局域網互連

LAN定義和特點：覆蓋範圍小；成本低；傳輸速率高；誤碼率低，可靠性高；介質適應性強使用靈活，易於操作，便於維護維修；結構簡單，易於實現。

LAN的拓撲結構和傳輸介質：

1.常見局域網拓撲結構為：星型、總線型和環型；

2.常用局域網傳輸介質為：雙絞線、同軸電纜、光纖和地面微波。 ^[1] 

按網絡的轉接方式劃分：共享介質局域網和交換式局域網；

按網絡的資源管理方式劃分：對等式局域網和非對等式局域網；

按網絡中傳輸的信號形式劃分：基帶局域網和寬帶局域網；

按網絡的拓撲結構劃分：星型、環型和總線型局域網；

按網絡的傳輸介質劃分：同軸電纜、雙絞線、光纖和無線局域網；

按網絡的介質控制訪問方式劃分：以太局域網、令牌總線局域網和令牌環局域網。 ^[1] 

局域網由計算機、傳輸介質、網絡連接部件與轉發設備、網絡操作系統和局域網應用軟件組成。

局域網中計算機又可分為服務器和工作站兩類；

連接部件與轉發設備包括介質的連接器件、網卡、集線器和交換機等；

不同類型和不同應用的局域網，其操作系統和應用軟件是不同的。 ^[1] 

隨着網絡應用技術的發展，網絡互聯技術已經成為網絡技術中的一個重要研究內容。網絡互聯技術是指：將分佈在不同地理位置的網絡、設備相連接，構成更大規模的網絡系統，實現網絡資源的共享。用於實現網絡互聯技術的網絡、設備可以是同類型的網絡、異構網絡、運行於各種協議的設備與系統。在整個互聯形成的更大的網絡中，任何子網的網絡資源都應該是整個網絡的資源，而且在互聯後的網絡中，網絡的共享資源與網絡的物理結構（OSI 模型中的第一層）是分離的。對於互聯後的網絡，網絡的拓撲結構對於任何一個子用户都是透明的，因此在網絡實現互聯後，從管理的角度（技術上），應該能夠屏蔽各子網在網絡協議（Protocol）、服務類型及網絡管理等方面的差異。對於即將要實現互聯的各子網，應該具備以下必要的條件：在子網間提供鏈路，即提供：物理線路、數據線路；在不同的網絡接點（Node）的進程之間提供適當的路由來交互數據；提供網絡計帳服務，記錄網絡資源的使用情況；提供各種特色網絡互聯服務，儘量不改變主幹網的結構。網絡互聯從通信參考模型的角度可分為幾個層次：在物理層使用中繼器 (repeater)，通過複製位信號延伸網段長度；在數據鐵路層使用網橋(bridge)，在局域網之間存儲或轉發數據幀；在網絡層使用路由器(router)在不同網絡間存儲轉發分組信號；在傳輸層及傳輸層以上，使用網關(gateway)進行協議轉換，提供更高層次的接口。因此中繼器、網橋、路由器和網關是不同層次的網絡互聯設備。網絡互聯的類型主要有以下幾種：

局域網（LAN）與局域網（LAN）互聯；

局域網（LAN）與廣域網（WAN）互聯；

局域網（LAN）與廣域網（WAN）再與局域網（LAN）互聯；

廣域網（WAN）與局域網（LAN）再與廣域網（WAN）互聯（異地）；

廣域網（WAN）與廣域網（WAN）互聯。

按照 OSI 模型的定義，連接兩個子網的設備可以按照其所處的層次或所支持的協議分類。中繼器（Repeater）、集線器（Hub）、網橋（Bridge）、交換器（Network Switch）、路由器（Network Router）（讀取每一個數據包中的地址然後決定如何傳送的專用, 智能性的網絡設備）。網絡硬件設備有的必須與相關的軟件相配合，才能正常使用，如：網卡、網橋、路由器等。 ^[2] 

