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网络互联的结构

网络互联的基本类型

LAN与LAN
在局域网范围的实际应用有同构局域网互连和异构局域网互连两种模式。
同构局域网互联是指互连的局域网属于相同的结构类型。
异构局域网互连是指互连的局域网属于不相同的机构类型。
LAN与WAN
在很大的地域范围或采用更多技术手段的条件下，实际应用时需要加入广域网的内容，一般有局域网——广域网互连和局域网——广域网——局域网互连两种模式。
局域网——广域网互连是指某种结构类型的局域网和广域网互连
局域网——广域网——局域网是指互连的局域网分布的地理位置多大或必须采用广域网的技术手段。

网络互连的层次

应用层的互连

网关（Gateway）是应用层使用的互连设备，属于能够连接不同网络的硬件和软件的结合产品，用来连接异类网络，工作在OSI/RM模型或TCP/IP体系的高层，通过网关可以使用不同的格式，不同的通信协议，不同的结构类型的网络连接起来，使不同协议网络间的信息包传送和接收，简化了网络管理。

网络层互连

网络层互连一般连接相同协议的网络，可以连接异构网络，还可以利用协议将异构网络划分为若干逻辑子网，中继系统在网络层对数据包进行存储了转发，对传输的信息有很强的管理能力，网络层的互连主要解决的技术问题是:路由选择、拥塞控制、差错控制、和分段技术等，网络层的互连的典型设备就是路由器，它具有判断网络地址和选择路径的功能，完成网络层中继的任务。

广泛使用的Cisco路由器在TCP/IP中使用的路由协议有：
路由信息协议（RIP,Routing Information Protocol）
开放式最短路径优先（OSPF,Open Shortest Path First）
边界网关协议（BGP,Border Gatewya Protocol）
内部网关路由协议（IGPR，Interior Gatewya Routing Protocol）
增强IGRP协议（EIGPR）

路由器在网络层互连中应具有如下功能：地址映射、数据转换、路由选择、协议转换。

路由器的性能可以以下指标来衡量:全双工线速转发能力、吞吐量、背板能力、丢包率、转发时延、路由表能力、可靠性、背靠背帧数。

数据链路层的互连

在OSI/RM的数据链路层主要应用网桥和交换技术，对信息进行存储和转发，对传输的信息有较强的管理能力，它可以控制数据流量，处理传输错误、提供物理编址以及管理对物理媒体的访问。数据链路层实现对网络互连常用设备是网络适配器、网桥和交换机等。

网络适配器
网络适配器俗称网卡（NIC，Network Internet Card）是OSI/RM数据链路层的设备，网络适配器是局域网的接入设备，是单机与网络架设的桥梁，主要完成的功能有：
读入由其他网络设备传送过来的数据包。
将计算机设备发送的数据打包后输送至其他网络设备。

网桥
网桥（Bridge）是局域网中最常用的网间连接设备，他工作在OSI/RM的数据链路层，实现局域网的连接，由于网桥涉及高层协议的转换，因此可实现连接协议的一致，且都使用相同的网络操作系统的同一类型网络的互连。
网桥的功能是在局域网之间存储，转发帧并实现数据链路层上的协议转换，网桥通过数据链路层的LLC子层选择子网路径，把一个网络传输过来的信息帧发送到另一个网络上去，并对帧作效验。

交换机
交换机（Switch）也称交换器，局域网交换设备具有简单、低价、高性能和高端口密集的交换产品，体现了桥接技术的复杂交换技术在OSI/RM模型的第二层操作，与桥接器一样，交换机按每一数据包中的MAC地址相对简单地决策信息转发，而这种转发决策一般不考虑包中隐藏的更深的其他信息，与桥接器不同的是交换机转发延迟小，操作接近单个局域网性能，远远超过了普通桥接互连网络之间的转发性能。
交换技术允许共享型和专用型的局域网段进行带宽调整，交换机能经济地将网络分成小的冲突网域，为每个工作站提供更高的带宽，协议的透明性使得交换机在软件配置简单的情况下直接安装在多协议网络中。
利用专门设计的集成电路可使交换机以线路速率在所有端口并行转发信息，提供了比传统桥接器高得多的操作性能。

交换机的交换性能
交换机采用三种交换技术：即端口交换、帧交换、信元交换。
端口交换技术最早出现在插槽式的集线器中，这类集线器的背板通常划分有多条以太网段，每个网段为一个广播域，不用网桥或路由连接，网络之间是互不相通的。
端口交互还可以细分为：模块交换、端口组交换和端口级交换三种。
模块交换是将整个模块进行网段迁移。端口组交换，通常模块上的端口被划分为若干组，每组端口允许进行网段迁移，端口级交换，支持每个端口在不同网段之间进行迁移，这种交换技术是基于OSI/RM参考模型第一层上完成的，具有灵活性和系统负载均衡等优点，若配置得当，还可以在一定成都上实现容错，但没有改变共享传输介质的特点，因而不能称之为真正的交换。
帧交换是目前应用的最广的局域网交换技术，通过对传统传输介质进行微分段，提供并行传送的机制，以减少冲突域，获得高的带宽。
信元交换是异步传输模式（ATM）的技术措施，采用53字节固定长度的信元交换，便于硬件实现。

局域网交换机的主要指标
交换端口的数量，类型、主干线连接方法和扩冲能力。
交换能力和路由选择能力
热切换能力和容错能力
与现有设备的兼容性
网络管理能力

物理层的互连

中继系统作用于同种网络的OSI/RM物理层上，只对比特信号进行接收，波形整形、放大和发送，可以扩大一个网络的作用地域范围，一般不具有网络管理能力，使用的设备主要有中继器，集线器和调制解调器。

中继器
中继器（Repeater）是互连网络中最简单的网间连接器，用来连接连个具有相同物理层协议的局域网。
中继器就工作在OSI/RM的物理层。
中继器是链接网络线路的一种装置，主要完成物理层的功能，负责在两个节点的物理层上按位传递信息，完成信号的复制整理和放大还原功能，以此来延长网络的长度。
一般情况下，中继器两端连接的是相同的介质，但有的中继器也可以完成不同介质的转接工作，从理论上说，中继器的使用是无线的，网络也可以无线延长，事实上这是不可能的，因为网络标准中都对信号的延迟范围做了具体的规定，中继器只能在此规定范围内进行有效的工作，负责会引起网络的故障。
集线器（HUB）是物理层使用的一种中继器的扩展形式，区别在于集线器提供多端口服务，也称多口中继器，局域网集线器分为五中不同的类型，它将对LAN交换机技术的发展产生直接的影响。

调制解调器
调制解调器（Modem,Modulator/Demodulator）是一种计算机硬件，能把计算机产生出来的手机信号转换成可以沿着普通电话线传输的模拟信号，而这些模拟信号又可以由线路另一端的调制解调器接收，并翻译成计算机可以理解的语言（即由0和1表示的二进制数据）。
调制解调器在联网中的方式有单工方式、半双工方式、和全双工方式。
两台调制解调器之间的通信线路可以用二进制，收发信号同在这两根线上完成。如果采用四线制，用并行的两队线路，收发信号分别在某一对线上完成，某对线的一端为调制解调器的发送方，另一端为另一台调制解调器的接收方，另一对线与之相反。
调制解调器的连线模式有：
信赖模式（Reliable mode）
常态模式（Normal mode）
直接模式（Direct mode）
自动信赖模式（Auto-reliable mode）