第三章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)紅河學(xué)院工學(xué)院第三章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)本章要點(diǎn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分層設(shè)計(jì)思想

OSI和TCP/IP體系結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)中的重要概念

TCP和IPv4協(xié)議子網(wǎng)劃分和子網(wǎng)掩碼

IPv6協(xié)議本章學(xué)習(xí)目標(biāo)了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分層設(shè)計(jì)思想；理解OSI和TCP/IP體系結(jié)構(gòu)中的主要內(nèi)容；理解計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)中的重要概念；了解TCP和UDP協(xié)議主要內(nèi)容；了解IPv4協(xié)議的主要內(nèi)容；理解IP地址；

掌握子網(wǎng)劃分方法和子網(wǎng)掩碼，會(huì)計(jì)算子網(wǎng)、子網(wǎng)中的主機(jī)數(shù)目。了解IPv6協(xié)議主要內(nèi)容內(nèi)容

3.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)

3.2體系結(jié)構(gòu)中的重要概念

3.3TCP協(xié)議

3.4IP協(xié)議

3.5 ARP（地址解析協(xié)議）

3.6IPv6協(xié)議3.1計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)為了對(duì)體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議有一個(gè)初步了解，我們先分析一下實(shí)際生活中的郵政系統(tǒng)，如圖3.1a所示。圖3.1a

3.1.1

層次型的體系結(jié)構(gòu)人類思維能力不是無(wú)限的，如果同時(shí)面臨的因素太多，就不可能做出精確的思維。處理復(fù)雜問(wèn)題的一個(gè)有效方法，就是用抽象和層次的方式去構(gòu)造和分析。同樣，對(duì)于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)這類復(fù)雜的大系統(tǒng)，亦可如此。如圖3-1所示，可將一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)抽象為若干層。其中，第n層是由分布在不同系統(tǒng)中的處于第n層的子系統(tǒng)構(gòu)成。3.1.1層次型的體系結(jié)構(gòu)2網(wǎng)絡(luò)協(xié)議主要包括以下三個(gè)重要的元素：（1）語(yǔ)法規(guī)定協(xié)議元素（數(shù)據(jù)和控制信息）的格式（2）語(yǔ)義規(guī)定通信雙方如何操作（3）同步規(guī)定通信事件發(fā)生的順序及詳細(xì)的說(shuō)明分層應(yīng)當(dāng)遵循以下幾個(gè)主要的原則：（1）每層的功能明確（2）層間接口清晰（3）層數(shù)應(yīng)適中3.1.1層次型的體系結(jié)構(gòu)3采用分層設(shè)計(jì)的方法帶來(lái)的好處，主要有:各層相對(duì)獨(dú)立設(shè)計(jì)靈活各層都可以采用最合適的技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)易于實(shí)現(xiàn)和維護(hù)易于標(biāo)準(zhǔn)化3.1.2OSI體系結(jié)構(gòu)三級(jí)抽象之間的關(guān)系如圖3-2所示2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)制定組織(1)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO（OSI）(2)電氣電子工程師協(xié)會(huì)IEEE（802.3、802.5）(3)美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃署（TCP/IP）包括所有可能的實(shí)現(xiàn)包括所有可能的服務(wù)、協(xié)議及其實(shí)現(xiàn)包括所有可能的協(xié)議及其實(shí)現(xiàn)圖3-2OSI的三級(jí)抽象示意圖OIS協(xié)議規(guī)范包括所有可能的實(shí)現(xiàn)包括所有可能的服務(wù)、協(xié)議及其實(shí)現(xiàn)包括所有可能的協(xié)議及其實(shí)現(xiàn)OSI協(xié)議規(guī)范OSI參考模型OSI服務(wù)定義OSI參考模型1.物理層

物理層傳送數(shù)據(jù)的單位：比特物理層的作用是盡量屏蔽具體物理設(shè)備或傳輸媒體的差異，為上層（數(shù)據(jù)鏈路層）提供統(tǒng)一的服務(wù)。物理層具體考慮的問(wèn)題如下：

1、如何表達(dá)“1”或“0”。2、確定連接介質(zhì)，確定連接器引線的數(shù)目及定義、接頭的幾何尺寸和鎖緊裝置。3、指出一比特信息占用多長(zhǎng)時(shí)間。4、采用何種傳輸方式。5、初始連接如何建立。6、結(jié)束通信時(shí)如何拆除連接。OSI參考模型2.數(shù)據(jù)鏈路層

數(shù)據(jù)鏈路層傳送數(shù)據(jù)的單位：幀（標(biāo)志位地址信息位控制信息位數(shù)據(jù)位校驗(yàn)信息位標(biāo)志位）數(shù)據(jù)鏈路層的作用是實(shí)現(xiàn)在不太可靠的物理鏈路上實(shí)現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)鏈路層具體考慮的問(wèn)題如下：1、數(shù)據(jù)透明性問(wèn)題。將物理層的比特流分組裝成數(shù)據(jù)幀，怎樣分割比特流？識(shí)別標(biāo)志位。2、流量控制問(wèn)題。協(xié)調(diào)收發(fā)速率。3.網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層傳送數(shù)據(jù)的單位：分組（或包packet）網(wǎng)絡(luò)層的作用：利用地址信息將源端發(fā)出的分組經(jīng)過(guò)各種途徑（結(jié)點(diǎn)和鏈路）送到目的端。（無(wú)連接的服務(wù)，不可靠）網(wǎng)絡(luò)層具體考慮的問(wèn)題如下：路由選擇問(wèn)題。最佳路徑流量控制問(wèn)題。解決擁塞問(wèn)題（供不應(yīng)求）網(wǎng)絡(luò)尋址問(wèn)題。網(wǎng)絡(luò)互連問(wèn)題。4.傳輸層

傳輸層傳送數(shù)據(jù)的單位：報(bào)文傳輸層的作用是承上啟下，在源端和目的端提供可靠的端到端的服務(wù)，實(shí)現(xiàn)通信子網(wǎng)的透明傳輸。（面向連接的服務(wù)，可靠?。﹤鬏攲泳唧w考慮的問(wèn)題如下：分割和重組數(shù)據(jù)提供可靠的端到端服務(wù)流量控制問(wèn)題5.會(huì)話層

會(huì)話層傳送數(shù)據(jù)的單位：報(bào)文會(huì)話層的作用是網(wǎng)絡(luò)到用戶應(yīng)用程序的入口，向表示層提供建立連接，在連接上有序的傳輸數(shù)據(jù)（進(jìn)程間的會(huì)話）。會(huì)話層具體考慮的問(wèn)題如下：會(huì)話控制問(wèn)題。通信方式（令牌機(jī)制）會(huì)話管理問(wèn)題。同步管理6.表示層

表示層傳送數(shù)據(jù)的單位：報(bào)文表示層的作用是表示數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和類型進(jìn)行編碼（解碼），同時(shí)進(jìn)行，并壓縮（解壓縮），送到會(huì)話層（應(yīng)用層）表示層具體考慮的問(wèn)題如下：編碼（解碼）加密（解密）壓縮（解壓縮）7.應(yīng)用層

應(yīng)用層傳送數(shù)據(jù)的單位：報(bào)文應(yīng)用層的作用是為網(wǎng)絡(luò)用戶通信提供專用的程序，即各種應(yīng)用協(xié)議。應(yīng)用層具體協(xié)議如下：虛擬終端協(xié)議

