第4章43TCPIP協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)互連(閱讀)課件

4.3TCP/IP協(xié)議

與網(wǎng)絡(luò)互連4.3.1分組交換原理4.3.2網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)與TCP/IP協(xié)議4.3.3IP協(xié)議與路由器4.3TCP/IP協(xié)議

與網(wǎng)絡(luò)互連44.3.1分組交換原理4.3.1分組交換原理通信系統(tǒng)中“交換”的含義“交換”(switching)的含義就是轉(zhuǎn)接——把一條鏈路轉(zhuǎn)接到另一條鏈路，使它們連通起來從通信資源的分配角度來看，“交換”就是按照某種方式動(dòng)態(tài)地分配傳輸線路的資源常用的交換方式：電路交換分組交換…交換機(jī)通信系統(tǒng)中“交換”的含義“交換”(switching)的含義什么是電路交換？電路交換的過程：建立連接通信釋放連接應(yīng)用：電話通信((((交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)用戶線用戶線中繼線中繼線BDCA分析：通話全過程中用戶始終占用端到端的傳輸信道由于計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)傳輸具有突發(fā)性，不適合計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信什么是電路交換？電路交換的過程：((((交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)交什么是分組交換(PacketSwitching)?分組交換的要點(diǎn)：被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)必須劃分為若干“分組”(packet,簡(jiǎn)稱“包”)進(jìn)行傳輸每個(gè)分組中必須包含收發(fā)雙方的地址每個(gè)分組由分組交換機(jī)進(jìn)行處理、存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)才能送達(dá)目的地每個(gè)分組的格式如下：有效載荷(傳輸?shù)臄?shù)據(jù))校驗(yàn)信息發(fā)送計(jì)算機(jī)地址目的計(jì)算機(jī)地址編號(hào)分組交換示意：321（c）132（b）不同的包在不同鏈路上進(jìn)行傳輸123321（d）到接收方后，再將收到的包按順序組合在一起321321（a）發(fā)送方將數(shù)據(jù)分成3個(gè)包表示分組交換機(jī)什么是分組交換(PacketSwitching)?分組交換分組交換與存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的過程發(fā)送數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)將包發(fā)給它所連接的分組交換機(jī)交換機(jī)每收到一個(gè)包，就檢查該包的目的地地址：若數(shù)據(jù)包目的地是直接與之相連的計(jì)算機(jī)，交換機(jī)就將包發(fā)往該計(jì)算機(jī)若目的地不是本分組交換機(jī)上的計(jì)算機(jī)，則選擇一個(gè)輸出端口，通過連接該端口的高速數(shù)字線路轉(zhuǎn)發(fā)給另一臺(tái)交換機(jī)（如果線路忙，則可放在對(duì)應(yīng)的緩沖器中排隊(duì)等候）下一臺(tái)交換機(jī)收到數(shù)據(jù)包之后，重復(fù)過程2直到數(shù)據(jù)包到達(dá)目的計(jì)算機(jī)為止例1：計(jì)算機(jī)C發(fā)送數(shù)據(jù)包給計(jì)算機(jī)H例2：計(jì)算機(jī)A發(fā)送數(shù)據(jù)包給計(jì)算機(jī)G交換機(jī)1123412345交換機(jī)2123412345交換機(jī)3123451234交換機(jī)4123451234高速數(shù)字通信干線ABCDEFGH分組交換與存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的過程發(fā)送數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)將包發(fā)給它所連接的分組交換機(jī)中的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)過程H1A分組交換網(wǎng)BDECH5H6H4H2H3H1

向

H5

發(fā)送分組交換機(jī)主機(jī)在交換機(jī)

E

暫存查找轉(zhuǎn)發(fā)表找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口最后到達(dá)目的主機(jī)

H5在交換機(jī)

C

暫存查找轉(zhuǎn)發(fā)表找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口在交換機(jī)

A

暫存查找轉(zhuǎn)發(fā)表找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口分組交換機(jī)中的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)過程H1A分組交換網(wǎng)BDECH5H6H分組交換網(wǎng)中傳輸路徑的變化H1A分組交換網(wǎng)BDECH5H6H4H2H3H1向H5發(fā)送分組H2向H6發(fā)送分組注意分組路徑的變化！交換機(jī)主機(jī)分組交換網(wǎng)中傳輸路徑的變化H1A分組交換網(wǎng)BDECH5H6H實(shí)現(xiàn)分組交換的關(guān)鍵設(shè)備：

——分組交換機(jī)分組交換機(jī)的任務(wù)是：負(fù)責(zé)包（分組）的轉(zhuǎn)發(fā)分組交換機(jī)的工作方式是：存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)+路由選擇分組交換機(jī)的工作過程：從輸入端口收到一個(gè)包后，放入緩沖區(qū)，檢查數(shù)據(jù)包的目的計(jì)算機(jī)地址，查轉(zhuǎn)發(fā)表，決定該送哪個(gè)輸出端口進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)把包從輸入緩沖器中取出，送到相應(yīng)輸出端口的緩沖區(qū)中排隊(duì)輸出端口每發(fā)送完一個(gè)包，就從自己的緩沖區(qū)中提取下一個(gè)包進(jìn)行發(fā)送…輸入分組輸出分組路由表及路由選擇協(xié)議33輸入端口…1122交換結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)發(fā)表分組處理…輸出端口…113322實(shí)現(xiàn)分組交換的關(guān)鍵設(shè)備：

—分組交換技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和問題優(yōu)點(diǎn)：高效動(dòng)態(tài)分配傳輸帶寬，對(duì)通信鏈路是逐段占用。靈活以分組為傳送單位和查找路由。迅速不必先建立連接就能向其他主機(jī)發(fā)送分組?？煽勘ＷC可靠性的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議；分布式的路由選擇協(xié)議使網(wǎng)絡(luò)有很好的生存性。分組交換帶來的問題：分組在各結(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)需要排隊(duì)，這就會(huì)造成一定的時(shí)延。分組必須攜帶的首部（里面有必不可少的控制信息）也造成了一定的開銷。分組交換技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和問題優(yōu)點(diǎn)：分組交換技術(shù)的應(yīng)用幾乎所有數(shù)據(jù)通信網(wǎng)都采用分組交換技術(shù)：交換式以太局域網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)（手機(jī)）公用數(shù)據(jù)網(wǎng)（傳統(tǒng)的廣域網(wǎng)）低速：X.25公共分組交換網(wǎng)（傳輸速率僅64kbps）利用公共電話網(wǎng)以分組交換方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸中速：使用光纖作為傳輸介質(zhì)幀中繼交換網(wǎng)（傳輸速率可達(dá)2Mbps）中高速：使用光纖作為傳輸介質(zhì)SMDS（交換多兆位數(shù)據(jù)服務(wù)網(wǎng)）ATM廣域網(wǎng)(155Mbps或者更高)因特網(wǎng)（Internet）分組交換技術(shù)的應(yīng)用幾乎所有數(shù)據(jù)通信網(wǎng)都采用分組交換技術(shù)：小結(jié)：不同分組交換網(wǎng)的比較不同的分組交換網(wǎng)，基于不同的技術(shù)，采用不同的協(xié)議：物理層：不同的傳輸介質(zhì)不同的信號(hào)編碼方法不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)鏈路層：不同的編址方法和分組(包)格式不同的共享介質(zhì)方法不同的差錯(cuò)檢測(cè)與處理措施不同的鏈路層協(xié)議,需使用不同的網(wǎng)卡和分組交換機(jī)不同的物理層協(xié)議，需使用不同的介質(zhì)和發(fā)送/接收電路小結(jié)：不同分組交換網(wǎng)的比較不同的分組交換網(wǎng)，基于不同的技術(shù)，附：分組交換網(wǎng)的2種通信方式無連接服務(wù)通信過程中，雙方不需要預(yù)先建立連接，所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包未必都經(jīng)過相同的路徑進(jìn)行傳輸優(yōu)點(diǎn)：靈活方便，比較迅速缺點(diǎn)：不能防止包的丟失、重復(fù)或失序面向連接服務(wù)（虛電路方式）先建立連接，再進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，全部傳輸完畢后再釋放連接所有包都經(jīng)同一路徑順序傳送，每個(gè)包的頭部只需標(biāo)明使用哪一條“連接”進(jìn)行傳送，不需要再包含目的計(jì)算機(jī)的地址優(yōu)點(diǎn)：提高可靠性321（無連接服務(wù)）132（面向連接服務(wù)）注：虛電路只是一條邏輯上的連接，并不是真正建立了一條物理連接附：分組交換網(wǎng)的2種通信方式無連接服務(wù)321（無連接服務(wù)）14.3.2網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)

