第3章TCPIP協(xié)議與IP地址

第3章TCP/IP協(xié)議與IP地址3.1TCP/IP協(xié)議3.2IP地址3.3子網(wǎng)劃分3.4Internet域名系統(tǒng)13.1

TCP/IP協(xié)議一、TCP/IP協(xié)議的基本概念TCP/IP協(xié)議是Internet中計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信所必須共同遵循的一種通信協(xié)議；是以傳輸控制協(xié)議（TransmissionControlProtocol）和網(wǎng)際協(xié)議（InternetProtocol）為核心的一組協(xié)議。二、TCP/IP參考模型的發(fā)展在TCP/IP協(xié)議研究時(shí)沒有提出參考模型；1974年Kahn定義了最早的TCP/IP參考模型；1985年Leiner等對TCP/IP參考模型進(jìn)一步的研究；目前我們使用的是版本4，一般被稱為IPv4；IPv6被稱為下一代的IP協(xié)議。2三、TCP/IP協(xié)議的特點(diǎn)開放的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，可以免費(fèi)使用，并且獨(dú)立于特定的計(jì)算機(jī)硬件與操作系統(tǒng)，隨著新的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的不斷出現(xiàn)，TCP/IP不斷補(bǔ)充；獨(dú)立于特定的網(wǎng)絡(luò)硬件，可以運(yùn)行在局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)，更適用于互連網(wǎng)中；適用于不同類型的計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)之間的互聯(lián)。采用統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)地址分配方案，使得整個(gè)TCP/IP設(shè)備在網(wǎng)中都具有唯一的地址；標(biāo)準(zhǔn)化的高層協(xié)議，提供多種可靠的用戶服務(wù)。3四、TCP/IP的參考模型TCP/IP分為四個(gè)層次，分別是網(wǎng)絡(luò)接口層、網(wǎng)際層、傳輸層和應(yīng)用層。TCP/IP的層次結(jié)構(gòu)與OSI層次結(jié)構(gòu)的對照關(guān)系如下圖所示：物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層會(huì)話層表示層應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)接口層網(wǎng)際層傳輸層應(yīng)用層OSI的參考模型TCP/IP的參考模型41.網(wǎng)絡(luò)接口層又被稱為網(wǎng)絡(luò)訪問層，包括了能使用TCP/IP與物理網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的協(xié)議，它對應(yīng)OSI的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。TCP/IP標(biāo)準(zhǔn)并沒有定義具體的網(wǎng)絡(luò)接口協(xié)議，僅定義了如何與不同網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行接口。TCP/IP參考模型的最低層，負(fù)責(zé)通過網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)發(fā)送和接收TCP/IP數(shù)據(jù)包;允許主機(jī)連入網(wǎng)絡(luò)時(shí)使用多種現(xiàn)成的與流行的協(xié)議，例如局域網(wǎng)的Ethernet、令牌網(wǎng)、分組交換網(wǎng)的X.25、幀中繼、ATM協(xié)議等;充分體現(xiàn)出TCP/IP協(xié)議的兼容性與適應(yīng)性，它也為TCP/IP的成功奠定了基礎(chǔ)。52.網(wǎng)際層(網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)層)網(wǎng)際層是在TCP/IP標(biāo)準(zhǔn)中正式定義的第一層。網(wǎng)際層所執(zhí)行的主要功能：處理來自傳輸層的分組，將分組形成數(shù)據(jù)包（IP數(shù)據(jù)包），并為該數(shù)據(jù)包進(jìn)行路徑選擇，最終將數(shù)據(jù)包從源主機(jī)發(fā)送到目的主機(jī)。處理接收的數(shù)據(jù)報(bào)：檢查地址、處理或轉(zhuǎn)發(fā)。處理互連的路徑、流量控制、擁塞問題。在網(wǎng)際層中，最常用的協(xié)議是網(wǎng)際協(xié)議IP，其它一些協(xié)議用來協(xié)助IP的操作。6網(wǎng)際層的協(xié)議網(wǎng)際協(xié)議IP(InternetProtocol)IP協(xié)議的任務(wù)是對數(shù)據(jù)包進(jìn)行相應(yīng)的尋址和路由，并從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。向上一層提供統(tǒng)一的IP數(shù)據(jù)報(bào)，屏蔽低層各物理數(shù)據(jù)幀的差異性。網(wǎng)際控制報(bào)文協(xié)議ICMP(InternetControlMessageProtocol)為IP協(xié)議提供差錯(cuò)報(bào)告。專門用來處理錯(cuò)誤報(bào)告和控制。地址解析協(xié)議ARP(AddressResolutionProtocol)和反向地址解析協(xié)議RARP73.傳輸層傳輸層也被稱為主機(jī)至主機(jī)層，主要負(fù)責(zé)主機(jī)到主機(jī)之間實(shí)體間端對到端通信，解決下層沒有處理的通信問題。傳輸控制協(xié)議TCP(TransmissionControlProtocol)是傳輸層一種面向連接的通信協(xié)議，提供可靠的數(shù)據(jù)傳送。完成流量控制和差錯(cuò)檢驗(yàn)的任務(wù)，保證可靠的數(shù)據(jù)傳輸。用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP(UserDatagramProtocol)UDP協(xié)議是一種面向無連接的協(xié)議，它不能提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸。UDP不進(jìn)行差錯(cuò)檢驗(yàn)，必須由應(yīng)用層的應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)可靠性機(jī)制和差錯(cuò)控制，以保證端到端數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性。84.應(yīng)用層包含多有的高層協(xié)議，為應(yīng)用程序提供訪問其它層服務(wù)的能力，定義應(yīng)用程序用于交換數(shù)據(jù)的協(xié)議，為用戶提供所需的各種服務(wù)。在TCP/IP模型中，應(yīng)用程序接口是最高層，它與OSI模型中的高三層的任務(wù)相同，用于提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，比如文件傳輸、遠(yuǎn)程登錄、域名服務(wù)和簡單網(wǎng)絡(luò)管理等。9應(yīng)用層協(xié)議（一）超文本傳輸協(xié)議HTTP用于Internet中的客戶機(jī)與WWW服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)傳輸；文件傳輸協(xié)議FTP實(shí)現(xiàn)主機(jī)之間的文件傳送；遠(yuǎn)程終端協(xié)議TELNET本地主機(jī)作為仿真終端，登錄到遠(yuǎn)程主機(jī)上運(yùn)行應(yīng)用程序；簡單郵件傳輸協(xié)議SMTP實(shí)現(xiàn)主機(jī)之間電子郵件的傳送；域名服務(wù)DNS用于實(shí)現(xiàn)主機(jī)名與IP地址之間的映射；10應(yīng)用層協(xié)議（二）路由信息協(xié)議RIP用于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間交換路由信息；動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議DHCP實(shí)現(xiàn)對主機(jī)的地址分配和配置工作。