FTP

電子郵件收發(fā)協(xié)議

HTTP3.1.3TCP/IP（TransferControlProtocol/InternetProtocol,傳輸控制/網(wǎng)際）協(xié)議正如介紹OSI/RM體系結(jié)構(gòu)一樣，協(xié)議分層模型包括層次結(jié)構(gòu)和各層功能描述兩個(gè)部分。與OSI/RM不同的是，TCP/IP沒(méi)有相對(duì)正式的協(xié)議模型。然而，根據(jù)已經(jīng)開(kāi)發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，可以將TCP/IP協(xié)議族歸納成一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的五層結(jié)構(gòu)，如圖3-4所示，（1）物理層該層是數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備與傳輸媒質(zhì)或網(wǎng)絡(luò)之間的物理接口，它定義了傳輸媒質(zhì)、傳輸速率以及信號(hào)編碼機(jī)制的特性。（2）網(wǎng)絡(luò)接入層（NetworkAccessLayer）該層是端系統(tǒng)和通信子網(wǎng)之間的邏輯接口，實(shí)現(xiàn)端系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)交換。因此，源端系統(tǒng)必須向網(wǎng)絡(luò)提供目的端系統(tǒng)的地址（MAC地址），以便網(wǎng)絡(luò)沿著合適的路由將數(shù)據(jù)送往正確的目的地。當(dāng)然，源端系統(tǒng)也可提出要求網(wǎng)絡(luò)提供的服務(wù)類別。該層使用的協(xié)議與應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)的類型有關(guān)TCP/IP（3）互聯(lián)網(wǎng)層（InternetLayer）該層使用網(wǎng)際協(xié)議（IP）實(shí)現(xiàn)穿越多個(gè)網(wǎng)絡(luò)的路由選擇功能。網(wǎng)際協(xié)議不僅僅在端系統(tǒng)上執(zhí)行，同時(shí)在路由器上也是執(zhí)行。

路由器是連接多個(gè)網(wǎng)絡(luò)的處理器，其主要功能是數(shù)據(jù)從源端系統(tǒng)向目的端系統(tǒng)傳輸?shù)穆窂街?，正確地從一個(gè)網(wǎng)路傳送到另外一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。（4）傳輸層（TransportLayer）該層提供端到端系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。傳輸層不僅提供了可靠性機(jī)制，還要解決不同應(yīng)用程序的識(shí)別問(wèn)題。傳輸控制協(xié)議（TCP）是傳輸層目前使用最廣泛的協(xié)議。TCP/IP（5）應(yīng)用層（ApplicationLayer）該層向用戶提供一組常用的應(yīng)用程序（如文件傳輸協(xié)議、電子郵件等），為不同主機(jī)上的進(jìn)程或應(yīng)用之間提供通信。TCP/IP協(xié)議族為常用的應(yīng)用程序制定了相應(yīng)的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，并把他們作為T(mén)CP/IP的內(nèi)容。因此，用戶可以根據(jù)自己的實(shí)際需要，在傳輸層以上建立自己的專用程序，調(diào)用TCP/IP，但它不屬于TCP/IP。TCP/IPTCP/IP協(xié)議分層

OSI模型最基本的技術(shù)就是分層，TCP/IP也采用分層體系結(jié)構(gòu)，每一層提供特定的功能，層與層間相對(duì)獨(dú)立，因此改變某一層的功能就不會(huì)影響其他層。這種分層技術(shù)簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，提高了系統(tǒng)的可靠性及靈活性。

TCP/IP也采用分層體系結(jié)構(gòu)，共分四層，即網(wǎng)絡(luò)接口層、Internet層、傳輸層和應(yīng)用層。每一層提供特定功能，層與層之間相對(duì)獨(dú)立，與OSI七層模型相比，TCP/IP沒(méi)有表示層和會(huì)話層，這兩層的功能由應(yīng)用層提供，OSI的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層功能由網(wǎng)絡(luò)接口層完成。TCP/IP參考模型及協(xié)議族如圖3.5所示。TCP/IP3.1.3TCP/IP協(xié)議圖3.5TCP/IP參考模型

TCP/IP參考模型

TCP/IP體系分四層：網(wǎng)絡(luò)接口層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、應(yīng)用層。網(wǎng)絡(luò)接口層：不是TCP/IP協(xié)議的一部分，是TCP/IP與各種通信網(wǎng)的接口。網(wǎng)絡(luò)層：IP協(xié)議將數(shù)據(jù)封裝成分組、路由、提供不可靠的非連接數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。傳輸層：TCP提供可靠的面向連接的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，UDP是無(wú)連接的協(xié)議。應(yīng)用層：Telnet、FTP、SMTP、DNS。返回3.2體系結(jié)構(gòu)中的重要概念3.2.1開(kāi)放系統(tǒng)互聯(lián)環(huán)境3.2.2層、子系統(tǒng)與實(shí)體3.2.3服務(wù)、協(xié)議與服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)3.2.3服務(wù)、協(xié)議與服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)2必須指出的是，一個(gè)（N）實(shí)體向上一層（N+1）實(shí)體所提供的（N）服務(wù)是由以下三個(gè)部分組成的：⑴（N）實(shí)體自身提供的某些功能⑵由（N+1）層及其以下各層以及本地系統(tǒng)環(huán)境提供的服務(wù)⑶與處于另一開(kāi)放系統(tǒng)中的對(duì)等（N）實(shí)體的通信而提供的服務(wù)所以，（N）服務(wù)是（N）層以及下各層向（N+1）層提供服務(wù)的一種綜合能力。但是，（N+1）層對(duì)于（N-1）層及其各層提供的服務(wù)卻是看不見(jiàn)的。另外，（N）服務(wù)是（N+1）層所能看得見(jiàn)得功能，但并非是在（N）層內(nèi)完成全部功能。3.2.3服務(wù)、協(xié)議與服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)33.2.4服務(wù)原語(yǔ)⑴請(qǐng)求（Request）由（N+1）實(shí)體發(fā)往（N）實(shí)體，表示（N+1）實(shí)體請(qǐng)求（N）實(shí)體提供指定的（N）服務(wù)。如建立連接，請(qǐng)求數(shù)據(jù)傳遞等。⑵表示（Indication）由（N）實(shí)體發(fā)往（N+1）實(shí)體，用來(lái)通知（N+1）實(shí)體發(fā)生了某些事件。如收到一個(gè)遠(yuǎn)端對(duì)等實(shí)體發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)。⑶響應(yīng)（Response）由（N+1）實(shí)體發(fā)往（N）實(shí)體，表示對(duì)（N）實(shí)體最近一次送來(lái)的指示的響應(yīng)。⑷認(rèn)證（Confirm）由（N）實(shí)體發(fā)往（N+1）實(shí)體，表示（N+1）實(shí)體所請(qǐng)求的服務(wù)已經(jīng)完成，予以確認(rèn)。3.2.5數(shù)據(jù)單元

服務(wù)數(shù)據(jù)單元SUD（ServiceDataUnit）

OSI模型把相鄰層實(shí)體間傳送信息的數(shù)據(jù)單元稱為服務(wù)數(shù)據(jù)單元，并將（N+1）層與（N）層之間傳輸信息的服務(wù)單元標(biāo)記為SUD。（N）服務(wù)數(shù)據(jù)單元實(shí)際上是確保（N）服務(wù)傳輸需要的邏輯單元。

