項目3-認(rèn)知計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系機(jī)構(gòu)

1、 目 錄 3.2任務(wù)分析3.1 情境描述3.4任務(wù)實施3.3知識儲備3.6總結(jié)提高3.5拓展訓(xùn)練內(nèi)容提要網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是為了完成計算機(jī)間的協(xié)同工作，把計算機(jī)間互連的功能劃分成具有明確定義的層次，規(guī)定了同層次進(jìn)程通信的協(xié)議及相鄰層之間的接口服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是網(wǎng)絡(luò)各層及其協(xié)議的集合，所研究的是層次結(jié)構(gòu)及其通信規(guī)則的約定。 本項目將引導(dǎo)大家熟悉計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的分層原理、ISO的開放式系統(tǒng)互連參考模型OSI/RM、OSI/RM各層的功能、TCP/IP協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)及各層功能等。通過任務(wù)案例訓(xùn)練大家規(guī)劃IP地址、劃分子網(wǎng)、添加網(wǎng)絡(luò)協(xié)議組件，以及配置TCP/IP等方面的技能。知識目標(biāo)了解協(xié)議、層次、接

2、口與網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的基本概念了解網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的層次化研究方法掌握OSI參考模型及各層的基本服務(wù)功能TCP/IP參考模型及各層的基本服務(wù)功能掌握協(xié)議組件的添加方法技能目標(biāo)會規(guī)劃IP地址、劃分子網(wǎng)能安裝網(wǎng)絡(luò)協(xié)議組件會配置TCP/IP協(xié)議會使用命令檢查網(wǎng)絡(luò)配置情況態(tài)度目標(biāo)培養(yǎng)認(rèn)真細(xì)致的工作態(tài)度和工作作風(fēng)養(yǎng)成刻苦、勤奮、好問、獨(dú)立思考和細(xì)心檢查的學(xué)習(xí)習(xí)慣能與組員精誠合作，能正確面對他人的成功或失敗具有一定自學(xué)能力，分析問題、解決問題能力和創(chuàng)新的能力人們在寄送信件的時候，一定要寫清楚收件人的地址，一般會具體到街道、門牌號。這樣信件才能準(zhǔn)確地寄送到收件人的手中。在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中傳輸數(shù)據(jù)，也需要類似于門牌號的地

3、址信息表示目的地，即目的地址。那么網(wǎng)絡(luò)信息的目的地址是如何表示的？信息從發(fā)送端如何到達(dá)目的地址（接收端）的呢？ 李恒雖然熟悉了公司內(nèi)部網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、組成及相關(guān)設(shè)備的工作原理，同時也了解了計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)通信方面的基礎(chǔ)知識。但是，他并不知道不同廠家生產(chǎn)的計算機(jī)系統(tǒng)之間，以及不同網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)通信是如何完成的。也不知道網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間是如何聯(lián)系的，使用不同協(xié)議的設(shè)備是如何進(jìn)行通信得；網(wǎng)絡(luò)設(shè)備如何獲知何時傳輸或不傳輸數(shù)據(jù)；怎樣確保網(wǎng)絡(luò)傳輸被正確接收等等。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一個復(fù)雜的具有綜合性技術(shù)的系統(tǒng)，為了減少計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜程度，按照結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法，人們把網(wǎng)絡(luò)通信的復(fù)雜過程抽象成一種層次結(jié)構(gòu)模式；為了允許不同系

4、統(tǒng)實體互連和互操作，不同系統(tǒng)的實體在通信時都必須遵從相互均能接受的規(guī)則，這些規(guī)則的集合稱為協(xié)議(Protocol)。3.1 情境描述為了搞清楚計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中的層次結(jié)構(gòu)和各層協(xié)議，在本項目中給李恒安排了以下具體任務(wù)：（1）認(rèn)知計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)；（2）認(rèn)知開放系統(tǒng)互連參考模型(OSI/RM)和TCP/IP參考模型；（3）熟悉IP地址的組成與分類方法；（4）根據(jù)用戶需求規(guī)劃IP地址，并能正確配置IP地址；（5）能夠正確進(jìn)行子網(wǎng)劃分；（6）能夠使用命令對配置的參數(shù)進(jìn)行測試，保證系統(tǒng)正常工作。3.2 任務(wù)分析3.3.1 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)概述3.3 知識儲備 1、郵政通信系統(tǒng)簡介 在了解計算機(jī)網(wǎng)