網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)NFS實(shí)現(xiàn)主機(jī)之間的文件系統(tǒng)的共享；引導(dǎo)協(xié)議BOOTP用于無盤主機(jī)或工作站的啟動(dòng)簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議SNMP實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的管理；11五、TCP/IP協(xié)議集

123.2IP地址一、IP地址概述概念：為了實(shí)現(xiàn)主機(jī)間的通信，Internet采用一種全局通用的地址格式，為每一臺主機(jī)分配一個(gè)唯一不重復(fù)地址，以此屏蔽物理網(wǎng)絡(luò)地址的差異。作用：用于標(biāo)識連入因特網(wǎng)上的每臺主機(jī)，它是每臺主機(jī)唯一的標(biāo)識。IP地址是全球認(rèn)可的通用地址格式，IP地址是全網(wǎng)唯一的。IP地址是運(yùn)行TCP/IP協(xié)議的唯一標(biāo)識。13二、IP地址的格式IP地址的格式：IP地址由網(wǎng)絡(luò)號與主機(jī)號兩部分組成，網(wǎng)絡(luò)號標(biāo)識一個(gè)邏輯網(wǎng)絡(luò)，主機(jī)號標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)中一臺主機(jī)；在IPv4中，一個(gè)IP地址由32個(gè)二進(jìn)制比特?cái)?shù)字組成，通常被分割為4段，每段8比特，并用點(diǎn)分十進(jìn)制表示。如：51包括三個(gè)部分：地址類別、網(wǎng)絡(luò)號和主機(jī)號；

14學(xué)院專業(yè)年級序號

090104001

090104001

信息信管04級001號

09.01.04.001張三

110010100111010110110011111110115115三、IP地址的類型

Internet的IP地址分為五種類型：A類、B類、C類、D類和E類161.A類地址A類地址的網(wǎng)絡(luò)數(shù)為27（128）個(gè)，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)包含的主機(jī)數(shù)為224（16777216）個(gè)，A類地址的范圍是～55。172.

