第一节 网络互连的概念

当人们不再满足于单个网络中的资源共享时，就提出了网络互连的要求。所谓网络互连，是指将分布在不同地理位置的同构或异构网络，利用网络互连设备、相应的技术措施和协议连接起来，构成更大规模的互联网络。网络互连的目的是将多个网络互相连接，以实现在更大范围内的信息交换、资源共享和协同工作。

学习目标

▶了解为什么要进行网络互连，掌握计算机网络互连技术；

▶掌握网络互连领域常用术语的含义；

▶熟悉网络互连的基本要求和所要解决的问题。

关键知识点

▶互联网络是由网络组成的网络。

网络互连的常用术语

在计算机网络中，经常用到“网络互连”和“网络互联”两个名词，这两个名词的含义是有区别的。

“网络互连”一词是指网络在物理上的连接，两个网络之间至少有一条在物理上连接的线路，它为两个网络的数据交换提供了物质基础和可能性；但并不能保证两个网络一定能够进行数据交换，这要取决于两个网络的通信协议是否相互兼容。因此，从概念上讲，网络互连（interconnection）是指用线路和互连设备连接、采用各种不同低层（网络层以下）协议的网络，强调的是物理连接。

“网络互联”一词是指网络在物理和逻辑上（尤其是逻辑上）的连接。因此，网络互联（internetworking）是指利用应用程序网关实现采用不同高层（传输层以上）协议的网络之间的连接，强调的是逻辑连接。显然，“网络互连”和“网络互联”在网络层的多数情况下就很难严格区分了，在这种情况下本书大多采用“网络互连”。

“互通”（intercommunication）是指两个网络之间可以交换数据。

“互操作”（interoperability）是指网络中不同计算机系统之间具有透明访问对方资源的能力。

将计算机网络互连起来构成一个大网，即互联网（internet）。在互联网上的所有用户通过遵循相同的协议实现互联互通。所以，互联网是多个独立网络的集合。互联网一般是指将异构网络相互连接而形成的网络，如局域网和广域网连接、两个局域网相互连接或多个局域网通过广域网连接所形成的网络系统。组成互联网的单个网络常被称为子网（subnet），连接到子网的设备称为端结点（或端系统），连接不同子网的设备称为中间结点（或中间系统）。互联网的常见形式是将多个局域网通过广域网连接起来形成的网络。

目前，使用比较频繁的一个术语是“internet”，它是“internetwork”的简略形式。一般而言，一个internet就是互连起来的网络集合。而当“i”大写之后，则特指当今世界上最大的互联网——Internet（因特网）。Internet由分布在世界各地的成千上万的互连起来的网络组成，已经具有了特定的文化含义。事实上，Internet可以看作广域互联网（Wide Area Internetwork，WAI），也可以指支持同一网络协议（即TCP/IP）的网络集合。因此，也可以说Internet是基于特定网络标准TCP/IP（描述各个网络的计算机相互之间如何通信）的计算机网络的集合，它允许将单个自治的网络作为一个大的子网。需要注意的是，通常意义上的互联网与Internet是不同的。

既然提到Internet，就不得不介绍Internet带来的两个产物：内联网（Intranet）和外联网（Extranet）。内联网是限制在一个公司或机构内部实现传统Internet应用的内部网络。公司或机构内联网的典型应用是Web服务和电子邮件，当然还有许多其他的应用。因此，从严格意义上讲，内联网是指公司或机构的内部网络，也是互联网。而外联网连接是用来表示内部互联网与客户或公司外部网络之间的互连（非Internet连接）的，包括租用专线连接或者一些其他类型的网络连接，也包括一些使用安全协议穿过Internet隧道的应用。总之，内联网是实现传统Internet应用的机构内部网络；外联网是一些非本机构网络的网络连接；互联网代表了互连起来的网络的集合；而Internet是一个世界范围的网络，可以通过Internet服务提供商（ISP）访问。通常，互联网和Internet这两个名词又可不加区别地使用。

网络互连的必要性

ISO提出的OSI参考模型（OSI-RM），其目的是为了解决世界范围内网络的标准化问题，使一个遵守OSI标准的系统可以与位于世界任何地方且遵守同一标准的其他任何系统互相通信。