5、絡(luò)體系結(jié)構(gòu)之前，大家先來熟悉一下郵政通信系統(tǒng)，通常在郵政系統(tǒng)中，人們可以將發(fā)信端和收信端從上到下分為 A、B、C、D 等4 個層次，如圖3-1所示。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)就是將復(fù)雜而龐大的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)按層次的方式把很多相關(guān)的功能分解，逐個給予解釋和實現(xiàn)。在分層結(jié)構(gòu)中，每一層都有明確的規(guī)則與說明，也稱對等協(xié)議；層與層的邊界是另外一些相互作用的集合，叫接口協(xié)議。3.3.1 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)概述3.3 知識儲備2、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)與郵政通信系統(tǒng)的工作過程十分類似，它們都是一個復(fù)雜的分層系統(tǒng)。將分層的思想或方法運(yùn)用于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，產(chǎn)生了計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的層次模型，如圖3-2所示。3.3.

6、1 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)概述3.3 知識儲備3計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是由各種各樣的計算機(jī)和終端設(shè)備通過通信線路連接起來的復(fù)雜系統(tǒng)。在這個系統(tǒng)中，由于計算機(jī)類型、通信線路類型、連接方式、同步方式、通信方式等的不同，給網(wǎng)絡(luò)各結(jié)點間的通信帶來諸多不便。為了解決這個問題，規(guī)范網(wǎng)絡(luò)中信息的傳遞和管理，就產(chǎn)生了網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換而制定的規(guī)則、約定與標(biāo)準(zhǔn)。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的三要素如下：語義（如何講？）：規(guī)定通信雙方交換的數(shù)據(jù)格式、編碼和電平信號等，也就是對信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)做一種規(guī)定。例如用戶數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)與格式等。語法（講什么？）：規(guī)定用于協(xié)調(diào)雙方動作的信息及其含義等。不同類型的協(xié)議元素所規(guī)

7、定的語義是不同的。例如需要發(fā)出何種控制信息、完成何種動作及得到的響應(yīng)等。時序（講話次序）：詳細(xì)說明事件的先后順序，速度匹配和排序等。3.3.2 OSI參考模型3.3 知識儲備1OSI參考模型描述 國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(International Standards Organization. ISO)是世界上最著名的國際標(biāo)準(zhǔn)化組織之一，ISO對網(wǎng)絡(luò)最主要的貢獻(xiàn)是建立并于1981年頒布了開放系統(tǒng)互連參考模型( Open System Interconnection Reference Model/Reference Model .OSI/RM)，即七層網(wǎng)絡(luò)通信模型，通常簡稱為七層模型。(1) OSI參

8、考模型的結(jié)構(gòu)3.3.2 OSI參考模型3.3 知識儲備(2) OSI參考模型的層次劃分原則 OSI模型將協(xié)議組織成為層次結(jié)構(gòu)，每層都包含一個或幾個協(xié)議功能，并且分別對上一層負(fù)責(zé)。不同的層次定義了不同的功能，劃分的原則如下：網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點都劃分為7個相同的層次結(jié)構(gòu)。不同節(jié)點的相同層次都有相同的功能。同一節(jié)點內(nèi)各相鄰層次之間通過層間接口，并按照接口協(xié)議進(jìn)行通信。每一層直接使用下面一層提供的服務(wù)，間接的使用下面所有層的協(xié)議。每一層都向上一層提供服務(wù)。不同節(jié)點之間按同等層的同層協(xié)議的規(guī)定，實現(xiàn)對等層之間的通信。3.3.2 OSI參考模型3.3 知識儲備(3) OSI參考模型各層的功能 物理層PH（PHy

9、sical，第1層)是OSI參考模型的底層，物理層的作用是在物理媒體上傳輸原始的數(shù)據(jù)比特流，數(shù)據(jù)傳輸單元是比特（bit）。物理層提供位建立、維護(hù)和拆除物理連接所需的機(jī)械、電氣和規(guī)程方面的特性，具體涉及接插件的規(guī)格、“0”、“1”信號的電平表示、收發(fā)雙方的協(xié)調(diào)等內(nèi)容。 數(shù)據(jù)鏈路層DL（Data-link，第2層)傳輸數(shù)據(jù)的單位是幀（Frame）。數(shù)據(jù)鏈路層的主要作用是通過數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，在不太可靠的物理鏈路上實現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)傳輸。為了完成這一任務(wù)，數(shù)據(jù)鏈路層必須執(zhí)行鏈路管理、幀傳輸、流量控制、差錯控制等功能。3.3.2 OSI參考模型3.3 知識儲備(3) OSI參考模型各層的功能 網(wǎng)絡(luò)層N（Ne