協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU（ProtocolDataUnit）

OSI模型把對(duì)等實(shí)體間傳送的數(shù)據(jù)單元稱為協(xié)議數(shù)據(jù)單元，并將（N）層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元標(biāo)記為（N）PDU，它由兩部分組成：①（N）用戶數(shù)據(jù)（記為（N）UD），②（N）協(xié)議控制信息（記為（N）PCI））。如果某層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元只用于控制，則協(xié)議數(shù)據(jù)單元中的用戶數(shù)據(jù)可以省略，此時(shí)只有該層的PCI。

接口數(shù)據(jù)單元IDU（InterfaceDataUnit）

OSI模型把相鄰層實(shí)體通過(guò)層間服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)一次交互信息的數(shù)據(jù)單元稱為接口數(shù)據(jù)單元，并將（N）層的接口數(shù)據(jù)單元記為（N）IDU。（N）IDU也由兩部分組成：①（N+1）實(shí)體與（N）實(shí)體交互的數(shù)據(jù)，稱為接口數(shù)據(jù)（記為（N）ID）；②為了協(xié)調(diào)（N+1）實(shí)體與（N）實(shí)體的交互操作而附加的控制信息，這些控制信息稱為接口信息（記為（N）ICI）。由于接口控制信息只在交互信息通過(guò)訪問(wèn)點(diǎn)時(shí)才起作用，所以，當(dāng)接口數(shù)據(jù)通過(guò)訪問(wèn)服務(wù)點(diǎn)后就可以取消。3.2.6對(duì)等實(shí)體的通信

建立連接階段建立一個(gè)（N）連接應(yīng)包括下列內(nèi)容：指出為（N+1）實(shí)體提供通信服務(wù)的（N）實(shí)體名指出（N）實(shí)體向（N+1）實(shí)體提供服務(wù)的訪問(wèn)點(diǎn)，即（N）SAP指出（N+1）實(shí)體要求（N）實(shí)體提供服務(wù)的服務(wù)質(zhì)量，以及其他有關(guān)性能（如流量控制、加速服務(wù)等）當(dāng)然，在建立連接時(shí)，兩個(gè)實(shí)體均應(yīng)處于能夠連接的協(xié)議狀態(tài)。另外，（N）層的對(duì)等實(shí)體間的通信也可以借助于建立（N-1）連接來(lái)實(shí)現(xiàn)，而且這樣的過(guò)程可以一直遞歸利用到互連的傳輸介質(zhì)為止。在建立連接過(guò)程中，很可能出現(xiàn)需要經(jīng)過(guò)其他對(duì)等的實(shí)體進(jìn)行轉(zhuǎn)接的情況，此時(shí)，從源到宿的連接中將存在多個(gè)連接端點(diǎn)，這稱為多端點(diǎn)的連接。

數(shù)據(jù)交換階段數(shù)據(jù)交換是（N）層為（N+1）提供的一種服務(wù)。其實(shí)，這種服務(wù)是（N）層及以下各層所提供的一種綜合服務(wù)能力。但由于（N）層以下提供的服務(wù)被（N）層所屏蔽，應(yīng)此，（N+1）層及以下各層所提供的服務(wù)對(duì)（N+1）實(shí)體是透明的。實(shí)際上，可以將（N）連接看成是為（N+1）實(shí)體間提供服務(wù)的一條邏輯鏈路，而（N+1）實(shí)體間的數(shù)據(jù)交換就是通過(guò)這條邏輯鏈路來(lái)進(jìn)行的。為了提高數(shù)據(jù)交換的速度，這種（N）數(shù)據(jù)交換服務(wù)通常是非證實(shí)型服務(wù)。

釋放連接階段中止通信聯(lián)系，這一過(guò)程稱為正常釋放連接。釋放連接也是一種服務(wù)。正常釋放（N）連接是一種非證實(shí)型服務(wù)。在執(zhí)行斷連的過(guò)程中，當(dāng)接受方（N）實(shí)體收到同等（N）實(shí)體發(fā)來(lái)的斷連請(qǐng)求后，處了向上一層的（N+1）實(shí)體發(fā)送斷連指示服務(wù)原語(yǔ)外，還必須在（N）實(shí)體內(nèi)部隨即產(chǎn)生一個(gè)（N）協(xié)議數(shù)據(jù)單元，作為對(duì)收到的斷連請(qǐng)求的確認(rèn)返回給發(fā)送方的（N）實(shí)體，從而完成釋放（N）連接的協(xié)議交換工作。除了正常釋放連接之外，還存在有序釋放連接和異常釋放連接兩種情況，有序釋放連接是通信雙方協(xié)商式的連接，而異常釋放連接是因服務(wù)用戶和服務(wù)提供者發(fā)現(xiàn)了異常情況，不能保持連接上的數(shù)據(jù)交換，要求立即釋放連接的一種斷連過(guò)程。返回3.3TCP協(xié)議3.3.1TCP簡(jiǎn)介IP主要負(fù)責(zé)在計(jì)算機(jī)之間搬運(yùn)數(shù)據(jù)包，TCP主要負(fù)責(zé)傳輸數(shù)據(jù)的正確性。TCP/IP有3個(gè)主要的特性：功能豐富開(kāi)放性普遍性。隨著新的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)不斷的出現(xiàn)，TCP/IP也在不斷的修改和擴(kuò)充。

TCP是面向連接的全雙工的協(xié)議，它為應(yīng)用層和網(wǎng)絡(luò)層上的IP提供許多的服務(wù)，其中3個(gè)最重要的服務(wù)是：可靠地傳輸消息流量控制擁擠控制3.3.2TCP報(bào)文段的格式3.3.2TCP報(bào)文段的格式2

TCP報(bào)文段中由很多域組成，在此將對(duì)幾個(gè)比較重要的域作一簡(jiǎn)單介紹。源端口號(hào)（SourcePortNumber）域和目的地端口號(hào)（DestinationPortNumber）域

順序號(hào)（SequenceNumber）域和確認(rèn)號(hào)（AcknowledgmentNumber）域(3)校驗(yàn)和（Checksum）域(4)URG（UrgentPointer，緊急指針）(5)窗體大?。╓indowsSize）域(6)標(biāo)題長(zhǎng)度域（Length）域3.3.3TCP連接管理建立連接時(shí)需要解決三個(gè)問(wèn)題：每一端都能確知對(duì)方的存在允許通信雙方協(xié)商可選參數(shù)對(duì)運(yùn)輸實(shí)體資源進(jìn)行分配連接的建立采用客戶服務(wù)器（C/S）方式。主動(dòng)發(fā)送連接的運(yùn)輸實(shí)體的進(jìn)程為客戶（client），而被動(dòng)等待連接的運(yùn)輸實(shí)體的進(jìn)程稱為服務(wù)器（server）。在連接建立過(guò)程中，存在兩種方式：①由運(yùn)行客戶進(jìn)程的運(yùn)輸實(shí)體，先向其TCP發(fā)出主動(dòng)打開(kāi)（activeopen）命令，表示要向某個(gè)IP地址的某個(gè)端口建立運(yùn)輸連接。②由運(yùn)行服務(wù)器進(jìn)程的運(yùn)輸實(shí)體，先向它的TCP發(fā)出一個(gè)被動(dòng)打開(kāi)（passive）命令，要求它準(zhǔn)備接收客戶進(jìn)程的連接請(qǐng)求。接著，服務(wù)器進(jìn)程就處于“監(jiān)聽(tīng)”（listen）的狀態(tài)，從而不斷檢測(cè)是否有客戶進(jìn)程連接請(qǐng)求的到來(lái)。如有，則予以響應(yīng)。3.3.3TCP連接管理2如圖3-13所示，表示出連接建立的全過(guò)程，其操作步驟如下（三次握手）：

