第 8章 网络的互连
杜煜
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 2
本章主要内容
? 互连网络的基本概念；
? 网络互连的类型和层次；
? 网络互连的基本设备；
? 广域网的一些技术，涉及到 PSTN,X.25,DDN、
ISDN,FR等。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 3
互连网络的基本概念
? 互连网络是指 将分布在不同地理位置的网络、
设备连接起来，以构成更大规模的网络，最大
程度地实现网络资源的共享 。
? 网络连接
? 网络互连
? 网络互通
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 4
网络互连的类型
? 网络互连的类型分以下几种：
? 局域网 — 局域网互连
?同构网互连：具有相同协议的局域网互连；
?异构网互连：不同协议的局域网互连；
? 局域网 — 广域网互连；
? 广域网 — 广域网互连；
? 网络互连需解决的问题
? 处理互连网络的帧、分组、报文和协议的差异
问题；
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 5
网络互连的类型
? 网络互连从通信协议的角度来看可以分成四个层次,应 用 层
表 示 层
会 话 层
传 输 层
网 络 层
数 据 链 路 层
物 理 层
应 用 层
表 示 层
会 话 层
传 输 层
网 络 层
数 据 链 路 层
物 理 层 中 继 器
网 桥
路 由 器
网 关
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 6
物理层的互连
? 在不同的电缆段之间复制位信号是物理层互连的
基本要求。
? 物理层的连接设备主要是中继器。中继器是最低
层的物理设备，用于在局域网中连接几个网段，
只起简单的信号放大作用，用于延伸局域网的长
度。
? 严格地说，中继器是网段连接设备而不是网络互
连设备。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 7
中 继 器
计 算 机 A
计 算 机 B
应 用 层
表 示 层
会 话 层
传 输 层
网 络 层
数 据 链 路 层
物 理 层
中 继 器
应 用 层
表 示 层
会 话 层
传 输 层
网 络 层
数 据 链 路 层
物 理 层
传 输 介 质 传 输 介 质
物理层的互连
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 8
数据链路层互连
? 数据链路层互连要解决的问题是在网络之间存储
转发数据帧。
? 互连的主要设备是网桥。
? 网桥在网络互连中起到数据接收、地址过滤与
数据转发的作用，它用来实现多个网络系统之
间的数据交换。
? 用网桥实现数据链路层互连时，允许互连网络
的数据链路层与物理层协议是相同的，也可以
是不同的。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 9
数据链路层互连
计 算 机 A
计 算 机 B
应 用 层
表 示 层
会 话 层
传 输 层
网 络 层
数 据 链 路 层
物 理 层
网 桥
应 用 层
表 示 层
会 话 层
传 输 层
网 络 层
数 据 链 路 层
物 理 层
传 输 介 质 传 输 介 质
网 桥
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 10
网络层互连
? 网络层互连要解决的问题是在不同的网络之间存储
转发分组。
? 互连的主要设备是路由器。
? 网络层互连包括 路由选择, 拥塞控制, 差错处理与
分段技术 等。
? 如果网络层协议相同，则互连主要是解决路由
选择问题。
? 如果网络层协议不同，则需使用多协议路由器。
? 用路由器实现网络层互连时，允许互连网络的网络
层及以下各层协议是相同的，也可以是不同的。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 11
应 用 层
表 示 层
会 话 层
传 输 层
网 络 层
数 据 链 路 层
物 理 层
路 由 器
应 用 层
表 示 层
会 话 层
传 输 层
网 络 层
数 据 链 路 层
物 理 层
传 输 介 质 传 输 介 质
计 算 机 A
路 由 器
路 由 器
计 算 机 B
路 由 器
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 12
高层互连
? 传输层及以上各层协议不同的网络之间的
互连属于高层互连。
? 实现高层互连的设备是网关。
? 高层互连使用的网关很多是应用层网关，
通常简称为应用网关。如果使用应用网关
来实现两个网络高层互连，那么允许两个
网络的应用层及以下各层网络协议是不同
的。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 13
应 用 层
表 示 层
会 话 层
传 输 层
网 络 层
数 据 链 路 层
物 理 层
网 关
应 用 层
表 示 层
会 话 层
传 输 层
网 络 层
数 据 链 路 层
物 理 层
传 输 介 质 传 输 介 质
计 算 机 A
网 关
计 算 机 B
网 络 一 网 络 二
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 14
网络互连设备 —— 网桥
? 应用场合
? 在一个单位内各个部门之间的局域网互连；
? 在一个企业或校园，有上千台计算机需要连网；
? 连网计算机之间的距离超过了单个局域网的最大覆盖
范围；
? 网桥工作在数据链路层，可以实现局域网互联，
