第三章計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)

1、12第第3章章 計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的基本概念計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的基本概念 OSI參考模型參考模型 TCP/IP參考模型參考模型 中小網(wǎng)絡(luò)的中小網(wǎng)絡(luò)的IP地址管理劃分地址管理劃分 常用網(wǎng)絡(luò)測試命令常用網(wǎng)絡(luò)測試命令33.1 計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的提出：為了簡化對復(fù)雜的計算機網(wǎng)絡(luò)的研究、設(shè)計和分析工作；同時也為能使網(wǎng)絡(luò)中的不同的計算機系統(tǒng)、不同的通信系統(tǒng)和不同的應(yīng)用能夠互連、互通和互操作，提出了網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的概念。第第3章章 計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)4 3.1.1 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的基本概念 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)主要包括四個要素：實

2、體、系統(tǒng)、層和協(xié)議。 1實體：指軟件元素（如進(jìn)程等）或硬件元素（智能I/O芯片等）的抽象。能完成特定功能的進(jìn)程的抽象稱為邏輯實體，能完成發(fā)送和接收信息的物理實體稱為通信實體。不管是邏輯實體還是通信實體，描述的都是功能特性。3.1 計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)5 2系統(tǒng)：包含一個或多個實體，具有信息處理和通信功能的整體。通常一個系統(tǒng)總是硬件、軟件兩部分的有機結(jié)合。 3層：是處理復(fù)雜問題的一種結(jié)構(gòu)化技術(shù)。 分層的基本思想是把復(fù)雜的問題分解為多個層次，各層之間保持相對的獨立性。下層為上層提供服務(wù)，上層使用上層提供的服務(wù)。不同的網(wǎng)絡(luò)模型層次的數(shù)量、各層的名字、內(nèi)容、功能都不盡相同。 各層次間的

3、關(guān)系：在同一網(wǎng)絡(luò)體系的層次結(jié)構(gòu)中，下層為上層提供服務(wù)，上層利用下層提供的服務(wù)完成自己的功能，同時再向更上一層提供服務(wù)。因此，上層可看成是下層的用戶，下層是上層的服務(wù)提供者。 3.1 計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)6 4協(xié)議：協(xié)議是在系統(tǒng)中兩實體間完成通信或服協(xié)議：協(xié)議是在系統(tǒng)中兩實體間完成通信或服務(wù)所必須遵循的規(guī)則和約定的集合。這些規(guī)則和務(wù)所必須遵循的規(guī)則和約定的集合。這些規(guī)則和約定明確規(guī)定了所交換數(shù)據(jù)的格式和有關(guān)的同步約定明確規(guī)定了所交換數(shù)據(jù)的格式和有關(guān)的同步等問題。等問題。 從層次角度說，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)中所有同等層協(xié)議和接從層次角度說，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)中所有同等層協(xié)議和接口協(xié)議的集合。

4、口協(xié)議的集合。 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議組成的三要素：語義、語法和同步。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議組成的三要素：語義、語法和同步。 語義：由發(fā)出的命令請求，完成的動作和回送的響語義：由發(fā)出的命令請求，完成的動作和回送的響應(yīng)組成的集合做什么應(yīng)組成的集合做什么 語法以二進(jìn)制形式表示的命令和相應(yīng)的結(jié)構(gòu)怎語法以二進(jìn)制形式表示的命令和相應(yīng)的結(jié)構(gòu)怎么做么做 同步：有關(guān)事件順序的說明何時做同步：有關(guān)事件順序的說明何時做3.1 計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)7 3.1.2 常見的網(wǎng)絡(luò)層次模型常見的網(wǎng)絡(luò)層次模型 1974年繼年繼IBM公司提出第一個網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)公司提出第一個網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)構(gòu)SNA(系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu))之后，幾年中

5、各公之后，幾年中各公司推出了十幾個網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)方案。這些網(wǎng)絡(luò)司推出了十幾個網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)方案。這些網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)之間無法互通信和互操體系結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)之間無法互通信和互操作。為了在更大范圍內(nèi)共享網(wǎng)絡(luò)資源和相互通作。為了在更大范圍內(nèi)共享網(wǎng)絡(luò)資源和相互通信，人們迫切需要一個共同的可以參照的標(biāo)準(zhǔn)信，人們迫切需要一個共同的可以參照的標(biāo)準(zhǔn)，使得不同廠家的軟硬件資源和設(shè)備能夠互通，使得不同廠家的軟硬件資源和設(shè)備能夠互通信和互操作。信和互操作。3.1 計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)8 1OSI/RM參考模型參考模型 國際標(biāo)準(zhǔn)化組織國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO于于1977年成立了信息年成立了信息技術(shù)委

6、員會技術(shù)委員會TC97專門進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)專門進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化的工作。在綜合了已有的計算機網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化的工作。在綜合了已有的計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過多次討論研究絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過多次討論研究，最后公布了網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的七層參考模，最后公布了網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的七層參考模型型OSI/RM （Open System Interconnect/Reference Model）參考模型）參考模型 。3.1 計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)9 2TCP/IP參考模型參考模型 TCPIP協(xié)議是當(dāng)今計算機網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用最協(xié)議是當(dāng)今計算機網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用最廣泛、最成熟的網(wǎng)絡(luò)，已成為事實上的工廣泛、最成熟的網(wǎng)