局域網互連是在網絡互連技術的基礎上實現的。局域網互連需要一定的設備來實現，下面介紹幾種相關設備。

中繼器（Repeater）工作在 OSI 七層模型的第一層，即物理層。中繼器(repeater)又稱重發器。由於網絡節點間存在一定的傳輸距離，網絡中攜帶信息的信號在通過一個固定長度的距離後，會因衰減或噪聲干擾而影響數據的完整件，影響接收節點正確的接收和辨認，因而經常需要運用中繼器。中繼器接受一個線路中的報文信號， 將其進行整形放大、重新複製，將新生成的複製信號轉發至下—網段或轉發到其它介質段。 這個新生成的信號將具有良好的波形。

中繼器一般用於方波信號的傳輸。有電信號中繼器和光信號中繼器，它們對所通過的數據不作處理，主要作用在於延長電線和光線的傳輸距離。每種網絡都規定了一個網段所容許的最大長度。安裝在線路上的中繼器要在信號變得太弱或損壞之前，將接收到的信號還原、重新生成原來的信號，並將更新過的信號放回到線路上，使信號在更靠近目的地的地方開始二次傳輸，以延長信號的傳輸距離。安裝中繼器可使接點間的傳輸距離加長。

中繼器僅在網絡的物理層起作用，它不以任何方式改變網絡的功能。

中繼器不同於放大器，放大器從輸入端讀入舊信號，然後輸出一個形狀相同、放大的新信號。放大器的特點是實時、實形地放大信號。它包括輸人信號的所有失真。在放大信號的時候，對失真也進行了放大。也就是説， 放大器不能分辨需要的信號和噪聲，它將輸入的所有信號都進行放大，而中繼器則不同，它並不是放大信號。而是重新生成它。當接受到一個微弱或損環的信號時，它將按照信號的原始長度一位一位地複製信號。因此，中繼器是一個再生器，而不是一個放大器。

中繼器使得網絡可以跨越一個較大的距離。在中繼器的兩端，其數據速率、協議（數據鏈路層）和地址空間都相同。 ^[2] 

網橋(Bridge)是存儲轉發(Store-and-forward)設備，用來連接同一類型的局域網。網橋將數據幀送到數據鏈路層（DLL）進行差錯校驗，再送到物理層（PLL），通過物理傳輸介質送到另一個子網或網段。它具備尋址與路徑選擇的功能。 在接收到幀（Frame）之後、 要決定正確的路徑將幀送到相應的目的站點 。

網橋能夠互聯兩個採用不同數據鏈路層協議、不同傳輸速率、不同傳輸介質的網絡。它要求兩個互聯網絡在數據鏈路層以上採用相同或兼容的協議 。

網橋同時作用在物理層（PLL） 和數據鏈路層（DLL），用於網段之間的連接，也可以在兩個相同類型的網段之間進行幀中繼。網橋可以訪問所有連接節點的物理地址，有選擇性地過濾通過它的報文。當在一個網段中生成的報文要傳到另外一個網段中時，網橋開始甦醒，轉發信號；而當某個報文在本身的網段中傳輸時，網橋處於睡眠狀態。

當一個幀到達網橋時，網橋不僅重新生成信號、而且檢查目的地址，將新生成的原信號複製件僅僅發送到這個地址所屬的網段。每當網橋收到一個幀時，它讀出幀中所包含的地址， 同時將這個地址同包含所有節點的地址表相比較。當發現一個匹配的地址時，網橋將查找出這個節點屬於哪個網段，然後將這個包傳送到那個網段。

網橋在兩個或兩個以上的網段之間存儲或轉發數據幀，它所連接的不同網段之間在介質、電氣接口和數據速率上可以存在差異。網橋兩端的協議和地址空間保持一致。

網橋比中繼器多了一點智能。中繼器不處理報文，它沒有理解報文中任何東西的智能，它只是簡中地複製報文。而網橋有一些小小的智能，它可以知道兩個相鄰網段的地址。

網橋與中繼器的區別在於：網橋具有使不同網段之間的通信相互隔離的邏輯，或者説網橋是一種聰明的中繼器。它只對包含預期接收者網段的信號包進行中繼。這樣，網橋起到了過濾信號包的作用，利用它可以控制網絡阻塞，同時隔離出現了問題的鏈路。