與TCP/IP協(xié)議（1）網(wǎng)絡(luò)的分層結(jié)構(gòu)（2）TCP/IP協(xié)議(棧)4.3.2網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)

與TCP/IP（1）網(wǎng)絡(luò)的分層結(jié)構(gòu)（1）網(wǎng)絡(luò)的分層結(jié)構(gòu)(2)TCP/IP協(xié)議(棧)(2)TCP/IP協(xié)議(棧)什么是TCP/IP協(xié)議？TCP/IP是網(wǎng)絡(luò)互連的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，它包含了100多個(gè)協(xié)議，其中：TCP（傳輸控制協(xié)議)和IP(網(wǎng)際協(xié)議)是兩個(gè)最基本、最重要的協(xié)議4321網(wǎng)絡(luò)接口和硬件層(以太網(wǎng),FDDI,X.25,ATM等)網(wǎng)絡(luò)互連層（IP）傳輸層（TCP或UDP）應(yīng)用層(SMTP,HTTP,FTP等)如電子郵件、HTML文檔等應(yīng)用數(shù)據(jù)應(yīng)用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為1個(gè)或多個(gè)TCP數(shù)據(jù)段或UDP數(shù)據(jù)段TCP或UDP數(shù)據(jù)報(bào)封裝為IP數(shù)據(jù)報(bào)IP數(shù)據(jù)報(bào)封裝為以太網(wǎng)信息幀或ATM信元后進(jìn)行傳輸負(fù)責(zé)把數(shù)據(jù)封裝為TCP或UDP數(shù)據(jù)報(bào)，在兩個(gè)應(yīng)用程序之間傳送數(shù)據(jù)負(fù)責(zé)把數(shù)據(jù)封裝為IP數(shù)據(jù)報(bào)，并負(fù)責(zé)把IP數(shù)據(jù)報(bào)從發(fā)送方計(jì)算機(jī)通過物理網(wǎng)絡(luò)傳送到接受方計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)將IP數(shù)據(jù)報(bào)封裝成能在物理網(wǎng)絡(luò)（局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)）中傳輸?shù)膸?，并進(jìn)行傳輸應(yīng)用程序與應(yīng)用程序之間通信時(shí)使用的協(xié)議什么是TCP/IP協(xié)議？TCP/IP是網(wǎng)絡(luò)互連的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，它例:瀏覽網(wǎng)頁時(shí)使用的TCP/IP協(xié)議4321網(wǎng)絡(luò)接口和硬件層(以太網(wǎng))網(wǎng)絡(luò)互連層（IP）傳輸層（TCP協(xié)議）應(yīng)用層(HTTP協(xié)議)HTML文檔（網(wǎng)頁）HTML文檔轉(zhuǎn)換為多個(gè)TCP數(shù)據(jù)報(bào)TCP數(shù)據(jù)報(bào)封裝為IP數(shù)據(jù)報(bào)IP數(shù)據(jù)報(bào)封裝為以太網(wǎng)信息幀進(jìn)行傳輸瀏覽器使用HTTP協(xié)議向Web服務(wù)器請(qǐng)求網(wǎng)頁網(wǎng)頁所對(duì)應(yīng)的HTML文檔拆分并封裝為若干個(gè)TCP數(shù)據(jù)報(bào)，由Web服務(wù)器一個(gè)一個(gè)地進(jìn)行發(fā)送負(fù)責(zé)把每個(gè)TCP報(bào)封裝為IP數(shù)據(jù)報(bào)，在路由器之間進(jìn)行傳送，直到目的計(jì)算機(jī)所在局域網(wǎng)連接的路由器為止路由器負(fù)責(zé)將IP數(shù)據(jù)報(bào)封裝成以太網(wǎng)幀，在局域網(wǎng)中傳輸給瀏覽器例:瀏覽網(wǎng)頁時(shí)使用的TCP/IP協(xié)議4網(wǎng)絡(luò)接口和硬件層網(wǎng)絡(luò)4.3.3IP協(xié)議和路由器（IPv4）4.3.3IP協(xié)議和路由器（IPv4）因特網(wǎng)上的計(jì)算機(jī)如何統(tǒng)一編址？因特網(wǎng)上的每臺(tái)計(jì)算機(jī)使用“IP地址”作為其標(biāo)識(shí)IP地址的特點(diǎn)：惟一性：網(wǎng)絡(luò)上的每臺(tái)計(jì)算機(jī)都有一個(gè)與眾不同的惟一的IP地址簡(jiǎn)明性：所有地址的長(zhǎng)度都是32個(gè)二進(jìn)位IP地址的格式：包含網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)2個(gè)部分A類地址B類地址C類地址主機(jī)號(hào)（24位）網(wǎng)絡(luò)號(hào)0主機(jī)號(hào)(8位)網(wǎng)絡(luò)號(hào)011主機(jī)號(hào)（16位）網(wǎng)絡(luò)號(hào)01指明計(jì)算機(jī)所屬網(wǎng)絡(luò)的編號(hào)指明計(jì)算機(jī)在該網(wǎng)絡(luò)中的編號(hào)由網(wǎng)絡(luò)號(hào)中的最高1～4位指明該IP地址的類型：分為A,B,C,D,E五類IP地址因特網(wǎng)上的計(jì)算機(jī)如何統(tǒng)一編址？因特網(wǎng)上的每臺(tái)計(jì)算機(jī)使用“I5類IP地址的具體格式01234310111組播地址D類01234311111備用E類00181631網(wǎng)絡(luò)號(hào)主機(jī)號(hào)A類（超大型網(wǎng)絡(luò),擁有大量主機(jī)(≤16777214)，只有不超過126個(gè)網(wǎng)絡(luò)可獲得A類地址）012163101網(wǎng)絡(luò)號(hào)主機(jī)號(hào)B類（規(guī)模適中的網(wǎng)絡(luò)(≤65534臺(tái)主機(jī))使用B類地址，首字節(jié)大于等于128但小于192