并在两个局域网网段之间对数据链路层帧进行接
收、存储与转发，把两个物理网络连接成一个逻
辑网络；
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 15
网桥的特点
? 特点：
? 使用网桥互连两个网络时，必须要求每个网络在数据链路层以上
采用相同或兼容的协议。
? 网桥互连两个采用不同数据链路层协议、不同传输介质与不同传
输速率的网络。
? 网桥以接收、存储、地址过滤与转发的方式实现两个互连网络之
间的通信，并实现大范围局域网的互连。
? 网桥可以分隔两个网络之间的通信量，有利于改善互连网络的性
能。
? 缺点：
? 由于网桥处理其接收到的数据，增加了时延，降低了网络性能；
? 网桥传递所有的广播；
? 网桥的成本比转发器高；
A
B
C
网 桥
A 要 给 B 发 送 数 据, A 将
数 据 帧 发 送 到 信 道 上
①
网 桥 识 别 出 A 与 B 在 同 一
个 网 段, 不 转 发 数 据 帧
②
A
B
C
A 要 给 C 发 送 数 据, A 将
数 据 帧 发 送 到 信 道 上
③
网 桥 识 别 出 A 与 C 在 不 同 的
网 段 上, 则 转 发 该 数 据 帧
④
网 桥
网桥分隔两个网络的通信量
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 17
不同 MAC子层的局域网的连接
A
FE
网桥 1
DC
B
HG K
I
J
网桥 3网桥 2
802.3
802.3 802.5
802.4
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 18
网桥转发所有广播数据
网 桥
LA N 1
LA N 3
LA N 2
网 桥
网 桥
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 19
网桥的分类一
? 根据介质访问控制协议的不同，网桥可分四种：
? 透明网桥
? 源路由网桥
? 转换式网桥
? 源路由透明网桥
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 20
网桥的分类二
? 本地网桥
? 用于直接连接两个相距很近的 LAN，通过网桥划分网段以
提高网络性能。
? 远程网桥
? 用来连接两个远距离的网络，通常可以利用公用网连接分
布在不同地理位置的网桥，以形成单个大型的网络（远程
网桥也可通过路由器来实现）。
网 桥
A, 本 地 网 桥 的 应 用
网 桥网 桥
B, 本 地 网 桥 的 应 用
公 用 网
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 21
网桥的分类三
? 级联和多端口网桥
网 桥 A
网 桥 B
L A N 1
L A N 2
L A N 3
网 桥
L A N 1
L A N 3
L A N 2
A, 网 桥 级 联 B, 多 端 口 网 桥
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 22
路由器（ Router）
? 路由器的工作原理
网 络 一
网 络 三
网 络 二
网 络 四
路 由 器 R 1
路 由 器 R 2
路 由 器 R 4
路 由 器 R 3
A
C
节 点 A 与 节 点 C 通 信 时, 可 能 的 路 径 有,
网 络 一 — R 3 — 网 络 四 — R 4 — 网 络 三
网 络 一 — R 1 — 网 络 二 — R 2 — 网 络 三
应 该 选 择 哪 一 条 路 径, 由 路 由 器 决 定
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 23
路由器的特点
? 特点
? 路由器是在网络层上实现多个网络之间互连的设备；
? 路由器为两个或三个以上网络之间的数据传输解决最
佳路径选择；
? 路由器与网桥的区别：
? 网桥独立于高层协议，它把几个物理子网连接起来，向用户
提供一个大的逻辑网络。
? 路由器则是从路径选择角度为逻辑子网的节点之间的数据传
输提供最佳的路线；
? 路由器要求节点在网络层以上的各层使用相同或兼容
的协议。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 24
路由器的基本功能
? 连接功能
? 网络地址判断
? 最佳路由选择
? 数据处理功能
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 25
路由器的相关概念
? 静态路由
? 动态路由
? 路由表
? 路由协议
? 路由信息协议 RIP
? 开放最短路径优先 OSPF
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 26
路由器的分类
? 单协议和多协议路由器
单 协 议 路 由 器
I P 路 由 表
多 协 议 路 由 器
I P 路 由 表
I P X 路 由 表
仅 转 发 I P 数 据 包, 若 不
是 I P 数 据 包, 丢 弃
可 以 转 发 I P 数 据 包 和 I P X 数 据 包,
对 于 其 他 协 议 的 数 据 包, 丢 弃
使 用 I P 协 议 的 L A N
L A N 同 时 使 用 I P 协 议
或 I P X 协 议
使 用 I P 协 议 的 L A N
L A N 同 时 使 用 I P 协 议
或 I P X 协 议
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 27
路由器的分类
? 桥路由器（ Brouters）
路 由 器
若 收 到 I P 数 据 包, 则 作 为 路 由 器 使 用 ；
