet）。內聯網是限制在一個公司或機構內部實現傳統Internet應用的內部網絡。公司或機構內聯網的典型應用是Web服務和電子郵件，當然還有許多其他的應用。因此，從嚴格意義上講，內聯網是指公司或機構的內部網絡，也是互聯網。而外聯網連接是用來表示內部互聯網與客戶或公司外部網絡之間的互連（非Internet連接）的，包括租用專線連接或者一些其他類型的網絡連接，也包括一些使用安全協議穿過Internet隧道的應用。總之，內聯網是實現傳統Internet應用的機構內部網絡；外聯網是一些非本機構網絡的網絡連接；互聯網代表了互連起來的網絡的集合；而Internet是一個世界范圍的網絡，可以通過Internet服務提供商（ISP）訪問。通常，互聯網和Internet這兩個名詞又可不加區別地使用。

網絡互連的必要性

ISO提出的OSI參考模型（OSI-RM），其目的是為了解決世界范圍內網絡的標準化問題，使一個遵守OSI標準的系統可以與位于世界任何地方且遵守同一標準的其他任何系統互相通信。

?網絡互連是局域網發展的必然趨勢。局域網雖然為一個單位或一個地區所有，但廣泛應用的結果必然要求跨部門、跨地區甚至跨國界的網絡發展，以便進行無紙貿易、電子郵件的傳送、數據信息查詢等。因此，局域網技術發展的結果必然導致網絡互連。

?異構網絡的互連是客觀存在的需要。由于在OSI出現以前已存在大量非OSI網絡體系結構，而且并非所有廠商都愿意很快將他們的產品轉變成符合OSI標準要求的系統。這樣，異構網絡將繼續共存下去。相同網絡互連比較容易，而異構網絡的互連要復雜得多。如果連接在異構網絡的用戶需要進行相互通信，就需要將這些不兼容的網絡通過稱為路由器的設備連接起來，由路由器完成相應的轉換功能。因此，通常所討論的網絡互連技術實質上多是指異構網絡的互連技術。

?各種類型的通信子網將長期共存。目前，世界上有許多網絡，其物理結構、協議和所采用的標準各不相同。采用不同通信手段的網絡類型很多，如采用總線、分組交換、衛星通信的網絡，以及采用無線電、紅外線和激光等不同技術的數據傳輸網絡。隨著硬件技術的不斷發展，今后也可能還會出現新的通信網絡類型，甚至在某些情況下，仍然會采用非OSI系統來支持網絡應用的運行。所以，就需要將各種類型相同和不相同的網絡連接起來，才能滿足人們各種各樣的應用需要。

網絡互連提出的問題

正如計算機系統（或其他設備）能夠互相連接起來一樣，計算機網絡當然也可以互連起來。然而，計算機網絡可能是同一種類型的，也可能是不同類型的。因此，實際網絡系統的互連必然會涉及異構性問題。所謂異構性，是指網絡、通信協議、計算機硬件和操作系統的差異性。這種差異性主要表現在以下方面：

?網絡的類型不同，如廣域網、城域網和局域網；

?網絡所使用的數據鏈路層的協議不同，如Ethernet、幀中繼和X.25等；

?計算機系統的類型不同，如微型機、小型機和大型機；

?計算機使用的操作系統不同，如Windows、OS/2、UNIX和Linux等。

顯然，網絡互連除了要提供網絡之間的物理鏈路連接、數據轉發和路由選擇，還必須能夠接受網絡之間的差異；其關鍵問題是進行協議的轉換，包括物理層協議的轉換、數據鏈路層協議的轉換、網絡層協議的轉換以及高層協議的轉換。

網絡互連的基本要求

由于不同的網絡之間可能存在各種差異，如不同類型的網絡體系結構和多種多樣的網絡互連方法，網絡互連就比組網要復雜得多。因此，在進行網絡互連時應當做到：

?網絡之間至少提供一條物理上連接的鏈路以及對這條鏈路的控制協議；

?為不同網絡進程之間提供合適的路由，以便交換數據；

?用來建立互聯網的互連設備通常必須支持不同的物理拓撲結構、多種網絡層和數據鏈路層協議以及不同的物理傳輸介質；

?對用戶使用互聯網提供計費服務，記錄不同網絡和不同網關的使用情況，并維護其狀態信息。

在提供上述服務時，要求不修改原有網絡的體系結構，能適應各種差別：不同的尋址方案，不同的最大分組長度，不同的網絡訪問控制方法，不同的差錯恢復方法，不同的狀態報告方法，不同的路由選擇方法，不同的用戶訪問控制，不同的服務（如面向連接服務和無連接服務），不同的管理與控制方式，以及不同的傳輸速率等。

網絡互連的優點

網絡互連的主要優點如下：

?擴大資源共享的范圍——將多個計算機網絡互連起來，構成互聯網；只要互聯網用戶遵循相同的協議，就能相互通信，其資源可以被更多的用戶所共享。

?增強網絡性能——單一網絡隨著用戶數量的增多，沖突的概率和數據發送延遲會顯著增大，網絡性能也會隨之降低；如果采用子網自治和子網互連的方法，就可以縮小沖突域，調節網絡負載，提高網絡性能。

?改善網絡安全性——將具有相同權限的用戶主機組成一個網絡，在網絡互連設備上嚴格控制其他用戶對該網絡的訪問，可有效地改善網絡的安全性能。

?提高網絡穩定性——設備的故障可能導致整個網絡癱瘓，通過子網劃分可以有效地限制設備故障對網絡的影響范圍，提高網絡的穩定性和可靠性。

練習

1.解釋“互連”與“互聯”的含義。

2.為什么要進行網絡互連？

3.網絡互連需要解決哪些主要問題？

4.說明什么是基于標準的網絡互連。

5.用來建立互聯網的互連設備需要具有哪些基本性能？

補充練習

利用Internet進行調研，研究網絡互連的最新技術。