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局域网互连

近年来,许多单位和部门根据实际需要建立了局域网,给日常事务处理带来了极大的便利。然而,一些单位和不同部门之间的局域网是独立的,没有实现真正意义上的信息共享。因此,网络互联在这种环境中尤为重要。通过局域网连接,可以实现真实的信息共享,使沟通更加方便。

中文名

局域网互连

外文名

LAN interconnection;

范围

局域硬件设备

网桥、交换器、路由器等

实现方法

结合硬件和软件

领域

通信、计算机等

局域网与局域网相连(LAN)概述

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局域网互连局域网的定义

LAN定义和特点:覆盖范围小,成本低,传输速率高,误码率低,可靠性高,介质适应性强,操作方便,维护方便,结构简单,实现方便。

LAN拓扑结构及传输介质:

1.常见的局域网拓扑结构有:星型、总线型和环型;

2.常用的局域网传输介质有:双绞线、同轴电缆、光纤和地面微波

局域网互连局域网分类

按网络的转接方式划分:共享介质局域网和交换式局域网;

对等式局域网和非对等式局域网按网络资源管理模式划分;

基带局域网和宽带局域网按网络中传输的信号形式划分;

按网络拓扑结构划分:星型、环型、总线型局域网;

同轴电缆、双绞线、光纤和无线局域网按网络传输介质划分;

以太局域网、令牌总线局域网、令牌环局域网按网络介质控制访问方式划分。

局域网互连局域网的组成

局域网由计算机、传输介质、网络连接部件和转发设备、网络操作系统和局域网应用软件组成。

计算机可分为服务器和工作站;

连接件和转发设备包括介质连接器件、网卡、集线器和交换机;

操作系统和应用软件因类型和应用不同而不同。

局域网互连网络互连技术

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随着网络应用技术的发展,网络互联技术已成为网络技术的重要研究内容。网络互联技术是指将分布在不同地理位置的网络和设备连接起来,形成更大规模的网络系统,共享网络资源。用于实现网络互联网技术的网络和设备可以是同类型的网络、异构网络在各种协议中运行的设备和系统。在整个互联网形成的更大的网络中,任何子网络的网络资源都应该是整个网络的资源,在互联网后的网络中,网络共享资源和网络的物理结构(OSI 模型的第一层)是分开的。对于互联网后的网络,网络的拓扑结构对任何子用户都是透明的。因此,在网络实现互联后,从管理的角度(技术)应该能够阻止网络协议中的所有子网络(Protocol)、服务类型和网络管理的差异。对于即将实现互联的子网,应满足以下必要条件:提供子网之间的链路,即物理线路和数据线路;在不同的网络接点(Node)提供适当的路由交互数据;提供网络会计服务,记录网络资源的使用情况;提供各种特殊的网络互联网服务,尽量不改变主网络的结构。从通信参考模型的角度来看,网络互联可以分为几个层次:中继器用于物理层 (repeater),网桥长度通过复制位信号延长;网桥用于数据铁路层(bridge),存储或转发局域网之间的数据帧;在网络层中使用路由器(router)将转发分组信号存储在不同的网络之间,超过传输层和传输层,使用网关(gateway)协议转换,提供更高层次的接口。因此,中继器、网桥、路由器和网关是不同层次的网络互联设备。因此,中继器、网桥、路由器和网关是不同层次的网络互联设备。网络互联的主要类型如下:

局域网(LAN)与局域网(LAN)互联;

局域网(LAN)与广域网(WAN)互联;

局域网(LAN)与广域网(WAN)再与局域网(LAN)互联;

广域网(WAN)与局域网(LAN)再与广域网(WAN)互联(异地);

