因特網(wǎng)的組成專業(yè)知識講座課件

4.3.1網(wǎng)絡分層結構與

TCP/IP協(xié)議（1）網(wǎng)絡的分層結構（2）TCP/IP協(xié)議(棧)（1）網(wǎng)絡的分層結構文件處理模塊主機

甲主機

乙文件處理模塊通信服務模塊通信服務模塊網(wǎng)絡接入模塊網(wǎng)絡接入模塊物理通信網(wǎng)絡網(wǎng)絡接口網(wǎng)絡接口計算機網(wǎng)絡為什么要劃分層次？例：主機甲通過網(wǎng)絡向主機乙傳送一個文件，甲乙雙方均劃分為三層，其分工為：從指定位置處讀出文件，然后交給下層模塊進行發(fā)送把文件保存到指定的文件夾中將文件分成一個個包，交給下層模塊傳輸將一個個包組裝成文件負責完成與具體物理網(wǎng)絡的接口，將數(shù)據(jù)包轉換成幀，按幀在物理網(wǎng)上傳輸從物理網(wǎng)上接收幀，將數(shù)據(jù)幀轉換成數(shù)據(jù)包計算機網(wǎng)絡分層的好處優(yōu)點：各層之間是獨立的靈活性好結構上可分割開易于實現(xiàn)和維護能促進標準化工作劃分為多少層？若層數(shù)太少，就會使每一層太復雜。若層數(shù)太多，描述和綜合各層功能時太繁瑣國際標準（7層）因特網(wǎng)標準（4層）(2)TCP/IP協(xié)議(棧)計算機網(wǎng)絡的分層結構中，不同計算機的同一層必須共同遵循相同的規(guī)則和約定，才能正確地進行數(shù)據(jù)通信，這些規(guī)則和約定就是網(wǎng)絡協(xié)議現(xiàn)在的大多數(shù)局域網(wǎng)和因特網(wǎng)，采用的是發(fā)源于美國國防部的TCP/IP協(xié)議系列什么是TCP/IP協(xié)議？TCP/IP是網(wǎng)絡互連的工業(yè)標準，它包含了100多個協(xié)議，其中：TCP（傳輸控制協(xié)議)和IP(網(wǎng)際協(xié)議)是兩個最基本、最重要的協(xié)議4321網(wǎng)絡接口和硬件層(以太網(wǎng),FDDI,X.25,ATM等)網(wǎng)絡互連層（IP）傳輸層（TCP或UDP）應用層(SMTP,HTTP,FTP等)如電子郵件、HTML文檔等應用數(shù)據(jù)應用數(shù)據(jù)轉換為1個或多個TCP數(shù)據(jù)段或UDP數(shù)據(jù)段TCP或UDP數(shù)據(jù)報封裝為IP數(shù)據(jù)報IP數(shù)據(jù)報封裝為以太網(wǎng)信息幀或ATM信元后進行傳輸負責把數(shù)據(jù)封裝為TCP或UDP數(shù)據(jù)報，在兩個應用程序之間傳送數(shù)據(jù)負責把數(shù)據(jù)封裝為IP數(shù)據(jù)報，并負責把IP數(shù)據(jù)報從發(fā)送方計算機通過物理網(wǎng)絡傳送到接受方計算機負責將IP數(shù)據(jù)報封裝成能在物理網(wǎng)絡（局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)）中傳輸?shù)膸⑦M行傳輸應用程序與應用程序之間通信時使用的協(xié)議例:瀏覽網(wǎng)頁時使用的TCP/IP協(xié)議4321網(wǎng)絡接口和硬件層(以太網(wǎng))網(wǎng)絡互連層（IP）傳輸層（TCP協(xié)議）應用層(HTTP協(xié)議)