B類地址B類地址網(wǎng)絡(luò)數(shù)為214個(gè)，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)號所包含的主機(jī)數(shù)為216個(gè)（實(shí)際有效的主機(jī)數(shù)是216-2）。B類地址的范圍為～55。18C類地址網(wǎng)絡(luò)數(shù)為221個(gè)，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)號所包含的主機(jī)數(shù)為256（實(shí)際有效的為254）個(gè)。C類地址的范圍為～55.3.C類地址194.D類地址和E類地址D類地址用于多播，多播就是同時(shí)把數(shù)據(jù)發(fā)送給一組主機(jī)，只有那些已經(jīng)登記可以接收多播地址的主機(jī)，才能接收多播數(shù)據(jù)包。D類地址的范圍是～55。

E類地址為將來預(yù)留的，同時(shí)也可以用于實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，它們不能被分配給主機(jī)。20IP地址的分類圖215.幾種特殊的IP地址

地址類型網(wǎng)絡(luò)號全0網(wǎng)絡(luò)號網(wǎng)絡(luò)號全1127主機(jī)號全0全0全1全1任意本機(jī)網(wǎng)絡(luò)直接廣播有限廣播回送用途系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)使用標(biāo)識一個(gè)網(wǎng)絡(luò)在特定網(wǎng)絡(luò)上廣播在本地網(wǎng)絡(luò)上廣播測試舉例5555226.保留地址為了避免某個(gè)單位選擇任意網(wǎng)絡(luò)地址，造成與合法的Internet地址發(fā)生沖突，IETF已經(jīng)分配了具體的A類、B類和C類地址供單位內(nèi)部網(wǎng)使用的保留地址，這些地址為：A類～55B類～55C類～55

23網(wǎng)絡(luò)中主機(jī)過多，會(huì)因廣播通信而飽和。為了減少網(wǎng)絡(luò)流量，提高網(wǎng)絡(luò)性能，簡化管理，需要將大網(wǎng)絡(luò)劃分為多個(gè)小的網(wǎng)絡(luò)，形成子網(wǎng)。3.3子網(wǎng)劃分技術(shù)（Subnetting）24對子網(wǎng)的劃分，可以將單個(gè)網(wǎng)絡(luò)的主機(jī)號分為兩個(gè)部分，其中一部分用于子網(wǎng)號編址，另一部分用于主機(jī)號編址。劃分子網(wǎng)號的位數(shù)，取決于具體的需要。若子網(wǎng)號所占的比特位越多，可分配給主機(jī)的位數(shù)就越少。3.3子網(wǎng)劃分技術(shù)（Subnetting）25如何得到一個(gè)IP地址的網(wǎng)絡(luò)號和主機(jī)號？如何確定一個(gè)IP地址所在網(wǎng)絡(luò)是否劃分了子網(wǎng)？以及在子網(wǎng)中的主機(jī)號呢？子網(wǎng)掩碼正是解決這兩個(gè)問題的關(guān)鍵技術(shù)。3.3子網(wǎng)劃分技術(shù)（Subnetting）263.3.1

