LAN互联技术知识详解

作者:课课家教育更新于： 2017-03-30 18:52:46

　　将不同的网络或相同的网络用互连设备连接在一起形成一个范围更大的网络，为增加网络性能以及安全和管理方面的考虑将原来一个很大的网络划分为几个网段或逻辑上的子网，实现异种网之间的服务和资源共享，网络互连可以改善网络的性能，主要体现在提高系统的可靠性、改进系统的性能、增加系统保密性、建网方便、增加地理覆盖范围等几方面。随着商业需求的推动，特别是Internet的深入人心，网络互连技术成为实现如Internet这样的在规模网络通信和资源共享的关键技术。网络互连的目的是使一个网络上的用户能访问其他网络上的资源，使不同网络上的用户互相通信和交换信息。这不仅有利于资源共享，也可以从整体上提高网络的可靠性。

     物理层:这是整个OSI参考模型的最底层，它的任务就是提供网络的物理连接。物理层建立在物理介质上，它提供的是机械和电气接口，主要包括电缆、物理端口和附属设备，如双绞线、同轴电缆、接线设备(如网卡等)、RJ-45接口、串口和并口等都是工作在这个层次的。

　　数据链路层:数据链路层建立在物理传输能力的基础上，以帧为单位传输数据，它的主要任务就是进行数据封装和建立数据连接。封装的数据信息中，地址段含有发送节点和接收节点的地址，控制段用来表示数据链接帧的类型，数据段包含实际要传输的数据，差错控制端用来检测传输中帧出现的错误。具体的讲，数据链路层的功能包括建立与释放数据链路连接，构成数据链路的数据单元，分裂数据链路连接、定界与同步，以及检测和回复流量控制和差错等方面。

　　网络层:网络层属于OSI中的较高层次。从它的名字可以看出，它解决的是网络与网络之间的通信问题，而不是同一网段内部的事。网络层的主要功能是提供路由，即选择到达目标主机的最佳路径，并沿该路径传输数据包。

　　传输层:传输层解决的是数据在网络之间的传输质量的问题，它属于较高层。传输层用于提高网络层服务质量，提供可靠的端到端的数据传输。

　　会话层:会话层利用传输层提供会话服务。会话可能是一个用户通过网络登陆到一台主机，或一个正在建立的用于传输文件的会话。会话层的功能主要有会话连接到传输连接的映射、数据传输、数据传送、会话连接的恢复和释放、会话管理、令牌管理和活动管理。

　　表示层:表示层用于数据的表示方式，如用于文本文件的ASCII和EBCDIC等。如果通信双方使用不同的数据表示方法，他们就不能互相理解。表示层就是用于屏蔽这种不同之处。表示层的功能主要有数据语法转换、语法表示、数据加密和数据压缩。

　　应用层:这是OSI参考模型的最高层，它解决的也是最高层次，即程序应用过程中的问题，它直接面对用户的具体应用。应用层包含用户应用程序执行通信任务所需要的协议和功能，如电子邮件和文件传输等。在这一层中，TCP/IP协议中的FTP、SMTP、POP等协议得到了充分应用。

　　网络的拓扑结构:总线型，星型、扩展星型、环形

　　传输介质:

　　同轴电缆:粗缆10Base-5细缆:10Base-2传输速率都是10Mbps

　　双绞线:

　　屏蔽双绞线:ShieldedTwistedPair非屏蔽双绞线:UnshiededTwistedPair

　　3类速率105类速率1006类速率1000

　　光纤:光纤的传输速率一般在1000Mbps以上。

　　介质访问控制方式

　　当多台计算机连接在同一传输介质上时，不可避免的灰产生冲突，必须有一种机制来解决这种冲突，这就是介质访问控制的目的。介质访问控制是OSI中第二层(MAC子层)完成的功能，有两种介质访问控制方法。