HTML文檔（網(wǎng)頁）

HTML文檔轉換為多個

TCP數(shù)據(jù)報

TCP數(shù)據(jù)報封裝為IP數(shù)據(jù)報

IP數(shù)據(jù)報封裝為以太網(wǎng)信息幀進行傳輸瀏覽器使用HTTP協(xié)議向Web服務器請求網(wǎng)頁網(wǎng)頁所對應的HTML文檔拆分并封裝為若干個TCP數(shù)據(jù)報，由Web服務器一個一個地進行發(fā)送負責把每個TCP報封裝為IP數(shù)據(jù)報，在路由器之間進行傳送，直到目的計算機所在局域網(wǎng)連接的路由器為止路由器負責將IP數(shù)據(jù)報封裝成以太網(wǎng)幀，在局域網(wǎng)中傳輸給瀏覽器4.3.2IP協(xié)議和路由器（IPv4）因特網(wǎng)上的計算機如何統(tǒng)一編址？因特網(wǎng)上的每臺計算機使用“IP地址”作為其標識IP地址的特點：惟一性：網(wǎng)絡上每臺計算機都有一個與眾不同的惟一的IP地址簡明性：所有地址的長度都是32個二進位IP地址的格式：包含網(wǎng)絡號和主機號

2個部分A類地址B類地址C類地址主機號（24位）網(wǎng)絡號0主機號(8位)網(wǎng)絡號011主機號（16位）網(wǎng)絡號01指明計算機所屬網(wǎng)絡的編號指明計算機在該網(wǎng)絡中的編號由網(wǎng)絡號中的最高1～4位指明該IP地址的類型：分為A,B,C,D,E五類IP地址5類IP地址的具體格式01234310111組播地址D類01234311111備用E類00181631網(wǎng)絡號主機號A類（超大型網(wǎng)絡,擁有大量主機(≤16777214)，只有不超過126個網(wǎng)絡可獲得A類地址）012163101網(wǎng)絡號主機號B類（規(guī)模適中的網(wǎng)絡(≤65534臺主機)使用B類地址，首字節(jié)大于等于128但小于192

）01232431011網(wǎng)絡號主機號C類（用于主機不超過254臺的小型網(wǎng)絡，其IP地址的首字節(jié)大于等于192但小于224

）兩個特殊的IP地址：主機號為“全0”的IP地址，稱為網(wǎng)絡地址，用來表示整個一個網(wǎng)絡主機號為“全1”的IP地址，稱為直接廣播地址，指整個網(wǎng)絡中的所有主機IP地址的“點分十進制”表示IP地址是一個32位的地址碼，書寫和記憶很不方便“點分十進制”表示：用4個十進制數(shù)來表示一個IP地址，每個十進制數(shù)對應IP地址中的8位(1個字節(jié))，相互間用小數(shù)點“．”隔開。例如：800011010000010100010001100110000A類地址810000010000110000010001101000100B類地址211000110011101110001011100001100C類地址點分十進制表示二進制表示IP地址類型IP地址首字節(jié)取值網(wǎng)絡號取值舉例

