近年来，许多单位和部门根据实际需要都组建了局域网，这为日常事务处理带来了极大的便利。然而，有些单位不同部门之间的局域网相互独立，未实现真正意义上的信息共享。因此,网络互联在这种环境中显得尤为重要。通过局域网互连，可以实现真正的信息共享，使沟通更加便捷。

中文名

局域网互连

外文名

LAN interconnection;

范    围

局域性硬件设备

网桥、交换器、路由器等

实现方法

硬件与软件相结合

领    域

通信、计算机等

局域网互连局域网(LAN)概述

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局域网互连局域网的定义

LAN定义和特点：覆盖范围小；成本低；传输速率高；误码率低，可靠性高；介质适应性强使用灵活，易于操作，便于维护维修；结构简单，易于实现。

LAN的拓扑结构和传输介质：

1.常见局域网拓扑结构为：星型、总线型和环型；

2.常用局域网传输介质为：双绞线、同轴电缆、光纤和地面微波。[1]

局域网互连局域网的分类

按网络的转接方式划分：共享介质局域网和交换式局域网；

按网络的资源管理方式划分：对等式局域网和非对等式局域网；

按网络中传输的信号形式划分：基带局域网和宽带局域网；

按网络的拓扑结构划分：星型、环型和总线型局域网；

按网络的传输介质划分：同轴电缆、双绞线、光纤和无线局域网；

按网络的介质控制访问方式划分：以太局域网、令牌总线局域网和令牌环局域网。[1]

局域网互连局域网的组成

局域网由计算机、传输介质、网络连接部件与转发设备、网络操作系统和局域网应用软件组成。

局域网中计算机又可分为服务器和工作站两类；

连接部件与转发设备包括介质的连接器件、网卡、集线器和交换机等；

不同类型和不同应用的局域网，其操作系统和应用软件是不同的。[1]

局域网互连网络互连技术

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随着网络应用技术的发展，网络互联技术已经成为网络技术中的一个重要研究内容。网络互联技术是指：将分布在不同地理位置的网络、设备相连接，构成更大规模的网络系统，实现网络资源的共享。用于实现网络互联技术的网络、设备可以是同类型的网络、异构网络、运行于各种协议的设备与系统。在整个互联形成的更大的网络中，任何子网的网络资源都应该是整个网络的资源，而且在互联后的网络中，网络的共享资源与网络的物理结构(OSI 模型中的第一层)是分离的。对于互联后的网络，网络的拓扑结构对于任何一个子用户都是透明的，因此在网络实现互联后，从管理的角度(技术上)，应该能够屏蔽各子网在网络协议(Protocol)、服务类型及网络管理等方面的差异。对于即将要实现互联的各子网，应该具备以下必要的条件：在子网间提供链路，即提供：物理线路、数据线路；在不同的网络接点(Node)的进程之间提供适当的路由来交互数据；提供网络计帐服务，记录网络资源的使用情况；提供各种特色网络互联服务，尽量不改变主干网的结构。网络互联从通信参考模型的角度可分为几个层次：在物理层使用中继器 (repeater)，通过复制位信号延伸网段长度；在数据铁路层使用网桥(bridge)，在局域网之间存储或转发数据帧；在网络层使用路由器(router)在不同网络间存储转发分组信号；在传输层及传输层以上，使用网关(gateway)进行协议转换，提供更高层次的接口。因此中继器、网桥、路由器和网关是不同层次的网络互联设备。网络互联的类型主要有以下几种：

局域网(LAN)与局域网(LAN)互联；

局域网(LAN)与广域网(WAN)互联；

局域网(LAN)与广域网(WAN)再与局域网(LAN)互联；

广域网(WAN)与局域网(LAN)再与广域网(WAN)互联(异地)；

广域网(WAN)与广域网(WAN)互联。

按照 OSI 模型的定义，连接两个子网的设备可以按照其所处的层次或所支持的协议分类。中继器(Repeater)、集线器(Hub)、网桥(Bridge)、交换器(Network Switch)、路由器(Network Router)(读取每一个数据包中的地址然后决定如何传送的专用, 智能性的网络设备)。网络硬件设备有的必须与相关的软件相配合，才能正常使用，如：网卡、网桥、路由器等。[2]