　　1.CSMA/CD

　　CSMA/CD意为带冲突检测的多路访问，其工作原理可以概括为”先听后发、边听边发、冲突停止、等待重发”。计算机在开始发送数据之前，先检查线路上是否有载波信号存在，如果有就先放弃，过一段时间再尝试重发;如果线路空闲，计算机就开始发送信号，在发送的过程中为了保证信号正确，还一边监听是否有冲突产生;一旦产生冲突，计算机就停止发送信号，随机等待一段时间重新开始尝试发送信号。在CSMA/CD中，计算机实际上是执行竞争原则，计算机何时能够”抢”到传输介质将是无法预计的。

　　这种机制现在也在沿用，网络负载较大时，冲突会导致恶性循环。

　　令牌

　　轮流发送，不发就下一个，谁拿到令牌谁发送数据

　　TCP/IP协议的制定者?

　　互联网之父，指互联网的创始人、发明人，这一美称被先后授予多人，包括：蒂姆·伯纳斯·李（TimBerners-Lee）、温顿·瑟夫(VintCerf原名：VintonGray"Vint"Cerf）、罗伯特・卡恩（RobertElliotKahn）等，所以“互联网之父”不是一个人，而是一个群体。

　　00001.1蒂姆·伯纳斯·李

　　00002.2温顿·瑟夫

　　00003.3罗伯特・卡恩

　　TCP/IP协议模型和DoD模型的关系?

　　TCP/IP参考模型是计算机网络的祖父ARPANET和其后继的因特网使用的参考模型。ARPANET是由美国国防部DoD（U.S.DepartmentofDefense）赞助的研究网络。

　　DoD模型(美国国防部模型)顾名思义，是美国国防部设计的一个网络模型。它相当于一个OSI模型的精简版，OSI模型是7层，而它是4层，并且两者具有对应关系。

　　物理层的传输数据类型，数据单位，封装类型?

　　物理层-比特流(bit)

　　什么叫端到端?

　　端到端是网络连接。网络要通信，必须建立连接，不管有多远，中间有多少机器，都必须在两头（源和目的）间建立连接，一旦连接建立起来，就说已经是端到端连接了，即端到端是逻辑链路，这条路可能经过了很复杂的物理路线，但两端主机不管，只认为是有两端的连接，而且一旦通信完成，这个连接就释放了，物理线路可能又被别的应用用来建立连接了。TCP就是用来建立这种端到端连接的一个具体协议，SPX也是。

　　ASCII和EBCDIC为什么是表示层的东西?

　　IBM主机使用EBCDIC编码，而大部分PC机使用的是ASCII码。在这种情况下，便需要表示层来完成这种转换。如果您想要用尽量少的词语来记住这第6层，那就是“一种通用的数据格式”。

　　ASCII是什么?

　　ASCII（AmericanStandardCodeforInformationInterchange，美国标准信息交换代码）是基于拉丁字母的一套电脑编码系统，主要用于显示现代英语和其他西欧语言。它是现今最通用的单字节编码系统，并等同于国际标准ISO/IEC646。

　　请注意，ASCII是AmericanStandardCodeforInformationInterchange缩写，而不是ASC2，有很多人在这个地方产生误解。[1]

　　EBCDIC是什么?

　　EBCDIC(ExtendedBinaryCodedDecimalInterchangeCode)为国际商用机器公司(IBM)于1963年-64年间推出的字符编码表，根据早期打孔机式的二进化十进数(BCD,BinaryCodedDecimal)排列而成。

　　10base-510base-2?

　　一种以太网标准，该标准用于使用粗同轴电缆、速度为10Mbps的基带局域网络，在总线型网络中，最远传输距离为500米。

　　10Base2，它的传输速率为10Mb/s，采用基带传输技术，每个网段的距离限制为185米。

　　10表示传输速率为10Mb/s，Base表示采用基带传输技术，2表示最大距离几乎为200米。

　　Mbps，网络的速度??????