如圖3-133.3.3TCP連接管理3⑴運(yùn)輸實(shí)體A向運(yùn)輸實(shí)體B發(fā)出連接報(bào)文，其首部中的SYN＝1，ACK＝0，同時(shí)選擇一個(gè)發(fā)送序號(hào)SN＝i，這表明在即將傳送的數(shù)據(jù)的第一個(gè)字節(jié)的序號(hào)為i；⑵運(yùn)輸實(shí)體B收到連接請(qǐng)求報(bào)文后，如同意連接，則回答確認(rèn)報(bào)文，確認(rèn)報(bào)文首部中的SYN＝1，ACK＝1，其發(fā)送序列號(hào)SN＝j(luò)，確認(rèn)序列號(hào)AN＝i+1；⑶運(yùn)輸實(shí)體A收到確認(rèn)報(bào)文后，向運(yùn)輸實(shí)體B回答確認(rèn)，其確認(rèn)序列號(hào)為AN＝j(luò)+1。此時(shí)，運(yùn)輸客戶進(jìn)程的實(shí)體運(yùn)輸實(shí)體A向上層應(yīng)用進(jìn)程告知連接已建立，而運(yùn)行服務(wù)器進(jìn)程的運(yùn)輸實(shí)體B收到A的確認(rèn)后，也通知上層應(yīng)用進(jìn)程，連接已經(jīng)建立。以上就是TCP連接建立的過(guò)程，通常稱為三次握手（three-wayhandshake）。3.3.4UDP協(xié)議在TCP/IP協(xié)議簇中提供兩種不同的傳輸協(xié)議：用戶數(shù)據(jù)報(bào)文傳輸協(xié)議（UDP）和傳輸控制協(xié)議（TCP），在不同的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中使用不同的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層HTTP、FTP、Telnet、SMTP、NNTP…網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)（NFS）、簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議（SNMP）、域名系統(tǒng)（DNS）以及簡(jiǎn)單文件傳輸系統(tǒng)（TFTP）、RTP：RealTimeTransportProtocol（起TCP的作用）

傳輸層TCPUDP互聯(lián)網(wǎng)層IP、ICMP、IGMP…UDP報(bào)文格式在圖中所示的UDP報(bào)文中，各字段的意義如下：⑴源/目的端口（Source/DestinationPort）：用來(lái)記錄源端口應(yīng)用程序的連接端口編號(hào)/把到達(dá)目的機(jī)的報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)到正確的應(yīng)用程序端口。⑵長(zhǎng)度（Length）：即數(shù)據(jù)報(bào)長(zhǎng)度。告訴計(jì)算機(jī)信息的大小。⑶校驗(yàn)和（Checksum）：同TCP校驗(yàn)和。返回3.4IP協(xié)議3.4.1網(wǎng)際協(xié)議IP簡(jiǎn)介

IP是TCP/IP協(xié)議簇中的一個(gè)協(xié)議，IP的主要任務(wù)是將TCP或者UDP執(zhí)行軟件配置的消息裝配成數(shù)據(jù)包，負(fù)責(zé)安排數(shù)據(jù)包的傳輸路徑。配套使用的還有三個(gè)協(xié)議地址解析協(xié)議ARP（AddressResolutionProtocol）逆地址解析協(xié)議RARP（ReverseAddressResolutionProtocol）因特網(wǎng)控制報(bào)文協(xié)議ICMP（InternetControlMessageProtocol）IP數(shù)據(jù)報(bào)：IP使用的傳輸單元。IP的主要內(nèi)容是定義：數(shù)據(jù)報(bào)標(biāo)題（InternetProtocolDatagramHeader），它由6個(gè)32位長(zhǎng)度組成，結(jié)構(gòu)如圖3-15所示。如果不使用“選擇（option）”域，最短的標(biāo)題是5個(gè)32位長(zhǎng)度的字。圖3-15IP數(shù)據(jù)報(bào)報(bào)文結(jié)構(gòu)3.4.1網(wǎng)際協(xié)議IP簡(jiǎn)介版本號(hào)（VersionNumber）：4位長(zhǎng)的版本號(hào)包含協(xié)議軟件使用的IP版本號(hào)，接收軟件就可以知道如何處理標(biāo)題中的其他域的內(nèi)容。目前使用最為廣泛的版本號(hào)是V4。

標(biāo)題長(zhǎng)度（HeaderLength）：4位長(zhǎng)，包含由發(fā)送端創(chuàng)建的IP標(biāo)題的總長(zhǎng)度。最短的標(biāo)題長(zhǎng)度為20個(gè)字節(jié)，最長(zhǎng)為24個(gè)字節(jié)。

服務(wù)類型（TypeOfService）：8位長(zhǎng)，用來(lái)引導(dǎo)IP如何處理數(shù)據(jù)報(bào)，格式如下：3.4.2網(wǎng)際協(xié)議地址

在因特網(wǎng)上的每一臺(tái)聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)需要一個(gè)唯一的地址，這樣才能在計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行通信。為此，定義了兩種形式來(lái)表示計(jì)算機(jī)在因特網(wǎng)上的地址：

(1)MAC（MediaAccessControl,介質(zhì)訪問(wèn)控制。也叫物理/硬件/鏈路）地址

(2)IP地址（InternetProtocoladdress，網(wǎng)際協(xié)議地址）①M(fèi)AC地址由網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造商生產(chǎn)時(shí)寫(xiě)在硬件內(nèi)部。長(zhǎng)度為48位（6個(gè)字節(jié)），通常表示為12個(gè)16進(jìn)制數(shù)，每2個(gè)16進(jìn)制數(shù)之間用冒號(hào)隔開(kāi)，如：08:00:20:0A:8C:6D就是一個(gè)MAC地址，其中前6位16進(jìn)制數(shù)08:00:20代表網(wǎng)絡(luò)硬件制造商的編號(hào)，它由IEEE（電氣與電子工程師協(xié)會(huì)）分配，而后3位16進(jìn)制數(shù)0A:8C:6D代表該制造商所制造的某個(gè)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品（如網(wǎng)卡）的系列號(hào)。只要你不去更改自己的MAC地址，那么你的MAC地址在世界是惟一的。3.4.2網(wǎng)際協(xié)議地址②IP地址

32位二進(jìn)制數(shù)組成，而且在Internet范圍內(nèi)是唯一的。因特網(wǎng)的IP地址是由美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)于1993年組成的因特網(wǎng)信息中心注冊(cè)服務(wù)部門(mén)（InterNICRegistrationService）進(jìn)行分配和注冊(cè)，InterNIC是NSFnet（Internet）NetworkInformationCenter的縮寫(xiě)。

