第二節 網絡互連的類型和層次

每一種網絡技術都只能滿足特定的一組約束條件。由于網絡硬件和物理編址的不兼容性，連接到給定網絡的計算機只能與連接到同一網絡的其他計算機通信，這就使得每一個網絡形成了一個個信息孤島。盡管其網絡技術互不兼容，研究人員仍然設計出了一種支持異構網絡并提供全局服務的通信系統方案，稱之為網絡互連。網絡互連既要使用硬件，也要使用軟件。附加的硬件系統用于將一組物理網絡互連起來，然后在所有相連的計算機中運行附加的軟件，即可在任意兩臺計算機之間進行通信。

學習目標

?熟悉LAN、MAN、WAN之間互連所依賴的網絡協議層次。

關鍵知識點

?OSI的層次性參考模型是網絡互連的理論基礎。

網絡互連的類型

網絡互連的類型非常之多。按照覆蓋范圍分類，計算機網絡有LAN、MAN和WAN之分，相應地網絡互連的類型也有以下幾種形式：

?局域網與局域網的互連（LAN-LAN）。局域網之間的互連可分為同構網的互連和異構網的互連兩種類型。同構網的互連是指具有相同的體系結構，使用相同通信協議的局域網之間的互連，采用的設備有中繼器、集線器和交換機等。異構網的互連是指采用不同傳輸介質和體系結構，使用不同通信協議的網絡之間的互連，互連設備有網橋和路由器等。

?局域網與廣域網的互連（LAN-WAN）。LAN-WAN是目前常見的網絡互連方式之一，通常使用路由器和網關通過ADSL、FR和X.25等廣域網接入技術接入Internet。

?局域網、廣域網、局域網的互連（LAN-WAN-LAN）。LAN-WAN-LAN是指把兩個局域網通過廣域網實現互連。例如，使用路由器和網關通過廣域網X.25等實現互連。

?廣域網與廣域網的互連（WAN-WAN）。WAN-WAN是指通過路由器和網關實現廣域網之間的互連，以便讓連入各個廣域網的主機實現資源共享。

網絡互連的層次

針對網絡互連的目的，依據OSI參考模型，網絡互連可以在不同的網絡分層中實現。由于網絡之間存在差異，需要用不同的網絡互連部件和設備將各種網絡連接起來。根據網絡互連設備在OSI參考模型中工作的層次及所支持的協議，通常有3種方法構建互聯網，它們分別與OSI參考模型的低三層一一對應。例如，用來擴展局域網長度的中繼器（即轉發器）工作在物理層，用它互連的兩個局域網必須是一模一樣的。因此，中繼器提供物理層的連接并且只能連接一種特定體系結構的局域網。圖1.1所示是一個基于中繼器的互聯網，其中兩個局域網體系結構必須完全一致。

在數據鏈路層，提供連接的設備是網橋和第2層交換機，這些設備支持不同的物理層，并且能夠互連不同體系結構的局域網。圖1.2所示是一個基于橋式交換機的互聯網，其兩端的物理層不同，并且連接不同的體系結構局域網（注：基于MAC的網橋只能連接兩個同樣體系結構的局域網）。

由于網橋和第2層交換機獨立于網絡協議，且都與網絡層無關，這使得它們可以互連采用不同網絡協議（如TCP/IP、IPX）的網絡。網橋和第2層交換機根本不關心網絡層的信息，它們通過使用硬件地址（而非網絡地址）在網絡之間轉發幀來實現網絡的互連。此時，由網橋或第2層交換機連接的兩個網絡組成一個互聯網，故可將這種互聯網絡視作單個的邏輯網絡。

對于在網絡層的網絡互連，所需的互連設備應能夠支持不同的網絡協議（如IP、IPX和AppleTalk），并完成協議轉換。用于連接異構網絡的基本硬件設備是路由器。使用路由器連接的互聯網可以具有不同的物理層和數據鏈路層。圖1.3所示是一個基于路由器和第3層交換機的互聯網，它工作在網絡層，連接使用不同網絡協議的網絡。

在一個異構聯網環境中，網絡層設備還需要具備網絡協議轉換功能。在網絡層提供網絡互連的設備主要是路由器。實際上，路由器是一臺專門完成網絡互連任務的計算機。它可以將多個使用不同技術（包括不同的傳輸介質、物理編址方案或幀格式）的網絡互連起來，利用網絡層的信息（如網絡地址）將分組從一個網絡路由到另一個網絡。具體地說，它首先確定到一個目的結點的路徑，然后將數據分組轉發出去。支持多個網絡層協議的路由器稱為多協議路由器。因此，如果一個IP網絡的數據分組要轉發到一個AppleTalk網絡，兩者之間的多協議路由器必須以適當的形式重建該數據分組，以便AppleTalk網絡的結點能夠識別該數據分組。由于路由器工作在網絡層，如果沒有特意配置，它們并不轉發廣播分組。路由器使用路由協議來確定一條從源結點到特定目的結點的最佳路徑。

練習

1.通常局域網互連是在哪個層次上進行的？

2.網絡互連為什么要分層討論？

3.局域網互連與廣域網互連本質上有哪些區別？

4.廣域網互連需要解決哪些主要問題？

5.網絡互連常用的設備有哪些？

補充練習

使用Internet進行調查，研究網絡互連的層次以及所使用的技術。