　　Mbps=Mbit/s即兆比特每秒。Millionbitspersecond的缩写

　　1Byte=8bit

　　1KB=1,024Bytes

　　1MB=1,024KB=1,048,576Bytes

　　1GB=1,024MB=1,048,576KB=1,073,741,824Bytes

　　1TB=1,024GB=1,048,576MB=1,073,741,824KB=1,099,511,627,776Bytes

　　Byte是字节，bit是比特

　　家用光纤100M带宽下载（下行）速度理论值可以达到每秒12.5MB

　　Mb/S（兆字/秒）与通常所说的MB/S（字节/秒）是8倍的关系。100M的光纤，实际下载速度为10/8=12.5MB/S。

　　理论值：1byte=8bit即1B=8b或1Bps=8bps。迅雷下载等我们使用所说的都是前者。而运营商他们都用后者，可能因为数值大好听。这就是一般1M宽带，现在速度只有125KB/秒左右的原因。要除以8的。1M=1024KB这个常识你应该知道吧，1024除以8，刚好就是125左右

　　3.5.6类线???????

　　1）一类线（CAT1）：线缆最高频率带宽是750kHZ，用于报警系统，或只适用于语音传输（一类标准主要用于八十年代初之前的电话线缆），不同于数据传输。

　　2）二类线（CAT2）：线缆最高频率带宽是1MHZ，用于语音传输和最高传输速率4Mbps的数据传输，常见于使用4MBPS规范令牌传递协议的旧的令牌网。

　　3）三类线（CAT3）：指目前在ANSI和EIA/TIA568标准中指定的电缆，该电缆的传输频率16MHz，最高传输速率为10Mbps（10Mbit/s），主要应用于语音、10Mbit/s以太网（10BASE-T）和4Mbit/s令牌环，最大网段长度为100m，采用RJ形式的连接器，目前已淡出市场。

　　4）四类线（CAT4）：该类电缆的传输频率为20MHz，用于语音传输和最高传输速率16Mbps（指的是16Mbit/s令牌环）的数据传输，主要用于基于令牌的局域网和10BASE-T/100BASE-T。最大网段长为100m，采用RJ形式的连接器，未被广泛采用。

　　5）五类线（CAT5）：该类电缆增加了绕线密度，外套一种高质量的绝缘材料，线缆最高频率带宽为100MHz，最高传输率为100Mbps，用于语音传输和最高传输速率为100Mbps的数据传输，主要用于100BASE-T和1000BASE-T网络，最大网段长为100m，采用RJ形式的连接器。这是最常用的以太网电缆。在双绞线电缆内，不同线对具有不同的绞距长度。通常，4对双绞线绞距周期在38.1mm长度内，按逆时针方向扭绞，一对线对的扭绞长度在12.7mm以内。

　　6）超五类线（CAT5e）：超5类具有衰减小，串扰少，并且具有更高的衰减与串扰的比值（ACR）和信噪比（StructuralReturnLoss）、更小的时延误差，性能得到很大提高。超5类线主要用于千兆位以太网（1000Mbps）。

　　7）六类线（CAT6）：该类电缆的为1MHz～250MHz，六类布线系统在200MHz时综合衰减串扰比（PS-ACR）应该有较大的余量，它提供2倍于超五类的带宽。六类布线的传输性能远远高于超五类标准，最适用于传输速率高于1Gbps的应用。六类与超五类的一个重要的不同点在于：改善了在串扰以及回波损耗方面的性能，对于新一代全双工的高速网络应用而言，优良的回波损耗性能是极重要的。六类标准中取消了基本链路模型，布线标准采用星形的拓扑结构，要求的布线距离为：永久链路的长度不能超过90m，信道长度不能超过100m。

　　8）七类线（CAT7）：传输频率为600MHz，可能用于今后的10吉比特以太网。

　　通常，计算机网络所使用的是3类线和5类线，其中10BASE-T使用的是3类线，100BASE-T使用的5类线。

　　HZ解释??????