7、絡(luò)，已成為事實上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。它是支持網(wǎng)際各異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)和異種業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。它是支持網(wǎng)際各異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)和異種機之間互連通信的一種公共網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。機之間互連通信的一種公共網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。 TCP和和IP兩個主要協(xié)議分別屬于傳輸層和兩個主要協(xié)議分別屬于傳輸層和網(wǎng)絡(luò)層，在網(wǎng)絡(luò)層，在Internet中起著重要的作用。中起著重要的作用。 3.1 計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)103.2 0SI參考模型參考模型 網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的初期，不同的網(wǎng)絡(luò)使用各自的硬件和軟件，造成大部分網(wǎng)絡(luò)不能兼容，也不能互相通信。 一些國際組織和大型公司制定了相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)：11 標(biāo)準(zhǔn)化過程的演變標(biāo)準(zhǔn)化過程的演變 廠商標(biāo)準(zhǔn)：廠商標(biāo)準(zhǔn)： IBM：SNA (

8、System Network Architecture)系統(tǒng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) DEC：DNA (Digital Network Architecture)數(shù)字?jǐn)?shù)字網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) SUN：AppleTalk 缺點：適用范圍：兼容性？缺點：適用范圍：兼容性？ 技術(shù)壟斷：競爭？技術(shù)壟斷：競爭？ 標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一：用戶利益？標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一：用戶利益？3.2 0SI參考模型參考模型12 國際標(biāo)準(zhǔn)國際標(biāo)準(zhǔn) ISO (International Standards Organization )國國際標(biāo)準(zhǔn)化組織：際標(biāo)準(zhǔn)化組織：OSI/RM (Open System Interconnection/

9、reference model)開發(fā)系統(tǒng)開發(fā)系統(tǒng)互聯(lián)參考模型，互聯(lián)參考模型，簡稱簡稱OSI參考模型參考模型 OSI參考模型是一種概念上的網(wǎng)絡(luò)模型參考模型是一種概念上的網(wǎng)絡(luò)模型 詳細(xì)規(guī)劃了網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的框架詳細(xì)規(guī)劃了網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的框架 事實上的標(biāo)準(zhǔn)：事實上的標(biāo)準(zhǔn)： ARPA (Advanced research project agency)美國美國國防部遠(yuǎn)景研究規(guī)劃局國防部遠(yuǎn)景研究規(guī)劃局 ：TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) 傳輸控制協(xié)傳輸控制協(xié)議議/網(wǎng)際協(xié)議網(wǎng)際協(xié)議(因特網(wǎng)的骨干協(xié)議因特網(wǎng)的骨干協(xié)議)3.2 0SI

10、參考模型參考模型133.2.1ISO/OSI參考模型的結(jié)構(gòu)參考模型的結(jié)構(gòu)ISO推出推出OSI/RM (Open System Interconnection/reference model)開發(fā)系統(tǒng)互聯(lián)參考模型，簡開發(fā)系統(tǒng)互聯(lián)參考模型，簡稱稱OSI七層結(jié)構(gòu)的參考模型七層結(jié)構(gòu)的參考模型(所謂開放是指系統(tǒng)按所謂開放是指系統(tǒng)按OSI標(biāo)準(zhǔn)建立的系統(tǒng)，標(biāo)準(zhǔn)建立的系統(tǒng)， 能與其他也按能與其他也按OSI標(biāo)準(zhǔn)建立標(biāo)準(zhǔn)建立的系統(tǒng)相互連接的系統(tǒng)相互連接)。 OSI參考模型是一個描述網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)的模型參考模型是一個描述網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)的模型 OSI參考模型定義的主要內(nèi)容：信息在網(wǎng)絡(luò)中的傳參考模型定義的主要內(nèi)容：信息在網(wǎng)

11、絡(luò)中的傳輸過程輸過程 OSI參考模型是網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的藍(lán)圖，并非指一個現(xiàn)實參考模型是網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的藍(lán)圖，并非指一個現(xiàn)實的網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)3.2 0SI3.2 0SI參考模型參考模型14ISO/OSI的7層參考模型3.2 0SI3.2 0SI參考模型參考模型15 物理層（PHysical layer） 數(shù)據(jù)鏈路層（Data Link layer） 網(wǎng)絡(luò)層（Network layer） 傳輸層（Transport layer） 會話層（Session layer） 表示層（Presentation layer） 應(yīng)用層（Application layer）3.2 0SI3.2 0SI參考模型參考模型16每個節(jié)點都

