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计算机网络基础 与应用技术

计算机网络基础 与应用技术. 第 8 章 网络互连技术. 8.1 网络互连的基本概念 8.2 用路由器互连网络 8.3 两个专用网之间的互连 8.4 Windows Server 2003 软路由实现两个网段的互连. 8.1 网络互连的基本概念. 8.1.1 网络互连的类型 8.1.2 网络互连的层次. 8.1.1 网络互连的类型. 计算机网络互连是利用网络互连设备和相应的技术将分布在不同地理位置的两个以上的网络连接起来，以构成更大规模的网络，最大程度地实现网络资源的共享。 1 ．局域网互连 （ 1 ）同型局域网互连

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  1. 计算机网络基础与应用技术

  2. 第8章 网络互连技术 8.1 网络互连的基本概念 8.2 用路由器互连网络 8.3 两个专用网之间的互连 8.4 Windows Server 2003软路由实现两个网段的互连

  3. 8.1 网络互连的基本概念 8.1.1 网络互连的类型 8.1.2 网络互连的层次

  4. 8.1.1 网络互连的类型 计算机网络互连是利用网络互连设备和相应的技术将分布在不同地理位置的两个以上的网络连接起来，以构成更大规模的网络，最大程度地实现网络资源的共享。 1．局域网互连 （1）同型局域网互连 同型局域网互连是使用相同协议的局域网之间的互连。 （2）异型局域网互连 异型局域网互连是使用不同协议的局域网之间的互连。

  5. 8.1.1 网络互连的类型 2．局域网与广域网互连 局域网与广域网互连，即局域网-广域网-局域网（LAN-WAN-LAN）互连是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，这是常见的网络互连类型之一。 LAN-WAN-LAN互连可以通过路由器或者网关来实现。 LAN-WAN-LAN互连模式改变了传统的接入模式，不是主机通过广域网的通信子网接入广域网，而是大量的主机通过组建局域网后再接入广域网。

  6. 8.1.1 网络互连的类型 3．广域网互连 广域网与广域网互连也是目前常见的一种网络互连的方式，例如帧中继FR与X.25网、DDN均为广域网，它们之间的互连可以通过路由器或者网关来实现。 局域网通过广域网的服务接入Internet（LAN-WAN-Internet）。例如，使用路由器和网关通过DDN和X.25等广域网接入Internet。

  7. 8.1.2 网络互连的层次 组建网络是分成若干层次来进行的，也就是通常所说的网络分层。 网络分层使得网络互连变得规范和容易。因为网络的互连在多数的情况下是异种网络的互连，如802.2与802.3局域网互连、局域网与广域网互连。 而这些不同网络执行的是不同的协议，其操作系统和接口也不同，之间的连网极其复杂。但如果将网络分层，并严格规定各层之间的作用和界限，这样网络的通信就比较容易实现了。从ISO/OSI开放系统互连参考模型的分层观点考察网络的互连，可以将网络互连划分为4个层次。

  8. 8.1.2 网络互连的层次 1．物理层互连

  9. 8.1.2 网络互连的层次 2．数据链路层互连

  10. 8.1.2 网络互连的层次 3．网络层互连

  11. 8.1.2 网络互连的层次 4．高层互连

  12. 8.2 用路由器互连网络 8.2.1 路由器的功能及工作原理 8.2.2 路由器的基本配置 8.2.3 实训项目：使用路由器模拟互连网络

  13. 8.2.1 路由器的功能及工作原理 1．路由器的主要功能 （1）在网络间接收节点发送的数据包，根据数据包中的源地址和目的地址，对照自己的路由表，把数据包直接转发到目的节点。 （2）为网际间通信选择最合理的路由。当向路由器发送信息时，它会找一条最佳路径，既是传送信息的最快途径。多个路由器相连，从一个路由器传到另一个路由器称为驿站。当信息在网络中传输时，路由器本身会选择最佳传输路径，当发现网络拥挤时，它会自动跳到其他的路径来完成传输。