若 收 到 的 不 是 I P 包, 则 根 据 数 据 帧 的 M A C 地 址 进 行 广 播
使 用 I P 协 议 的 L A N
使 用 I P 协 议 的 L A N
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 28
路由器的分类
? 本地和远程路由器
公 用 网
本 地 路 由 器
远 程 路 由 器 远 程 路 由 器
I S D N, X, 2 5, D D N, F R, A T M
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 29
网关（ Gateway）
? 网间协议变换器
? 实现不同协议的网络之间的互连，包括不同网络操作
系统的网络之间互连，
? 实现局域网与远程网之间的互连。
? 网关一般用于不同类型、差别较大的网络系统之
间的互连。又可用于同一个物理网而在逻辑上不
同的网络之间互连，还可用于不同大型主机之间
和不同数据库之间的互连。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 30
广域网的相关技术
? 公用电话交换网络（ PSTN）；
? 综合业务数字网（ ISDN）；
? 公用分组交换网络（ X.25）；
? 数字数据网络（ DDN）；
? 帧中继（ FR）；
? xDSL技术；
? 异步转移模式（ ATM） 。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 31
公用电话网 PSTN
? PSTN采用的技术
? PSTN提供的是一个模拟的专有通道，通道之间经由若干个
电话交换机连接而成。
? 从 OSI七层模型的角度来看,PSTN可以看成是物理层的一
个简单的延伸，没有向用户提供流量控制、差错控制等服
务。
? 由于 PSTN是一种电路交换的方式，所以一条通路自建立直
至释放，其全部带宽仅能被通路两端的设备使用，即使它
们之间并没有任何数据需要传送。因此，这种电路交换的
方式不能实现对网络带宽的充分利用。
? 通过公用电话交换网，可以实现下面的功能：
? 拨号接入 Internet/Intranet/LAN；
? 实现两个或多个 LAN之间的互连；
? 和其它广域网的互连。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 32
通过 PSTN实现网络互连
? 通过普通拨号电话线；
? 通过租用电话专线。
路 由 器
路 由 器M o d e m
M o d e m
P S T N
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 33
综合业务数字网 ISDN
? ISDN将多种业务集成在一个网内，为用户提供经济有效的数字化综
合服务，包括电话、传真、可视图文及数据通信等。 ISDN使用单一
入网接口，利用此接口可实现多个终端（ ISDN电话、终端等）同时
进行数字通信连接。
? ISDN的组成部件
? 用户终端（ TE1和 TE2 ）、终端适配器、网络终端；
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 34
ISDN的传输速率
? ISDN基本速率接口 BRI
? 两个 B通道（ 64Kbps）和一个 D通道（ 16Kbps），即 2B＋ D。
? B通道用于传输用户数据。 D通道用于传输控制和信令信息。
? BRI的传输速率通常为 128Kbps，当 D通道也用于传输数据时，
BRI的传输速率可达 144Kbps。
? ISDN基群速率接口 PRI
? 在北美洲和日本,PRI提供 23B+D，总传输速率为 1.544Mbps。
? 在欧洲、澳大利亚、中国和其它国家,PRI提供 30B+D，总传输
速率为 2.048Mbps。
? ISDN的 PRI提供了更高速率的数据传输，因此可实现
视电话、视频会议或 LAN间的高速网络互连。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 35
ISDN的应用
家 庭 个 人 用 户
B R I
B R I
B R I
中 小 型 企 业
个 人 或 企 业 用 户 通 过 I S D N 接 入 I n t e r n e t
I S D N 拨 号 服 务 器
P R I
I S P
I S D N 终 端 适 配 器
I S D N 路 由 器
I S D N
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 36
公共分组交换数据网 X.25
? 公共分组交换数据网是一个以数据通信为目标的公共数据网 PDN
（ Public Data Network）。在 PDN内各节点是由交换机（ PSE）组
成的。
? 交换机间交换的数据单元是分组（数据包），交换机具有存储转发分
组的能力。
? 为了使用户设备经 PDN的连接实现标准化,ITU-T于 1976年推出了
X.25建议书。 X.25建议书使 PDN向用户提供了统一的接口规格标准，
所以习惯上称 PDN为 X.25网或 X.25 PDN。
P S E
P S E
P S E P S E
P S E
P S E
P S E
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 37
X.25网的特点
? 统一的用户设备接口
? X.25网内各节点是具有运算、存储转发等功能的专用
计算机，向用户设备提供了统一的接口，从而能够实
现不同速率、码型和传输控制规程的用户设备接入
X.25网进行相互通信。
? 高可靠性
? 为保证数据的可靠传输，采用大量的差错控制协议；
? 第三层协议提供了可靠的面向连接的虚电路服务；