局域网互连局域网互连

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局域网互连是在网络互连技术的基础上实现的。局域网互连需要一定的设备来实现，下面介绍几种相关设备。

局域网互连中继器

中继器(Repeater)工作在 OSI 七层模型的第一层，即物理层。中继器(repeater)又称重发器。由于网络节点间存在一定的传输距离，网络中携带信息的信号在通过一个固定长度的距离后，会因衰减或噪声干扰而影响数据的完整件，影响接收节点正确的接收和辨认，因而经常需要运用中继器。中继器接受一个线路中的报文信号， 将其进行整形放大、重新复制，将新生成的复制信号转发至下—网段或转发到其它介质段。 这个新生成的信号将具有良好的波形。

中继器一般用于方波信号的传输。有电信号中继器和光信号中继器，它们对所通过的数据不作处理，主要作用在于延长电线和光线的传输距离。每种网络都规定了一个网段所容许的最大长度。安装在线路上的中继器要在信号变得太弱或损坏之前，将接收到的信号还原、重新生成原来的信号，并将更新过的信号放回到线路上，使信号在更靠近目的地的地方开始二次传输，以延长信号的传输距离。安装中继器可使接点间的传输距离加长。

中继器仅在网络的物理层起作用，它不以任何方式改变网络的功能。

中继器不同于放大器，放大器从输入端读入旧信号，然后输出一个形状相同、放大的新信号。放大器的特点是实时、实形地放大信号。它包括输人信号的所有失真。在放大信号的时候，对失真也进行了放大。也就是说， 放大器不能分辨需要的信号和噪声，它将输入的所有信号都进行放大，而中继器则不同，它并不是放大信号。而是重新生成它。当接受到一个微弱或损环的信号时，它将按照信号的原始长度一位一位地复制信号。因此，中继器是一个再生器，而不是一个放大器。

中继器使得网络可以跨越一个较大的距离。在中继器的两端，其数据速率、协议(数据链路层)和地址空间都相同。[2]

局域网互连网桥

网桥(Bridge)是存储转发(Store-and-forward)设备，用来连接同一类型的局域网。网桥将数据帧送到数据链路层(DLL)进行差错校验，再送到物理层(PLL)，通过物理传输介质送到另一个子网或网段。它具备寻址与路径选择的功能。 在接收到帧(Frame)之后、 要决定正确的路径将帧送到相应的目的站点 。

网桥能够互联两个采用不同数据链路层协议、不向传输速率、不向传输介质的网络。它要求两个互联网络在数据链路层以上采用相同或兼容的协议 。

网桥同时作用在物理层(PLL) 和数据链路层(DLL)，用于网段之间的连接，也可以在两个相同类型的网段之间进行帧中继。网桥可以访问所有连接节点的物理地址，有选择性地过滤通过它的报文。当在一个网段中生成的报文要传到另外一个网段中时，网桥开始苏醒，转发信号；而当某个报文在本身的网段中传输时，网桥处于睡眠状态。

当一个帧到达网桥时，网桥不仅重新生成信号、而且检查目的地址，将新生成的原信号复制件仅仅发送到这个地址所属的网段。每当网桥收到一个帧时，它读出帧中所包含的地址， 同时将这个地址同包含所有节点的地址表相比较。当发现一个匹配的地址时，网桥将查找出这个节点属于哪个网段，然后将这个包传送到那个网段。

网桥在两个或两个以上的网段之间存储或转发数据帧，它所连接的不同网段之间在介质、电气接口和数据速率上可以存在差异。网桥两端的协议和地址空间保持一致。

网桥比中继器多了一点智能。中继器不处理报文，它没有理解报文中任何东西的智能，它只是简中地复制报文。而网桥有一些小小的智能，它可以知道两个相邻网段的地址。

网桥与中继器的区别在于：网桥具有使不同网段之间的通信相互隔离的逻辑，或者说网桥是一种聪明的中继器。它只对包含预期接收者网段的信号包进行中继。这样，网桥起到了过滤信号包的作用，利用它可以控制网络阻塞，同时隔离出现了问题的链路。