IP地址在擴(kuò)充之前共有32位，由類別、網(wǎng)絡(luò)地址、和主機(jī)地址共三部分組成：對(duì)于IP地址的表示，通常采用點(diǎn)分十進(jìn)制記法（DottedDecimalNotation），這種方法是將IP地址用四段二進(jìn)制表示（如：11000000.1010100.00000110.1000010），為便于閱讀，用每段數(shù)目不多于3位的十進(jìn)制表示（如：6，一個(gè)C類IP地址）。（1）IP地址分類（IP地址分為5類）1、A類、B類和C類IP地址A，B和C類地址是基本的因特網(wǎng)地址，是用戶使用的地址A類（ClassA）：~55網(wǎng)絡(luò)數(shù)較少（≤27），主機(jī)數(shù)最多可達(dá)224-2（大型網(wǎng)）。B類（ClassB）：~55中型網(wǎng)（網(wǎng)絡(luò)數(shù)≤214）其主機(jī)數(shù)216-2之間C類（ClassC）：~55每個(gè)網(wǎng)絡(luò)只能容納28-2臺(tái)主機(jī)的小型網(wǎng)，但網(wǎng)絡(luò)數(shù)可達(dá)221個(gè)2、D類與E類IP地址D類（ClassD：用于目標(biāo)多播地址，用于支持多站的傳輸技術(shù)）：~239.255.255E類（ClassE：保留地址，留作將來(lái)發(fā)展使用）：~55注：減2的含義：主機(jī)ID全0，則IP為網(wǎng)絡(luò)號(hào)，主機(jī)ID全1，則IP為廣播地址。（1）A類、B類和C類地址：由網(wǎng)絡(luò)號(hào)net-id和主機(jī)號(hào)host-id兩個(gè)字段組成。（2）網(wǎng)絡(luò)地址（網(wǎng)絡(luò)號(hào)/net-id）：因特網(wǎng)中所包含的網(wǎng)絡(luò)個(gè)數(shù)（3）主機(jī)地址（主機(jī)號(hào)/host-id）：每個(gè)網(wǎng)絡(luò)中所能容納的主機(jī)數(shù)。3、尋址

1、先判斷是網(wǎng)內(nèi)還是網(wǎng)外。

2、網(wǎng)內(nèi)：按host-id找到目的主機(jī)。

3、網(wǎng)外：先按IP地址的net-id找到主機(jī)所在的網(wǎng)絡(luò)，再按host-id找到目的主機(jī)。

A類、B類、C類地址的net-id字段分別是1、2和3個(gè)字節(jié)，在該字節(jié)端的前面有1～3bit的類別表示，其數(shù)值分別規(guī)定為0、10和110。

host-id字段則分別為3、2和1個(gè)字節(jié)長(zhǎng)。這三種地址格式即照顧了網(wǎng)絡(luò)的大小和主機(jī)的多少，又方便了網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)的識(shí)別。（2）特殊的IP地址（一般是不使用，表3-2所示）TCP/IP協(xié)議規(guī)定：①網(wǎng)絡(luò)地址：主機(jī)ID全為0的網(wǎng)絡(luò)（或子網(wǎng)）代表網(wǎng)絡(luò)本身。②回送地址（loopbackaddress）：A類網(wǎng)絡(luò)地址127是一個(gè)保留地址，用于網(wǎng)絡(luò)軟件測(cè)試以及本機(jī)進(jìn)程間通信。因此任何程序中一旦使用回送地址發(fā)送數(shù)據(jù)，協(xié)議軟件立即將其返回，不作任何網(wǎng)絡(luò)傳輸。③廣播地址：主機(jī)地址所有位全為1，代表"廣播"地址，這些地址用于多點(diǎn)廣播消息和服務(wù)公告。Net-idHost-id源地址目的地址表示意思00可用不可用本網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)0Host-id可用不可用本網(wǎng)絡(luò)上的某個(gè)主機(jī)全1全1不可用可用只在本網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行廣播（各路由器均不轉(zhuǎn)發(fā)）Net-id全1不可用可用對(duì)Net-id網(wǎng)絡(luò)上的所有主機(jī)進(jìn)行廣播127任何數(shù)可用可用用作本機(jī)軟件環(huán)回路測(cè)試之用（3）私有IP地址私有IP地址是非接入Internet的地址(即Internet中無(wú)法識(shí)別！)：

A類：～55（一個(gè)A類，共224-2臺(tái)主機(jī)）

B類：～55（16個(gè)B類，最多16*(216-2)臺(tái)主機(jī)）

C類：～55（256個(gè)C類網(wǎng)絡(luò)，最多256*(28-2)臺(tái)主機(jī)由于這些IP地址不會(huì)分配給連接到因特網(wǎng)上的任何網(wǎng)絡(luò)，因此局域網(wǎng)可以將這些IP地址作為自己的網(wǎng)絡(luò)地址。（4）IP地址的特點(diǎn)①I(mǎi)P地址是一種非等級(jí)的邏輯地址結(jié)構(gòu)，不反映任何有關(guān)位置的地理信息。②當(dāng)一個(gè)主機(jī)同時(shí)連接到兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)上時(shí)，應(yīng)為網(wǎng)絡(luò)號(hào)net-id不同，該主機(jī)就必須具有相應(yīng)的兩個(gè)IP地址。這種主機(jī)稱為多接口主機(jī)（multihomedhost）。（實(shí)例：2塊網(wǎng)卡）③由于IP地址中還有網(wǎng)絡(luò)號(hào)，因此，嚴(yán)格來(lái)講，IP地址不僅僅是指明一個(gè)主機(jī)，而是指明一個(gè)主機(jī)到網(wǎng)絡(luò)的連接。④在IP地址中，凡是分配到網(wǎng)絡(luò)號(hào)net-id的網(wǎng)絡(luò)都是平等的。⑤IP地址有時(shí)也可以用來(lái)指明某個(gè)網(wǎng)絡(luò)的地址，此時(shí)只要該IP地址主機(jī)號(hào)字段置為全0即可，例如，，和這三個(gè)IP地址分別屬于A類、B類和C類，他們均表示單個(gè)網(wǎng)絡(luò)的地址。⑥網(wǎng)絡(luò)互連時(shí)，具有相同網(wǎng)絡(luò)號(hào)的局域網(wǎng)仍為同一網(wǎng)絡(luò)，無(wú)論其物理布局如何。3.4.3子網(wǎng)劃分和子網(wǎng)掩碼

子網(wǎng)的劃分

子網(wǎng)掩碼

CIDR（classlessinter-domainrouter）無(wú)類域間路由

子網(wǎng)間的通信子網(wǎng)的劃分子網(wǎng)是因特網(wǎng)中的一個(gè)邏輯網(wǎng)絡(luò)，可將任一（A、B、C類）網(wǎng)絡(luò)劃分為多個(gè)邏輯子網(wǎng)（出于管理、性能和安全方面的考慮）。對(duì)于A類、B類地址來(lái)說(shuō)，每個(gè)IP網(wǎng)絡(luò)中包含了巨大的主機(jī)地址，都存在著巨大的IP地址浪費(fèi)，一旦IP網(wǎng)絡(luò)ID為某個(gè)機(jī)構(gòu)或區(qū)域所申請(qǐng)，由于網(wǎng)絡(luò)ID的唯一性，其他就不能再使用。為了更有效地使用地址空間，解決IP地址的浪費(fèi)問(wèn)題，采用了子網(wǎng)劃分技術(shù)，將標(biāo)準(zhǔn)的A類、B類或C類的網(wǎng)絡(luò)再劃分成子網(wǎng)。