）01232431011網(wǎng)絡(luò)號(hào)主機(jī)號(hào)C類（用于主機(jī)不超過254臺(tái)的小型網(wǎng)絡(luò)，其IP地址的首字節(jié)大于等于192但小于224

）兩個(gè)特殊的IP地址：主機(jī)號(hào)為“全0”的IP地址，稱為網(wǎng)絡(luò)地址，用來表示整個(gè)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)主機(jī)號(hào)為“全1”的IP地址，稱為直接廣播地址，指整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的所有主機(jī)5類IP地址的具體格式01234IP地址的“點(diǎn)分十進(jìn)制”表示IP地址是一個(gè)32位的地址碼，書寫和記憶很不方便“點(diǎn)分十進(jìn)制”表示：用4個(gè)十進(jìn)制數(shù)來表示一個(gè)IP地址，每個(gè)十進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)IP地址中的8位(1個(gè)字節(jié))，相互間用小數(shù)點(diǎn)“．”隔開。例如：800011010000010100010001100110000A類地址810000010000110000010001101000100B類地址211000110011101110001011100001100C類地址點(diǎn)分十進(jìn)制表示二進(jìn)制表示IP地址類型IP地址首字節(jié)取值網(wǎng)絡(luò)號(hào)取值舉例

A類11261126 42B類128191128.0191.255 1C類192223192.0.0223.255.255 2A、B、C三類IP地址的十進(jìn)制表示：IP地址的“點(diǎn)分十進(jìn)制”表示IP地址是一個(gè)32位的地址碼，書網(wǎng)絡(luò)類型、網(wǎng)絡(luò)號(hào)和IP地址舉例15795紅色表示網(wǎng)絡(luò)號(hào)主機(jī)IP地址主機(jī)IP地址主機(jī)IP地址主機(jī)IP地址A類網(wǎng)絡(luò)C類網(wǎng)絡(luò)路由器路由器路由器B類網(wǎng)絡(luò)B類網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)類型、網(wǎng)絡(luò)號(hào)和IP地址舉例10.0.什么是子網(wǎng)？考慮：小型網(wǎng)絡(luò)越來越多（只有幾十臺(tái)主機(jī)，有的甚至只有2、3臺(tái)計(jì)算機(jī)），如果這些小網(wǎng)絡(luò)也占用一個(gè)網(wǎng)絡(luò)號(hào)，地址空間浪費(fèi)太大。為此引入了“子網(wǎng)”的概念子網(wǎng)：把標(biāo)準(zhǔn)IP地址中的主機(jī)號(hào)劃分成“子網(wǎng)號(hào)”和“主機(jī)號(hào)”兩部分,也就是把一個(gè)大網(wǎng)劃分成若干小一些的“子網(wǎng)”例如：對(duì)于C類地址中的8位主機(jī)號(hào)：劃出2位作為子網(wǎng)號(hào)，那么2個(gè)子網(wǎng)的每一個(gè)均可容納62臺(tái)主機(jī)劃出3位作為子網(wǎng)號(hào)，那么6個(gè)子網(wǎng)中每個(gè)可容納的主機(jī)減少為30臺(tái)(注：全0和全1通常不能作為子網(wǎng)號(hào))主機(jī)號(hào)網(wǎng)絡(luò)號(hào)（標(biāo)準(zhǔn)IP地址）網(wǎng)絡(luò)號(hào)主機(jī)號(hào)子網(wǎng)號(hào)（子網(wǎng)IP地址）什么是子網(wǎng)？考慮：小型網(wǎng)絡(luò)越來越多（只有幾十臺(tái)主機(jī)，有的甚至關(guān)于子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)掩碼——一個(gè)32位的代碼，其中與IP地址中網(wǎng)絡(luò)號(hào)、子網(wǎng)號(hào)對(duì)應(yīng)位置處的二進(jìn)位是“1”，與主機(jī)號(hào)對(duì)應(yīng)位置處的二進(jìn)位是“0”三類IP地址的默認(rèn)子網(wǎng)掩碼：A類地址:B類地址：C類地址:子網(wǎng)掩碼的用途：從IP地址中分離出網(wǎng)絡(luò)號(hào)和子網(wǎng)號(hào)方法：使用子網(wǎng)掩碼與IP地址進(jìn)行邏輯乘例1：若某主機(jī)IP地址為：2（C類地址）它的子網(wǎng)掩碼為：兩者邏輯乘結(jié)果＝網(wǎng)絡(luò)號(hào)＝（前24位）例2：若某主機(jī)IP地址為：20（C類地址）它的子網(wǎng)掩碼為：40邏輯乘結(jié)果＝網(wǎng)絡(luò)號(hào)＝110101000001000000000010

01110000(前28位)關(guān)于子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)掩碼——一個(gè)32位的代碼，其中與IP地址中網(wǎng)IP數(shù)據(jù)報(bào)的格式相互連接的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，它們使用的數(shù)據(jù)包（或幀）格式互不兼容，因此不能直接將一個(gè)網(wǎng)絡(luò)送來的包傳送給另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)解決方法：IP協(xié)議定義了一種獨(dú)立于各種物理網(wǎng)的統(tǒng)一的數(shù)據(jù)包格式，稱為IP數(shù)據(jù)報(bào)（IPdatagram）IPv4數(shù)據(jù)報(bào)格式：頭部03478151631數(shù)據(jù)區(qū)數(shù)據(jù)(最少1B，包含頭部最大64KB）接收IP數(shù)據(jù)報(bào)的主機(jī)IP地址32bit發(fā)送IP數(shù)據(jù)報(bào)的主機(jī)IP地址32bit數(shù)據(jù)報(bào)總長(zhǎng)度16bit服務(wù)類型頭部長(zhǎng)度版本號(hào)標(biāo)志片偏移13bit頭部檢驗(yàn)和16bit生成時(shí)間8bit協(xié)議8bit標(biāo)識(shí)16bit可選字段（長(zhǎng)度可變）填充源地址和目的地址有效載荷校驗(yàn)信息IP數(shù)據(jù)報(bào)的格式相互連接的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，它們使用的數(shù)據(jù)包（或幀）采用TCP/IP協(xié)議時(shí)

主機(jī)甲向主機(jī)乙傳送文件的過程5432154321主機(jī)

甲AP2AP1主機(jī)乙應(yīng)用進(jìn)程把需要傳送的文件交給應(yīng)用層文件數(shù)據(jù)采用TCP/IP協(xié)議時(shí)

主機(jī)甲向主機(jī)乙傳送文件的過主機(jī)甲向主機(jī)

乙

發(fā)送文件5432154321主機(jī)

甲AP2AP1主機(jī)乙應(yīng)用層把文件數(shù)據(jù)加上應(yīng)用層首部，成為應(yīng)用層PDU，交給傳輸層H5文件數(shù)據(jù)主機(jī)甲向主機(jī)乙發(fā)送文件5432154321主機(jī)甲A主機(jī)甲向主機(jī)

乙

發(fā)送文件5432154321主機(jī)

甲AP2AP1主機(jī)

乙傳輸層加上首部，成為傳輸層報(bào)文(TCP報(bào)文或UDP報(bào)文)，交給網(wǎng)絡(luò)層H4H5文件數(shù)據(jù)主機(jī)甲向主機(jī)乙發(fā)送文件5432154321主機(jī)甲AP主機(jī)甲向主機(jī)