12、具有這七層：每個節(jié)點都具有這七層：3.2 0SI3.2 0SI參考模型參考模型17OSI參考模型的基本思想 網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點具有相同的層次 對等層：不同節(jié)點間層次相同的層互為對等層 不同節(jié)點的對等層具有相同的功能 同一節(jié)點內(nèi)相鄰層之間通過接口通信 每一層可以使用下層提供的服務(wù)，并向其上層提供服務(wù) 不同節(jié)點的同等層按照協(xié)議實現(xiàn)對等層之間的通信3.2 0SI3.2 0SI參考模型參考模型.2OSIOSI各層的主要功能各層的主要功能 物理層功能 鏈路層功能 網(wǎng)絡(luò)層功能 傳輸層功能 會話層功能 表示層功能 應(yīng)用層功能3.2 0SI3.2 0SI參考模型參考模型19物理層功能物理層功能

13、物理層（ physical layer ）是 OSI 模型的最低層，它建立在物理通信介質(zhì)的基礎(chǔ)上，作為系統(tǒng)和通信介質(zhì)的接口，用來實現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路實體間透明的比特流傳輸。在設(shè)計上必須保證一方發(fā)送出二進(jìn)制“ 1 ”時，另一方收到的也是“ 1 ”而不是“ 0 ”。 物理層是 OSI 中唯一設(shè)計通信介質(zhì)的一層，它提供與通信介質(zhì)的連接，描述這種連接的機械、電氣、功能和規(guī)程特性，以建 立、維護(hù)和釋放數(shù)據(jù)鏈路實體之間的物理連接。物理層向上層提供位信息的正確傳送。 物理層協(xié)議定義了硬件接口的一系列標(biāo)準(zhǔn)，典型地如用多少伏特電壓表示“ 1 ”，多少伏特表示“ 0 ”；一個比特持續(xù)多少時間；傳輸是雙向的還是單向的；最初

14、的連接如何建立和完成通信后連接如何終止；一次通信中發(fā)送方和接收方如何應(yīng)答；設(shè)備之間連接件的尺寸和接頭數(shù)；每根線的用途等。 .2OSIOSI各層的主要功能各層的主要功能20數(shù)據(jù)鏈路層功能數(shù)據(jù)鏈路層功能 數(shù)據(jù)鏈路層負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)單元數(shù)據(jù)鏈路層負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)單元(比特組比特組)無差錯地從一個站無差錯地從一個站點送達(dá)下一個相鄰站點。它從第三層接受數(shù)據(jù)，并加上點送達(dá)下一個相鄰站點。它從第三層接受數(shù)據(jù)，并加上有意義的比特位形成報文頭和尾部來攜帶地址和其他控有意義的比特位形成報文頭和尾部來攜帶地址和其他控制信息。一個含有這些附加信息的數(shù)據(jù)單元稱為幀。制信息。一個含有這些附加信息的數(shù)據(jù)單元稱為幀。 鏈

15、路連接的建立，拆除，分離。鏈路連接的建立，拆除，分離。 幀定界和幀同步。協(xié)議不同，幀的長短和界面也有差別幀定界和幀同步。協(xié)議不同，幀的長短和界面也有差別，但無論如何必須對幀進(jìn)行定界。，但無論如何必須對幀進(jìn)行定界。 順序控制。指對幀的收發(fā)順序的控制。順序控制。指對幀的收發(fā)順序的控制。 差錯檢測和恢復(fù)。還有鏈路標(biāo)識差錯檢測和恢復(fù)。還有鏈路標(biāo)識,流量控制等等流量控制等等.差錯檢差錯檢測多用方陣碼校驗和循環(huán)碼校驗來檢測信道上數(shù)據(jù)的誤測多用方陣碼校驗和循環(huán)碼校驗來檢測信道上數(shù)據(jù)的誤碼碼,而幀丟失等用序號檢測而幀丟失等用序號檢測.各種錯誤的恢復(fù)則常靠反饋各種錯誤的恢復(fù)則?？糠答佒匕l(fā)技術(shù)來完成。重發(fā)技術(shù)來完

16、成。.2OSIOSI各層的主要功能各層的主要功能21網(wǎng)絡(luò)層功能網(wǎng)絡(luò)層功能 網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包（分組）經(jīng)過多條鏈路、由信源到信宿的傳遞過程，保證每個數(shù)據(jù)包能夠成功和有效率地從出發(fā)點到達(dá)目的地。 網(wǎng)絡(luò)層提供了兩種服務(wù)：交換和路由。 交換是指在物理鏈路之間建立臨時連接，這將會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)逆溌份^長。 路由意味著在有多于一條的路徑可選時，選擇從一點到另一點發(fā)送數(shù)據(jù)包的最佳路徑。.2OSIOSI各層的主要功能各層的主要功能22傳輸層功能傳輸層功能 傳輸層為用戶提供端到端的報文傳送服務(wù)。 傳輸層是兩臺計算機經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時，第一個端到端的層次，具有緩沖作用。它介于低3層