IP地址可分為網(wǎng)絡(luò)地址與主機(jī)地址，把IP地址中的主機(jī)ID部分劃成幾部分，就能夠建立另外的子網(wǎng)地址，如圖3-17所示，子網(wǎng)地址由網(wǎng)絡(luò)ID、子網(wǎng)ID和主機(jī)ID組成。圖3-19IP子網(wǎng)地址的構(gòu)造

子網(wǎng)掩碼

子網(wǎng)掩碼是用來(lái)判斷任意兩臺(tái)主機(jī)（計(jì)算機(jī)）的IP地址是否屬于同一子網(wǎng)絡(luò)的根據(jù)，其表示方式與IP地址相同，是一個(gè)32位地址，它用于屏蔽IP地址的一部分。其表示是：

網(wǎng)絡(luò)/子網(wǎng)標(biāo)識(shí)部分，用二進(jìn)制數(shù)1表示。主機(jī)標(biāo)識(shí)部分，用二進(jìn)制數(shù)0表示。用二進(jìn)制或十進(jìn)制數(shù)表示如表3-3所示A、B、C類網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)（默認(rèn)）子網(wǎng)掩碼（一般不使用的特殊IP地址）類別二進(jìn)制子網(wǎng)掩碼十進(jìn)制子網(wǎng)掩碼A11111111.00000000.00000000.00000000B11111111.11111111.00000000.00000000C11111111.11111111.11111111.00000000

子網(wǎng)掩碼

定長(zhǎng)子網(wǎng)掩碼FLSM（fixedlengthsubnetmask）為使用標(biāo)準(zhǔn)子網(wǎng)掩碼的網(wǎng)絡(luò)。判斷網(wǎng)絡(luò)中兩臺(tái)主機(jī)是否屬于同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，只需要使用子網(wǎng)掩碼分別與他們的IP地址進(jìn)行與（AND）運(yùn)算即可，如果運(yùn)算結(jié)果相同，這兩個(gè)IP地址就屬于同一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)。即若：

A主機(jī)IP”and”子網(wǎng)掩碼=B主機(jī)IP”and”子網(wǎng)掩碼則A主機(jī)與B主機(jī)屬于同一網(wǎng)絡(luò)

問(wèn)題：如果一個(gè)網(wǎng)絡(luò)僅有100臺(tái)主機(jī)，若將一個(gè)C類網(wǎng)絡(luò)可用的254個(gè)IP分配給它，則浪費(fèi)了一些IP地址，HOWwedo？用可變長(zhǎng)子網(wǎng)掩碼VLSM（variablelengthsubnetmask）問(wèn)題可迎刃而解。可變長(zhǎng)子網(wǎng)掩碼可變長(zhǎng)子網(wǎng)掩碼VLSM：

當(dāng)借用IP地址主機(jī)部分的高位作為子網(wǎng)編號(hào)時(shí)，子網(wǎng)就可以在某類地址中劃分出更多的子網(wǎng)。設(shè)主機(jī)標(biāo)志部分借用n位給子網(wǎng)，剩下m位作為主機(jī)標(biāo)志（n+m=主機(jī)標(biāo)志部分的位數(shù)），則有：子網(wǎng)數(shù)＝2n

每個(gè)子網(wǎng)具有的主機(jī)數(shù)量＝2m-2（臺(tái)）其具體的劃分過(guò)程為：（1）確定需要多少個(gè)子網(wǎng)，每個(gè)子網(wǎng)需要多少臺(tái)主機(jī)。可確定子網(wǎng)位數(shù)和主機(jī)位數(shù)。（2）求出相應(yīng)的子網(wǎng)掩碼。即用默認(rèn)的子網(wǎng)掩碼數(shù)加上從主機(jī)標(biāo)志位借用的n位組成新的掩碼。（3）子網(wǎng)的部分寫(xiě)成二進(jìn)制，列出所有子網(wǎng)和主機(jī)地址；除去全0和全1地址。默認(rèn)子網(wǎng)掩碼（c類）從主機(jī)標(biāo)志部分所借n位子網(wǎng)掩碼剩下m位作為主機(jī)標(biāo)志11111111.11111111.11111111.11100000

子網(wǎng)掩碼3注：對(duì)于VLSM不能使用RIPv1.0(RoutinginformationProtocol,路由協(xié)議)或IGRP(InteriorGatewayRoutingProtocol)的網(wǎng)絡(luò)，在此協(xié)議下，子網(wǎng)數(shù)＝2n-2，即子網(wǎng)掩碼是128和254的子網(wǎng)是不能用的，或子網(wǎng)劃分中的第一個(gè)和最后一個(gè)子網(wǎng)是不能使用的，如子網(wǎng)掩碼為192劃分的子網(wǎng)只能使用中間的兩個(gè)。而RIPv2.0和增強(qiáng)版IGRP則允許使用VLSM，請(qǐng)讀者注意書(shū)籍的新舊。例：一個(gè)C類地址需要?jiǎng)澐殖?個(gè)子網(wǎng)，每個(gè)子網(wǎng)能容納30臺(tái)主機(jī)，給出子網(wǎng)掩碼和對(duì)應(yīng)的地址空間劃分。因?yàn)樾枰?個(gè)子網(wǎng)，根據(jù)公式：子網(wǎng)數(shù)＝2n

每個(gè)子網(wǎng)具有的主機(jī)數(shù)量＝2m-2（臺(tái)）有：n=3，因?yàn)?n=8，m=5（n+m=主機(jī)標(biāo)志部分的位數(shù)）,而每個(gè)子網(wǎng)可以容納的主機(jī)數(shù)量為28-3-2=30，能夠滿足需要。子網(wǎng)掩碼為:默認(rèn)子網(wǎng)掩碼（c類）從主機(jī)標(biāo)志部分所借n位子網(wǎng)掩碼剩下m位作為主機(jī)標(biāo)志11111111.11111111.11111111.11100000新的子網(wǎng)掩碼為默認(rèn)的24位加上n為27位（即1的位數(shù)個(gè)數(shù)！掩27位），表示為：192.168.10/27即24。