乙

發(fā)送文件5432154321主機(jī)

甲AP2AP1主機(jī)

乙網(wǎng)絡(luò)層加上首部成為IP數(shù)據(jù)報(bào)(IP分組)，然后交給數(shù)據(jù)鏈路層H3H4H5文件數(shù)據(jù)主機(jī)甲向主機(jī)乙發(fā)送文件5432154321主機(jī)甲AP主機(jī)甲向主機(jī)

乙

發(fā)送文件5432154321主機(jī)

甲AP2AP1主機(jī)乙鏈路層再加上鏈路層的首部，成為數(shù)據(jù)鏈路層的幀，交給物理層進(jìn)行傳送H3H4H5文件數(shù)據(jù)H2主機(jī)甲向主機(jī)乙發(fā)送文件5432154321主機(jī)甲AP主機(jī)甲向主機(jī)

乙

發(fā)送文件5432154321物理傳輸媒體主機(jī)

甲AP2AP1電信號(hào)(或光信號(hào))在物理媒體中傳播,從發(fā)送端物理層傳送到接收端物理層主機(jī)

乙傳輸層網(wǎng)絡(luò)層鏈路層物理層應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層鏈路層物理層應(yīng)用層主機(jī)甲向主機(jī)乙發(fā)送文件5432154321物理傳輸媒體主機(jī)甲向主機(jī)

乙

發(fā)送文件5432154321主機(jī)甲AP2AP1主機(jī)乙物理層接收到比特流，上交給數(shù)據(jù)鏈路層H3H4H5文件數(shù)據(jù)H2主機(jī)甲向主機(jī)乙發(fā)送文件5432154321主機(jī)甲AP2主機(jī)甲向主機(jī)

乙

發(fā)送文件5432154321主機(jī)

甲AP2AP1主機(jī)

乙數(shù)據(jù)鏈路層剝?nèi)氖撞?，取出?shù)據(jù)部分，上交給網(wǎng)絡(luò)層H3H4H5文件數(shù)據(jù)主機(jī)甲向主機(jī)乙發(fā)送文件5432154321主機(jī)甲AP主機(jī)甲向主機(jī)

乙

發(fā)送文件5432154321主機(jī)

甲AP2AP1主機(jī)乙網(wǎng)絡(luò)層剝?nèi)ナ撞?，取出?shù)據(jù)部分上交給傳輸層H4H5文件數(shù)據(jù)主機(jī)甲向主機(jī)乙發(fā)送文件5432154321主機(jī)甲AP主機(jī)甲向主機(jī)

乙

發(fā)送文件5432154321主機(jī)

甲AP2AP1主機(jī)乙傳輸層剝?nèi)ナ撞?，取出?shù)據(jù)部分上交給應(yīng)用層H5文件數(shù)據(jù)主機(jī)甲向主機(jī)乙發(fā)送文件5432154321主機(jī)甲AP主機(jī)甲向主機(jī)

乙

發(fā)送文件5432154321主機(jī)甲AP2AP1主機(jī)

乙應(yīng)用層剝?nèi)ナ撞?，取出文件?shù)據(jù)上交給應(yīng)用進(jìn)程文件數(shù)據(jù)主機(jī)甲向主機(jī)乙發(fā)送文件5432154321主機(jī)甲AP2主機(jī)甲向主機(jī)

乙

發(fā)送文件5432154321主機(jī)

甲AP2AP1主機(jī)乙我收到了

AP1

發(fā)來的文件！主機(jī)甲向主機(jī)乙發(fā)送文件5432154321主機(jī)甲AP網(wǎng)絡(luò)互連與路由器網(wǎng)絡(luò)互連與路由器網(wǎng)絡(luò)互連問題為了把不同類型的網(wǎng)絡(luò)互連成一個(gè)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)，必須解決：所有計(jì)算機(jī)應(yīng)統(tǒng)一編址傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包格式應(yīng)該統(tǒng)一···解決方案：統(tǒng)一采用TCP/IP協(xié)議！使用的網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備：路由器EthernetFDDIATM(a)實(shí)際的物理網(wǎng)絡(luò)IP路由器主機(jī)主機(jī)主機(jī)主機(jī)主機(jī)主機(jī)主機(jī)主機(jī)(b)用戶所看到的網(wǎng)絡(luò)多個(gè)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互連而成的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)主機(jī)主機(jī)主機(jī)主機(jī)主機(jī)主機(jī)主機(jī)主機(jī)TCP/IPEthernetFDDICSMA/CD令牌ATM面向連接X.25（光纖、微波、衛(wèi)星、同軸、電話、雙絞線）虛電路不同的鏈路層不同的物理層統(tǒng)一的應(yīng)用層、傳輸層和網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)互連問題為了把不同類型的網(wǎng)絡(luò)互連成一個(gè)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)，必須解路由器的功能在兩個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)之間轉(zhuǎn)發(fā)IP數(shù)據(jù)報(bào)（主機(jī)A→主機(jī)B）：若B與A在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，IP數(shù)據(jù)報(bào)就直接經(jīng)網(wǎng)絡(luò)1交給B而不需要經(jīng)過路由器若B與A不在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，則主機(jī)A應(yīng)將IP數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送給所在網(wǎng)絡(luò)中的路由器，由該路由器按轉(zhuǎn)發(fā)表將IP數(shù)據(jù)報(bào)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)接口層主機(jī)A主機(jī)B路由器網(wǎng)絡(luò)2網(wǎng)絡(luò)14321傳輸層應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)互連層網(wǎng)絡(luò)互連層網(wǎng)絡(luò)接口層網(wǎng)絡(luò)接口層傳輸層應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)互連層4321路由器的功能在兩個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)之間轉(zhuǎn)發(fā)IP數(shù)據(jù)報(bào)（主機(jī)A→主機(jī)B路由器的作用與連接路由器是一種能夠連接異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的分組交換機(jī)，其作用是：按照路由表在網(wǎng)絡(luò)之間轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包根據(jù)需要對(duì)數(shù)據(jù)包的格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換路由器的IP地址設(shè)置：當(dāng)路由器某端口連接一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)時(shí)，該端口應(yīng)分配IP地址該端口的IP地址，其網(wǎng)絡(luò)號(hào)必須與所連接物理網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)號(hào)相同例：

57網(wǎng)絡(luò)地址

A類網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)地址B類網(wǎng)絡(luò)FDDI廣域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)地址C類網(wǎng)絡(luò)R1R2主機(jī)A主機(jī)B1212路由器的作用與連接路由器是一種能夠連接異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的分組交換機(jī)，路由器的工作過程工作過程：發(fā)送端計(jì)算機(jī)將數(shù)據(jù)封裝成IP數(shù)據(jù)報(bào)的形式，發(fā)送給路由器路由器接收到IP數(shù)據(jù)報(bào)之后，根據(jù)IP數(shù)據(jù)報(bào)中目的地主機(jī)的IP地址，查找路由表，選擇轉(zhuǎn)發(fā)路徑根據(jù)下個(gè)網(wǎng)絡(luò)所使用的協(xié)議，將IP數(shù)據(jù)報(bào)封裝成相應(yīng)的數(shù)據(jù)包（幀）格式，送入緩沖器中排隊(duì)在數(shù)據(jù)鏈路空閑時(shí)將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到另一網(wǎng)絡(luò)若目的地計(jì)算機(jī)就在該網(wǎng)絡(luò)上，則送達(dá)計(jì)算機(jī)，否則再傳送給下一個(gè)路由器進(jìn)行處理例：主機(jī)A=>主機(jī)B7