17、通信子網(wǎng)系統(tǒng)和高3層之間的一層，是在網(wǎng)絡(luò)層的基礎(chǔ)上再增添一層軟件，使之能屏蔽掉各類通信子網(wǎng)的差異，其具有一個不變的通用接口，使用戶進(jìn)程只需了解該接口，便可方便地在網(wǎng)絡(luò)上使用網(wǎng)絡(luò)資源并進(jìn)行通信。此外傳輸層還要具備差錯恢復(fù)，流量控制等功能，以此對會話層屏蔽通信子網(wǎng)在這些方面的細(xì)節(jié)與差異。.2OSIOSI各層的主要功能各層的主要功能23會話層功能會話層功能 會話層提供的服務(wù)可使應(yīng)用建立和維持會話，并能使會話獲得同步。 會話層,表示層,應(yīng)用層構(gòu)成開放系統(tǒng)的高三層，面對應(yīng)用進(jìn)程提供分布處理，對話管理,信息表示,恢復(fù)最后的差錯等。 會話層建立和驗證用戶之間的連接。該層的數(shù)據(jù)單元應(yīng)該包含尋求

18、連接的主機的確認(rèn)憑證，包括口令和登錄確認(rèn)。.2OSIOSI各層的主要功能各層的主要功能24表示層功能表示層功能 表示層保證了通信設(shè)備之間的互操作性，即為異種機通信提供一種公共語言，使得兩臺內(nèi)部數(shù)據(jù)表示結(jié)構(gòu)都不同的計算機(例如，一個設(shè)備使用某種編碼，而另一個設(shè)備卻使用另一種編碼)能實現(xiàn)通信。. 表示層還負(fù)責(zé)為安全性引入的數(shù)據(jù)加密/解密，以及為提高傳輸效率必需的數(shù)據(jù)壓縮/解壓等功能。.2OSIOSI各層的主要功能各層的主要功能25應(yīng)用層功能應(yīng)用層功能 應(yīng)用層使得用戶應(yīng)用層使得用戶(不管是人還是軟件不管是人還是軟件)可以可以訪問網(wǎng)絡(luò)。它為用戶提供了接口，為諸訪問網(wǎng)絡(luò)。

19、它為用戶提供了接口，為諸如電子郵件、遠(yuǎn)程文件訪問和傳輸、共如電子郵件、遠(yuǎn)程文件訪問和傳輸、共享數(shù)據(jù)庫管理等應(yīng)用程序提供了網(wǎng)絡(luò)服享數(shù)據(jù)庫管理等應(yīng)用程序提供了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，是用戶和網(wǎng)絡(luò)的界面。務(wù)，是用戶和網(wǎng)絡(luò)的界面。 它包含大量的協(xié)議。經(jīng)常用到的應(yīng)用層它包含大量的協(xié)議。經(jīng)常用到的應(yīng)用層協(xié)議有：協(xié)議有： FTP 、 TELNET 、 HTTP 、 SMTP 等。等。 .2OSIOSI各層的主要功能各層的主要功能2.3數(shù)據(jù)的封裝與傳遞數(shù)據(jù)的封裝與傳遞 服務(wù)訪問點服務(wù)訪問點SAP（Service Access Point） 任何層間服務(wù)是在接口的任何層間服務(wù)是在接口的SAP

20、上進(jìn)行的；上進(jìn)行的； 每個每個SAP有唯一的識別地址；有唯一的識別地址； 每個層間接口可以有多個每個層間接口可以有多個SAP。 接口數(shù)據(jù)單元接口數(shù)據(jù)單元IDU（Interface Data Unit） IDU是通過是通過SAP進(jìn)行傳送的層間信息單元；進(jìn)行傳送的層間信息單元； IDU由上層的服務(wù)數(shù)據(jù)單元由上層的服務(wù)數(shù)據(jù)單元SDU（Service Data Unit）和接口控制信息）和接口控制信息ICI（Interface Control Information）組成；）組成； 協(xié)議數(shù)據(jù)單元協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU（Protocol Data Unit） 對等層協(xié)議之間需要交換的信息單元；對等層協(xié)議之間

21、需要交換的信息單元； PDU由上層的服務(wù)數(shù)據(jù)單元由上層的服務(wù)數(shù)據(jù)單元SDU或其分段和協(xié)議控或其分段和協(xié)議控制信息制信息PCI（Protocol Control Information)組成；組成；27 對等層間信息交換是對等層間信息交換是“虛通信虛通信” 對等層通信時當(dāng)數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)從一個節(jié)點傳到對等層通信時當(dāng)數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)從一個節(jié)點傳到另一個節(jié)點前，必須在數(shù)據(jù)前或后附加上一定另一個節(jié)點前，必須在數(shù)據(jù)前或后附加上一定的控制信息（稱為頭部或尾部），保證數(shù)據(jù)正的控制信息（稱為頭部或尾部），保證數(shù)據(jù)正確傳送。確傳送。 數(shù)據(jù)封裝：在發(fā)送節(jié)點的某一層為數(shù)據(jù)增加頭數(shù)據(jù)封裝：在發(fā)送節(jié)點的某一層為數(shù)據(jù)增加頭部或尾