A類11261126 42B類128191128.0191.255 1C類192223192.0.0223.255.255 2A、B、C三類IP地址的十進制表示：網(wǎng)絡類型、網(wǎng)絡號和IP地址舉例128.10.0.010.0.0.0191.211.0.0192.5.48.015795紅色表示網(wǎng)絡號主機IP地址A類網(wǎng)絡C類網(wǎng)絡路由器路由器路由器B類網(wǎng)絡B類網(wǎng)絡IP數(shù)據(jù)報的格式相互連接的異構網(wǎng)絡，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網(wǎng)絡送來的包傳送給另一個網(wǎng)絡解決方法：IP協(xié)議定義了一種獨立于各種物理網(wǎng)的統(tǒng)一的數(shù)據(jù)包格式，稱為IP數(shù)據(jù)報（IPdatagram）IPv4數(shù)據(jù)報格式：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)報的主機IP地址32bit發(fā)送IP數(shù)據(jù)報的主機IP地址32bit數(shù)據(jù)報總長度16bit服務類型頭部長度版本號標志片偏移13bit頭部檢驗和16bit生成時間8bit協(xié)議8bit標識16bit可選字段（長度可變）填充源地址和目的地址有效載荷校驗信息網(wǎng)絡互連與路由器異構網(wǎng)絡的互連問題為了把不同類型的網(wǎng)絡互連成一個統(tǒng)一的網(wǎng)絡，必須解決：所有計算機應統(tǒng)一編址傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包格式應該統(tǒng)一···解決方案：統(tǒng)一采用TCP/IP協(xié)議！使用的網(wǎng)絡互連設備：路由器EthernetFDDIATM(a)實際的物理網(wǎng)絡IP路由器主機主機主機主機主機主機主機主機(b)用戶所看到的網(wǎng)絡多個異構網(wǎng)絡互連而成的計算機網(wǎng)絡主機主機主機主機主機主機主機主機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)一的應用層、傳輸層和網(wǎng)絡層路由器的功能在兩個物理網(wǎng)絡之間轉發(fā)IP數(shù)據(jù)報（主機A→主機B）：若B與A在同一個網(wǎng)絡中，IP數(shù)據(jù)報就直接經(jīng)網(wǎng)絡1交給B而不需要經(jīng)過路由器若B與A不在同一網(wǎng)絡中，則主機A應將IP數(shù)據(jù)報發(fā)送給所在網(wǎng)絡中的路由器，由路由器按轉發(fā)表將IP數(shù)據(jù)報進行轉發(fā)網(wǎng)絡接口層主機A主機B路由器網(wǎng)絡2網(wǎng)絡14321傳輸層應用層網(wǎng)絡互連層網(wǎng)絡互連層網(wǎng)絡接口層網(wǎng)絡接口層傳輸層應用層網(wǎng)絡互連層4321路由器的作用與連接路由器是一種能夠連接異構網(wǎng)絡的分組交換機，其作用是：按照路由表在網(wǎng)絡之間轉發(fā)數(shù)據(jù)包根據(jù)需要對數(shù)據(jù)包的格式進行轉換路由器的IP地址設置：當路由器某端口連接一個物理網(wǎng)絡時，該端口應分配IP地址該IP地址的網(wǎng)絡號，必須與所連接物理網(wǎng)絡的網(wǎng)絡號相同例：

78.0.0.15223.240.129.17223.240.129.2

223.240.129.5131.108.99.5131.108.99.2網(wǎng)絡地址

A類網(wǎng)絡網(wǎng)絡地址B類網(wǎng)絡FDDI廣域網(wǎng)網(wǎng)絡地址C類網(wǎng)絡R1R2主機A主機B12124.3.3因特網(wǎng)的發(fā)展及結構因特網(wǎng)的發(fā)展過程因特網(wǎng)(互聯(lián)網(wǎng))是將遍布世界各地的計算 機網(wǎng)絡互連而成的一個超級計算機網(wǎng)絡因特網(wǎng)發(fā)展的3個階段：第1階段：起源于1969年的美國國防部ARPANET網(wǎng)(4個大學互連)，1983年確定TCP/IP協(xié)議作為ARPANET的標準協(xié)議第2階段：20世紀90年代起，美國政府機構和公司的計算機也紛紛入網(wǎng)，建成了由主干網(wǎng)、地區(qū)網(wǎng)和校園網(wǎng)（或企業(yè)網(wǎng)）三級結構組成的因特網(wǎng)第3階段：迅速擴大到全球約100多個國家和地區(qū)，逐漸形成了多層次ISP結構的因特網(wǎng)，出現(xiàn)了因特網(wǎng)服務提供商ISP

