计算机网络-网络互联

网络互联

网络互联是指利用各种网络互联设备将统一类型的网络或者不同类型的网络及其产品互相连接起来组成地理覆盖范围更大、功能更强大的网络。网络互联也可以理解为将一个网络分解为若干个子网，它是计算机网络发展到一定阶段的必然产物

网络互联方法

网络互联方法主要包括：局域网-局域网互联（LAN-LAN）；局域网-广域网互联（LAN-WAN）；广域网-广域网互联（WAN-WAN）；

LAN-LAN：

该互联的互联设备是中继器、集线器和网桥。也可以用路由器

• 中继器及其工作原理：中继器又叫转发器，是LAN环境下用来延长网络距离的互联设备中最简单最廉价的设备。这种设备是物理层设备，即两个网络在物理层上的连接，要求物理层的协议是相同的
• 集线器及其互连原理：
  • 集线器有关概念：用网络术语来说，集线器是基于星形拓扑的接线点。集线器的基本功能就是信息分发，它把一个端口接收的所有信号向所有端口分发出去。一些集线器在分发之前将弱信号重新生成，一些记下你起整理信号的时序以提供所有的端口间的同步数据通信。

网桥及其互连原理

网桥也叫桥接器，是链接两个局域网的一种存储、转发设备，它将一个比较大的LAN分割为多个网段，或者将两个以上的LAN互连为一个逻辑LAN，使LAN上的所有用户都可以访问服务器 。它工作在数据链路层，它根据MAC帧的目的地址对收到的帧进行转发

网桥具有以下几个基本特征：

能工连接两个采用不同数据链路层协议，不同传输介质和不同传输速率的网络以接收，存储、地址过滤与转发的方式，实现互联的网络之间的通信，要求互联的网络在数据链路层以上是采用相同的协议

网桥的功能：

• 源地址跟踪
• 帧的转发和过滤
  • 目的地址过滤
  • 源地址过滤
  • 协议过滤

使用网桥实现LAN-LAN

使用交换机扩展局域网

使用路由器连接局域网

路由器对网络进行物理分段的方式与交换机和网桥相同，但是它还可以生成逻辑网段。理由器不对广播进行转发。所以通过路由器可以形成更多的广播域或者逻辑网段，从而提高网络的性能

LAN-WAN

LAN-WAN互联发生在网络层。LAN-WAN互联设备是路由器

路由器是工作在OSI参考模型的第三层–网络层的数据包转发设备。路由器通过转发数据包来实现网络互联。虽然路由器可以支持多种协议，但是在我国绝大多数路由器运行TCP/IP协议。

WAN-WAN

WAN-WAN互联发生在OSI/RM的传输层及其上层。WAN-WAN的互联设备是网关。

网关用于以下几种场合的异构网络互连：

• 异构型局域网：如互连专用交换网PBX与遵循IEEE802标准的局域网
• 局域网和广域网的互联
• 广域网与广域网的互联
• 局域网与主机互联

路由选择算法

路径选择算法应该满足一些基本要求，包括：

• 正确性：路径选择算法应能使数据报迅速、正确的传送
• 简单性：算法应该尽量简单，易实现，开销小
• 健壮性：算法能适应网络拓扑结构和流量的变化，在外部条件发生变化时仍然能正确地完成要求的功能
• 可靠性：不管运行多长时间，均应该保持正确。录入计数器必须要有足够的位数等
• 公平性：各个节点具有均等的发送信息的机会

从路由选择算法能否随着网络的通信量或拓扑结构自适应地进行调整，可以将路由选择算法分为非自适应路由选择算法和自适应路由选择算法。非自适应路由选择算法，它的特点是算法简单，开销较小，但是性能差，效率低。

非自适应路由选择算法

• 固定路由算法：这种方法是在每个节点上保持一张路由表，表上标明对每一个目的地址应走哪条链路进行转发
• 分散通信算法：这种方法事先在每个节点的内存中设置一个路由表，但此路由表中给出几个采用的输出链路，并且对每条链路赋予一个概率
• 洪泛法：这种方法是当某个节点收到一个不是发给它的分组时，就向所有与此节点的链路转发出去
• 随机走动算法：这种方法又称为随机徘徊，其特点是当分组到达某个节点时就随机地选择一个链路作为转发的路由

自适应路由选择算法

上述的静态路由选择算法都只考虑了网络的静态情况，且主要考虑的是静态拓扑结构。在一个实际的网络中，网络节点众多，随时都有节点开始或者停止工作，网络的拓扑解耦随时都有可能发生变化，同时各个接地那的通信请求也是不可预知的，网络上的负载状况也是动态变化，同时各个节点的通信请求也是不可预知的，网络上的负载状况也是动态变化的，因而采用静态路由选择算法一般不能很好地满足路由选择的基本要求，甚至根本就不能找到一条路由。

• 孤立自适应路由选择算法：这类算法只根据本节点获知的网络信息确定数据包的输出线，节点之间不交换路由信息

  • 热土豆算法：在网络中，每条输出线路都有若干缓冲区，供等待输出的数据包排队使用。热土豆算法的思想是，每收到一个数据包，总是选择队列最短的输出线转发数据包，以求最快的输出
  • 反向探知算法：当一个节点首次转发要到达某一节点的数据包时，由于此前没有进行过相应的路径选择，因而要选择一条到该节点的路径并不是一件简单的事情

• 分布式路由选择算法：在分布式路由选择算法中，最基本的算法有两个

  • 距离向量路由选择算法：
  • 链路状态路由选择算法：
    • 发现临节点
    • 测量到各临节点的延时
    • 将所测量到的信息告诉其他节点
    • 重新计算路由

广播路由选择算法：

• 广播路由选择算法

  • 独立发送方法

  • 扩散方法

  • 生成树方法

  • 逆向转发方法

• 组播路由选择算法

分层路由选择算法

随着网络的增大，路径选择表会急剧增大。这些表格不仅会占用大量的存储器空间，更严重的是，测量、计算、交换网络状态以及路径信息会占用大量的时间。当网络节点到达一定规模之后，再以节点为单位进行路径选择已经变的不可能。层次路径选择算法就是针对这一情况而采取的解决方法。