子網(wǎng)、廣播地址，主機(jī)地址為：（從中選6個(gè)子網(wǎng)即可）:注：全0和全1的全部除去事實(shí)上，在采用VLSM劃分子網(wǎng)的時(shí)候，子網(wǎng)劃分得越多，每個(gè)子網(wǎng)內(nèi)可用的主機(jī)地址數(shù)量越少，并且由于IP協(xié)議的規(guī)定主機(jī)地址全部為0時(shí)標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)，主機(jī)地址全1時(shí)為廣播地址，子網(wǎng)劃分的越多，IP地址的資源浪費(fèi)就越多。因此，子網(wǎng)劃分并不是越多越好。子網(wǎng)地址（子網(wǎng)號(hào)）廣播地址主機(jī)地址1～0233～2455～46275～26285929～58609161～90922393～22235524～54CIDR（classlessinter-domainrouter）無(wú)類域間路由與將一個(gè)大的網(wǎng)絡(luò)劃分成為多個(gè)子網(wǎng)使用的需求相反，有時(shí)候需要較大的IP地址空間。采用CIDR技術(shù)，可以將多IP網(wǎng)絡(luò)地址連續(xù)的聚合起來(lái)，作為一個(gè)大網(wǎng)絡(luò)集中管理使用。例如，按照CIDR的策略，可以申請(qǐng)256個(gè)C類地址代替申請(qǐng)一個(gè)B類地址的方式來(lái)解決B類地址匱乏的問(wèn)題。這里所分配的C類地址不是隨機(jī)的，而是連續(xù)的，除了IP地址的網(wǎng)絡(luò)部分必須相同之外，主機(jī)地址的最高位也必須相同，即他們必須具有相同的前綴。CIDR技術(shù)并不限制得到的連續(xù)空間必須是C類網(wǎng)絡(luò)。只要分配到的IP地址大小是2的冪，就可以使用一個(gè)網(wǎng)絡(luò)掩碼來(lái)標(biāo)識(shí)IP地址塊的大小。因此在路由表中，只需用一項(xiàng)來(lái)表示一組網(wǎng)絡(luò)地址，這種方法稱為“路由表聚類”。例如，若申請(qǐng)到8個(gè)連續(xù)的C類地址、8*256=2048個(gè)IP地址構(gòu)成的地址塊IP地址從~55使用32位二進(jìn)制代碼表示這些IP地址的時(shí)，他們前21位是相同的，即110010111101001110101（203.221.168）。使用相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)掩碼（二進(jìn)制表示時(shí)前21位為1，后11位是0）就可以將他們聚合成為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)號(hào)（地址）表示為/21（等價(jià)于/24~/24的地址范圍），其中/21表示網(wǎng)絡(luò)掩碼為21位，如圖3-20所示。采用CIDR技術(shù)解決了兩類互聯(lián)網(wǎng)擴(kuò)展的技術(shù)問(wèn)題：主干路由表的膨漲和IPv4地址空間耗盡的危險(xiǎn)。子網(wǎng)標(biāo)志從網(wǎng)絡(luò)標(biāo)志部分所借3位聚合為23=8個(gè)C類地址主機(jī)標(biāo)志11111111.11111111.11111100000000000圖3-20使用聚合地址/21表示地址/24~/24的地址范圍

返回3.4子網(wǎng)間的通信子網(wǎng)間的通信通常由具有路由功能的設(shè)備實(shí)現(xiàn)，如第3層交換機(jī)、網(wǎng)關(guān)等（詳情請(qǐng)看第5章）。當(dāng)每一個(gè)交換機(jī)在收到一個(gè)分組時(shí)1、首先檢查該分組的IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)。2、若網(wǎng)絡(luò)號(hào)不是本網(wǎng)絡(luò)，則從路由表中查找出下一站地址將其轉(zhuǎn)發(fā)出去。3、若網(wǎng)絡(luò)號(hào)是本地網(wǎng)絡(luò)，則再檢查IP地址中的子網(wǎng)號(hào)。4、若子網(wǎng)不是本子網(wǎng)，則同樣地轉(zhuǎn)發(fā)出此分組，5、若子網(wǎng)是本子網(wǎng)，這根據(jù)主機(jī)號(hào)即可查找出應(yīng)從何端口將該分組交給該主機(jī)。返回3.5 ARP（（AddressResolutionProtocol，地址解析協(xié)議））通過(guò)IP地址而找到MAC地址為減少網(wǎng)絡(luò)上的通信量，源主機(jī)A在發(fā)送到ARP請(qǐng)求分組時(shí)，就將自己的IP地址到硬件地址的映射寫(xiě)入ARP請(qǐng)求分組，目的主機(jī)B就將源主機(jī)A的這一地址寫(xiě)入的ARP請(qǐng)求分組，而且目的主機(jī)B就將源主機(jī)A的這一地址映射寫(xiě)入自己的ARP高速緩存中這就為主機(jī)B以后向主機(jī)A發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)提供了方便。在進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換時(shí)，有時(shí)還用到RARP（.ReverseAddressResolutionProtocol,逆向地址解析協(xié)議）。RARP則通過(guò)MAC地址而找到IP地址。這種主機(jī)常見(jiàn)例子是無(wú)盤(pán)工作站。無(wú)盤(pán)工作站是運(yùn)行ROM中的PARP來(lái)獲得其IP地址的。其具體工作過(guò)程如下：

無(wú)盤(pán)工作站先向局域網(wǎng)發(fā)出RARP請(qǐng)求分組（其格式與ARP請(qǐng)求分組類似），并在此分組中給出自己的硬件地址；在局域網(wǎng)上至少存在RARP服務(wù)器，其上存放有一張事先做好的無(wú)盤(pán)工作站硬件地址與IP地址的映射表；當(dāng)RARP服務(wù)器收到RARP請(qǐng)求分組后，它就從此映射表中查找出該無(wú)盤(pán)工作站的IP地址，然后寫(xiě)入RARP響應(yīng)分組，發(fā)回給無(wú)盤(pán)工作站，至此，無(wú)盤(pán)工作站獲得自己的IP地址。3.5ARP（地址解析協(xié)議）3.5ARP（地址解析協(xié)議）在TCP/IP體系結(jié)構(gòu)中，地址：

IP地址硬件地址（MAC）。

IP地址放在IP數(shù)據(jù)報(bào)的首部，而硬件地址則放在MAC幀的首部。

網(wǎng)絡(luò)層及其以上層次使用的是IP地址，32bit

鏈路層以下使用的是硬件地址。48bitIP地址到硬件地址的轉(zhuǎn)換表，并且這個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)表必須經(jīng)常動(dòng)態(tài)能更新。IP地址MAC地址3.5ARP（地址解析協(xié)議）

地址解析協(xié)議ARP（AddressResolutionProtocol，地址解析協(xié)議）。每個(gè)主機(jī)都設(shè)有一個(gè)ARP高速緩存ARPCache，里面有所有局域網(wǎng)上的各主機(jī)和交換機(jī)或路由器的IP地址到硬件地址的映射表，這些都是該主機(jī)目前知道的一些地址。當(dāng)主機(jī)A欲向本局域網(wǎng)上的某個(gè)主機(jī)B發(fā)送IP數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)，就先在其ARP高速緩存中查看有無(wú)主機(jī)B的IP地址。如有，就可以查出其對(duì)應(yīng)的硬件地址，再將此硬件地址寫(xiě)入MAC幀，然后通過(guò)局域網(wǎng)將MAC幀發(fā)往此硬件地址。也有可能查不到主機(jī)B的IP地址的項(xiàng)目。這可能是主機(jī)B才入網(wǎng)，也可能是主機(jī)A剛加電，其高速緩存還是空的，在這種情況下，主機(jī)A就自動(dòng)運(yùn)行ARP，然后按以下步驟找出主機(jī)B的硬件地址，如圖3-18所示。3.5ARP（地址解析協(xié)議）（1）源主機(jī)A的ARP進(jìn)程在本局域網(wǎng)上廣播發(fā)出一個(gè)ARP請(qǐng)求分組（內(nèi)含目的主機(jī)B的IP地址）（2）目的主機(jī)B收到此ARP請(qǐng)求分組中見(jiàn)到自己的IP地址，就向源主機(jī)A發(fā)送一個(gè)ARP響應(yīng)分組，上面寫(xiě)入自己的硬件地址。（3）源主機(jī)A收到目的主機(jī)B的ARP響應(yīng)分組后，就在ARP高速緩存中寫(xiě)入目的主機(jī)B的IP地址到硬件地址的映射。返回3.6IPv6協(xié)議