5FDDI廣域網(wǎng)R1R2主機(jī)A主機(jī)B1212路由器的工作過程工作過程：7IP數(shù)據(jù)報(bào)傳輸過程1主機(jī)A完成的操作：地址解析（AddressResolution）將主機(jī)A的IP地址和路由器R1端口1的IP地址轉(zhuǎn)換為所在以太網(wǎng)的MAC地址將IP數(shù)據(jù)報(bào)“封裝”為以太網(wǎng)幀通過以太網(wǎng)將該幀發(fā)送到路由器R1的端口1IP頭部數(shù)據(jù)頭部尾部主機(jī)A和路由器R1端口1的MAC地址以太網(wǎng)幀數(shù)據(jù)主機(jī)A和主機(jī)B的IP地址IP數(shù)據(jù)報(bào)IP頭部IP地址MAC地址0A:07:4B:12:82:360A:9C:BC:71:32:8D0A:11:9A:68:01:990A:07:82:90:CC:1F0A:77:76:EF:03:280A:82:8F:5A:BE:FAIP數(shù)據(jù)報(bào)傳輸過程1主機(jī)A完成的操作：IP頭部數(shù)據(jù)頭部尾部主IP數(shù)據(jù)報(bào)傳輸過程2路由器R1完成如下操作：接收主機(jī)A發(fā)來的以太網(wǎng)幀，取出IP數(shù)據(jù)報(bào)進(jìn)行分析根據(jù)目的地主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)號(hào)查找路由表，得知應(yīng)向端口2轉(zhuǎn)發(fā)IP數(shù)據(jù)報(bào)（下一跳地址為端口2）由于端口2連接的是FDDI網(wǎng)，因此進(jìn)行地址解析：將路由器R1端口2的IP地址和主機(jī)B的IP地址轉(zhuǎn)換為所在FDDI網(wǎng)的物理地址將IP數(shù)據(jù)報(bào)封裝成FDDI幀并通過FDDI網(wǎng)發(fā)送到主機(jī)B（路由器R1的端口2主機(jī)B）數(shù)據(jù)頭部尾部路由器R1端口2和主機(jī)B的物理地址FDDI幀IP頭部IP頭部數(shù)據(jù)頭部尾部主機(jī)A和路由器R1端口1的MAC地址以太網(wǎng)幀IP數(shù)據(jù)報(bào)傳輸過程2路由器R1完成如下操作：數(shù)據(jù)頭部尾部路IP數(shù)據(jù)報(bào)傳輸過程3主機(jī)B完成的操作：接收路由器R1發(fā)送來的FDDI幀從FDDI幀中取出IP數(shù)據(jù)報(bào)交給上層協(xié)議處理TCP/IP協(xié)議的數(shù)據(jù)封裝示意圖：應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)絡(luò)互連層物理幀尾部應(yīng)用程序數(shù)據(jù)TCP頭部IP頭部幀頭部應(yīng)用程序數(shù)據(jù)如網(wǎng)頁、郵件生成應(yīng)用程序數(shù)據(jù)TCP頭部TCP數(shù)據(jù)報(bào)UDP數(shù)據(jù)報(bào)生成IP數(shù)據(jù)報(bào)應(yīng)用程序數(shù)據(jù)TCP頭部IP頭部生成網(wǎng)絡(luò)接口與硬件層IP數(shù)據(jù)報(bào)傳輸過程3主機(jī)B完成的操作：應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)絡(luò)物4.3TCP/IP協(xié)議

與網(wǎng)絡(luò)互連4.3.1分組交換原理4.3.2網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)與TCP/IP協(xié)議4.3.3IP協(xié)議與路由器4.3TCP/IP協(xié)議

與網(wǎng)絡(luò)互連44.3.1分組交換原理4.3.1分組交換原理通信系統(tǒng)中“交換”的含義“交換”(switching)的含義就是轉(zhuǎn)接——把一條鏈路轉(zhuǎn)接到另一條鏈路，使它們連通起來從通信資源的分配角度來看，“交換”就是按照某種方式動(dòng)態(tài)地分配傳輸線路的資源常用的交換方式：電路交換分組交換…交換機(jī)通信系統(tǒng)中“交換”的含義“交換”(switching)的含義什么是電路交換？電路交換的過程：建立連接通信釋放連接應(yīng)用：電話通信((((交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)用戶線用戶線中繼線中繼線BDCA分析：通話全過程中用戶始終占用端到端的傳輸信道由于計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)傳輸具有突發(fā)性，不適合計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信什么是電路交換？電路交換的過程：((((交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)交什么是分組交換(PacketSwitching)?分組交換的要點(diǎn)：被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)必須劃分為若干“分組”(packet,簡(jiǎn)稱“包”)進(jìn)行傳輸每個(gè)分組中必須包含收發(fā)雙方的地址每個(gè)分組由分組交換機(jī)進(jìn)行處理、存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)才能送達(dá)目的地每個(gè)分組的格式如下：有效載荷(傳輸?shù)臄?shù)據(jù))校驗(yàn)信息發(fā)送計(jì)算機(jī)地址目的計(jì)算機(jī)地址編號(hào)分組交換示意：321（c）132（b）不同的包在不同鏈路上進(jìn)行傳輸123321（d）到接收方后，再將收到的包按順序組合在一起321321（a）發(fā)送方將數(shù)據(jù)分成3個(gè)包表示分組交換機(jī)什么是分組交換(PacketSwitching)?分組交換分組交換與存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的過程發(fā)送數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)將包發(fā)給它所連接的分組交換機(jī)交換機(jī)每收到一個(gè)包，就檢查該包的目的地地址：若數(shù)據(jù)包目的地是直接與之相連的計(jì)算機(jī)，交換機(jī)就將包發(fā)往該計(jì)算機(jī)若目的地不是本分組交換機(jī)上的計(jì)算機(jī)，則選擇一個(gè)輸出端口，通過連接該端口的高速數(shù)字線路轉(zhuǎn)發(fā)給另一臺(tái)交換機(jī)（如果線路忙，則可放在對(duì)應(yīng)的緩沖器中排隊(duì)等候）下一臺(tái)交換機(jī)收到數(shù)據(jù)包之后，重復(fù)過程2直到數(shù)據(jù)包到達(dá)目的計(jì)算機(jī)為止例1：計(jì)算機(jī)C發(fā)送數(shù)據(jù)包給計(jì)算機(jī)H例2：計(jì)算機(jī)A發(fā)送數(shù)據(jù)包給計(jì)算機(jī)G交換機(jī)1123412345交換機(jī)2123412345交換機(jī)3123451234交換機(jī)4123451234高速數(shù)字通信干線ABCDEFGH分組交換與存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的過程發(fā)送數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)將包發(fā)給它所連接的分組交換機(jī)中的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)過程H1A分組交換網(wǎng)BDECH5H6H4H2H3H1

向

H5

發(fā)送分組交換機(jī)主機(jī)在交換機(jī)

E

暫存查找轉(zhuǎn)發(fā)表找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口最后到達(dá)目的主機(jī)

H5在交換機(jī)

C

暫存查找轉(zhuǎn)發(fā)表找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口在交換機(jī)