  14. 8.2.1 路由器的功能及工作原理 1．路由器的主要功能 （3）拆分和包装数据包。 （4）不同协议网络之间的连接，目前有些中、高档的路由器往往具有多通信协议支持的功能。 （5）目前大部分路由器都具备一定的防火墙的功能，能够屏蔽内部网络的IP地址，自由设定IP地址、通信端口过滤，使网络更加安全。

  15. 8.2.1 路由器的功能及工作原理 1．路由器的主要功能 （3）拆分和包装数据包。 （4）不同协议网络之间的连接，目前有些中、高档的路由器往往具有多通信协议支持的功能。 （5）目前大部分路由器都具备一定的防火墙的功能，能够屏蔽内部网络的IP地址，自由设定IP地址、通信端口过滤，使网络更加安全。

  16. 8.2.1 路由器的功能及工作原理 2．路由器及工作原理 路由器在发送数据时，找最佳路径的过程叫做“路由”。路由的确定就发生在网络层，路由选择功能使得路由器能够确定目的地的可用路径，建立包的首选路径。在确定网络路径时，路由选择协议使用网络拓扑信息，这些信息由网络管理员配置，或者通过运行于网络的动态进程收集。路由器确定了应用哪条路径后，进而交换包，接收从一个接口收到的包，然后将其转发到能反映到目的地有最优路径的另一个接口或端口。

  17. 8.2.1 路由器的功能及工作原理 其工作过程大致如下： （1）路由器接收来自它连接的某个网络的数据。 （2）路由器将数据向上传递到协议栈的网际层，舍弃网络层的信息，并且重新组合IP数据报。 （3）路由器检查IP报头中的目的地址。如果目的地址位于发出数据的那个网络，那么路由器就放下被认为已经达到目的地的数据。 （4）如果数据要送往另一个网络，那么路由器就查询路由表，以确定数据要转发到的目的地。 （5）路由器确定哪个适配器负责接收数据后，就通过相应的网络层软件传递数据。

  18. 8.2.1 路由器的功能及工作原理 3．静态路由和动态路由 路由器的路由可以分为静态路由和动态路由两类。静态路由是通过人工设定的，而动态路由是路由器自己学习得到的。选择路由有路由表，静态路由表为事先设置固定不变的路径表；动态路由表是根据网络拓扑、负载的改变等情况自动调整的路径表。 静态路由是由人工来管理的。根据互连网络的拓扑结构和连接方式，网络管理人员可以为路由器建立静态路由。 与静态路由不同，动态路由可以通过路由器自身的学习，自动修改和刷新路由表。

  19. 8.2.1 路由器的功能及工作原理 为了使用动态路由，互连网络中的路由器必须运行相同的路由选择协议，执行相同的路由选择算法。目前，应用最广泛的路由选择协议有两种，一种叫做路由信息协议（RIP），另一种叫做开放式最短路径优先协议（OSPF）。RIP利用向量-距离算法，而OSPF则使用链路-状态算法。 不管采用何种路由选择协议和算法，路由信息应该以精确的、一致的观点反映新的互连网络拓扑结构。当一个互连网络中所有的路由器都运行着相同的、精确的、足以反映当前互连网络拓扑结构的路由信息时，我们就说路由已经收敛。快速收敛是路由选择最希望具有的特征。

  20. 8.2.1 路由器的功能及工作原理 4．路由器在网络互连中的作用 （1）提供异构网络的互连

  21. 8.2.1 路由器的功能及工作原理 （2）实现网络的逻辑划分

  22. 8.2.1 路由器的功能及工作原理 （3）实现VLAN之间的通信

  23. 8.2.2 路由器的基本配置 网络层有自己的源和目的地址信息，如互连网络的IP地址。路由器利用IP地址来确定信息包发往哪个网络，如果源和目的网络号在同一网络中则送往该网络的指定主机。一个信息包到达路由器后，先进入队列，然后路由器逐一处理：提取信息包的目的地址，查看路由表，如果到达目的地的路径不止一条，则选择一条最佳路径。如果源子网的信息包太长，目的子网无法接受，路由器就把它分成更小的包，TCP/IP中把这个过程叫“分段”。