3.6.1IPv6分組的通用格式

3.6.2IPv6基本首部格式

3.6.3IPv6地址

3.6.4IPv4向IPv6過(guò)渡3.6.3IPv6地址2

IPv4采用32bits來(lái)表示IP地址，而IPv6采用128bits來(lái)表示IP地址，長(zhǎng)度為IPv4地址的四倍下面是IPv6地址的基本表達(dá)方式：

X:X:X:X:X:X:X:X

其中每一個(gè)X（每一段）都是四個(gè)的十六進(jìn)制整數(shù)（兩個(gè)字節(jié)共16bits,所以16*8=128bits）。需要說(shuō)明的是，IPv6地址中沒(méi)有使用IPv4地址表示中使用的點(diǎn)分隔符，取而代之的是冒號(hào)符。如：

CDCD:910A:2222:5498:8475:1111:3900:20201030:0:0:0:C9B8:FF12:48AA:1A2B2000:0:0:0:0:0:0:13.6.3IPv6地址3上面這些地址都是用十六進(jìn)制整數(shù)給出的，當(dāng)然，我們也可以使用十進(jìn)制來(lái)表示上述地址。下面在舉一個(gè)例子講述IPv6的表示方式。

8000:0000:0000:0000:0123:4567:89AB:CDEF

由于許多地址的內(nèi)部可能有許多個(gè)0，所以，有三種方法也可以使用。⑴在一組內(nèi)，前面的0可以省略，比如，0123可以寫(xiě)成123。⑵16個(gè)“0”位構(gòu)成一個(gè)或多個(gè)組可以用一對(duì)冒號(hào)來(lái)代替，因此上面的地址現(xiàn)在可以寫(xiě)成：8000::3:567:89AB:CDEF

返回3.6.1IPv6分組的通用格式

IPv6仍支持無(wú)連接的傳送，但將協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU稱為分組，而不是IPv4的數(shù)據(jù)報(bào)。IPv6分組的通用格式如圖3-21所示：

整個(gè)分組由首部和數(shù)據(jù)兩個(gè)部分組成。首部中除固定長(zhǎng)度為40字節(jié)的基本首部（簡(jiǎn)稱為IPv6部首）外，還有一些擴(kuò)展首部。固定首部是必須存在的，而擴(kuò)展首部則是任選項(xiàng)。目前已定義了十幾種IPv6擴(kuò)展首部的類型可供用戶選用。根據(jù)IPv6標(biāo)準(zhǔn)的推薦，當(dāng)使用多個(gè)擴(kuò)展首部時(shí)，按以下順序出現(xiàn)：圖3-21IPv6分組的通用格式

逐跳選擇部首（Hop-by-HopOptionHeader）：對(duì)每次跳轉(zhuǎn)制定發(fā)送參數(shù)。目的選項(xiàng)首部：針對(duì)數(shù)據(jù)包目的地址的可選信息。路由選擇部首：兼容IPv4的路由選擇（數(shù)據(jù)包經(jīng)過(guò)指定的中間結(jié)點(diǎn)到達(dá)目的地）。分片部首：用于IPV6的拆分和重組。鑒別部首：提供分組的完整性及其鑒別。封裝安全有效載荷部首(EncapsulatingSecurityPayloadHeader)：提供了保密措施。這里需要指出的是，在IPv6首部以及每個(gè)擴(kuò)展部首中都含有一個(gè)下一首部（NextHeader）字段。該字段標(biāo)識(shí)緊跟隨其后的首部類型。如果下一個(gè)部首是擴(kuò)展部首，那么該字段包含的是該首部的類型標(biāo)識(shí)符，否則包含的是使用IPv6的上層協(xié)議的協(xié)議標(biāo)識(shí)符。返回3.6.2IPv6基本首部格式

IPv6基本首部為40個(gè)字節(jié)的固定長(zhǎng)度，其中不少字段可以和IPv4首部的字段對(duì)應(yīng)。IPv6基本首部格式如圖3-22所示。圖3-22IPv6基本首部的格式

3.6.2IPv6基本首部格式下面介紹各字節(jié)的含義：

⑴版本（4bits）它指明協(xié)議的版本號(hào)。⑵優(yōu)先級(jí)（4bits）該字段由原始結(jié)點(diǎn)或轉(zhuǎn)發(fā)路由器使用，以指明數(shù)據(jù)報(bào)的流類型。IPv6把流分為兩大類：①可進(jìn)行擁塞控制。②不進(jìn)行擁塞控制。每一類又可以分為8個(gè)優(yōu)先級(jí)。優(yōu)先級(jí)的值越大，表明該分組的重要性越高。優(yōu)先級(jí)僅在類別之內(nèi)有意義。對(duì)于可進(jìn)行擁塞控制的業(yè)務(wù)，其優(yōu)先級(jí)為0～7。當(dāng)發(fā)生擁塞是，這類數(shù)據(jù)報(bào)的傳輸速率可降低。對(duì)于不可進(jìn)行擁塞控制的業(yè)務(wù)，其優(yōu)先級(jí)為8～15。這些都是實(shí)時(shí)性的業(yè)務(wù)，這種業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送速率是恒定的，即使丟掉一些，也不進(jìn)行重傳。⑶流標(biāo)號(hào)（24bits）流是一個(gè)抽象的概念，所謂流就是互聯(lián)網(wǎng)上從一個(gè)特定源站到一個(gè)特定目的站（單播或組播）的一系列數(shù)據(jù)報(bào)，而源站要求在數(shù)據(jù)報(bào)傳輸路徑上的路由器保證指明流的服務(wù)質(zhì)量。⑷有效載荷長(zhǎng)度（16bits）它指明除首部自身的長(zhǎng)度之外，IPv6分組所載的字節(jié)數(shù)。亦可能是一個(gè)IPv6擴(kuò)展首部再加上運(yùn)輸層協(xié)議數(shù)據(jù)單元的長(zhǎng)度。⑸下一個(gè)首部（8bits）它表明緊接著IPv6首部后面的首部類型，它可能一個(gè)IPv6擴(kuò)展首部，也可能是高層的首部，如TCP或UDP。⑹跳數(shù)限制（8bits）它表示該分組還能允許的跳數(shù)，用來(lái)防止分組在網(wǎng)絡(luò)中無(wú)限期地存在下去，跳數(shù)限制是由源站設(shè)置的，一般希望設(shè)置為最大值。路由器在轉(zhuǎn)發(fā)該分組時(shí)，要對(duì)跳數(shù)限制字段中的值減1。當(dāng)跳數(shù)限制的值為0時(shí)，就將此分組丟棄。這種處理方式相當(dāng)于IPv4首部中的壽命字段，但比IPv4簡(jiǎn)單。⑺源IP地址（128bits）它指明該分組發(fā)送站的IP地址。⑻目的IP地址（128bits）它指明了該分組接收站的IP地址。由上可見(jiàn)，與IPv4首部相比，IPv6首部必需的部分較長(zhǎng)，但它所包含的字段較少。因此，路由器在處理每個(gè)首部時(shí)的工作量更小，從而提高了路由