但网桥在任何情况下都不修改包的结构或包的内容，因此只可以将网桥应用在使用相同协议的网段之间。为了在网段之间进行传输选择，网桥需要一个包含与它连接的所有节点地址的查找表，这个表指出各个节点属于哪个段。这个表是如何生成的以及有多少个段连接到一个网桥上决定了网桥的类型和费用。[2]

局域网互连路由器

路由器可以工作在物理层(PHL)、数据链路层(DLL)和网络层(NLL)。它比中继器和网桥更加复杂。 在路由器所包含的地址之间，可能存在若干路径，路由器可以为某次特定的传输选择一条最好的路径。

报文传送的目的地网络和目的地址一般存在于报文的某个位置。当报文进入时，路由器读取报文中的目的地址，然后把这个报文转发到对应的网段中。它会取消没有目的地的报文传输。对存在多个子网络或网段的网络系统，路由器是很重要的部分。路由器可以在多个互联设备之间中继数据包。它们对来自某个网络的数据包确定路线，发送到互联网络中任何可能的目的网络中。

当网络节点发送一个数据包到邻近网络时，数据包将会先传送到连接处的路由器中；然后通过这个路内器把它转发到目的网络中。如果在发送和接收网络之间没有一个路由器直接将它们连接，则发送端的路由器将把这个包通过和它相连的网络，送往通向最终目的地路径上的下一个路内器，那个路由器将会把这个数据包传递到路径中的下一个路由器。如此这般，最后到达最终日的地。

路由器(Router) 如同网络中的一个节点(Node) 那样工作。 但是大多数节点仅仅是一个网路的成员。 而路由器同时连接到两个或更多的网络中，并同时拥有它们所有的地址。路由器从所连接的节点上接收数据包(Pack)，同时将它们传送到第二个连接的网络中。当一个接收包的目标节点位于这个路由器所不连接的网络中时，路由器(Router) 有能力决定哪一个连接网络是这个包最好的下一个中继点。一旦路由器识别出一个数据包所走的最佳路径，它将通过合适的网络把数据包传递给下一个路由器。下一个路由器再检查目标地址，找出它所认为的最佳路由，然后将该数据包送往目的地址，或送住所选路径上的下一个路由器(Router)。

路由器(Router) 是在具有独立地址空间、数据速率和介质的网段间存储转发信号的设备。路由器连接的所有网段，其协议是保持一致的。[2]

局域网互连网关

网关(Gateway) 又被称为网间协议变换器(也称为信关)，网关是比用网桥(Bridge)及路由器(Router) 更复杂的网络互联设备，以实现不同通信协议的网络之间、包括使用不同网络操作系统的网络之间的互联。由于它在技术上与它所连接的两个网络的具体协议有关，因而用于不同网络间转换连接的网关是不相同的。一个普通的网关(Gateway) 可用于连接两个不同的总线或网络。由网关进行协议转换，提供更高层次的接口。

网关(Gateway)允许在具有不同协议和报文组的两个网络之间传输数据。在报文从一个网段到另一个网段的传送中，网关提供了一种把报文重新封装形成新的报文组的方式。网关需要完成报文的接收、翻译与发送。它使用两个微处理器和两套各自独立的芯片组。每个微处理器都知道自己本地的总线语言，在两个微处理器之间设置一个基本的翻译器。 I/O数据通过微处理器，在网段之间来回传递数据。在工业数据通信中网关最显著的应用就是把一个现场设备的信号送往另一类不同协议或更高一层的网络。例如把 ASI(ActuatorSnsor Interface) 网段的数据通过网关送往 PROFIBUS DP 网段。

为了实现不同协议的网络间的互联，网关(Gateway) 应该能够实现不同网络协议间的转换，在具体实现技术上与它所互联的两个具体的网络协议相关。支持不同网络协议之间转换的网关(定义与功能)是不相同的。[2]

参考资料

1.

谢希仁著．计算机网络：电子工业出版社，2013

2.

陈在平，岳有军著．工业控制网络与现场总线技术：机械工业出版社，2008