  24. 8.2.2 路由器的基本配置 1．路由器端口 路由器与网络的连接部分称为接口，也称为端口。在进行IP路由选择时，每个接口必须具有一个独立的、唯一的网络（或子网）地址。交换功能使得一台路由器能够在一个接口上接收分组并且把它转发到另一个接口上。路由选择功能使得路由器能够选择最恰当的接口来进行分组的转发。地址的主机部分指的是路由器上的某个特定接口，该接口连接到该网络/子网上相邻的路由器。 路由器支持各种局域网的物理接口和支持各种广域网的接口。局域网接口中，包括以太网接口、快速以太网接口、千兆以太网接口、令牌环网接口、ATM接口等。在广域网接口中，有支持广域网串行链路的串行口、支持SDH光纤连接的接口等。

  25. 8.2.2 路由器的基本配置 2．控制终端与路由器的连接 路由器自身不带输入和输出设备，要对路由器进行配置，必须将路由器和某台计算机连接起来，借助计算机来调用路由器系统软件进行配置。 在第一次使用路由器时，采用Console端口对路由器进行配置。用反接线一端通过RJ-45到DB-9连接器与计算机的COM1口相连，另一端与路由器Console端口相连，如图所示。

  26. 8.2.2 路由器的基本配置 （1）安装超级终端仿真程序 在Windows中缺省安装超级终端组件，如果未安装，则可按照Windows中添加Windows组件的方法安装即可（选择“开始”→“设置”→“控制面板”→“添加/删除程序”→“添加Windows组件”，双击“附件与工具”，双击“通信”，选择“超级终端”）。 （2）建立超级终端会话 运行超级终端程序，出现 “连接到”窗口，在“连接时使用”对话框中，选择所连接端口COM1，然后单击“确定”，弹出 “端口设置”窗口。

  27. 8.2.2 路由器的基本配置 （3）端口设置 在“端口属性”设置窗口中，提供了终端会话参数的设置，包括波特率（每秒位数），数据位等。一般路由器的初始化配置中要求还原为默认值。即波特率为9600，数据位为8位，无奇偶校验，1位停止位，无数据流控制。单击COM1属性窗口中的“确定”后，出现连接描述窗口。 （4）连接描述窗口 在连接描述窗口中输入连接的名称，单击“确定”就进入到终端会话形式。在终端会话形式下，如果路由器已正常启动，则单击“回车”键就可以进入到路由器的命令行状态。

  28. 8.2.2 路由器的基本配置 3．路由器的命令行 （1）路由器的操作模式

  29. 8.2.2 路由器的基本配置 （2）路由器不同模式之间的切换 ① 用户模式与特权模式的转换 Router>enable Password:student Router#disable ② 其他模式之间的转换命令 Router> Router>enable Router# Router# configure terminal Router(config)# Router(config)#line console 0 Router(config-line)# Router(config-line)#exit Router(config)# Router(config)#interface f0/0 Router(config-if)# Router(config-if)# exit Router(config)# Router(config)#router rip Router(config-router)# Router(config-router)# end Router# （3）帮助命令的使用 ? 字母+？ 命令名+空格+ ？ （4）查看命令的使用 show history show version

  30. 8.2.2 路由器的基本配置 4．静态路由的配置 静态路由配置硬件连接图

  31. 8.2.2 路由器的基本配置 路由器的相关配置参数 依据网络环境及相关配置参数配置静态路由(具体配置过程请参见教材229-230页内容)，使得网络中的所有计算机通过静态路由能够彼此通信。