? 每个交换机至少与另两个交换机相连接来增加网络的
抗毁性和可靠性。
? 多路复用技术
? 在单一的物理链路上可同时复用多条逻辑信道（虚电
路），使一个用户设备能同时与多个用户设备进行通
信 ；
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 38
?流量控制与管理
?X.25网内通过流量控制协议来实现对流量
的控制，并且具有拥塞控制机制来防止拥塞
现象的产生。
?点对点协议
?X.25是一个点对点协议，不支持广播，可
以采用每个节点两两相连的全网状拓扑；
?与其它网络互连
?可以与公用电话网,ISDN等公用网互连 ；
X.25网的特点
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 39
数字数据网 DDN
? DDN是一个公共数字数据传输网络，为用户提供一个高
质量、高带宽的数字传输通道，它由数字通道,DDN节
点、网管控制和用户环路组成，由 DDN提供的业务又称
数字数据业务（ DDS）。
? X.25只是对端系统的高层协议透明，而 DDN则是完全透
明的，这意味着 DDN支持任何规程，不受约束，只要通
信双方自行约定了通信协议就能在 DDN上进行数据通信。
? DDN可以支持任何类型的用户设备入网，比如计算机、
PC机、终端，也可以是图像设备、语音设备或 LAN等，
支持数据、图像、声音等多种业务。
? DDN提供的业务和服务
? 专用电路：点对点专线和多点专线
? 帧中继；
? 压缩话音 /G3传真业务；
? 虚拟专用网；
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 40
帧中继
? 帧中继类似于 X.25网络，都是点对点的交换网络。
? 帧中继与 X.25不同
? X.25强调网内数据传输的高度可靠性；
? 帧中继则着眼于数据的快速传递，最大程度地提高网
络的吞吐量。
? 帧中继具有高的网络吞吐量、低延时等特性，向
用户提供的入网速率可由低速到高速
（ 64Kbps ～ 2.048Mbps）；
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 41
xDSL技术
? DSL是数字用户环路（ Digital Subscriber Line）
的简称，是以铜质电话双绞线为传输介质的点对
点传输技术。 DSL利用软件和电子技术结合，使
用在电话系统中没有被利用的高频信号传输数据
以弥补铜线传输的一些缺陷。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 42
?xDSL的特点
?xDSL支持工业标准
?支持任意数据格式或字节流数据业务：电话、视频、图像、多媒体等；
?xDSL是一种 Modem
?xDSL的调制技术有三种方式，即 2B1Q、无载波幅相调制
CAP和离散多音频调制 DMT。该技术把频率分割成三部分，
分别用于 POTS（普通电话服务）、上行和下行高速宽带信号。
?对称与非对称之分
?xDSL有对称与非对称之分，分别用于满足不同用户需求。
?应用于两个局域网之间的互连应用，应选择使用对称
xDSL；
?用户连接 ISP可以使用非对称。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 43
xDSL的种类
? 对称的 DSL
? HDSL
? HDSL是高速对称四线 DSL。这种技术可在两对铜线上提供
1.544Mbps（全双工方式）的速度，在三对铜线上提供
2.048Mbps（全双工方式）的速度。
? SDSL
? SDSL是 HDSL的单对线版本，也被称为 S-HDSL。 S-HDSL是
高速对称二线 DSL，它可以提供双向高速可变比特率连接，
速率范围从 160Kbps到 2.048Mbps
? IDSL
? 通过在用户端使用 ISDN终端适配器及 ISDN接口卡，可以提供
128Kbps上下行速率的服务。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 44
xDSL的种类
? 非对称的 DSL
? ADSL
? ADSL为非对称数字用户环路，在二个传输方向上
的速率是不一样的。它使用单对电话线，为网络用
户提供很高的传输速率，从 32Kbps到 8.192Mbps
的下行速率和从 32Kbps到 1.088Mbps的上行速率，
同时在同一根线上可以提供语音电话服务，支持同
时传输数据和语音。
? ADSL的调制技术主要有离散多音频调制技术 DMT
和无载波调幅调相技术 CAP两种。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 45
?RADSL
?RADSL为速率自适应数字用户环路，是 ADSL的
一种扩充，允许服务提供者调整 xDSL连接的带宽
以适应实际需要并且解决线长和质量问题。它利
用一对双绞线传输，支持同步和非同步传输方式，
速率自适应，下行速率从 640Kbps到 12Mbps，上
行速率从 128Kbps到 1Mbps，支持同时传输数据
和语音。
?VDSL
?VDSL甚高速数字用户环路，是一种极高速非对
称数据传输技术。它是在 ADSL的基础上发展起来
的 xDSL技术，可以将传输速率提高到 25～
52Mbps，应用前景更广。
xDSL的种类
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 46
ADSL的典型连接结构
P S T N
程 控 交 换 机
分 路 器
A D S L
中 心 设 备
分 离 器
电 话
A D S L
调 制 解 调 设 备
集 线 器
计 算 机
骨 干 网
R o u t e r
电 话 交 换 局 用 户 端