TimBerners-Lee基于ISP的多層結構的因特網(wǎng)一級ISP一級ISP第一層

ISP大公司本地

ISP大公司大公司公司本地

ISP本地

ISP校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)第二層

ISP第二層

ISPNAPNAPAB第一層

ISP第二層

ISP本地

ISP本地

ISP本地

ISP本地

ISP第一層

ISP第一層第二層第三層本地

ISP第二層

ISP本地

ISP本地

ISP本地

ISP本地

ISP第二層

ISP本地

ISP本地

ISP第二層

ISPInternet用戶數(shù)目的增長(Source：聯(lián)合國)2009年因特網(wǎng)的用戶數(shù)目已超過18億，連接了數(shù)百萬個網(wǎng)絡，4億多臺計算機因特網(wǎng)主機的IP地址及其域名因特網(wǎng)采用TCP/IP協(xié)議由大量網(wǎng)絡和計算機互連而成，網(wǎng)絡中的每一臺主機都有一個IP地址IP地址用4個十進制數(shù)字來表示，不便記憶和使用因特網(wǎng)采用域名(domainname)作為IP地址的文字表示，易用易記。例如：南京大學的WWW服務器的IP地址是：它對應的域名是：用戶可以按IP地址訪問主機，也可按域名訪問主機主機IP地址與域名的關系：一個IP地址可對應多個域名，一個域名只能對應一個IP地址主機從一個物理網(wǎng)絡移到另一個網(wǎng)絡時，其IP地址必須更換，但可以保留原來的域名。因特網(wǎng)域名的結構域名的格式：

5級域名.4級域名.3級域名.2級域名.頂級域名舉例：

中國南京大學校園網(wǎng)www服務器的域名為:

www.nju.edu.cn

主機名.網(wǎng)絡名.機構名.國家名美國哈佛大學校園網(wǎng)www服務器的域名為:

www.harvard.edu

主機名.網(wǎng)絡名.機構名因特網(wǎng)域名命名規(guī)則只許使用字母、數(shù)字和連字符，以字母或數(shù)字開頭并結尾，域名總長度不超過255個字符頂級域名規(guī)定：國際頂級域名，int（國際組織）國家頂級域名，例：cn（中國），uk（英國）通用頂級域名<機構名>：com（營利性組織），net（網(wǎng)絡服務機構），美國專用：org，edu，gov，mil等我國對二級域名的規(guī)定：機構類別域名：

ac科研機構，com企業(yè)，net網(wǎng)絡服務機構，

org非營利性組織，edu教育機構，gov政府部門行政區(qū)域域名：例：bj北京，sh上海，js江蘇因特網(wǎng)的域名空間為避免域名重復，因特網(wǎng)的域名空間劃分為許多不同的域，每個域又分若干子域，從而構成因特網(wǎng)的域名空間cnedunju因特網(wǎng)域名空間milgovcomnetorgukedu根intacnetseutsinghuapkuwwwbbscs……頂級域名二級域名三級域名四級域名cctvwww4.3.4因特網(wǎng)的接入接入技術1：電話撥號接入通過本地公用電話網(wǎng)接入計算機網(wǎng)絡設備：電話MODEM（調(diào)制解調(diào)器）技術原理：數(shù)字調(diào)制最高傳輸速率：56Kbps把計算機送出的數(shù)字信號調(diào)制成為適合于在用戶線上傳輸?shù)囊纛l模擬信號把從電話線接收到載波信號恢復成數(shù)字信號送給計算機MODEM本地電話網(wǎng)MODEM計算機網(wǎng)絡音頻模擬信號計算機數(shù)字信號因特網(wǎng)服務提供商(ISP)計算機用戶數(shù)字信號缺點：傳輸速率低每次都要撥號上網(wǎng)時不能通電話費用不便宜接入技術2：ADSL不對稱數(shù)字用戶線(ADSL):也通過本地公用電話網(wǎng)接入計算機網(wǎng)絡配置：

ADSLModem

以太網(wǎng)網(wǎng)卡原理：頻分多路復用+數(shù)字調(diào)制傳輸速率：上傳:64kbps～256kbps下行速度:1～8Mbps頻率25.875kHz1.104MHz上行通道下行通道語音頻道4.3125kHz的子通道4kHz224個下行子通道26個上行子通道138kHz(1)上網(wǎng)和通話互不影響(2)不需要繳付額外的電話費(3)傳輸速率可根據(jù)線路情況調(diào)整電話機PC機以太網(wǎng)卡（住戶）ADSLMODEM電話交換機計算機網(wǎng)(ISP)（電話局）ADSLMODEM分離器(濾波器)電話機濾波器接入技術3：有線電視網(wǎng)接入有線電視已經(jīng)廣泛采用光纖同軸電纜混合網(wǎng)（