  32. 8.2.3 实训：使用路由器模拟互连网络 1．实训目的 （1）学会路由器配置环境的搭建。 （2）掌握路由器的基本配置，包括路由器名、密码、接口的配置。 （3）掌握静态路由和动态路由协议的配置及其测试。 2．实训设备与条件 路由器Router3台、网线若干、微机3台、反接线或配置电缆3条。路由器的S0/0端口充当DCE端，快速以太网端口F0/0与计算机相连，反接线一端通过RJ-45到DB-9连接器与计算机的串行口（如COM1口）相连，另一端与路由器的Console端口相连。

  33. 8.2.3 实训：使用路由器模拟互连网络 路由器配置实训硬件连接图 计算机上安装超级终端仿真软件，使其能够远程登录到路由器。 3．实训内容和步骤 实训内容和具体配置步骤请参见教材231-233页内容。

  34. 8.3 两个专用网之间的互连 8.3.1 双网卡实现两个专用网的互连 8.3.2 单网卡实现两个专用网的互连 8.3.3 实训：两个专用网络之间的安全连接

  35. 8.3.1 双网卡实现两个专用网的互连 1．服务器的配置 在欲设置为软路由的服务器中安装两块网卡，并为两块网卡的TCP/IP分别配置IP地址信息（例如，192.168.1.1/255.255.255.0和192.168.2.1/255.255.255.0），使两块网卡分别处于两个不同的IP网段，如图所示。

  36. 8.3.1 双网卡实现两个专用网的互连 1．服务器的配置 配置网卡的TCP/IP参数 使用Windows Server 2003作为软件路由器 2．客户端的配置 在Windows Server 2003服务器部分配置完成后，LAN1和LAN2也必须配置相关的TCP/IP参数，且网关必须指向Windows Server 2003服务器。当目的主机不在本子网时，数据包也可通过服务器的IP转发到另一子网中。 3．测试路由器 为保证所有配置得到验证，使用ping命令测试网络。

  37. 8.3.2 单网卡实现两个专用网的互连 可以在Windows 服务器上绑定两个IP地址，然后在Windows Server 2003上启动路由服务，将Windows Server 2003作为路由器，实现两个网段的互连互通。 其网络连接与TCP/IP相关参数如图所示。

  38. 8.3.2 单网卡实现两个专用网的互连 1．实现原理 在没有路由器的情况下，只有在同一个IP子网内的计算机才能通信。不在同一网段内的两台计算机，即使把它们连接在同一交换机上，在只使用TCP/IP时，它们是无法通信的。 我们知道，一台计算机是可以有多个IP地址的，如果给一台服务器绑定两个以上IP地址，其中一个IP地址在一个网段中（如192.168.1.1），另一个IP地址在另一个网段中（如192.168.2.1），再给服务器提供路由功能，这两个IP地址充当网关，就可以把两个网段连接在一起了。 在Windows Server 2003绑定两个IP地址的绑定方法请读者参见教材236页内容。

  39. 8.3.2 单网卡实现两个专用网的互连 2．服务器和客户端的配置 服务器和客户端的配置与双网卡路由器的配置方法一样，这里不再讲述。 3．测试路由器 在所有的设置完成之后，用ping命令测试与另外一个网段的通信是否正常。如果设置正确，通信就会没问题。 4．停止服务 停止两个网段的通信，其操作步骤请读者参见教材237页内容。

  40. 8.3.3 实训：两个专用网络之间的连接 1．实训目的 在Windows Server 2003操作系统下，通过软路由服务器配置连接，实现两个局域网用户数据互通。 2．实训设备和条件 （1）配置环境的要求 采用的硬件环境如图所示。