广域网(WAN)与广域网(WAN)互联。

按照 OSI 根据模型的定义,连接两个子网的设备可以根据其水平或支持的协议进行分类。中继器(Repeater)、集线器(Hub)、网桥(Bridge)、交换器(Network Switch)、路由器(Network Router)(读取每个数据包中的地址,然后决定如何传输专用, 智能性的网络设备)。有些网络硬件设备必须配合相关软件才能正常使用,如网卡、网桥、路由器等。[2]

局域网互连局域网互连

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局域网互连是在网络互连技术的基础上实现的。局域网互连需要一定的设备来实现,下面介绍几种相关设备。

局域网互连中继器

中继器(Repeater)工作在 OSI 七层模型的第一层,即物理层。中继器(repeater)又称重发器。由于网络节点之间存在一定的传输距离,网络中携带信息的信号会因衰减或噪声干扰而影响数据的完整部分,影响接收节点的正确接收和识别,因此经常需要使用中继器。中继器路中的报文信号, 将新生成的复制信号转发到下网段或其他介质段进行整形放大和复制。 新生成的信号将具有良好的波形。

方波信号传输一般采用中继器。有电信号中继器和光信号中继器,它们不处理的数据,主要作用是延长电线和光的传输距离。每个网络都规定了一个网段允许的最大长度。安装在线路上的中继器应安装在线路上的中继器应恢复并重新生成原始信号,并将更新后的信号放回线路上,信号在更接近目的地的地方开始二次传输,以延长信号的传输距离。安装中继器可使接点间的传输距离加长。

中继器只作用于网络的物理层,它不会以任何方式改变网络的功能。

中继器不同于放大器。放大器从输入端读取旧信号,然后输出相同形状和放大的新信号。放大器的特点是实时实形放大信号。它包括所有输人信号的失真。放大信号时,也放大了失真。也就是说, 放大器无法区分所需的信号和噪声。它放大所有输入的信号,而中继器则不同。它不是放大信号。而是重生它。当接收到微弱或损坏环的信号时,它会根据信号的原始长度一一复制。因此,中继器是再生器,而不是放大器。

中继器使网络跨越更大的距离。在中继器的两端,数据速率、协议(数据链路层)和地址空间相同。

局域网互联网桥

网桥(Bridge)是存储转发(Store-and-forward)用于连接相同类型局域网的设备。网桥将数据帧送到数据链路层(DLL)检查错误,然后送到物理层(PLL),将介质通过物理传输送到另一个子网或网段。它具有寻址和路径选择的功能。 在接收到帧(Frame)之后、 确定将帧送到相应目的地的正确路径 。

网桥可以连接两个使用不同数据链路层协议、不传输速率和不传输介质的网络。它要求两个互联网在数据链路层以上采用相同或兼容的协议 。

网桥同时作用于物理层(PLL) 数据链路层(DLL),用于网段之间的连接,也可以在两个相同类型的网段之间进行帧中继。网桥可通过其报纸访问所有连接节点的物理地址,并有选择地过滤。当一段生成的报纸传输到另一段时,桥开始醒来并转发信号;当报纸在自己的网段中传输时,桥处于睡眠状态。

当帧到达网桥时,网桥不仅重新生成信号,还检查目的地址,只将新生成的原始信号复制件发送到地址所属的网段。每当网桥收到帧时,读取帧中包含的地址, 与此同时,将该地址与包含所有节点的地址表进行比较。当找到匹配的地址时,网桥找出该节点属于哪个网段,然后将该包传输到该网段。

网桥存储或转发两个或两个以上网段之间的数据帧,其连接的不同网段在介质、电气接口和数据速率上存在差异。网桥两端的协议与地址空间一致。

网桥比中继器更智能。中继器不处理报纸。它不理解报纸中任何东西的智能。它只是简单地复制报纸。网桥有一些小智能。它可以知道两个相邻网段的地址。

网桥与中继器的区别在于,网桥具有隔离不同网段之间通信的逻辑,或者网桥是一种智能中继器。它只中继包含预期接收器网段的信号包。这样,网桥就可以过滤信号包,控制网络堵塞,隔离问题链路。