A

暫存查找轉(zhuǎn)發(fā)表找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口分組交換機(jī)中的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)過程H1A分組交換網(wǎng)BDECH5H6H分組交換網(wǎng)中傳輸路徑的變化H1A分組交換網(wǎng)BDECH5H6H4H2H3H1向H5發(fā)送分組H2向H6發(fā)送分組注意分組路徑的變化！交換機(jī)主機(jī)分組交換網(wǎng)中傳輸路徑的變化H1A分組交換網(wǎng)BDECH5H6H實(shí)現(xiàn)分組交換的關(guān)鍵設(shè)備：

——分組交換機(jī)分組交換機(jī)的任務(wù)是：負(fù)責(zé)包（分組）的轉(zhuǎn)發(fā)分組交換機(jī)的工作方式是：存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)+路由選擇分組交換機(jī)的工作過程：從輸入端口收到一個(gè)包后，放入緩沖區(qū)，檢查數(shù)據(jù)包的目的計(jì)算機(jī)地址，查轉(zhuǎn)發(fā)表，決定該送哪個(gè)輸出端口進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)把包從輸入緩沖器中取出，送到相應(yīng)輸出端口的緩沖區(qū)中排隊(duì)輸出端口每發(fā)送完一個(gè)包，就從自己的緩沖區(qū)中提取下一個(gè)包進(jìn)行發(fā)送…輸入分組輸出分組路由表及路由選擇協(xié)議33輸入端口…1122交換結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)發(fā)表分組處理…輸出端口…113322實(shí)現(xiàn)分組交換的關(guān)鍵設(shè)備：

—分組交換技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和問題優(yōu)點(diǎn)：高效動(dòng)態(tài)分配傳輸帶寬，對(duì)通信鏈路是逐段占用。靈活以分組為傳送單位和查找路由。迅速不必先建立連接就能向其他主機(jī)發(fā)送分組。可靠保證可靠性的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議；分布式的路由選擇協(xié)議使網(wǎng)絡(luò)有很好的生存性。分組交換帶來的問題：分組在各結(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)需要排隊(duì)，這就會(huì)造成一定的時(shí)延。分組必須攜帶的首部（里面有必不可少的控制信息）也造成了一定的開銷。分組交換技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和問題優(yōu)點(diǎn)：分組交換技術(shù)的應(yīng)用幾乎所有數(shù)據(jù)通信網(wǎng)都采用分組交換技術(shù)：交換式以太局域網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)（手機(jī)）公用數(shù)據(jù)網(wǎng)（傳統(tǒng)的廣域網(wǎng)）低速：X.25公共分組交換網(wǎng)（傳輸速率僅64kbps）利用公共電話網(wǎng)以分組交換方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸中速：使用光纖作為傳輸介質(zhì)幀中繼交換網(wǎng)（傳輸速率可達(dá)2Mbps）中高速：使用光纖作為傳輸介質(zhì)SMDS（交換多兆位數(shù)據(jù)服務(wù)網(wǎng)）ATM廣域網(wǎng)(155Mbps或者更高)因特網(wǎng)（Internet）分組交換技術(shù)的應(yīng)用幾乎所有數(shù)據(jù)通信網(wǎng)都采用分組交換技術(shù)：小結(jié)：不同分組交換網(wǎng)的比較不同的分組交換網(wǎng)，基于不同的技術(shù)，采用不同的協(xié)議：物理層：不同的傳輸介質(zhì)不同的信號(hào)編碼方法不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)鏈路層：不同的編址方法和分組(包)格式不同的共享介質(zhì)方法不同的差錯(cuò)檢測(cè)與處理措施不同的鏈路層協(xié)議,需使用不同的網(wǎng)卡和分組交換機(jī)不同的物理層協(xié)議，需使用不同的介質(zhì)和發(fā)送/接收電路小結(jié)：不同分組交換網(wǎng)的比較不同的分組交換網(wǎng)，基于不同的技術(shù)，附：分組交換網(wǎng)的2種通信方式無連接服務(wù)通信過程中，雙方不需要預(yù)先建立連接，所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包未必都經(jīng)過相同的路徑進(jìn)行傳輸優(yōu)點(diǎn)：靈活方便，比較迅速缺點(diǎn)：不能防止包的丟失、重復(fù)或失序面向連接服務(wù)（虛電路方式）先建立連接，再進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，全部傳輸完畢后再釋放連接所有包都經(jīng)同一路徑順序傳送，每個(gè)包的頭部只需標(biāo)明使用哪一條“連接”進(jìn)行傳送，不需要再包含目的計(jì)算機(jī)的地址優(yōu)點(diǎn)：提高可靠性321（無連接服務(wù)）132（面向連接服務(wù)）注：虛電路只是一條邏輯上的連接，并不是真正建立了一條物理連接附：分組交換網(wǎng)的2種通信方式無連接服務(wù)321（無連接服務(wù)）14.3.2網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)

與TCP/IP協(xié)議（1）網(wǎng)絡(luò)的分層結(jié)構(gòu)（2）TCP/IP協(xié)議(棧)4.3.2網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)