但網橋在任何情況下都不修改包的結構或包的內容，因此只可以將網橋應用在使用相同協議的網段之間。為了在網段之間進行傳輸選擇，網橋需要一個包含與它連接的所有節點地址的查找表，這個表指出各個節點屬於哪個段。這個表是如何生成的以及有多少個段連接到一個網橋上決定了網橋的類型和費用。 ^[2] 

路由器可以工作在物理層（PHL）、數據鏈路層（DLL）和網絡層（NLL）。它比中繼器和網橋更加複雜。 在路由器所包含的地址之間，可能存在若干路徑，路由器可以為某次特定的傳輸選擇一條最好的路徑。

報文傳送的目的地網絡和目的地址一般存在於報文的某個位置。當報文進入時，路由器讀取報文中的目的地址，然後把這個報文轉發到對應的網段中。它會取消沒有目的地的報文傳輸。對存在多個子網絡或網段的網絡系統，路由器是很重要的部分。路由器可以在多個互聯設備之間中繼數據包。它們對來自某個網絡的數據包確定路線，發送到互聯網絡中任何可能的目的網絡中。

當網絡節點發送一個數據包到鄰近網絡時，數據包將會先傳送到連接處的路由器中；然後通過這個路內器把它轉發到目的網絡中。如果在發送和接收網絡之間沒有一個路由器直接將它們連接，則發送端的路由器將把這個包通過和它相連的網絡，送往通向最終目的地路徑上的下一個路內器，那個路由器將會把這個數據包傳遞到路徑中的下一個路由器。如此這般，最後到達最終日的地。

路由器（Router） 如同網絡中的一個節點（Node） 那樣工作。 但是大多數節點僅僅是一個網路的成員。 而路由器同時連接到兩個或更多的網絡中，並同時擁有它們所有的地址。路由器從所連接的節點上接收數據包（Pack），同時將它們傳送到第二個連接的網絡中。當一個接收包的目標節點位於這個路由器所不連接的網絡中時，路由器（Router） 有能力決定哪一個連接網絡是這個包最好的下一個中繼點。一旦路由器識別出一個數據包所走的最佳路徑，它將通過合適的網絡把數據包傳遞給下一個路由器。下一個路由器再檢查目標地址，找出它所認為的最佳路由，然後將該數據包送往目的地址，或送住所選路徑上的下一個路由器（Router）。

路由器（Router） 是在具有獨立地址空間、數據速率和介質的網段間存儲轉發信號的設備。路由器連接的所有網段，其協議是保持一致的。 ^[2] 

網關（Gateway） 又被稱為網間協議變換器（也稱為信關），網關是比用網橋(Bridge)及路由器（Router） 更復雜的網絡互聯設備，以實現不同通信協議的網絡之間、包括使用不同網絡操作系統的網絡之間的互聯。由於它在技術上與它所連接的兩個網絡的具體協議有關，因而用於不同網絡間轉換連接的網關是不相同的。一個普通的網關（Gateway） 可用於連接兩個不同的總線或網絡。由網關進行協議轉換，提供更高層次的接口。

網關（Gateway）允許在具有不同協議和報文組的兩個網絡之間傳輸數據。在報文從一個網段到另一個網段的傳送中，網關提供了一種把報文重新封裝形成新的報文組的方式。網關需要完成報文的接收、翻譯與發送。它使用兩個微處理器和兩套各自獨立的芯片組。每個微處理器都知道自己本地的總線語言，在兩個微處理器之間設置一個基本的翻譯器。 I/O數據通過微處理器，在網段之間來回傳遞數據。在工業數據通信中網關最顯著的應用就是把一個現場設備的信號送往另一類不同協議或更高一層的網絡。例如把 ASI（ActuatorSnsor Interface） 網段的數據通過網關送往 PROFIBUS DP 網段。

為了實現不同協議的網絡間的互聯，網關（Gateway） 應該能夠實現不同網絡協議間的轉換，在具體實現技術上與它所互聯的兩個具體的網絡協議相關。支持不同網絡協議之間轉換的網關（定義與功能）是不相同的。 ^[2]