话 音 + A D S L 数 据
话 音
数 据
杜煜
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 2
本章主要内容
? 互连网络的基本概念；
? 网络互连的类型和层次；
? 网络互连的基本设备；
? 广域网的一些技术，涉及到 PSTN,X.25,DDN、
ISDN,FR等。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 3
互连网络的基本概念
? 互连网络是指 将分布在不同地理位置的网络、
设备连接起来，以构成更大规模的网络，最大
程度地实现网络资源的共享 。
? 网络连接
? 网络互连
? 网络互通
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 4
网络互连的类型
? 网络互连的类型分以下几种：
? 局域网 — 局域网互连
?同构网互连：具有相同协议的局域网互连；
?异构网互连：不同协议的局域网互连；
? 局域网 — 广域网互连；
? 广域网 — 广域网互连；
? 网络互连需解决的问题
? 处理互连网络的帧、分组、报文和协议的差异
问题；
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 5
网络互连的类型
? 网络互连从通信协议的角度来看可以分成四个层次,应 用 层
表 示 层
会 话 层
传 输 层
网 络 层
数 据 链 路 层
物 理 层
应 用 层
表 示 层
会 话 层
传 输 层
网 络 层
数 据 链 路 层
物 理 层 中 继 器
网 桥
路 由 器
网 关
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 6
物理层的互连
? 在不同的电缆段之间复制位信号是物理层互连的
基本要求。
? 物理层的连接设备主要是中继器。中继器是最低
层的物理设备，用于在局域网中连接几个网段，
只起简单的信号放大作用，用于延伸局域网的长
度。
? 严格地说，中继器是网段连接设备而不是网络互
连设备。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 7
中 继 器
计 算 机 A
计 算 机 B
应 用 层
表 示 层
会 话 层
传 输 层
网 络 层
数 据 链 路 层
物 理 层
中 继 器
应 用 层
表 示 层
会 话 层
传 输 层
网 络 层
数 据 链 路 层
物 理 层
传 输 介 质 传 输 介 质
物理层的互连
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 8
数据链路层互连
? 数据链路层互连要解决的问题是在网络之间存储
转发数据帧。
? 互连的主要设备是网桥。
? 网桥在网络互连中起到数据接收、地址过滤与
数据转发的作用，它用来实现多个网络系统之
间的数据交换。
? 用网桥实现数据链路层互连时，允许互连网络
的数据链路层与物理层协议是相同的，也可以
是不同的。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 9
数据链路层互连
计 算 机 A
计 算 机 B
应 用 层
表 示 层
会 话 层
传 输 层
网 络 层
数 据 链 路 层
物 理 层
网 桥
应 用 层
表 示 层
会 话 层
传 输 层
网 络 层
数 据 链 路 层
物 理 层
传 输 介 质 传 输 介 质
网 桥
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 10
网络层互连
? 网络层互连要解决的问题是在不同的网络之间存储
转发分组。
? 互连的主要设备是路由器。
? 网络层互连包括 路由选择, 拥塞控制, 差错处理与
分段技术 等。
? 如果网络层协议相同，则互连主要是解决路由
选择问题。
? 如果网络层协议不同，则需使用多协议路由器。
? 用路由器实现网络层互连时，允许互连网络的网络
层及以下各层协议是相同的，也可以是不同的。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 11
应 用 层
表 示 层
会 话 层
传 输 层
网 络 层
数 据 链 路 层
物 理 层
路 由 器
应 用 层
表 示 层
会 话 层
传 输 层
网 络 层
数 据 链 路 层
物 理 层
传 输 介 质 传 输 介 质
计 算 机 A
路 由 器
路 由 器
计 算 机 B
路 由 器
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 12
高层互连
? 传输层及以上各层协议不同的网络之间的
互连属于高层互连。
? 实现高层互连的设备是网关。
? 高层互连使用的网关很多是应用层网关，
通常简称为应用网关。如果使用应用网关
来实现两个网络高层互连，那么允许两个
网络的应用层及以下各层网络协议是不同
的。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 13
应 用 层
表 示 层
会 话 层
传 输 层
网 络 层
数 据 链 路 层
物 理 层
网 关
应 用 层
表 示 层
会 话 层
传 输 层
网 络 层
数 据 链 路 层
物 理 层
传 输 介 质 传 输 介 质
计 算 机 A
网 关
计 算 机 B
网 络 一 网 络 二
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 14
网络互连设备 —— 网桥
? 应用场合
? 在一个单位内各个部门之间的局域网互连；
? 在一个企业或校园，有上千台计算机需要连网；
? 连网计算机之间的距离超过了单个局域网的最大覆盖
范围；