10、twork，第3層)傳送的數(shù)據(jù)單位是分組（Packet），即數(shù)據(jù)包。在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行通信的兩個計算機(jī)之間可能要經(jīng)過許多個結(jié)點和鏈路，也可能經(jīng)過多個路由器連接的通信子網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)層的任務(wù)就是要選擇最佳的路徑，使發(fā)送結(jié)點的傳輸層所傳下來的報文能夠正確無誤地按照目的地址找到目的結(jié)點的網(wǎng)絡(luò)層，并交付給目的結(jié)點的傳輸層。 傳輸層T（Transport，第4層）傳送的信息單位是報文（Message）。傳輸層的基本功能是從會話層接收數(shù)據(jù)報文，封裝后交給網(wǎng)絡(luò)層。傳輸層在發(fā)送較長的報文時，首先把報文分割成若干個報文分組，然后再交給下一層（即網(wǎng)絡(luò)層）進(jìn)行傳輸。3.3.2 OSI參考模型3.3 知識儲備(3) OSI

11、參考模型各層的功能 會話層S（Session，第5層)負(fù)責(zé)在發(fā)送結(jié)點和目的結(jié)點之間建立通信鏈接或會話（session），會話層還負(fù)責(zé)管理已經(jīng)在這兩個結(jié)點之間建立起來的通信會話。 會話層的另外一個功能是，在發(fā)送結(jié)點向接目的結(jié)點傳送的數(shù)據(jù)流中加入特殊的檢查點。如果結(jié)點之間的連接丟失，這些檢查點就可以發(fā)揮作用。 表示層P（Presentation，第6層)處理聯(lián)網(wǎng)通信的數(shù)據(jù)格式信息。對于輸出消息來說，它將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為能夠經(jīng)受住網(wǎng)絡(luò)傳輸嚴(yán)酷性考驗的一般格式；對于輸入消息來說，它將數(shù)據(jù)從一般聯(lián)網(wǎng)表示法轉(zhuǎn)換為接收應(yīng)用程序可以理解的格式。3.3.2 OSI參考模型3.3 知識儲備(3) OSI參考模型各層的功

12、能 應(yīng)用層A（Application，第7層)是OSI參考模型的頂層。它為應(yīng)用程序提供了一組接口，從而可以訪問聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)以及直接訪問支持應(yīng)用程序的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，包括聯(lián)網(wǎng)的文件傳輸、管理處理和數(shù)據(jù)庫查詢處理等服務(wù)。 應(yīng)用層還處理一般的網(wǎng)絡(luò)接入，從發(fā)送方到接收方的數(shù)據(jù)移動以及應(yīng)用程序的錯誤恢復(fù)。這一層以及表示層和會話層上的PDU稱為數(shù)據(jù)。駐留在這一層上的軟件包括文件傳輸協(xié)議(FTP)、超文本傳輸協(xié)議(HTTP)和客戶端軟件的組件(例如Client for Microsoft Networks或UNIX/Linux NFS客戶端)。3.3.2 OSI參考模型3.3 知識儲備2 OSI模型中各層的互聯(lián)協(xié)議

13、 （1）應(yīng)用協(xié)議 OSI參考模型各層的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)協(xié)議包括應(yīng)用協(xié)議、傳輸協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等三個協(xié)議。應(yīng)用協(xié)議針對的是OSI參考模型的高層，并且提供應(yīng)用程序到應(yīng)用程序的服務(wù)。一些較流行的應(yīng)用協(xié)議包括：簡單郵件傳輸協(xié)議(SMTP)、文件傳輸協(xié)議(FTP)、簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議(SNMP)、NetWare核心協(xié)議(NCP)和AppleTalk文件協(xié)議(AFP)等。 （2）傳輸協(xié)議 傳輸協(xié)議處理計算機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳遞。面向連接的傳輸協(xié)議確保了可靠傳遞，而無連接的傳輸協(xié)議只提供最佳的傳遞。目前廣泛使用的傳輸協(xié)議包括：傳輸控制協(xié)議(TCP)、順序分組交換(SPX)和NWLink(SPX的Microsoft實現(xiàn))、Ne

