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1、网络互连概述
（1）网络互连的概念
随着计算机应用技术和通信技术的飞速发展，计算机网络得到了更为广泛的应用，各种网络技术丰富多彩，令人目不暇接。网络互连（Internetworking）技术是过去20年中最为成功的网络技术之一。网络互连是指将分布在不同地理位置、使用不同数据链路层协议的单个网络通过网络互连设备连接，使之成为一个更大规模的互连网络系统。网络互连的目的是使处于不同网络上的用户间能够相互通信和相互交流，以实现更大范围的数据通信和资源共享。
（2）网络互连的优点
1）扩大资源共享的范围
将多个计算机网络互连起来就构成了一个更大的网络——Internet。Internet上的用户只要遵循相同的协议，就能相互通信，并且Internet上的资源也可以被更多的用户共享。
2）提高网络的性能
总线形网络随着用户数的增多，冲突的概率和数据发送延迟会显著增大，网络性能也会随之降低。如果采用子网自治以及子网互连的方法就可以缩小冲突域，有效提高网络性能。
3）降低联网的成本
当同一地区的多台主机希望接入另一地区的某个网络时，一般都采用主机先行联网（构成局域网），再通过网络互连技术和其他网络连接的方法，大大降低联网成本。例如，某个部门有N台主机要接入公共数据网，可以向电信部门申请N个端口，连接N条线路来实现联网的目的，但成本远比N台主机先行联网，再通过一条或少数几条线路连入公共数据网要高。
4）提高网络的安全性
将具有相同权限的用户主机组成一个网络，在网络互连设备上严格控制其他用户对该网的访问，从而可以提高网络的安全机制。
5）提高网络的可靠性
设备的故障可能导致整个网络瘫痪，而通过划分子网可以有效地限制设备故障对网络的影响范围。
2、网络互连的要求
互连在一起的网络要进行通信，会遇到许多问题，如不同的寻址方式、不同的分组限制、不同的访问控制机制、不同的网络连接方式、不同的超时控制、不同的路由选择技术、不同的服务（面向连接服务和面向无连接服务）等。因此网络互连除了要为不同子网之间的通信提供路径选择和数据交换功能之外，还应采取措施屏蔽或者容纳这些差异，力求在不修改互连在一起的各网络原有结构和协议的基础上，利用网间互连设备协调和适配各个网络的差异。另外，网络互连还应考虑虚拟网络的划分、不同子网的差错恢复机制对全网的影响、不同子网的用户接入限制以及通过互连设备对网络流量的控制等问题。
在网络互连时，还应尽量避免为提高网络之间的传输性能而影响各个子网内部的传输功能和传输性能。从应用的角度看，用户需要访问的资源主要集中在子网内部，一般而言，网络之间的信息传输量远小于网络内部的信息传输量。
3、网络互连的类型
目前，计算机网络可以分为局域网、城域网与广域网3种。因此，网络互连的类型主要有以下几种。
（1）局域网—局域网互连（LAN-LAN）
在实际的网络应用中，局域网—局域网互连是最常见的一种，其结构如图1所示。
图1 局域网—局域网互连
局域网—局域网互连一般又可分为以下两种。
1）同种局域网互连
同种局域网互连是指符合相同协议的局域网之间的互连。例如，两个以太网之间的互连，或是两个令牌环网之间的互连。
2）异种局域网互连
异种局域网互连是指不符合相同协议的局域网之间的互连。例如，一个以太网和一个令牌环网之间的互连，或是令牌环网和ATM网络之间的互连。
局域网—局域网互连可利用网桥来实现，但是网桥必须支持互连网络使用的协议。
（2）局域网—广域网互连（LAN-WAN）
局域网—广域网互连也是常见的网络互连方式之一，结构如图2所示。局域网—广域网互连一般可以通过路由器（Router）或网关（Gateway）来实现。
图2 局域网—广域网互连
（3）局域网—广域网—局域网互连（LAN-WAN-LAN）
将两个分布在不同地理位置的局域网通过广域网实现互连，也是常见的网络互连方式，结构如图3所示。局域网—广域网—局域网互连可以通过路由器和网关来实现。
图3 局域网—广域网—局域网互连
（4）广域网—广域网互连（WAN-WAN）
广域网与广域网之间的互连可以通过路由器和网关来实现，结构如图4所示。
图4 广域网—广域网互连
4、网络互连的层次
根据OSI参考模型的层次划分，网络协议分别属于不同的层次，因此网络互连一定存在互连层次的问题。根据网络层次结构模型，网络互连的层次可以做如下划分。
1）物理层互连
物理层互连的设备是中继器。中继器在物理层互连中的作用是将一个网段传输的数据信号进行放大和整形，然后发送到另一个网段上，克服信号经过长距离传输后引起的衰减。
2）数据链路层互连
数据链路层互连的设备是网桥。网桥一般用于互连两个或多个同一类型的局域网，其作用是对数据进行存储和转发，并且能够根据MAC地址对数据进行过滤，以实现多个网络系统之间的数据交换。
3）网络层互连
网络层互连的设备是路由器。网络层互连主要是解决路由选择、拥塞控制、差错处理与分段技术等问题。
4）高层互连
实现高层互连的设备是网关。高层互连是指传输层以上各层协议不同的网络之间的互连，高层互连使用的网关大多是应用层网关，或称为应用程序网关（Application Gateway）。
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