? 网桥工作在数据链路层，可以实现局域网互联，
并在两个局域网网段之间对数据链路层帧进行接
收、存储与转发，把两个物理网络连接成一个逻
辑网络；
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 15
网桥的特点
? 特点：
? 使用网桥互连两个网络时，必须要求每个网络在数据链路层以上
采用相同或兼容的协议。
? 网桥互连两个采用不同数据链路层协议、不同传输介质与不同传
输速率的网络。
? 网桥以接收、存储、地址过滤与转发的方式实现两个互连网络之
间的通信，并实现大范围局域网的互连。
? 网桥可以分隔两个网络之间的通信量，有利于改善互连网络的性
能。
? 缺点：
? 由于网桥处理其接收到的数据，增加了时延，降低了网络性能；
? 网桥传递所有的广播；
? 网桥的成本比转发器高；
A
B
C
网 桥
A 要 给 B 发 送 数 据, A 将
数 据 帧 发 送 到 信 道 上
①
网 桥 识 别 出 A 与 B 在 同 一
个 网 段, 不 转 发 数 据 帧
②
A
B
C
A 要 给 C 发 送 数 据, A 将
数 据 帧 发 送 到 信 道 上
③
网 桥 识 别 出 A 与 C 在 不 同 的
网 段 上, 则 转 发 该 数 据 帧
④
网 桥
网桥分隔两个网络的通信量
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 17
不同 MAC子层的局域网的连接
A
FE
网桥 1
DC
B
HG K
I
J
网桥 3网桥 2
802.3
802.3 802.5
802.4
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 18
网桥转发所有广播数据
网 桥
LA N 1
LA N 3
LA N 2
网 桥
网 桥
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 19
网桥的分类一
? 根据介质访问控制协议的不同，网桥可分四种：
? 透明网桥
? 源路由网桥
? 转换式网桥
? 源路由透明网桥
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 20
网桥的分类二
? 本地网桥
? 用于直接连接两个相距很近的 LAN，通过网桥划分网段以
提高网络性能。
? 远程网桥
? 用来连接两个远距离的网络，通常可以利用公用网连接分
布在不同地理位置的网桥，以形成单个大型的网络（远程
网桥也可通过路由器来实现）。
网 桥
A, 本 地 网 桥 的 应 用
网 桥网 桥
B, 本 地 网 桥 的 应 用
公 用 网
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 21
网桥的分类三
? 级联和多端口网桥
网 桥 A
网 桥 B
L A N 1
L A N 2
L A N 3
网 桥
L A N 1
L A N 3
L A N 2
A, 网 桥 级 联 B, 多 端 口 网 桥
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 22
路由器（ Router）
? 路由器的工作原理
网 络 一
网 络 三
网 络 二
网 络 四
路 由 器 R 1
路 由 器 R 2
路 由 器 R 4
路 由 器 R 3
A
C
节 点 A 与 节 点 C 通 信 时, 可 能 的 路 径 有,
网 络 一 — R 3 — 网 络 四 — R 4 — 网 络 三
网 络 一 — R 1 — 网 络 二 — R 2 — 网 络 三
应 该 选 择 哪 一 条 路 径, 由 路 由 器 决 定
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 23
路由器的特点
? 特点
? 路由器是在网络层上实现多个网络之间互连的设备；
? 路由器为两个或三个以上网络之间的数据传输解决最
佳路径选择；
? 路由器与网桥的区别：
? 网桥独立于高层协议，它把几个物理子网连接起来，向用户
提供一个大的逻辑网络。
? 路由器则是从路径选择角度为逻辑子网的节点之间的数据传
输提供最佳的路线；
? 路由器要求节点在网络层以上的各层使用相同或兼容
的协议。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 24
路由器的基本功能
? 连接功能
? 网络地址判断
? 最佳路由选择
? 数据处理功能
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 25
路由器的相关概念
? 静态路由
? 动态路由
? 路由表
? 路由协议
? 路由信息协议 RIP
? 开放最短路径优先 OSPF
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 26
路由器的分类
? 单协议和多协议路由器
单 协 议 路 由 器
I P 路 由 表
多 协 议 路 由 器
I P 路 由 表
I P X 路 由 表
仅 转 发 I P 数 据 包, 若 不
是 I P 数 据 包, 丢 弃
可 以 转 发 I P 数 据 包 和 I P X 数 据 包,
对 于 其 他 协 议 的 数 据 包, 丢 弃
使 用 I P 协 议 的 L A N
L A N 同 时 使 用 I P 协 议
或 I P X 协 议
使 用 I P 协 议 的 L A N
L A N 同 时 使 用 I P 协 议
或 I P X 协 议
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 27
路由器的分类
? 桥路由器（ Brouters）
路 由 器