子網(wǎng)掩碼1）概念子網(wǎng)掩碼（subnetmaskaddress）是網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)重要屬性，它表明本網(wǎng)是如何劃分的，這也便于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備盡快區(qū)分本網(wǎng)段與非本網(wǎng)段，從而簡化路由器的路由選擇算法。子網(wǎng)掩碼是一個(gè)32位的二制地址，子網(wǎng)掩碼：網(wǎng)絡(luò)標(biāo)(netid)全為1，主機(jī)標(biāo)識(hostid)全為0。272）子網(wǎng)掩碼的作用區(qū)分IP地址中的網(wǎng)絡(luò)部分與主機(jī)部分子網(wǎng)掩碼確定了32位的IP地址中有多少位是用于定義網(wǎng)絡(luò)，從而確定出主機(jī)所在的網(wǎng)絡(luò)地址。計(jì)算方法是用IP地址和子網(wǎng)掩碼作“與”運(yùn)算，其結(jié)果就是本IP的網(wǎng)絡(luò)地址。將網(wǎng)絡(luò)劃分為若干子網(wǎng)段3.3.1子網(wǎng)掩碼28通過子網(wǎng)掩碼識別網(wǎng)絡(luò)地址TCP/IP對子網(wǎng)掩碼和IP地址進(jìn)行“按位與”的操作。經(jīng)過按位與運(yùn)算，可以將每個(gè)IP地址的網(wǎng)絡(luò)地址取出，從而知道IP地址所對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)號和主機(jī)號。

IP地址110000001010100000000101000000111111111111111111

1111111100000000子網(wǎng)掩碼·······按位邏輯與運(yùn)算·········110000001010100000000101

網(wǎng)絡(luò)號192.168.500000011主機(jī)號3293）子網(wǎng)掩碼的表示方法默認(rèn)表示。根據(jù)IP地址的類型判斷.

例如：C類：)直接表示給出掩碼的4組數(shù)字，如92說明子網(wǎng)掩碼的1的位數(shù)利用在IP地后加上子網(wǎng)掩碼中1的位數(shù)，例如：51/243.3.1子網(wǎng)掩碼30子網(wǎng)劃分的步驟在劃分子網(wǎng)之前，需要確定所需要的子網(wǎng)數(shù)和每個(gè)子網(wǎng)的最大主機(jī)數(shù)，有了這些信息后，就可以定義每個(gè)子網(wǎng)的子網(wǎng)掩碼、網(wǎng)絡(luò)地址（網(wǎng)絡(luò)號+子網(wǎng)號）的范圍和主機(jī)號的范圍。劃分子網(wǎng)的步驟如下：確定需要多少子網(wǎng)號來唯一標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)上的每一個(gè)子網(wǎng)。確定需要多少主機(jī)號來標(biāo)識每個(gè)子網(wǎng)上的每臺主機(jī)。定義一個(gè)符合網(wǎng)絡(luò)要求的子網(wǎng)掩碼。確定標(biāo)識每一個(gè)子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)地址。確定每一個(gè)子網(wǎng)上所使用的主機(jī)地址的范圍。31子網(wǎng)劃分實(shí)例32確定子網(wǎng)掩碼33確定標(biāo)識每一個(gè)子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)地址0011

9234確定每個(gè)子網(wǎng)的主機(jī)地址范圍

35每個(gè)子網(wǎng)中每臺主機(jī)的地址分配

363.3.3在windows操作系統(tǒng)中配置373.4域名系統(tǒng)

IP地址是一個(gè)具有32比特長的二進(jìn)制數(shù)，對于一般用戶來說，要記住IP地址比較困難。為了向一般用戶提供一種直觀明了的主機(jī)識別符（主機(jī)名），TCP/IP協(xié)議專門設(shè)計(jì)了一種字符型的主機(jī)命名機(jī)制，給每一臺主機(jī)一個(gè)由字符串組成的名字，這種主機(jī)名相對于IP地址來說是一種更為高級的地址形式——域名。38一、層次型域名系統(tǒng)的命名名字空間被分成若干個(gè)部分并授權(quán)相應(yīng)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行管理。該管理機(jī)構(gòu)又有權(quán)對其所管轄的名字空間進(jìn)一步劃分，并再授權(quán)相應(yīng)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行管理。如此下去，名字空間的組織管理便形成一種樹狀的層次結(jié)構(gòu)。39二、層次型命名機(jī)制管理一個(gè)層次型主機(jī)名由四部分組成：主機(jī)名機(jī)構(gòu)名二級域名頂級域名wwwnwsuafeducn2102780440三、Internet第一級域名的代碼及意義

域名代碼意義COM商業(yè)組織EDU教育機(jī)構(gòu)GOV政府部門MIL軍事部門NET網(wǎng)絡(luò)支持中心ORG其他組織ARPA臨時(shí)ARPA(未用)INT國際組織