22、部的過程。部或尾部的過程。 數(shù)據(jù)拆封：數(shù)據(jù)到達(dá)接受節(jié)點的對等層后接收數(shù)據(jù)拆封：數(shù)據(jù)到達(dá)接受節(jié)點的對等層后接收方去除數(shù)據(jù)頭部或尾部的過程。方去除數(shù)據(jù)頭部或尾部的過程。 數(shù)據(jù)的封裝和拆封在發(fā)送方和接受方互為對等數(shù)據(jù)的封裝和拆封在發(fā)送方和接受方互為對等層的層次發(fā)生。層的層次發(fā)生。.3數(shù)據(jù)的封裝與傳遞數(shù)據(jù)的封裝與傳遞28直接通信與虛通信.3數(shù)據(jù)的封裝與傳遞數(shù)據(jù)的封裝與傳遞29網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的封裝與解封.3數(shù)據(jù)的封裝與傳遞數(shù)據(jù)的封裝與傳遞30 它們的工作模式一般為：發(fā)送時接收上層的數(shù)它們的工作模式一般為：發(fā)送時接收上層的數(shù)據(jù)，將其分割打包，然后交給下層；接收時

23、接據(jù)，將其分割打包，然后交給下層；接收時接收下層的數(shù)據(jù)包，將其拆包重組，然后交給上收下層的數(shù)據(jù)包，將其拆包重組，然后交給上層。這樣，一個包的傳輸過程是：發(fā)送主機的層。這樣，一個包的傳輸過程是：發(fā)送主機的應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)傳遞給網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧實現(xiàn)（網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)傳遞給網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧實現(xiàn)（網(wǎng)絡(luò)通信程序），網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧實現(xiàn)將數(shù)據(jù)層層打包通信程序），網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧實現(xiàn)將數(shù)據(jù)層層打包，最后交由物理層在數(shù)據(jù)鏈路上發(fā)送；接收主，最后交由物理層在數(shù)據(jù)鏈路上發(fā)送；接收主機收到數(shù)據(jù)后，逐層拆包向上傳遞，直到最后機收到數(shù)據(jù)后，逐層拆包向上傳遞，直到最后達(dá)到應(yīng)用層，應(yīng)用程序得到對等方的數(shù)據(jù)。達(dá)到應(yīng)用層，應(yīng)用程序得到對等方的數(shù)據(jù)。

24、.3數(shù)據(jù)的封裝與傳遞數(shù)據(jù)的封裝與傳遞31完整的OSI數(shù)據(jù)傳遞與流動過程逐層封裝逐層拆封封裝H、T不封裝.3數(shù)據(jù)的封裝與傳遞數(shù)據(jù)的封裝與傳遞323.3TCP/IP體系結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)TCP/IP體系結(jié)構(gòu)的層次劃分體系結(jié)構(gòu)的層次劃分 TCP/IP協(xié)議是工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或協(xié)議是工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或“事實標(biāo)準(zhǔn)事實標(biāo)準(zhǔn)” TCP/IP協(xié)議的主要特點協(xié)議的主要特點 開放的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，可以免費使用開放的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，可以免費使用 可運行于局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)中可運行于局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)中 統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)地址分配方案統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)地址分配方案 標(biāo)準(zhǔn)化的高層協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化的高層協(xié)議33TCP/IP分層體系結(jié)構(gòu)34

25、TCP/IP體系結(jié)構(gòu)與OSI參考模型的對應(yīng)關(guān)系3.3TCP/IP體系結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)35TCP/IP體系結(jié)構(gòu)中各層的功能 網(wǎng)絡(luò)接口層（網(wǎng)絡(luò)接口層（network interface layer） 在有差錯的物理線路上提供無差錯的數(shù)據(jù)傳在有差錯的物理線路上提供無差錯的數(shù)據(jù)傳輸。輸。 互聯(lián)層（互聯(lián)層（internet layer） 控制通信子網(wǎng)提供源點到目的點的控制通信子網(wǎng)提供源點到目的點的 IP 包傳包傳送。送。 傳輸層（傳輸層（transport layer） 提供端到端的數(shù)據(jù)傳送服務(wù)。提供端到端的數(shù)據(jù)傳送服務(wù)。TCP 和和 UDP 應(yīng)用層（應(yīng)用層（application layer） 提供各種提

26、供各種 Internet 管理和應(yīng)用服務(wù)功能。管理和應(yīng)用服務(wù)功能。3.3TCP/IP體系結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)36IPIP數(shù)據(jù)報格式數(shù)據(jù)報格式 37OSI與TCP的簡單比較1.共同點共同點層次化的結(jié)構(gòu)層次化的結(jié)構(gòu)2.OSI的主要問題的主要問題v定義復(fù)雜定義復(fù)雜v實現(xiàn)困難實現(xiàn)困難v有些功能在每一層重復(fù)出現(xiàn)有些功能在每一層重復(fù)出現(xiàn)v效率低下效率低下3.TCP/IP的主要問題的主要問題v網(wǎng)絡(luò)接口層并不是實際的一層網(wǎng)絡(luò)接口層并不是實際的一層v各層的功能定義與實現(xiàn)方法沒能區(qū)分開來等各層的功能定義與實現(xiàn)方法沒能區(qū)分開來等3.3TCP/IP體系結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)38在許多文件中，時常會提到在許多文件中，時常會提到“TCPI

