[科普中国]-计算机网络互连

计算机网络互连允许更多的异种设备能够进入网络,提供更多传输协议和更为有效的网络互连服务。

将多个局域网(LAN)连接起来组成一个大的网络,每一个LAN成为这个网络中的一个部件,这样的一个网络称为互连网。在互连网中,一个LAN的服务和资源可以被另一个LAN上的用户访问,互连网中的通信对用户来说是透明的。因此,用户把互连网看成是一个大的网络系统。

网络互连发展的动力网络互连发展的动力主要基于下面几点:

1、计算机网、公用数据网、B一ISDN、ATM网、FDDI光纤网等技术已获得长足进步；

2、个人机、多媒体、高性能工作站、超级计算机、光计算机技术发展十分迅速；

3、应用信息系统的应用范围日益拓宽，要求连网的用户数量与日俱增，且对网络的服务类型和功能的要求日益增强；

4、组建国家网和全球通信网将是人类信息化社会的重要标志。

这些都有力推动了网络互连技术的兴起和蓬勃发展。网络互连的目的是要满足日益增长的用户需求，实现信息的高速化、多元化和智能化,在更大范围内实现通信、分布式处理和资源共享。信息高速公路建设的目的也正是如此。一个国家的信息高速公路可将不同部门，不同地区，不同行业的信息网互连起来,实现国内信息资源共享，形成国家信息基础设施。进而，不同国家的信息高速公路的互连将可实现世界范围内的信息资源共享，及时交流和共用自然科学、人文和社会科学等领域的最新信息和成果，为促进人类文明和繁荣的发展进程提供强有力的手段和支撑环境。

网络互连的基本形式网络互连主要有3种形式1。

(1)同种网络之间的互连。指采用相同拓扑结构和系统结构的相互独立的局域网络互连。包括通过微波、卫星或电信链路互连分散在不同地理位署的同类局域网络。

(2)异种网络之间的互连。主要指采用不同拓扑结构和系统结构的相互独立的局域网络的互连。

(3)局域网与远程公共数据网之间的互连。指先将若干元素(包括计算机等设备)局部地连接在一起，再通过信关与远程网互连。

网络互连的基本要求(1)在网络之间提供数据传输的链路。至少需要一个物理的链路、媒体访问控制、逻辑链路控制等功能。

(2)在不同网络上的用户进程之间提供数据的差错控制、流量控制和路由选择等服务。

(3)提供会计功能、记录各种网络和网络连接器的使用情况，并保留状态信息。

(4)尽量不改变各个网络的硬件、软件和通信协议，以减少对各个网络的影响。

(5)尽量减少对各个网络内部的数据通信的延时、吞吐率等性能的影响。

(6)尽量减低成本。网络互联的通常做法，是在网络之间设置一种称为网间连接器(gaetway)的专门装置。因此，上述互连的基本要求也是设计网间连接器所必须满足的基本要求。

网络互连的结构方案网络互连的逻辑构成着重从概念上和功能上对网络结构进行分析、描述。其逻辑构成实
质上与计算机网络完全类同，也可以分成3层模式。

(1)传输管理功能。负责将构成网际报文的信息正确无误地从源主机传送到目的主机。

(2)服务管理功能。实现网际进程间的通信，并提供网际数据收集、文件传送、远程作业录入、情报检索等服务项目。

(3)应用层。其功能随用户程序而异。

一个网络互联系统主要由两部分组成。

(1)网络。可以是远程网和局域网。

(2)网际通信处理机。这是网络互联系统中的关键部件。可以细分为网际信关、网桥、网端信关和协议转换器等。

a.网示信关用于将两个或两个以上体系结构不同的计算机网络互连起来,其基本功能是实现网络之间的管理，包括网际流控制、路由选择和协议转换等。

b.网桥用来将两个或两个以上网络体系结构基本相同的计算机网络互连起来,而不需要进行网络协议转换，但必须具备网际流控制和路由选择等功能。

c.网端信关提供接纳与网络体系结构不同的其它主机进网功能的设备。多个网络可以共用一个网端信关。

d.协议转换器用来连接两个网络体系不同的主机。协议转换器有着网际信关的核心功能，是网际信关的特例，即所连接的两个不同体系结构的网已经退化成两个节点。对于交换方式不同的网络，除了进行相应的协议转换外，还应该进行交换方式转换，交换方式转换包括适当的软件和硬件处理。

网络间通信协议网间通信协议IP在150参考模型的位置介于网络层和传输层之间，作用是为位于两个不同网络上的主机提供数据报服务。

一个网络上的用户进程向另一个网络上的用户进程发一个信息包，首先在发送主机的传输层形成一个带有全局网络地址的数据报，IP模块在IP数据报上加一个头，然后将数据报送到网间连接器。网间连接器将分组拆开，恢复为原始数据报，分析IP的头以决定该数据报包含的是控制信息还是数据。若是数据，网间连接器必须作路径选择的判断。在发送数据前，网间连接器需要将数据分段，每个段成为独立的IP数据报，然后排成队列以便发送。目的主机将相应的头除去，恢复成IP数据报，将它们级存起来，然后重新组装成原始的数据,最后传送至更高层的协议处理，由更高层协议负责数据流的排序，端到端的差错控制和流控。

从上述操作过程可知，IP主要解决3个问题：寻址、路径选择、分段和重装。

本词条内容贡献者为:

王慧维 - 副研究员 - 西南大学