第5章 网络互连技术
主要内容:1、局域网互连
2、网络互连原理
3、无连接网络互连、各种路由选择算法和协议
4、核心路由器体系结构体系
一、局域网互连
1、网络互连的目的:是将多个网络互相连接，以实现在更大范围内的信息交换资源共享和协同工作。
2、局域网互连方式:从距离上分有本地局域网互连和远程局域网互连即LAN-LAN和LAN-WAN-LAN;从互连所采用的介质区分，有同轴细缆或粗缆(coaxial cable)、各类非屏蔽双绞线UTP(Unshielded Twisted pair)和屏蔽双绞线STP(shielded Twisted pair)、单模或多模光纤等(optical fiber)连接方式。
3、局域网互连划分:
物理层(中继器repeater):使用中继器在不同电缆段之间复制位信号，工作在OSI物理层，互连同类型网段，只起到放大信号的作用，驱动长距离通信。又称集线器(hub)，可分为普通型，可叠加组合型和高档智能型。
网桥(bridge):使用网桥在局域网之间存储、转发帧，工作在OSI数据链路层，更准确地说应该位于MAC层，它互连兼容地址的局域网，利用同MAC和MAC地址，以及存储、转发功能进行局域网间的信息交换。从应用上分本地网桥和远程网桥、主干网桥;从帧转发功能分配分透明网桥和源地址路径选择网桥。透明网桥TB的基本功能有学习及过滤、帧转发和分枝树算法功能。
(1)网桥作信息帧转发时要利用地址转发表，按表中学习到的MAC地址和网桥对应关系，将包准确转发到该网桥。但如网桥未学习到MAC地址时，便将帧发向除接收口之外的所有接口，这在网桥刚启动工作时会造成 大量的广播帧，称为广播风暴(broadcast storm)。
(2)扩展树协议是为了克服由于网桥不具网络层功能，在常任冗余路径的网桥中出现信息回路造成网桥瘫痪的问题。IEE802.1定义了分枝树协议STP，将整个网络路由定义为无回路的树形结构。
(3)源地址路径选择网桥SRB主要用于标记环IEEE802.5标记环局域网。互连不同型局域网时使用封装网桥(encapsulation bridging)和转换桥接方式(translation bridging)和源地址路径选择透明网桥SRT。
路由器(router):使用路由器在不同网络间存储、转发分组，工作在OSI网络层，它需要处理网络层的数据分组或网络地址，决定数据分组的转发，它要决定网桥中信息通信的完整路由。
网关(gateway):使用协议转换器提供高层接口，工作在应用层。
二、网络互连原理
1、网络互连的要求:在网络之间提供一条链路，至少需要一条物理和链路控制的链路;在不同网络的进程间提供路径选择和传递数据;提供各用户使用网络的记录和保持状态信息;在提供上述服务时不需要修改原有各网络的网络结构。
2、网络互连的功能分类:基本功能，指的是网络互连必须的功能，即使对那些类型相同的网络互连也应该具备的功能，它包括不同网络之间传送寻址和路径选择等。扩展功能，指的是当各种互连的网络提供不同的服务级别时所需要的功能，包括协议转换、分组的分段组合和重定序及差错检测。3、面向连接运行模式:连到同一子网上的两个DTE之间可建立一条逻辑的网络连接。4、无连接运行模式:对应于分组交换网的数据报机制，而面向连接运行对应于虚电路机制。
五、路由选择算法
1、距离矢量路由选择V-D，
2、链路状态路由选择或称最短路径优先算法(SPF)，要求每个参与的路由器都要具有完全的拓扑结构，只需要完成两项任务:负责检测所有相邻路由器状态;周期地向其他路由器传递链路状态信息。其优点:每个路由器用相同的原始状态数据独立地计算路由，并不依赖于中间的机器。
六、内部网关协议
在一个自治系统内的两个路由器彼此互为内部路由器，使用内部网关协议(IGP)，自治系统之间的使用外部网关协议(EGP)来通信。
1、路由选择信息协议(RIP)采用V-D算法，距离矢量路由选择算法，分成主动和被动两类，只有路由器工作在主动模式，主机必须使用被动模式。工作在主动模式的路由器进行监听，并根据收到的通知更新其路由。以主动方式运行RIP的路由器每间隔30秒广播一次报文。
RIP对点到点连接和广播型网络两者都提供支持。RIP分组是通过UDP和IP传输的。RIP进程使用UDP的520端口来进行发送和接收。
RIP报文格式:报头32位，命令字为1表示请求部分的或全部的路由选择信息。命令字为2表示响应，包含发送方路由选择表内的网络地址和距离值一对信息。
2、IGRP，运行频率比较低，每90秒更新;路由更新的每一项都包含一个四种度量制式，即延迟、带宽、可靠性、负载;采用保守式预防环路的保护措施、选择多路径路由以及处理默认路由器的手段等。
3、开放最短路径优先协议OSPF
优点:计算迅速，无环路的收敛性;支持精确的度量值，也能支持多重度量制式;支持通往一个目的站点的多重路径;能区分不同的外部路由。是基于链路状态路由选择算法SPF。
OSPF报文报头格式:24个8位组报头，共有五种类型的报文类型，类型1)hello;2)拓扑结构的数据库描述;3)链路状态请求;4)链路状态更新;5)链路状态确认。
Hello报文的两种功能:检测链路状态是否可用;在广播型与非广播型网络上选择指定网络路由器及后备。
七、外部网关协议
1、两个交换路由选择信息的路由器若分别属于两个自治系统，则称为外部邻站。外部邻站使用的向其他自治系统通知可达的信息的协议称为外部网关协议(EGP)
2、EGP有三种功能:它支持邻站猎取机制，允许一个路由器请求另一个路由器同意交换可达信息;路由器持续地测试其邻站是否有响应;EGP邻站周期地传送路由更新报文来交换网络可达的信息。
3、EGP定义了9种报文类型，它允许两种测试邻站是否存活的方式:一种是主动方式，路由器周期地发送hello报文和轮询报文，并等待邻站响应。另一种被动方式，路由器依靠邻站向其发送hello报文和轮询报文，并利用可达报文的状态字段信息来判断邻站是否知道其存活。