14、tBIOS/NetBEUI。3.3.2 OSI參考模型3.3 知識儲備2 OSI模型中各層的互聯(lián)協(xié)議 （3）網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議提供尋址和路由選擇信息、錯誤校驗、重傳請求以及在某些特殊聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中的通信規(guī)則。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議提供的服務(wù)稱為鏈接服務(wù)。常見的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議包括：Internet協(xié)議版本4(IPv4)、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)分組交換(IPX)和NWLink(或Novell IPX ODI協(xié)議)、NetBEUI、Internet協(xié)議版本6(IPv6)。3.3.2 OSI參考模型3.3 知識儲備3、OSI參考模型節(jié)點間的數(shù)據(jù)流 在 OSI 環(huán)境中，主機(jī)與主機(jī)之間通信時，實際的數(shù)據(jù)流是如何傳遞的呢？這是理解網(wǎng)絡(luò)中主機(jī)通信

15、的關(guān)鍵內(nèi)容。 （1）OSI參考模型主機(jī)節(jié)點間通信的數(shù)據(jù)流 不同的主機(jī)之間在沒有中間節(jié)點設(shè)備的情況下通信時，同等層次通過附加到每一層的信息頭進(jìn)行通信。主機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的數(shù)據(jù)流如圖 3-4所示。3.3.2 OSI參考模型3.3 知識儲備3、OSI參考模型節(jié)點間的數(shù)據(jù)流 （2）OSI參考模型含有中間節(jié)點的通信數(shù)據(jù)流 不同的主機(jī)之間在有中間節(jié)點（網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備）的情況下通信時，主機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的實際傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流，如圖 3-5所示。3.3.3 TCP/IP參考模型3.3 知識儲備1TCP/IP參考模型描述 TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet

16、Protocol，傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議）的前身是由美國國防部在20世紀(jì)60年代末期為其高級研究規(guī)劃署網(wǎng)絡(luò)(ARPAnet)；20世紀(jì)70年代，人們相繼提出了一些TCP/IP協(xié)議，并研究和設(shè)計了TCP/IP參考模型3.3.3 TCP/IP參考模型3.3 知識儲備 （1）網(wǎng)絡(luò)接口層 網(wǎng)絡(luò)接口層位于TCP/IP參考模型的最底層。它相當(dāng)于OSI參考模型的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，因為這一層的功能是連接上一層的IP數(shù)據(jù)包，通過網(wǎng)絡(luò)向外發(fā)送，或者接收和處理來自網(wǎng)絡(luò)上的物理幀，并抽取IP數(shù)據(jù)傳送到上一層。 （2）網(wǎng)際層 網(wǎng)際層是TCP/IP參考模型的第2層，相當(dāng)于OSI參考模型中網(wǎng)絡(luò)層的無連接網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。在網(wǎng)絡(luò)服

17、務(wù)不被中斷的情況下，即使網(wǎng)絡(luò)中的部分設(shè)備不能正常運(yùn)行，已經(jīng)建立的網(wǎng)絡(luò)連接依然可以有效地傳輸數(shù)據(jù)。網(wǎng)際層采用分組交換技術(shù)。分組交換技術(shù)不僅使分組發(fā)送到任意的網(wǎng)絡(luò)后可以獨(dú)立地漫游到目標(biāo)主機(jī)。3.3.3 TCP/IP參考模型3.3 知識儲備 （3）傳輸層 傳輸層是TCP/IP參考模型的第3層，功能與OSI參考模型中的傳輸層類似。TCP/IP參考模型中的傳輸層不僅可以提供不同服務(wù)等級、不同可靠性保證的傳輸服務(wù)，而且還可以協(xié)調(diào)發(fā)送端和接收端之間的傳輸速度差異。 （4）應(yīng)用層 應(yīng)用層是TCP/IP參考模型的第4層，主要功能是在互聯(lián)網(wǎng)中源主機(jī)與目的主機(jī)的對等實體間建立用于會話的端-端連接。與OSI參考模型不

18、同的是，TCP/IP參考模型中沒有會話層和表示層。由于在應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)并不是所有的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)都需要會話層和表示層的功能，因此這些功能逐漸被融合到TCP/IP參考模型中應(yīng)用層的那些特定的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中。3.3.3 TCP/IP參考模型3.3 知識儲備 綜上所述，TCP/IP參考模型各層的主要功能如圖3-7所示。TCP/IP模型主 要 功 能網(wǎng)絡(luò)接口層定義了Internet與各種物理網(wǎng)絡(luò)之間的網(wǎng)絡(luò)接口。網(wǎng)際層負(fù)責(zé)相鄰計算機(jī)之間（即點對點）的通信，包括處理來自傳輸層的發(fā)送分組請求，檢查并轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報，還要進(jìn)行與此相關(guān)的路徑選擇、流量控制及擁塞控制等。傳輸層提供可靠的端到端的數(shù)據(jù)傳輸，確保源主機(jī)傳送分組到達(dá)并正確