若 收 到 I P 数 据 包, 则 作 为 路 由 器 使 用 ；
若 收 到 的 不 是 I P 包, 则 根 据 数 据 帧 的 M A C 地 址 进 行 广 播
使 用 I P 协 议 的 L A N
使 用 I P 协 议 的 L A N
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 28
路由器的分类
? 本地和远程路由器
公 用 网
本 地 路 由 器
远 程 路 由 器 远 程 路 由 器
I S D N, X, 2 5, D D N, F R, A T M
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 29
网关（ Gateway）
? 网间协议变换器
? 实现不同协议的网络之间的互连，包括不同网络操作
系统的网络之间互连，
? 实现局域网与远程网之间的互连。
? 网关一般用于不同类型、差别较大的网络系统之
间的互连。又可用于同一个物理网而在逻辑上不
同的网络之间互连，还可用于不同大型主机之间
和不同数据库之间的互连。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 30
广域网的相关技术
? 公用电话交换网络（ PSTN）；
? 综合业务数字网（ ISDN）；
? 公用分组交换网络（ X.25）；
? 数字数据网络（ DDN）；
? 帧中继（ FR）；
? xDSL技术；
? 异步转移模式（ ATM） 。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 31
公用电话网 PSTN
? PSTN采用的技术
? PSTN提供的是一个模拟的专有通道，通道之间经由若干个
电话交换机连接而成。
? 从 OSI七层模型的角度来看,PSTN可以看成是物理层的一
个简单的延伸，没有向用户提供流量控制、差错控制等服
务。
? 由于 PSTN是一种电路交换的方式，所以一条通路自建立直
至释放，其全部带宽仅能被通路两端的设备使用，即使它
们之间并没有任何数据需要传送。因此，这种电路交换的
方式不能实现对网络带宽的充分利用。
? 通过公用电话交换网，可以实现下面的功能：
? 拨号接入 Internet/Intranet/LAN；
? 实现两个或多个 LAN之间的互连；
? 和其它广域网的互连。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 32
通过 PSTN实现网络互连
? 通过普通拨号电话线；
? 通过租用电话专线。
路 由 器
路 由 器M o d e m
M o d e m
P S T N
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 33
综合业务数字网 ISDN
? ISDN将多种业务集成在一个网内，为用户提供经济有效的数字化综
合服务，包括电话、传真、可视图文及数据通信等。 ISDN使用单一
入网接口，利用此接口可实现多个终端（ ISDN电话、终端等）同时
进行数字通信连接。
? ISDN的组成部件
? 用户终端（ TE1和 TE2 ）、终端适配器、网络终端；
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 34
ISDN的传输速率
? ISDN基本速率接口 BRI
? 两个 B通道（ 64Kbps）和一个 D通道（ 16Kbps），即 2B＋ D。
? B通道用于传输用户数据。 D通道用于传输控制和信令信息。
? BRI的传输速率通常为 128Kbps，当 D通道也用于传输数据时，
BRI的传输速率可达 144Kbps。
? ISDN基群速率接口 PRI
? 在北美洲和日本,PRI提供 23B+D，总传输速率为 1.544Mbps。
? 在欧洲、澳大利亚、中国和其它国家,PRI提供 30B+D，总传输
速率为 2.048Mbps。
? ISDN的 PRI提供了更高速率的数据传输，因此可实现
视电话、视频会议或 LAN间的高速网络互连。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 35
ISDN的应用
家 庭 个 人 用 户
B R I
B R I
B R I
中 小 型 企 业
个 人 或 企 业 用 户 通 过 I S D N 接 入 I n t e r n e t
I S D N 拨 号 服 务 器
P R I
I S P
I S D N 终 端 适 配 器
I S D N 路 由 器
I S D N
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 36
公共分组交换数据网 X.25
? 公共分组交换数据网是一个以数据通信为目标的公共数据网 PDN
（ Public Data Network）。在 PDN内各节点是由交换机（ PSE）组
成的。
? 交换机间交换的数据单元是分组（数据包），交换机具有存储转发分
组的能力。
? 为了使用户设备经 PDN的连接实现标准化,ITU-T于 1976年推出了
X.25建议书。 X.25建议书使 PDN向用户提供了统一的接口规格标准，
所以习惯上称 PDN为 X.25网或 X.25 PDN。
P S E
P S E
P S E P S E
P S E
P S E
P S E
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 37
X.25网的特点
? 统一的用户设备接口
? X.25网内各节点是具有运算、存储转发等功能的专用
计算机，向用户设备提供了统一的接口，从而能够实
现不同速率、码型和传输控制规程的用户设备接入
X.25网进行相互通信。
? 高可靠性
? 为保证数据的可靠传输，采用大量的差错控制协议；