▶网络互连是局域网发展的必然趋势。局域网虽然为一个单位或一个地区所有，但广泛应用的结果必然要求跨部门、跨地区甚至跨国界的网络发展，以便进行无纸贸易、电子邮件的传送、数据信息查询等。因此，局域网技术发展的结果必然导致网络互连。

▶异构网络的互连是客观存在的需要。由于在OSI出现以前已存在大量非OSI网络体系结构，而且并非所有厂商都愿意很快将他们的产品转变成符合OSI标准要求的系统。这样，异构网络将继续共存下去。相同网络互连比较容易，而异构网络的互连要复杂得多。如果连接在异构网络的用户需要进行相互通信，就需要将这些不兼容的网络通过称为路由器的设备连接起来，由路由器完成相应的转换功能。因此，通常所讨论的网络互连技术实质上多是指异构网络的互连技术。

▶各种类型的通信子网将长期共存。目前，世界上有许多网络，其物理结构、协议和所采用的标准各不相同。采用不同通信手段的网络类型很多，如采用总线、分组交换、卫星通信的网络，以及采用无线电、红外线和激光等不同技术的数据传输网络。随着硬件技术的不断发展，今后也可能还会出现新的通信网络类型，甚至在某些情况下，仍然会采用非OSI系统来支持网络应用的运行。所以，就需要将各种类型相同和不相同的网络连接起来，才能满足人们各种各样的应用需要。

网络互连提出的问题

正如计算机系统（或其他设备）能够互相连接起来一样，计算机网络当然也可以互连起来。然而，计算机网络可能是同一种类型的，也可能是不同类型的。因此，实际网络系统的互连必然会涉及异构性问题。所谓异构性，是指网络、通信协议、计算机硬件和操作系统的差异性。这种差异性主要表现在以下方面：

▶网络的类型不同，如广域网、城域网和局域网；

▶网络所使用的数据链路层的协议不同，如Ethernet、帧中继和X.25等；

▶计算机系统的类型不同，如微型机、小型机和大型机；

▶计算机使用的操作系统不同，如Windows、OS/2、UNIX和Linux等。

显然，网络互连除了要提供网络之间的物理链路连接、数据转发和路由选择，还必须能够接受网络之间的差异；其关键问题是进行协议的转换，包括物理层协议的转换、数据链路层协议的转换、网络层协议的转换以及高层协议的转换。

网络互连的基本要求

由于不同的网络之间可能存在各种差异，如不同类型的网络体系结构和多种多样的网络互连方法，网络互连就比组网要复杂得多。因此，在进行网络互连时应当做到：

▶网络之间至少提供一条物理上连接的链路以及对这条链路的控制协议；

▶为不同网络进程之间提供合适的路由，以便交换数据；

▶用来建立互联网的互连设备通常必须支持不同的物理拓扑结构、多种网络层和数据链路层协议以及不同的物理传输介质；

▶对用户使用互联网提供计费服务，记录不同网络和不同网关的使用情况，并维护其状态信息。

在提供上述服务时，要求不修改原有网络的体系结构，能适应各种差别：不同的寻址方案，不同的最大分组长度，不同的网络访问控制方法，不同的差错恢复方法，不同的状态报告方法，不同的路由选择方法，不同的用户访问控制，不同的服务（如面向连接服务和无连接服务），不同的管理与控制方式，以及不同的传输速率等。

网络互连的优点

网络互连的主要优点如下：

▶扩大资源共享的范围——将多个计算机网络互连起来，构成互联网；只要互联网用户遵循相同的协议，就能相互通信，其资源可以被更多的用户所共享。

▶增强网络性能——单一网络随着用户数量的增多，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；如果采用子网自治和子网互连的方法，就可以缩小冲突域，调节网络负载，提高网络性能。

▶改善网络安全性——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络的访问，可有效地改善网络的安全性能。

▶提高网络稳定性——设备的故障可能导致整个网络瘫痪，通过子网划分可以有效地限制设备故障对网络的影响范围，提高网络的稳定性和可靠性。

练习

1.解释“互连”与“互联”的含义。

2.为什么要进行网络互连？

3.网络互连需要解决哪些主要问题？

4.说明什么是基于标准的网络互连。

5.用来建立互联网的互连设备需要具有哪些基本性能？

补充练习

利用Internet进行调研，研究网络互连的最新技术。