19、到達(dá)目標(biāo)主機(jī)。應(yīng)用層提供各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，如：HTTP、DHCP、DNS和SNMP等。3.3.3 TCP/IP參考模型3.3 知識儲備3 TCP/IP協(xié)議簇TCP/IP實際上是指作用于計算機(jī)通信的一組協(xié)議，這組協(xié)議通常被稱為TCP/IP協(xié)議簇。TCP/IP協(xié)議簇包括了地址解析協(xié)議ARP、Internet協(xié)議IP、用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP、傳輸控制協(xié)議TCP、超文本傳輸協(xié)議HTTP等眾多的協(xié)議。3.3.3 TCP/IP參考模型3.3 知識儲備（1）網(wǎng)絡(luò)接口層相關(guān)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)接口層不是TCP/IP協(xié)議的一部分，但它是TCP/IP賴以存在的各種通信網(wǎng)與TCP/IP之間的接口，這些通信網(wǎng)包括多種廣域網(wǎng)如ARPAN

20、ET、X.25公用數(shù)據(jù)網(wǎng)，以及各種局域網(wǎng)，如Ethernet、IEEE的各種標(biāo)準(zhǔn)局域網(wǎng)等。（2）網(wǎng)絡(luò)層相關(guān)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)層中含有IP協(xié)議、因特網(wǎng)控制信息協(xié)議ICMP、地址解析協(xié)議ARP和反向地址解析協(xié)議RARP等四個重要的協(xié)議。3.3.3 TCP/IP參考模型3.3 知識儲備IP協(xié)議IP協(xié)議是TCP/IP協(xié)議簇中最為核心的協(xié)議。它規(guī)定了如何對數(shù)據(jù)包進(jìn)行尋址和路由，并且把數(shù)據(jù)包從一個網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)到另一個網(wǎng)絡(luò)。還規(guī)定了計算機(jī)在Internet通信所必須遵守的一些基本規(guī)則，以確保路由的正確選擇和報文的正確傳輸。IP分組的格式如圖3-9所示。普通的IP首部長為20個字節(jié)，另外可以含有選項字段。 3.3.3 TC

21、P/IP參考模型3.3 知識儲備ICMP協(xié)議 從IP協(xié)議的功能可知，IP協(xié)議提供的是一種不可靠的無連接報文分組傳送服務(wù)。若路由器或故障使網(wǎng)絡(luò)阻塞，就需要通知發(fā)送主機(jī)采取相應(yīng)措施。為了使互連網(wǎng)能報告差錯，或提供有關(guān)意外情況的信息，在IP層加入了一類特殊用途的報文機(jī)制，即ICMP協(xié)議。 ARP協(xié)議在TCP/IP網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，每個主機(jī)都分配了一個32位的IP地址，這種互連網(wǎng)地址是在國際范圍標(biāo)識主機(jī)的一種邏輯地址。為了讓報文在物理網(wǎng)上傳送，必須知道彼此的物理地址。RARP協(xié)議RARP協(xié)議用于一種特殊情況，即如果站點初始化以后，只有自己的物理地址而沒有IP地址，則它可以通過RARP協(xié)議發(fā)出廣播請求，征求自

22、己的IP地址，而RARP服務(wù)器則負(fù)責(zé)回答。3.3.3 TCP/IP參考模型3.3 知識儲備（3）傳輸層相關(guān)協(xié)議TCP/IP協(xié)議簇在傳輸層提供了兩個協(xié)議：TCP和UDP。TCP是高度可靠的，而UDP則是一個簡單的、盡力而為的數(shù)據(jù)報傳輸協(xié)議，不能確保數(shù)據(jù)報的可靠傳輸。 端口的概念TCP和UDP都使用了與應(yīng)用層接口處的端口（Port）來與上層的應(yīng)用進(jìn)程進(jìn)行通信。在TCP的所有端口中，可以分為兩類：一類是由因特網(wǎng)指派名字和號碼公司ICANN負(fù)責(zé)分配給一些常用的應(yīng)用層程序固定使用，叫做熟知端口。其數(shù)值一般為01023，如表3-1所示：應(yīng)用協(xié)議FTPTELNETSMTPDNSTFTPHTTPSNMP熟知端