與TCP/IP（1）網(wǎng)絡(luò)的分層結(jié)構(gòu)（1）網(wǎng)絡(luò)的分層結(jié)構(gòu)(2)TCP/IP協(xié)議(棧)(2)TCP/IP協(xié)議(棧)什么是TCP/IP協(xié)議？TCP/IP是網(wǎng)絡(luò)互連的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，它包含了100多個(gè)協(xié)議，其中：TCP（傳輸控制協(xié)議)和IP(網(wǎng)際協(xié)議)是兩個(gè)最基本、最重要的協(xié)議4321網(wǎng)絡(luò)接口和硬件層(以太網(wǎng),FDDI,X.25,ATM等)網(wǎng)絡(luò)互連層（IP）傳輸層（TCP或UDP）應(yīng)用層(SMTP,HTTP,FTP等)如電子郵件、HTML文檔等應(yīng)用數(shù)據(jù)應(yīng)用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為1個(gè)或多個(gè)TCP數(shù)據(jù)段或UDP數(shù)據(jù)段TCP或UDP數(shù)據(jù)報(bào)封裝為IP數(shù)據(jù)報(bào)IP數(shù)據(jù)報(bào)封裝為以太網(wǎng)信息幀或ATM信元后進(jìn)行傳輸負(fù)責(zé)把數(shù)據(jù)封裝為TCP或UDP數(shù)據(jù)報(bào)，在兩個(gè)應(yīng)用程序之間傳送數(shù)據(jù)負(fù)責(zé)把數(shù)據(jù)封裝為IP數(shù)據(jù)報(bào)，并負(fù)責(zé)把IP數(shù)據(jù)報(bào)從發(fā)送方計(jì)算機(jī)通過物理網(wǎng)絡(luò)傳送到接受方計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)將IP數(shù)據(jù)報(bào)封裝成能在物理網(wǎng)絡(luò)（局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)）中傳輸?shù)膸?，并進(jìn)行傳輸應(yīng)用程序與應(yīng)用程序之間通信時(shí)使用的協(xié)議什么是TCP/IP協(xié)議？TCP/IP是網(wǎng)絡(luò)互連的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，它例:瀏覽網(wǎng)頁時(shí)使用的TCP/IP協(xié)議4321網(wǎng)絡(luò)接口和硬件層(以太網(wǎng))網(wǎng)絡(luò)互連層（IP）傳輸層（TCP協(xié)議）應(yīng)用層(HTTP協(xié)議)HTML文檔（網(wǎng)頁）HTML文檔轉(zhuǎn)換為多個(gè)TCP數(shù)據(jù)報(bào)TCP數(shù)據(jù)報(bào)封裝為IP數(shù)據(jù)報(bào)IP數(shù)據(jù)報(bào)封裝為以太網(wǎng)信息幀進(jìn)行傳輸瀏覽器使用HTTP協(xié)議向Web服務(wù)器請(qǐng)求網(wǎng)頁網(wǎng)頁所對(duì)應(yīng)的HTML文檔拆分并封裝為若干個(gè)TCP數(shù)據(jù)報(bào)，由Web服務(wù)器一個(gè)一個(gè)地進(jìn)行發(fā)送負(fù)責(zé)把每個(gè)TCP報(bào)封裝為IP數(shù)據(jù)報(bào)，在路由器之間進(jìn)行傳送，直到目的計(jì)算機(jī)所在局域網(wǎng)連接的路由器為止路由器負(fù)責(zé)將IP數(shù)據(jù)報(bào)封裝成以太網(wǎng)幀，在局域網(wǎng)中傳輸給瀏覽器例:瀏覽網(wǎng)頁時(shí)使用的TCP/IP協(xié)議4網(wǎng)絡(luò)接口和硬件層網(wǎng)絡(luò)4.3.3IP協(xié)議和路由器（IPv4）4.3.3IP協(xié)議和路由器（IPv4）因特網(wǎng)上的計(jì)算機(jī)如何統(tǒng)一編址？因特網(wǎng)上的每臺(tái)計(jì)算機(jī)使用“IP地址”作為其標(biāo)識(shí)IP地址的特點(diǎn)：惟一性：網(wǎng)絡(luò)上的每臺(tái)計(jì)算機(jī)都有一個(gè)與眾不同的惟一的IP地址簡(jiǎn)明性：所有地址的長(zhǎng)度都是32個(gè)二進(jìn)位IP地址的格式：包含網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)2個(gè)部分A類地址B類地址C類地址主機(jī)號(hào)（24位）網(wǎng)絡(luò)號(hào)0主機(jī)號(hào)(8位)網(wǎng)絡(luò)號(hào)011主機(jī)號(hào)（16位）網(wǎng)絡(luò)號(hào)01指明計(jì)算機(jī)所屬網(wǎng)絡(luò)的編號(hào)指明計(jì)算機(jī)在該網(wǎng)絡(luò)中的編號(hào)由網(wǎng)絡(luò)號(hào)中的最高1～4位指明該IP地址的類型：分為A,B,C,D,E五類IP地址因特網(wǎng)上的計(jì)算機(jī)如何統(tǒng)一編址？因特網(wǎng)上的每臺(tái)計(jì)算機(jī)使用“I5類IP地址的具體格式01234310111組播地址D類01234311111備用E類00181631網(wǎng)絡(luò)號(hào)主機(jī)號(hào)A類（超大型網(wǎng)絡(luò),擁有大量主機(jī)(≤16777214)，只有不超過126個(gè)網(wǎng)絡(luò)可獲得A類地址）012163101網(wǎng)絡(luò)號(hào)主機(jī)號(hào)B類（規(guī)模適中的網(wǎng)絡(luò)(≤65534臺(tái)主機(jī))使用B類地址，首字節(jié)大于等于128但小于192

）01232431011網(wǎng)絡(luò)號(hào)主機(jī)號(hào)C類（用于主機(jī)不超過254臺(tái)的小型網(wǎng)絡(luò)，其IP地址的首字節(jié)大于等于192但小于224

）兩個(gè)特殊的IP地址：主機(jī)號(hào)為“全0”的IP地址，稱為網(wǎng)絡(luò)地址，用來表示整個(gè)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)主機(jī)號(hào)為“全1”的IP地址，稱為直接廣播地址，指整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的所有主機(jī)5類IP地址的具體格式01234IP地址的“點(diǎn)分十進(jìn)制”表示IP地址是一個(gè)32位的地址碼，書寫和記憶很不方便“點(diǎn)分十進(jìn)制”表示：用4個(gè)十進(jìn)制數(shù)來表示一個(gè)IP地址，每個(gè)十進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)IP地址中的8位(1個(gè)字節(jié))，相互間用小數(shù)點(diǎn)“．”隔開。例如：800011010000010100010001100110000A類地址810000010000110000010001101000100B類地址211000110011101110001011100001100C類地址點(diǎn)分十進(jìn)制表示二進(jìn)制表示IP地址類型IP地址首字節(jié)取值網(wǎng)絡(luò)號(hào)取值舉例

A類11261126 42B類128191128.0191.255 1C類192223192.0.0223.255.255 2A、B、C三類IP地址的十進(jìn)制表示：IP地址的“點(diǎn)分十進(jìn)制”表示IP地址是一個(gè)32位的地址碼，書網(wǎng)絡(luò)類型、網(wǎng)絡(luò)號(hào)和IP地址舉例15795紅色表示網(wǎng)絡(luò)號(hào)主機(jī)IP地址主機(jī)IP地址主機(jī)IP地址主機(jī)IP地址A類網(wǎng)絡(luò)C類網(wǎng)絡(luò)路由器路由器路由器B類網(wǎng)絡(luò)B類網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)類型、網(wǎng)絡(luò)號(hào)和IP地址舉例10.0.什么是子網(wǎng)？考慮：小型網(wǎng)絡(luò)越來越多（只有幾十臺(tái)主機(jī)，有的甚至只有2、3臺(tái)計(jì)算機(jī)），如果這些小網(wǎng)絡(luò)也占用一個(gè)網(wǎng)絡(luò)號(hào)，地址空間浪費(fèi)太大。為此引入了“子網(wǎng)”的概念子網(wǎng)：把標(biāo)準(zhǔn)IP地址中的主機(jī)號(hào)劃分成“子網(wǎng)號(hào)”和“主機(jī)號(hào)”兩部分,也就是把一個(gè)大網(wǎng)劃分成若干小一些的“子網(wǎng)”例如：對(duì)于C類地址中的8位主機(jī)號(hào)：劃出2位作為子網(wǎng)號(hào)，那么2個(gè)子網(wǎng)的每一個(gè)均可容納62臺(tái)主機(jī)劃出3位作為子網(wǎng)號(hào)，那么6個(gè)子網(wǎng)中每個(gè)可容納的主機(jī)減少為30臺(tái)(注：全0和全1通常不能作為子網(wǎng)號(hào))主機(jī)號(hào)網(wǎng)絡(luò)號(hào)（標(biāo)準(zhǔn)IP地址）網(wǎng)絡(luò)號(hào)主機(jī)號(hào)子網(wǎng)號(hào)（子網(wǎng)IP地址）什么是子網(wǎng)？考慮：小型網(wǎng)絡(luò)越來越多（只有幾十臺(tái)主機(jī)，有的甚至關(guān)于子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)掩碼——一個(gè)32位的代碼，其中與IP地址中網(wǎng)絡(luò)號(hào)、子網(wǎng)號(hào)對(duì)應(yīng)位置處的二進(jìn)位是“1”，與主機(jī)號(hào)對(duì)應(yīng)位置處的二進(jìn)位是“0”三類IP地址的默認(rèn)子網(wǎng)掩碼：A類地址:B類地址：C類地址:子網(wǎng)掩碼的用途：從IP地址中分離出網(wǎng)絡(luò)號(hào)和子網(wǎng)號(hào)方法：使用子網(wǎng)掩碼與IP地址進(jìn)行邏輯乘例1：若某主機(jī)IP地址為：2（C類地址）它的子網(wǎng)掩碼為：兩者邏輯乘結(jié)果＝網(wǎng)絡(luò)號(hào)＝（前24位）例2：若某主機(jī)IP地址為：20（C類地址）它的子網(wǎng)掩碼為：40邏輯乘結(jié)果＝網(wǎng)絡(luò)號(hào)＝110101000001000000000010