27、P協(xié)議棧協(xié)議棧”（TCPIP Suite）這個名詞。）這個名詞。它除了代表它除了代表TCP與與IP這兩種通訊協(xié)議外這兩種通訊協(xié)議外，更包含了與，更包含了與TCPIP相關(guān)的數(shù)十種通相關(guān)的數(shù)十種通訊協(xié)議，其實我們平?？谡Z所謂的訊協(xié)議，其實我們平常口語所謂的TCPIP通訊協(xié)議，其背后真正的意義就是通訊協(xié)議，其背后真正的意義就是指指TCPIP的協(xié)議組合，而非單指的協(xié)議組合，而非單指TCP和和IP兩種通訊協(xié)議。兩種通訊協(xié)議。3.3TCP/IP體系結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)39TCP/IP協(xié)議棧403.4 IP3.4 IP地址管理與子網(wǎng)劃分地址管理與子網(wǎng)劃分 IP協(xié)議要求所有參加協(xié)議要求所有參加Internet的網(wǎng)絡(luò)節(jié)

28、點要有一的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點要有一個統(tǒng)一規(guī)定格式的地址，簡稱個統(tǒng)一規(guī)定格式的地址，簡稱IP地址。在地址。在Internet網(wǎng)上，每個網(wǎng)絡(luò)和每一臺計算機都分配網(wǎng)上，每個網(wǎng)絡(luò)和每一臺計算機都分配有一個有一個IP地址，這個地址，這個IP地址在整個地址在整個Internet網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)中是唯一的。中是唯一的。IP地址是供全球識別的通信地址地址是供全球識別的通信地址。Internet IP地址由地址由Inter NIC（Internet網(wǎng)絡(luò)信網(wǎng)絡(luò)信息中心）統(tǒng)一負(fù)責(zé)全球地址的規(guī)劃、管理，同息中心）統(tǒng)一負(fù)責(zé)全球地址的規(guī)劃、管理，同時由時由Inter NIC、APNIC、RIPE三大網(wǎng)絡(luò)信息中三大網(wǎng)絡(luò)信息中心具體負(fù)責(zé)美國及

29、其他地區(qū)的心具體負(fù)責(zé)美國及其他地區(qū)的IP地址分配。通地址分配。通常每個國家需成立一個組織，統(tǒng)一向有關(guān)國際常每個國家需成立一個組織，統(tǒng)一向有關(guān)國際組織申請組織申請IP地址，然后再分配給客戶。地址，然后再分配給客戶。 41IP地址的作用 指定計算機到互聯(lián)網(wǎng)指定計算機到互聯(lián)網(wǎng)的一個連接（標(biāo)識互的一個連接（標(biāo)識互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中的某個節(jié)點聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中的某個節(jié)點） 與互聯(lián)網(wǎng)有多個物理與互聯(lián)網(wǎng)有多個物理連接的計算機具有多連接的計算機具有多個個IP地址（路由器、地址（路由器、多宿主主機等）多宿主主機等） 多個多個IP地址可以綁定地址可以綁定到一條物理連接上到一條物理連接上42互聯(lián)網(wǎng)的層次結(jié)構(gòu)互聯(lián)網(wǎng)的層次結(jié)構(gòu)43IP地址

30、的組成 IP地址的長度為地址的長度為32位二進(jìn)制數(shù)位二進(jìn)制數(shù) 網(wǎng)絡(luò)號網(wǎng)絡(luò)號net-id 標(biāo)識互聯(lián)網(wǎng)中一個特定網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識互聯(lián)網(wǎng)中一個特定網(wǎng)絡(luò) 主機號主機號host-id 標(biāo)示網(wǎng)絡(luò)中主機的一個特定連接標(biāo)示網(wǎng)絡(luò)中主機的一個特定連接44主機在網(wǎng)絡(luò)間移動45IP地址的直觀表示法 IP地址本質(zhì)上是一個長度為地址本質(zhì)上是一個長度為32 Bits的二進(jìn)的二進(jìn)制數(shù)值，看起來就是一長串的制數(shù)值，看起來就是一長串的0或或1： 1001011010010101100110101101111 這樣一長串的二進(jìn)制數(shù)值，對于一般人這樣一長串的二進(jìn)制數(shù)值，對于一般人來說，不要說記下來，連復(fù)誦或抄寫都很來說，不要說記下來，連復(fù)誦

31、或抄寫都很困難。困難。46點分十進(jìn)制標(biāo)記法點分十進(jìn)制標(biāo)記法1.首先以首先以8bits為單位，將為單位，將32bits的的IP地址分成地址分成4段段(4個個Byte)： 11001011 01001010 11001101 011011112.將將4B的二進(jìn)制數(shù)值轉(zhuǎn)換成的二進(jìn)制數(shù)值轉(zhuǎn)換成4個十進(jìn)制數(shù)值個十進(jìn)制數(shù)值每個十進(jìn)制數(shù)值小于等于每個十進(jìn)制數(shù)值小于等于2554個十進(jìn)制數(shù)值間用個十進(jìn)制數(shù)值間用“.”隔開隔開47點分十進(jìn)制標(biāo)記法舉例二進(jìn)制二進(jìn)制IPIP地址地址用點分十進(jìn)制表示法表示成用點分十進(jìn)制表示法表示成44 11001010 01011101