23、口2123255369801613.3.3 TCP/IP參考模型3.3 知識儲備 傳輸控制協(xié)議TCPTCP所處理的報文段分為首部和數(shù)據(jù)兩部分。TCP的全部功能都體現(xiàn)在首部各字段的作用上，TCP的報文格式如圖3-10所示。3.3.3 TCP/IP參考模型3.3 知識儲備 用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP與傳輸控制協(xié)議TCP相同，用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP也位于傳輸層。但是，它的可靠性遠(yuǎn)沒有TCP高。UDP協(xié)議的最大優(yōu)點是運(yùn)行的高效性和實現(xiàn)的簡單性。盡管可靠性不如TCP協(xié)議，但很多著名的應(yīng)用協(xié)議還是采用了UDP。3.3.5 IP地址與子網(wǎng)技術(shù)3.3 知識儲備 1 IP地址的組成與表示方法 為了實現(xiàn)Internet上

24、不同計算機(jī)之間的通信，除使用相同的通信協(xié)議TCP/IP協(xié)議之外,每臺計算機(jī)郁必須有一個不與其他計算機(jī)重復(fù)的地址，Internet地址包括域名地址和IP地址，這是Internet地址的兩種表示方式。 （1）IP地址的表示方法 為了便于記憶，實際使用IP地址時，幾乎都將組成IP地址的二進(jìn)制數(shù)記為4個十進(jìn)制數(shù)（0255）表示，每相鄰兩個字節(jié)的對應(yīng)十進(jìn)制數(shù)間以英文句號點分隔。具體表示方法可用點分十進(jìn)制法或后綴標(biāo)記法。 網(wǎng)絡(luò)中的每個節(jié)點必須有一個唯一的稱之為地址的標(biāo)識號。網(wǎng)絡(luò)可以識別的地址有邏輯地址和物理(或MAC)地址兩大類。3.3.5 IP地址與子網(wǎng)技術(shù)3.3 知識儲備 （2）IP地址的組成 IP地

25、址采用層次方式按邏輯網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃分。一個IP地址由網(wǎng)絡(luò)地址、主機(jī)地址兩部分組成，其結(jié)構(gòu)如圖3-10所示。網(wǎng)絡(luò)地址標(biāo)識了主機(jī)所在的邏輯網(wǎng)絡(luò)，主機(jī)地址則用來識別該網(wǎng)絡(luò)中的一臺主機(jī)。3.3.5 IP地址與子網(wǎng)技術(shù)3.3 知識儲備2IP地址的分類 IP地址中的網(wǎng)絡(luò)地址是由Internet網(wǎng)絡(luò)信息中心（InterNIC）來統(tǒng)一分配的，InterNIC將IP地址分為A類、B類、C類、D類、E類等五類，廣泛使用的有A、B、C三類，D類用于多播，E類為保留將來使用地址，各類地址的構(gòu)成如圖3-11所示。WXYZ位0123456781516232431A類0網(wǎng)絡(luò)地址（數(shù)目少），占7位主機(jī)地址（數(shù)目多），占24

26、位B類10網(wǎng)絡(luò)地址（數(shù)目中等），占14 位主機(jī)地址（數(shù)目中等），占16 位C類110網(wǎng)絡(luò)地址（數(shù)目多），占21位主機(jī)地址（數(shù)目少），占8位D類1110組播地址（multicast），占28位E類11110留做實驗或?qū)硎褂?.3.5 IP地址與子網(wǎng)技術(shù)3.3 知識儲備 （1）A類地址 A類地址將IP地址前8位（第1字節(jié)）做為網(wǎng)絡(luò)ID，并且前1位必須以0開頭，后24 位（第2、3、4字節(jié)）做為主機(jī)ID，所以網(wǎng)絡(luò)ID的范圍是： A類地址網(wǎng)絡(luò)ID的最小值為：00000001 A類地址網(wǎng)絡(luò)ID的最大值為：01111111 由于主機(jī)ID不能全0和全1，所以主機(jī)ID的范圍是： A類地址主機(jī)ID最小值：00