　　HZ指的线缆的频率带宽，代表的是单位时间内线路中的电信号的震荡次数，如5类的线缆的频率是100MHz，这个值是固定的，也就是由介质决定的。

　　将不同的网络或相同的网络用互连设备连接在一起形成一个范围更大的网络

　　为增加网络性能以及安全和管理方面的考虑将原来一个很大的网络划分为几个网段或逻辑上的子网

　　实现异种网之间的服务和资源共享

　　必要性

　　网络互连可以改善网络的性能，主要体现在提高系统的可靠性、改进系统的性能、增加系统保密性、建网方便、增加地理覆盖范围等几方面。

　　随着商业需求的推动，特别是Internet的深入人心，网络互连技术成为实现如Internet这样的在规模网络通信和资源共享的关键技术。

　　意义

　　网络互连的目的是使一个网络上的用户能访问其他网络上的资源，使不同网络上的用户互相通信和交换信息。这不仅有利于资源共享，也可以从整体上提高网络的可靠性。

　　基本原理

　　1、网络互连的要求

　　（1）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；

　　（2）提供不同网络节点的路由选择和数据传送；

　　（3）提供网络记账服务，记录网络资源使用情况，提供各用户使用网络的记录及有关状态信息；

　　（4）在提供网络互连时，应尽量避免由于互连而降低网络的通信性能；

　　（5）不修改互连在一起的各网络原有的结构和协议。

　　2、网络互连的层次

　　（1）物理层

　　用于不同地理范围内的网段的互连。

　　工作在物理层的网络设备是中继器、集线器。

　　(2)数据链路层

　　用于互连两个或多个同一类的局域网，传输帧。

　　工作在数据链路层的网间设备是桥接器（或网桥）、交换机。

　　(3)网络层

　　主要用于广域网的互连中，

　　工作在网络层的网间设备是路由器、第三层交换机。

　　(4)高层

　　用于在高层之间进行不同协议的转换

　　工作在第三层的网间设备称为网关

　　层次

　　物理层

　　数据链路层

　　网络层

　　传输层及其以上高层

　　类型

　　LAN-LAN

　　LAN互连又分为同种LAN互连和异种LAN互连。同构网络互连是指符合相同协议局域网的互连，主要采用的设备有中继器、集线器、网桥、交换机等。而异构网的互连是指两种不同协议局域网的互连，主要采用的设备为网桥、路由器等设备。

　　LAN-WAN

　　这是最常见的方式之一，用来连接的设备是路由器或网关。

　　LAN-WAN-LAN

　　这是将两个分布在不同地理位置的LAN通过WAN实现互连，连接设备主要有路由器和网关。

　　WAN-WAN

　　通过路由器和网关将两个或多个广域网互连起来，可以使分别连入各个广域网的主机资源能够实现共享。

　　为将种类网络互连为一个网络，需要利用网间连接器或通过互联网实现互连。

　　（1）利用网间连接器实现网络互连

　　一个网络的主要组成部分是节点和主机，按照互连的级别不同，又可以分为两类：

　　1、节点级互连。这种连接方式较适合于具有相同交换方式的网络互连，常用的连接设备有网卡和网桥。

　　2、主机级互连。这种互联方式主要适用于在不同类型的网络间进行互连的情况，常见的网间连接器如网关。[1]

　　（2）通过互联网进行网络互连

　　在两个计算机网络中，为了连接各种类型的主机，需要多个通信处理机构成一个通信子网，然后将主机连接到子网的通信处理设备上。当要在两个网络间进行通信时，源网可将分组发送到互联网上，再由互联网把分组传送给目标网。[1]

　　两种转换方式的比较

　　当利用网关把A和B两个网络进行互连时，需要两个协议转换程序，其中之一用于A网协议转换为B网协议，另一程序则进行相反的协议转换。用这种方法来实现互连时，所需协议转换程序的数目与网络数目n的平方成比例，即程序数位n(n-1)，但利用互联网来实现网络互连时，所需的协议转换程序数目与网络数目成比例，即程序数为2n。当所需互连的网络数目较多时，后一种方式可明显地减少协议转换程序的数目。

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