32、01111000 00101100 字節(jié) 1 字節(jié) 4 字節(jié) 3 字節(jié) 2 48IP地址的分類 IP地址的分類分類 為了充分利用為了充分利用IP地址空間，地址空間，Internet委員會定委員會定義了五種義了五種IP地址類型以適合不同容量的網(wǎng)絡(luò)地址類型以適合不同容量的網(wǎng)絡(luò)，即，即A類至類至E類，其中類，其中A、B、C三類由三類由InterNIC（Internet網(wǎng)絡(luò)信息中心）在全球范網(wǎng)絡(luò)信息中心）在全球范圍內(nèi)統(tǒng)一分配，圍內(nèi)統(tǒng)一分配，D、E類為特殊地址。類為特殊地址。 490-127128-191192-223224-239240-255net-id:8位位,host-id:24位位net-id

33、:16位位,host-id:16位位net-id:24位位,host-id:8位位50IP地址分類的優(yōu)越性地址分類的優(yōu)越性既能適應(yīng)不同的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模又具有一定的靈活性既能適應(yīng)不同的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模又具有一定的靈活性常用的常用的A、B、C 3類類IP地址可以容納的網(wǎng)絡(luò)數(shù)和地址可以容納的網(wǎng)絡(luò)數(shù)和主機數(shù)主機數(shù)51區(qū)分區(qū)分IP地址的方法地址的方法 看看IP地址的前幾個二進(jìn)制位地址的前幾個二進(jìn)制位 若第一個二進(jìn)制位為若第一個二進(jìn)制位為“0”，則該，則該IP地址為地址為A類。若第一個類。若第一個二進(jìn)制位為二進(jìn)制位為“1”，則再看第二個二進(jìn)制位，若為，則再看第二個二進(jìn)制位，若為“0”，則該則該IP地址為地址為B類。若前

34、二個二進(jìn)制位為類。若前二個二進(jìn)制位為“11”，則再看，則再看第三個二進(jìn)制位，若為第三個二進(jìn)制位，若為“0”，該，該IP地址為地址為C類。若前三個類。若前三個二進(jìn)制位為二進(jìn)制位為“111”，則再看第四個二進(jìn)制位，若為，則再看第四個二進(jìn)制位，若為“0”，該該IP地址為地址為D類，若為類，若為“1”，則該，則該IP地址為地址為E類。類。 看看IP地址的第一個字節(jié)段的十進(jìn)制位地址的第一個字節(jié)段的十進(jìn)制位 若為若為1126，則該，則該IP地址為地址為A類。若為類。若為128191，則該，則該IP地址為地址為B類。若為類。若為192223，則該，則該IP地址為地址為C類。若為類。若為224239，則該，則

35、該IP地址為地址為D類。若為類。若為240254，則該，則該IP地址地址為為E類。類。52網(wǎng)絡(luò)地址 構(gòu)成構(gòu)成 一個有效的網(wǎng)絡(luò)號和一個全一個有效的網(wǎng)絡(luò)號和一個全“0 0”的主機號的主機號 意義意義 表示一個網(wǎng)絡(luò)表示一個網(wǎng)絡(luò) 舉例舉例 IPIP地址為地址為44的主機所處的網(wǎng)絡(luò)的主機所處的網(wǎng)絡(luò)為為，主機號為，主機號為444453廣播地址 直接廣播直接廣播 主機向其他網(wǎng)絡(luò)的所有節(jié)點廣播信息主機向其他網(wǎng)絡(luò)的所有節(jié)點廣播信息 構(gòu)成：一個有效的網(wǎng)絡(luò)號和一個全構(gòu)成：一個有效的網(wǎng)絡(luò)號和一個全“1”的主機號的主機號 發(fā)

36、送直接廣播前需要知道目的網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)號發(fā)送直接廣播前需要知道目的網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)號54 有限廣播有限廣播 將廣播限制在本網(wǎng)絡(luò)（本子網(wǎng)）最小的范圍內(nèi)將廣播限制在本網(wǎng)絡(luò)（本子網(wǎng)）最小的范圍內(nèi) 構(gòu)成：構(gòu)成：5555 發(fā)送有限廣播前不需要知道網(wǎng)絡(luò)號發(fā)送有限廣播前不需要知道網(wǎng)絡(luò)號55回送地址 回送地址：回送地址： 作用作用 網(wǎng)絡(luò)軟件測試網(wǎng)絡(luò)軟件測試 本地機器進(jìn)程間通信本地機器進(jìn)程間通信 含有網(wǎng)絡(luò)號含有網(wǎng)絡(luò)號127127的數(shù)據(jù)報不可能出現(xiàn)在網(wǎng)的數(shù)據(jù)報不可能出現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)上絡(luò)上56子網(wǎng)編址 問題的提出 IP地址能適應(yīng)于不同的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模