  41. 8.3.3 实训：两个专用网络之间的连接 采用虚拟机环境如图所示 （2）配置参数的要求 Windows Server 2003服务器：与Windows 2000 Professional客户机相连的网卡IP地址为10.150.8.1，子网掩码为255.255.255.0，网关为10.150.8.1；与Windows 98客户机相连的网卡IP地址为10.150.9.1，子网掩码为255.255.255.0，网关为10.150.9.1。

  42. 8.3.3 实训：两个专用网络之间的连接 （2）配置参数的要求 Windows 2000 Professional 客户机：IP地址为10.150.8.2，子网掩码为255.255.255.0，网关为10.150.8.1。 Windows 98 客户机：IP地址为10.150.9.2，子网掩码为255.255.255.0，网关为10.150.9.1。 3．实训内容与步骤 本实训的具体内容和操作步骤请大家参见教材238页。

  43. 8.4 软路由实现两个网段的互连 8.4.1 Win_Ser_2003软路由功能的特点 8.4.2 基于Win_Ser_2003的路由解决方案 8.4.3 Win_Ser_2003路由服务的安装与配置 8.4.4 客户端的设置 8.4.5 实训项目：静态路由和动态路由的配置

  44. 8.4.1 软路由功能的特点 1．Windows Server 2003的软路由特点 （1）支持多种协议 支持的协议有：网际协议（IP）、网际包交换（IPX）、AppleTalk的多协议单播路由、工业标准单播IP路由协议、开放式最短路径优先（OSPF）及路由信息协议（RIP）。 （2）提供多种服务 提供的服务有：工业标准IPX路由协议和服务、IPX路由信息协议（RIP）和IPX服务广告协议（SAP）、IP多播通信转发的IP多播服务—“Internet组管理协议（IGMP）”路由器模式和IGMP代理模式、IP网络地址转换（NAT）服务。

  45. 8.4.1 软路由功能的特点 （3）具有多种功能 其功能有：IP和IPX数据帧安全性和性能筛选，通过拨号WAN链接的请求拨号路由选择，虚拟专用网络（VPN）支持，支持基于网际安全协议（IPSec）的点对点隧道协议（PPTP）和第二层隧道协议（L2TP）。对IP动态主机配置协议（DHCP）中继代理的支持，使用“Internet控制消息协议（ICMP）”路由器发现的路由器发布的支持，使用IP中的IP隧道支持，支持通用“管理信息基础（MIB）”的简单网络管理协议（SNMP）。

  46. 8.4.2 基于Win2003的路由解决方案 1. 软件路由配置的条件 要将Windows Server 2003配置成路由器，须具备以下条件。 △ 有连接LAN或WAN的设备。 △ Windows Server 2003须安装路由器路由的协议（如IP、IPX或AppleTalk）。 △ 根据不同的路由的协议，须安装相应的路由协议（如IP或IPX的RIP、OSPF，IPX的SAP）。

  47. 8.4.2 基于Win2003的路由解决方案 2. 简单路由方案 简单路由方案的网络拓扑。在此网络拓扑中，Windows Server 2003服务器作为路由器，该路由器连接两个LAN子网（LAN1和LAN2）。

  48. 8.4.2 基于Win2003的路由解决方案 3. 多路由器方案 多路由方案的网络拓扑。LAN1中的用户要想访问LAN3中的资源，必须经过Router1和Router2的路由协议转换，所以此方案需要路由协议。

  49. 8.4.2 基于Win2003的路由解决方案 4. 请求拨号路由方案 请求拨号路由方案的网络拓扑。子网1和子网2实际的距离非常远，两个子网之间必须通过诸如电话线调制解调器或ADSL等设备相接。在此拓扑结构中Router1和Router2分别连接在模拟电话线路上。

  50. 8.4.3 Win2003路由服务的安装与配置 1．Windows Server 2003路由服务的安装 安装的具体步骤请参见教材241-242页内容。 2．Windows Server 2003路由服务的配置 为使LAN1中PC1与LAN2中PC2之间通信，其Windows Server 2003路由服务的配置过程请参见教材242-244页内容。

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