网络互联的概念、原因与基本要求详解：实现数据传输与资源共享

hwyzw

    网络互联技术 概念：

    网络互联技术指的是把分布在不同地理位置的网络连接起来，这些网络可以是相同类型的，也可以是不同类型的。通过网络互联设备，如中继器、路由器、网关等，将这些网络互相连接。这样做的目的是实现数据的传输、通信以及资源共享，同时也便于进行管理或者增加性能等。

    网络互联的主要原因

    需要扩展网络的覆盖范围；需要扩大资源共享的范围；需要进行网络分割。

    网络互联的基本要求

    在互联网络之间存在着一条链路，这条链路在物理上是连接的，并且存在着对这条链路的控制规程。

    2）在不同网络节点的应用程序间提供适当的路径来传输数据。

    协调各个网络的不同特性，不会对参与互联的某个网络的硬件进行大的修改，不会对参与互联的某个网络的软件进行大的修改，不会对参与互联的某个网络的网络结构进行大的修改，也不会对参与互联的某个网络的协议进行大的修改。

    4）不能为提高整个网络的传输性能而影响各子网的传输性能。

    向互联的网络提供服务功能，这些功能处于不同层次。其中包括协议转换，还包括报文重定向，同时也包括差错检测等。

    网络互联介质

    可分为两类传输介质，一类是有线传输介质，包括双绞线、同轴电缆、光钎等；另一类是无线网络介质，有无线电波、微波、红外线等。

    双绞线

    双绞线由两根有绝缘保护层的铜导线构成。它在传输距离、信道带宽和数据传输速率等方面都有一定限制，价格比较低廉。铜导线相互缠绕能降低信号干扰程度。其缺点包括：传输距离有限；受电磁干扰影响；传输带宽有限。

    双绞线分为非屏蔽双绞线（UTP）和屏蔽双绞线（STP）

    非屏蔽双绞线可用于语音和多媒体等高速大容量数据的传输，常用于以太网如 -T 和 -T 等。超 5 类双绞线属于非屏蔽双绞线，与超 5 类相比，它在传输信号时衰减更小且抗干扰能力更强。非屏蔽双绞线的优点有：价格便宜，重量轻，易弯曲，易安装，组网灵活，很适合用于结构化布线。

    屏蔽双绞线是具有屏蔽层的双绞线。它能减少电磁干扰的影响，也能减少辐射，还能防止信息被窃听。在传输信号时，它可有效防止干扰信号入侵，能提供更稳定且可靠的传输性能。屏蔽层通常为金属箔或编织层，可将外部干扰信号引导至地线，以此减少对绞线中信号的干扰影响。屏蔽双绞线在数据通信领域有应用，能提高信号质量和传输速度。屏蔽双绞线在网络通信领域有应用，能提高信号质量和传输速度。屏蔽双绞线在音视频传输领域有应用，能提高信号质量和传输速度。

    双绞线线序和接头

   

    线序的标准，有T568A和T568B两个标准。

    T568A序：绿白、绿、橙白、蓝、蓝白、橙、棕白、棕。

    T568B序：橙白、橙、绿白、蓝、蓝白、绿、棕白、棕。

    每条双绞线通过两端安装的 RJ-45 连接器（水晶头）与网卡相连，同时也与集线器（交换机）相连。网络端口之间的最大传输距离为 100 米。最多可以接 4 个中继器来增加距离，这样最远能达到 500 米。

    同轴电缆

    由一根空心圆柱体以及被其包围的单根内导线构成。其优点在于屏蔽性能良好且抗干扰能力较强，和双绞线相比，具备更高的带宽以及更好的噪声抑制特性。缺点为有固定的传输距离，安装成本较高，并且电磁干扰相对较大。

    - 75 欧姆的宽带同轴电缆，此电缆既可用于传输模拟信号，也可用于传输数字信号。

    光纤

    利用光在玻璃或塑料制成的纤维中通过全反射原理来传递光脉冲，从而实现光信号传输，它是一种新型材料。这种材料具有高传输速度、低损耗以及抗电磁干扰等优点。同时，它也存在设备过于昂贵、安装成本高等缺点。