37、 個人電腦普及使小型網(wǎng)絡(luò)（特別是小型局域網(wǎng)絡(luò)）越來越多 浪費IP地址（即使采用C類地址），彈性不足。舉例而言，假設(shè)A企業(yè)分配到Class B到IP地址，但若將六萬多部計算機連接在同一個網(wǎng)絡(luò)中，勢必造成網(wǎng)絡(luò)效率的低落，因此在實際上不可行。但是，若在Class B網(wǎng)絡(luò)中只連接幾十部計算機，不是會浪費掉許多IP地址嗎？ 解決這個問題的方法，便是讓企業(yè)能自行在內(nèi)部將網(wǎng)絡(luò)分割為子網(wǎng)(Subnet)。 子網(wǎng)編址：克服IP地址浪費57子網(wǎng)編址方法 IPIP地址具有層次結(jié)構(gòu)：網(wǎng)地址具有層次結(jié)構(gòu)：網(wǎng)絡(luò)號和主機號絡(luò)號和主機號 子網(wǎng)編址方法子網(wǎng)編址方法 將將IPIP地址的主機號部分進(jìn)一地址的主機號部分進(jìn)一步劃分成子

38、網(wǎng)部分和主機部步劃分成子網(wǎng)部分和主機部分分 從標(biāo)準(zhǔn)從標(biāo)準(zhǔn)IPIP地址的主機號部分地址的主機號部分“借借”位并把它們指定為子位并把它們指定為子網(wǎng)號部分網(wǎng)號部分 在在“借借”用時必須給主機號用時必須給主機號部分剩余部分剩余2 2位位 在在“借借”用時至少要借用用時至少要借用2 2位位58 子網(wǎng)不僅是簡單地將IP地址加以分割，其關(guān)鍵在于分割后的子網(wǎng)必須能夠正常地與其他網(wǎng)絡(luò)相互連接，也就是在路由過程中仍然能識別這些子網(wǎng)。此時，便產(chǎn)生了一個問題：無法再利用IP地址的前導(dǎo)位，來判斷網(wǎng)絡(luò)地址與主機地址有多少個位。59子網(wǎng)表示法子網(wǎng)表示法 子網(wǎng)通過子網(wǎng)通過“子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)掩碼”表示表示 子網(wǎng)掩碼采用了子網(wǎng)掩碼采

39、用了3232位二進(jìn)制數(shù)值，與位二進(jìn)制數(shù)值，與IPIP地址的長度相同，一地址的長度相同，一一對應(yīng)一對應(yīng) 與與IPIP地址的網(wǎng)絡(luò)號和子網(wǎng)號相對應(yīng)的位用地址的網(wǎng)絡(luò)號和子網(wǎng)號相對應(yīng)的位用“1 1”表示表示 與與IPIP地址的主機號相對應(yīng)的位用地址的主機號相對應(yīng)的位用“0 0”表示表示 子網(wǎng)掩碼是由一串連續(xù)的子網(wǎng)掩碼是由一串連續(xù)的1 1，再跟上一串連續(xù)的，再跟上一串連續(xù)的0 0所組成。所組成。 為了方便閱讀，子網(wǎng)掩碼使用與為了方便閱讀，子網(wǎng)掩碼使用與IPIP地址相同的十進(jìn)制來表示。地址相同的十進(jìn)制來表示。 子網(wǎng)掩碼必須與子網(wǎng)掩碼必須與IPIP地址配對使用才有意義。地址配對使用才有意義。 2.2.如何判斷

40、如何判斷IPIP地址的網(wǎng)絡(luò)號、子網(wǎng)號和主機號？地址的網(wǎng)絡(luò)號、子網(wǎng)號和主機號？ 結(jié)合結(jié)合IPIP地址和其子網(wǎng)掩碼地址和其子網(wǎng)掩碼60默認(rèn)的掩碼默認(rèn)的掩碼A類B類C類A、B、C類類IP地址的缺省地址的缺省(默認(rèn)默認(rèn))掩碼掩碼如果無需再進(jìn)行子網(wǎng)劃分，如果無需再進(jìn)行子網(wǎng)劃分，則網(wǎng)絡(luò)的掩碼可設(shè)置為默認(rèn)的值則網(wǎng)絡(luò)的掩碼可設(shè)置為默認(rèn)的值61子網(wǎng)表示法舉例（子網(wǎng)表示法舉例（1 1）1.借用借用B類類IP地址的地址的8位表示子網(wǎng)位表示子網(wǎng)子網(wǎng)掩碼：子網(wǎng)掩碼：子網(wǎng)號：子網(wǎng)號：2562子網(wǎng)表示法舉例（2）2.借用借用B類類IP地址的地址的4位表示子網(wǎng)位表示子網(wǎng)子網(wǎng)掩碼：子網(wǎng)掩碼：子網(wǎng)號：子網(wǎng)號：163 3.4.6 IP地址分配地址分配 CNNIC對對IP地址的管理規(guī)定地址的管理規(guī)定 中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心（中