27、000000.00000000.00000001=0.0.1 A類地址主機(jī)ID最大值：11111111.11111111.11111110=255.255.254 由此可見A類地址的可用地址范圍是：到54。3.3.5 IP地址與子網(wǎng)技術(shù)3.3 知識儲備（2）B類地址B類地址將IP地址前16位（第1、2字節(jié)）做為網(wǎng)絡(luò)ID，并且前2位必須以10開頭，后16 位（第3、4字節(jié)）做為主機(jī)ID，所以網(wǎng)絡(luò)ID的范圍是：B類地址網(wǎng)絡(luò)ID的最小值: 10000000.00000000=128.0B類地址網(wǎng)絡(luò)ID的最大值: 10111111.11111111=191.255由于主機(jī)ID不能全0和全1，所以主機(jī)I

28、D的范圍是：B類地址主機(jī)ID的最小值：00000000.00000001=0.1B類地址主機(jī)ID的最大值：11111111.11111110=255.254由此可見A類地址的地址可用范圍是：到54。3.3.5 IP地址與子網(wǎng)技術(shù)3.3 知識儲備（3）C類地址C類地址將IP地址前24位（第1、2、3字節(jié)）做為網(wǎng)絡(luò)ID，并且前3位必須以110開頭，后8位（第4字節(jié)）做為主機(jī)ID，所以網(wǎng)絡(luò)ID的范圍是：C類地址網(wǎng)絡(luò)ID的最小值: 11000000.00000000=192.0C類地址網(wǎng)絡(luò)ID的最大值: 11011111.11111111=223.255由于主機(jī)ID不能全0和全1，所以主機(jī)ID的范圍是

29、：C類地址主機(jī)ID的最小值：00000001=1C類地址主機(jī)ID的最大值：11111110=254由此可見A類地址的可用地址范圍是：到54。3.3.5 IP地址與子網(wǎng)技術(shù)3.3 知識儲備（4）D類地址D類地址不分網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址，它的第1個字節(jié)的前四位固定為1110。D類地址范圍：到54。D類地址用于多點播送。D類IP地址第一個字節(jié)以“1110”開始，它是一個專門保留的地址。它并不指向特定的網(wǎng)絡(luò)，目前這一類地址被用在多點廣播（Multicast）中。多點廣播地址用來一次尋址一組計算機(jī)，它標(biāo)識共享同一協(xié)議的一組計算機(jī)。E類地址也不分網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址，它的第1個字節(jié)的前五位固定為11110。3

30、.3.5 IP地址與子網(wǎng)技術(shù)3.3 知識儲備（5）E類地址E類地址范圍：到54 E類IP地址以“11110”開始，為將來使用保留。全零（“0000”）地址對應(yīng)于當(dāng)前主機(jī)。全“1”的IP地址（“255255255255”）是當(dāng)前子網(wǎng)的廣播地址。E類IP地址的第一段數(shù)字范圍為240254，E類地址保留，僅作為Internet的實驗和開發(fā)之用。3.3.5 IP地址與子網(wǎng)技術(shù)3.3 知識儲備3特殊的IP地址IP地址除了可以表示主機(jī)的一個物理連接外，還有幾種特殊的表現(xiàn)形式，如表3-2。地址含義實例網(wǎng)絡(luò)地址（全0地址）主機(jī)地址全為019216810則表示C類網(wǎng)絡(luò)的所有主機(jī)直接廣播地址（全1地址）主機(jī)地址全

31、為1，向指定的網(wǎng)絡(luò)廣播1921681255則表示向C類網(wǎng)絡(luò)所有主機(jī)發(fā)送廣播有限廣播地址32位IP地址均為1，表示向本網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行廣播255255255255回送地址用于網(wǎng)絡(luò)軟件測試以及本地計算機(jī)間通信的地址127001 表3-2 特殊的IP地址3.3.5 IP地址與子網(wǎng)技術(shù)3.3 知識儲備4子網(wǎng)技術(shù)（1）子網(wǎng) 為了充分利用網(wǎng)絡(luò)資源和合理地規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，一個網(wǎng)絡(luò)通常會被分成若干個子網(wǎng)。（2）子網(wǎng)掩碼 子網(wǎng)掩瑪（Subnet Mask）也是一個“點分十進(jìn)制”表示的32位二進(jìn)制數(shù)，子網(wǎng)掩碼的主要功能有兩個，一是用來區(qū)分一個IP地址內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)號和主機(jī)號；二是用來將一個網(wǎng)絡(luò)劃分為多個子網(wǎng)。3.3.5 IP地址