    光纤分类

    1）按工作波长分，可分为短波长光纤和长波长光纤。

    按光在光纤中的传输模式来划分，可分为单模光纤和多模光纤。

    按制造原材料进行划分的话：可以分为石英玻璃光纤；可以分为多成分玻璃光纤；可以分为塑料光纤；可以分为复合光纤等。

    单模光纤

    单模光纤指的是在光纤芯线内仅允许一种光模式（光束）进行传播。其光束直径较为细小，光线大多以直线的方式传播。因为只有一个光模式，所以单模光纤具备能够传输更远距离的特点，并且传输损耗也更低。这就使得单模光纤适宜应用于那些需要长距离、高速以及大带宽传输的场景，例如长途电话通信、互联网传输以及数据中心连接等。

    多模光纤

    多模光纤的芯线内存在多种光模式（光束），这些光模式同时进行传播。其光束直径相对较大，光线并非以直线方式传播，而是以不同角度在光纤内部发生反射。多模光纤的传输距离较短，在长距离传输过程中会出现信号失真以及衰减的情况。多模光纤适合用于较短距离以及较低带宽的应用场景，例如局域网、视频传输和音频传输等。

    三种常见的有线传输介质比较如图

    网络中常见设备有

   

    中继器又称转发器，是最简单的互连设备。中继器的工作原理是在两个网络节点的物理层之间，按比特位双向传递物理信号，能够完成信号的复制、调整和放大功能，从而扩大数据的传输距离。使用中继器可以解决长距离传输信号时信号衰减的问题。

    集线器（Hub）也被称作集中器。它是一种特殊的多端口中继器，能够用来连接多个设备和网段。其主要功能包括：对接收到的信号进行再生处理，使其恢复原有特性；对信号进行整形，使其符合网络传输的要求；对信号进行放大，以延长网络的传输距离。并且，它还能把所有的节点集中在以它为中心的节点上。

    路由器是一种能连接多个相同或不同类型网络的互联设备。它具备自动选择一条能到达目的子网的最佳传输路径的能力。

    组成部分包括硬件和软件。硬件部分由中央处理器、内存、接口以及控制端口等物理硬件和电路构成。软件部分则由 ISO 操作系统以及各种网络运行参数组成。

    功能包括进行路由选择，能够连接网络，还可以划分子网，并且能够隔离广播，以避免广播风暴。

    交换机是用于连接计算机网络中各设备的网络设备。它能依据设备的 MAC 地址决定转发网络数据包，还能提供多个端口以连接多个设备。交换机可实现数据包的快速转发以及广播控制，能提升网络的传输效率与安全性。

    网桥被称为桥接器，它能够连接两个或多个在数据链路层以上具有相同或兼容协议的局域网，是一种存储—转发设备。

    网桥分类：透明网桥和源路由网桥

    透明网桥意味着网桥对于通信双方而言是完全透明的。在这种透明的网桥环境里，所有的路由选择工作都由网桥自行去确认，而局域网上的各个节点并不承担路由选择的任务。就如同是“自学”一样。

    源路由网桥的路由选择由发送帧的源节点来负责。也就是说，源路由网桥需要信息源（而非网桥本身）提供传递帧到终点所需要的路由信息。

    网关被称为连接器或协议转换器，它能够将两个或多个 OSI 参考模型中传输层以上层次使用不同协议的网络连接起来，并且可以在多个网络之间提供数据转换服务，它是软件和硬件一体化的设备。

    作用：在相互连接且结构不同的网络中的主机进行通信时，网关需要完成两种网络数据格式的相互转换，这样才能实现不同网络协议的翻译和转换工作。

    路由协议

    主要工作是在经过路由器的数据中寻找一条最佳传输路径。路由获取路由信息有两种方式，分别是静态路由和动态路由。

    静态路由的优先级处于最高水平。

    动态路由能够依据网络结构的变化而实时进行调整。当网络拓扑出现变化的时候，路由选择软件会重新对路由进行计算，并且发出路由更新的信息。动态路由适合应用于网络规模较大以及网络拓扑较为复杂的网络当中。常见的路由协议包含内部网关协议（IGP）和边界网关协议（BGP）。在其中，内部网关协议又被划分成路由信息协议（RIP）以及其他协议。