然而,网桥在任何情况下都不会修改包的结构或内容,因此只能将网桥应用于使用相同协议的网段之间。为了在网段之间进行传输和选择,网桥需要一个搜索表,包括连接到它的所有节点地址,指出每个节点属于哪个部分。该表是如何生成的,以及连接到网桥的多少部分决定了网桥的类型和成本。

局域网连接路由器

路由器可以在物理层工作(PHL)、数据链路层(DLL)和网络层(NLL)。它比中继器和网桥更复杂。 路由器中包含的地址之间可能有几条路径,路由器可以选择特定传输的最佳路径。

目的地网络和目的地地址一般存在于报文的某个位置。当报纸进入时,路由器读取报纸中的目的地地址,然后将报纸转发到相应的网段。它将取消无目的地的报纸传输。路由器是存在多个子网络或网段的网络系统的重要组成部分。路由器可以在多个互联设备之间中继数据包。它们确定来自某个网络的数据包的路线,并将其发送到互联网中任何可能的目的网络。

当网络节点向相邻网络发送数据包时,数据包将首先传输到连接处的路由器;然后通过路内器将其转发到目的网络。如果在发送和接收网络之间没有路由器直接连接,则发送端的路由器将通过连接到最终目的地路径的下一个路由器将包发送到最终目的地路径。这样,最后到达最后一天。

路由器(Router) 就像网络中的节点一样(Node) 那样工作。 但是大多数节点仅仅是一个网路的成员。 路由器同时连接到两个或两个以上的网络,并拥有它们所有的地址。路由器从连接的节点接收数据包(Pack),同时,将其传输到第二个连接网络。当接收包的目标节点位于路由器不连接的网络中时,路由器(Router) 有能力决定哪个连接网络是这个包最好的下一个中继点。一旦路由器识别出数据包的最佳路径,它就会通过合适的网络把数据包传递给下一个路由器。下一个路由器再检查目标地址,找出它所认为的最佳路由,然后将该数据包送往目的地址,或送住所选路径上的下一个路由器(Router)。

路由器(Router) 是在具有独立地址空间、数据速率和介质的网段间存储转发信号的设备。路由器连接的所有网段,其协议是保持一致的。[2]

局域网互连网关

网关(Gateway) 又被称为网间协议变换器(也称为信关),网关是比用网桥(Bridge)及路由器(Router) 更复杂的网络互联设备,以实现不同通信协议的网络之间、包括使用不同网络操作系统的网络之间的互联。由于它在技术上与它所连接的两个网络的具体协议有关,因而用于不同网络间转换连接的网关是不相同的。一个普通的网关(Gateway) 可用于连接两个不同的总线或网络。由网关进行协议转换,提供更高层次的接口。

网关(Gateway)允许在具有不同协议和报文组的两个网络之间传输数据。在报文从一个网段到另一个网段的传送中,网关提供了一种把报文重新封装形成新的报文组的方式。网关需要完成报文的接收、翻译与发送。它使用两个微处理器和两套各自独立的芯片组。每个微处理器都知道自己本地的总线语言,在两个微处理器之间设置一个基本的翻译器。 I/O数据通过微处理器,在网段之间来回传递数据。在工业数据通信中网关最显著的应用就是把一个现场设备的信号送往另一类不同协议或更高一层的网络。例如把 ASI(ActuatorSnsor Interface) 网段的数据通过网关送往 PROFIBUS DP 网段。

为了实现不同协议的网络间的互联,网关(Gateway) 应该能够实现不同网络协议间的转换,在具体实现技术上与它所互联的两个具体的网络协议相关。支持不同网络协议之间转换的网关(定义与功能)是不相同的。[2]

参考资料

1.

谢希仁著.计算机网络:电子工业出版社,2013

2.

陈在平,岳有军著.工业控制网络与现场总线技术:机械工业出版社,2008

标签: 互连式连接器

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