? 第三层协议提供了可靠的面向连接的虚电路服务；
? 每个交换机至少与另两个交换机相连接来增加网络的
抗毁性和可靠性。
? 多路复用技术
? 在单一的物理链路上可同时复用多条逻辑信道（虚电
路），使一个用户设备能同时与多个用户设备进行通
信 ；
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 38
?流量控制与管理
?X.25网内通过流量控制协议来实现对流量
的控制，并且具有拥塞控制机制来防止拥塞
现象的产生。
?点对点协议
?X.25是一个点对点协议，不支持广播，可
以采用每个节点两两相连的全网状拓扑；
?与其它网络互连
?可以与公用电话网,ISDN等公用网互连 ；
X.25网的特点
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 39
数字数据网 DDN
? DDN是一个公共数字数据传输网络，为用户提供一个高
质量、高带宽的数字传输通道，它由数字通道,DDN节
点、网管控制和用户环路组成，由 DDN提供的业务又称
数字数据业务（ DDS）。
? X.25只是对端系统的高层协议透明，而 DDN则是完全透
明的，这意味着 DDN支持任何规程，不受约束，只要通
信双方自行约定了通信协议就能在 DDN上进行数据通信。
? DDN可以支持任何类型的用户设备入网，比如计算机、
PC机、终端，也可以是图像设备、语音设备或 LAN等，
支持数据、图像、声音等多种业务。
? DDN提供的业务和服务
? 专用电路：点对点专线和多点专线
? 帧中继；
? 压缩话音 /G3传真业务；
? 虚拟专用网；
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 40
帧中继
? 帧中继类似于 X.25网络，都是点对点的交换网络。
? 帧中继与 X.25不同
? X.25强调网内数据传输的高度可靠性；
? 帧中继则着眼于数据的快速传递，最大程度地提高网
络的吞吐量。
? 帧中继具有高的网络吞吐量、低延时等特性，向
用户提供的入网速率可由低速到高速
（ 64Kbps ～ 2.048Mbps）；
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 41
xDSL技术
? DSL是数字用户环路（ Digital Subscriber Line）
的简称，是以铜质电话双绞线为传输介质的点对
点传输技术。 DSL利用软件和电子技术结合，使
用在电话系统中没有被利用的高频信号传输数据
以弥补铜线传输的一些缺陷。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 42
?xDSL的特点
?xDSL支持工业标准
?支持任意数据格式或字节流数据业务：电话、视频、图像、多媒体等；
?xDSL是一种 Modem
?xDSL的调制技术有三种方式，即 2B1Q、无载波幅相调制
CAP和离散多音频调制 DMT。该技术把频率分割成三部分，
分别用于 POTS（普通电话服务）、上行和下行高速宽带信号。
?对称与非对称之分
?xDSL有对称与非对称之分，分别用于满足不同用户需求。
?应用于两个局域网之间的互连应用，应选择使用对称
xDSL；
?用户连接 ISP可以使用非对称。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 43
xDSL的种类
? 对称的 DSL
? HDSL
? HDSL是高速对称四线 DSL。这种技术可在两对铜线上提供
1.544Mbps（全双工方式）的速度，在三对铜线上提供
2.048Mbps（全双工方式）的速度。
? SDSL
? SDSL是 HDSL的单对线版本，也被称为 S-HDSL。 S-HDSL是
高速对称二线 DSL，它可以提供双向高速可变比特率连接，
速率范围从 160Kbps到 2.048Mbps
? IDSL
? 通过在用户端使用 ISDN终端适配器及 ISDN接口卡，可以提供
128Kbps上下行速率的服务。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 44
xDSL的种类
? 非对称的 DSL
? ADSL
? ADSL为非对称数字用户环路，在二个传输方向上
的速率是不一样的。它使用单对电话线，为网络用
户提供很高的传输速率，从 32Kbps到 8.192Mbps
的下行速率和从 32Kbps到 1.088Mbps的上行速率，
同时在同一根线上可以提供语音电话服务，支持同
时传输数据和语音。
? ADSL的调制技术主要有离散多音频调制技术 DMT
和无载波调幅调相技术 CAP两种。
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 45
?RADSL
?RADSL为速率自适应数字用户环路，是 ADSL的
一种扩充，允许服务提供者调整 xDSL连接的带宽
以适应实际需要并且解决线长和质量问题。它利
用一对双绞线传输，支持同步和非同步传输方式，
速率自适应，下行速率从 640Kbps到 12Mbps，上
行速率从 128Kbps到 1Mbps，支持同时传输数据
和语音。
?VDSL
?VDSL甚高速数字用户环路，是一种极高速非对
称数据传输技术。它是在 ADSL的基础上发展起来
的 xDSL技术，可以将传输速率提高到 25～
52Mbps，应用前景更广。
xDSL的种类
2010年 5月 计算机网络基础 杜煜 46
ADSL的典型连接结构
P S T N
程 控 交 换 机
分 路 器
A D S L
中 心 设 备
分 离 器
电 话
A D S L
调 制 解 调 设 备
集 线 器
计 算 机
骨 干 网
R o u t e r
电 话 交 换 局 用 户 端
话 音 + A D S L 数 据
话 音
数 据