32、與子網(wǎng)技術(shù)3.3 知識儲備4子網(wǎng)技術(shù)（3）子網(wǎng)劃分 雖然網(wǎng)絡(luò)地址類別的劃分為信息傳遞帶來了許多方便, 但也帶來了一些問題，比如有的單位雖然獲取了一個A類地址,但永遠(yuǎn)不會有16777214臺主機(jī)，這說明IP地址的設(shè)計不盡合理。 子網(wǎng)劃分是通過借用IP地址的若干位主機(jī)位來充當(dāng)子網(wǎng)地址從而將原網(wǎng)絡(luò)劃分為若干子網(wǎng)而實現(xiàn)的，如圖3-12所示。3.3.5 IP地址與子網(wǎng)技術(shù)3.3 知識儲備（4）劃分子網(wǎng)的步驟 確定每一個子網(wǎng)上所使用的有效主機(jī)地址的范圍。 確定有效的子網(wǎng)數(shù)目，標(biāo)識每一個子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)地址。 確定需要多少個子網(wǎng)號來唯一標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)上的每一個子網(wǎng)，定義一個符合網(wǎng)絡(luò)要求的子網(wǎng)掩碼。3.3.5 下一代網(wǎng)際

33、協(xié)議IPv63.3 知識儲備20世紀(jì)80年代。在美國政府首次將Internet私營化時。IPv4足以處理當(dāng)時有限的213臺Internet主機(jī)。但到20世紀(jì)80年代末期，主機(jī)數(shù)量增加到了2000多臺，并且還在迅速增長。這種快速增長給IPv4帶來了許多問題，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。IP地址的消耗引起地址空間不足：IP地址只有32位，可用的地址有限，最多接入的主機(jī)數(shù)不超過232。IPv4缺乏對服務(wù)質(zhì)量優(yōu)先級、安全性的有效支持。IPv4協(xié)議配置復(fù)雜：隨著個人移動計算機(jī)設(shè)備上網(wǎng)、網(wǎng)上娛樂服務(wù)的增加、多媒體數(shù)據(jù)流的加入，以及安全性等方面的需求，迫切要求新一代IP協(xié)議的出現(xiàn)。3.3.5 下一代網(wǎng)際協(xié)議IP

34、v63.3 知識儲備1 IPv6的主要特點（1）IPv6地址長度為128位，地址空間增大了2的96次方倍；（2）靈活的IP報文頭部格式。使用一系列固定格式的擴(kuò)展頭部取代了IPV4中可變長度的選項字段。IPv6中選項部分的出現(xiàn)方式也有所變化，使路由器可以簡單路過選項而不做任何處理，加快了報文處理速度；（3）IPv6簡化了報文頭部格式，字段只有8個，加快報文轉(zhuǎn)發(fā)，提高了吞吐量；（4）提高了安全性。身份認(rèn)證和隱私權(quán)是IPV6的關(guān)鍵特性；（5）支持更多的服務(wù)類型；（6）允許協(xié)議繼續(xù)演變，增加新的功能，使之適應(yīng)未來技術(shù)的發(fā)展；3.3.6 下一代網(wǎng)際協(xié)議IPv63.3 知識儲備2IPv6數(shù)據(jù)報格式IPv6

35、數(shù)據(jù)報的報頭長度為40字節(jié)（320位），數(shù)據(jù)報格式由8部分組成，如圖3-13所示。圖 3-13 IPv6數(shù)據(jù)報格式 3.3.6 下一代網(wǎng)際協(xié)議IPv63.3 知識儲備3IPv6的地址表示 首選格式：在IPv6中,128位地址采用每16位一段，每段被轉(zhuǎn)換成4位十六進(jìn)制數(shù),并用“：”分隔，結(jié)果用所謂的“冒號十六進(jìn)制數(shù)”來表示。例如二進(jìn)制格式的IPv6地址：0010000111011010000000001101001100000000000000000010l1111001110110000001010101010000000001111111111111110001010001001111000

36、1011010每16位分為一段：0010000111011010 0000000011010011 0000000000000000 00101111001110110000001010101010 0000000011111111 1111110001010000 1001110001011010將每個16位段轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)字，用“：”分隔,結(jié)果如：21DA:00D3:0000:2F3B:02AA:00FF:FE28:9C5A3.3.6 下一代網(wǎng)際協(xié)議IPv63.3 知識儲備3IPv6的地址表示 壓縮格式：用128位表示地址時往往會含有較多0甚至一段全為0,可將不必要的0去掉,即把每個段中開頭的零刪除。這樣，上述地址就可以表示為：21DA:D3:0:2F3B:2AA:FF:FE28:9C5A其實還可以一