01110000(前28位)關(guān)于子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)掩碼——一個(gè)32位的代碼，其中與IP地址中網(wǎng)IP數(shù)據(jù)報(bào)的格式相互連接的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，它們使用的數(shù)據(jù)包（或幀）格式互不兼容，因此不能直接將一個(gè)網(wǎng)絡(luò)送來的包傳送給另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)解決方法：IP協(xié)議定義了一種獨(dú)立于各種物理網(wǎng)的統(tǒng)一的數(shù)據(jù)包格式，稱為IP數(shù)據(jù)報(bào)（IPdatagram）IPv4數(shù)據(jù)報(bào)格式：頭部03478151631數(shù)據(jù)區(qū)數(shù)據(jù)(最少1B，包含頭部最大64KB）接收IP數(shù)據(jù)報(bào)的主機(jī)IP地址32bit發(fā)送IP數(shù)據(jù)報(bào)的主機(jī)IP地址32bit數(shù)據(jù)報(bào)總長(zhǎng)度16bit服務(wù)類型頭部長(zhǎng)度版本號(hào)標(biāo)志片偏移13bit頭部檢驗(yàn)和16bit生成時(shí)間8bit協(xié)議8bit標(biāo)識(shí)16bit可選字段（長(zhǎng)度可變）填充源地址和目的地址有效載荷校驗(yàn)信息IP數(shù)據(jù)報(bào)的格式相互連接的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，它們使用的數(shù)據(jù)包（或幀）采用TCP/IP協(xié)議時(shí)

主機(jī)甲向主機(jī)乙傳送文件的過程5432154321主機(jī)

甲AP2AP1主機(jī)乙應(yīng)用進(jìn)程把需要傳送的文件交給應(yīng)用層文件數(shù)據(jù)采用TCP/IP協(xié)議時(shí)

主機(jī)甲向主機(jī)乙傳送文件的過主機(jī)甲向主機(jī)

乙

發(fā)送文件5432154321主機(jī)

甲AP2AP1主機(jī)乙應(yīng)用層把文件數(shù)據(jù)加上應(yīng)用層首部，成為應(yīng)用層PDU，交給傳輸層H5文件數(shù)據(jù)主機(jī)甲向主機(jī)乙發(fā)送文件5432154321主機(jī)甲A主機(jī)甲向主機(jī)

乙

發(fā)送文件5432154321主機(jī)

甲AP2AP1主機(jī)

乙傳輸層加上首部，成為傳輸層報(bào)文(TCP報(bào)文或UDP報(bào)文)，交給網(wǎng)絡(luò)層H4H5文件數(shù)據(jù)主機(jī)甲向主機(jī)乙發(fā)送文件5432154321主機(jī)甲AP主機(jī)甲向主機(jī)

乙

發(fā)送文件5432154321主機(jī)

甲AP2AP1主機(jī)

乙網(wǎng)絡(luò)層加上首部成為IP數(shù)據(jù)報(bào)(IP分組)，然后交給數(shù)據(jù)鏈路層H3H4H5文件數(shù)據(jù)主機(jī)甲向主機(jī)乙發(fā)送文件5432154321主機(jī)甲AP主機(jī)甲向主機(jī)

乙

發(fā)送文件5432154321主機(jī)

甲AP2AP1主機(jī)乙鏈路層再加上鏈路層的首部，成為數(shù)據(jù)鏈路層的幀，交給物理層進(jìn)行傳送H3H4H5文件數(shù)據(jù)H2主機(jī)甲向主機(jī)乙發(fā)送文件5432154321主機(jī)甲AP主機(jī)甲向主機(jī)

乙

發(fā)送文件5432154321物理傳輸媒體主機(jī)

甲AP2AP1電信號(hào)(或光信號(hào))在物理媒體中傳播,從發(fā)送端物理層傳送到接收端物理層主機(jī)

乙傳輸層網(wǎng)絡(luò)層鏈路層物理層應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層鏈路層物理層應(yīng)用層主機(jī)甲向主機(jī)乙發(fā)送文件5432154321物理傳輸媒體主機(jī)甲向主機(jī)

乙

發(fā)送文件5432154321主機(jī)甲AP2AP1主機(jī)乙物理層接收到比特流，上交給數(shù)據(jù)鏈路層H3H4H5文件數(shù)據(jù)H2主機(jī)甲向主機(jī)乙發(fā)送文件5432154321主機(jī)甲AP2主機(jī)甲向主機(jī)

乙

發(fā)送文件5432154321主機(jī)

甲AP2AP1主機(jī)

乙數(shù)據(jù)鏈路層剝?nèi)氖撞?，取出?shù)據(jù)部分，上交給網(wǎng)絡(luò)層H3H4H5文件數(shù)據(jù)主機(jī)甲向主機(jī)乙發(fā)送文件5432154321主機(jī)甲AP主機(jī)甲向主機(jī)

乙

發(fā)送文件5432154321主機(jī)

甲AP2AP1主機(jī)乙網(wǎng)絡(luò)層剝?nèi)ナ撞?，取出?shù)據(jù)部分上交給傳輸層H4H5文件數(shù)據(jù)主機(jī)甲向主機(jī)乙發(fā)送文件5432154321主機(jī)甲AP主機(jī)甲向主機(jī)

乙

發(fā)送文件5432154321主機(jī)

甲AP2AP1主機(jī)乙傳輸層剝?nèi)ナ撞?，取出?shù)據(jù)部分上交給應(yīng)用層H5文件數(shù)據(jù)主機(jī)甲向主機(jī)乙發(fā)送文件5432154321主機(jī)甲AP主機(jī)甲向主機(jī)

乙

發(fā)送文件5432154321主機(jī)甲AP2AP1主機(jī)

乙應(yīng)用層剝?nèi)ナ撞?，取出文件?shù)據(jù)上交給應(yīng)用進(jìn)程文件數(shù)據(jù)主機(jī)甲向主機(jī)乙發(fā)送文件5432154321主機(jī)甲AP2主機(jī)甲向主機(jī)

乙

發(fā)送文件5432154321主機(jī)

甲AP2AP1主機(jī)乙我收到了

AP1

發(fā)來的文件！主機(jī)甲向主機(jī)乙發(fā)送文件5432154321主機(jī)甲AP網(wǎng)絡(luò)互連與路由器網(wǎng)絡(luò)互連與路由器網(wǎng)絡(luò)互連問題為了把不同類型的網(wǎng)絡(luò)互連成一個(gè)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)，必須解決：所有計(jì)算機(jī)應(yīng)