第二章網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議

第二章網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議通信網(wǎng)是由許多傳輸、交換等設(shè)備構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。這些設(shè)備之間交流中必須遵循用某種網(wǎng)絡(luò)通用語(yǔ)言描述的規(guī)則（沒(méi)有規(guī)則、不成網(wǎng)絡(luò)）。這規(guī)則即通信協(xié)議，如IP協(xié)議（InternetProtocol）是最典型的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議。遵守通信協(xié)議的設(shè)備，都能享受通信網(wǎng)的服務(wù)，不遵守通信協(xié)議的設(shè)備，不能享受通信網(wǎng)的服務(wù)。（別以為隨便弄個(gè)設(shè)備就能上網(wǎng)?。┧伎?什么是網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議？為什么需要網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議？2.1互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)（Internet），也叫因特網(wǎng)，是由許多網(wǎng)絡(luò)通經(jīng)路由器（網(wǎng)關(guān)）連接一起最大國(guó)際網(wǎng)絡(luò)，因特網(wǎng)中所有網(wǎng)絡(luò)都遵守IP協(xié)議，見圖1.上互聯(lián)網(wǎng)、qq聊天、發(fā)收電子郵件與從前許多人都去一個(gè)圖書館獲取信息、通過(guò)郵局發(fā)收信比，更方便、快速、廉價(jià)！下圖是互聯(lián)網(wǎng)的一部分，R是路由器。發(fā)送的數(shù)據(jù)包可以經(jīng)不同路徑，到達(dá)目的地時(shí)，重組。好像多人旅游可以分散出行，到達(dá)集合，靈活！圖1路由器與網(wǎng)關(guān)的作用思考2網(wǎng)關(guān)的作用是什么？1.網(wǎng)關(guān)又稱協(xié)議轉(zhuǎn)換（翻譯）器，它能將一網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包（分組）轉(zhuǎn)發(fā)給另一網(wǎng)絡(luò)，這些網(wǎng)絡(luò)可以使用不同協(xié)議，如廣域網(wǎng)與局域網(wǎng)。經(jīng)網(wǎng)關(guān)“翻譯”，使雙方都能“讀”懂，實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)互相通信。注：廣域網(wǎng)是把局域網(wǎng)連接成為更大網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)，因特網(wǎng)是最大的廣域網(wǎng)。局域網(wǎng)如校園網(wǎng)。路由器最基本的作用思考3路由器最基本的作用是什么？什么是路由選擇？路由器最基本的作用是路由選擇；（人生路有平坦寬闊，也有崎嶇坎坷，君要慎重選擇?。┞酚蛇x擇即根據(jù)路由表決定下一跳地址，即下一站路由器地址。（哈哈，路由器怎么像青蛙一樣一跳一跳地?。┳⒁猓河行┞酚善骷嬗新酚伞⒕W(wǎng)關(guān)的作用。路由器R2的路由表

目的網(wǎng)絡(luò)地址 下一跳地址10.0.0.0 20.0.0.720.0.0.0 直接交付接口030.0.0.0 直接交付接口1設(shè)圖1網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)包的目的地址是網(wǎng)絡(luò)2，則下一跳是直接交付接口0。哈哈!路由表和交叉路口的交通指示牌差不多！2.2IP協(xié)議思考4IP協(xié)議做了哪些主要規(guī)定？IP協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，也就是一些規(guī)則。在此協(xié)議（規(guī)則）中主要規(guī)定：

1IP數(shù)據(jù)格式；

2IP地址格式及分配規(guī)律；

3路由選擇

因特網(wǎng)中廣泛采用的IP協(xié)議分五層，記住它們的名字，弄清誰(shuí)在上層，誰(shuí)在下層，以后學(xué)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，每層都要學(xué)哦!先做最要緊的事！這里重點(diǎn)學(xué)網(wǎng)絡(luò)（IP）層（承上啟下）。IP分層協(xié)議見下圖。思考5為什么網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議要分層？任何復(fù)雜問(wèn)題都要分層研究。網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議是非常復(fù)雜的，分層后，每層協(xié)議僅完成部分獨(dú)立任務(wù)，這樣無(wú)論設(shè)計(jì)、運(yùn)維都簡(jiǎn)單多了，好像學(xué)校分成學(xué)校層、學(xué)院層、教師層、學(xué)生層后，管理簡(jiǎn)單多了。獨(dú)立意味著如果某一層進(jìn)行修改，不會(huì)影響其他層，大家可以分工合作，同時(shí)設(shè)計(jì)、運(yùn)維各層協(xié)議，高效！各層間通過(guò)接口聯(lián)系。接口即連接者，如考試成績(jī)單是教課老師與學(xué)院教學(xué)管理者之間的一個(gè)接口，也是教課老師與學(xué)生之間的一個(gè)接口。思考6數(shù)據(jù)報(bào)是用來(lái)是做什么的？思考7為什么同一報(bào)文的不同分組到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)時(shí)可能出現(xiàn)亂序？每個(gè)分組在傳輸中必須帶什么？

數(shù)據(jù)報(bào)是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)的基本單元，特點(diǎn)：1.同一報(bào)文的不同分組可以由不同的傳輸路徑（路由選擇）通過(guò)通信網(wǎng)；2.同一報(bào)文的不同分組到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)時(shí)可能出現(xiàn)亂序、丟失現(xiàn)象（好像有人可能誤入歧途，甚至走上不歸路?。?.每個(gè)分組在傳輸中都必須帶有目的地址與源地址。源IP地址是發(fā)送數(shù)據(jù)包的那個(gè)電腦的IP地址（從哪里來(lái)的），目的IP地址是數(shù)據(jù)包要發(fā)送的目標(biāo)電腦IP地址（要到哪里去）。在整個(gè)發(fā)送和接收過(guò)程中，源IP地址、目的IP地址不變。思考8數(shù)據(jù)報(bào)為什么要分組？因要傳的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)太長(zhǎng)，超過(guò)下層（數(shù)據(jù)鏈路層）最大傳送單元長(zhǎng)度，需分成幾片,每片數(shù)據(jù)加首部為分組。單元長(zhǎng)度長(zhǎng)點(diǎn)怕啥？聽說(shuō)過(guò)這詞嗎？小巧靈活！2.3IP數(shù)據(jù)報(bào)格式及參數(shù)解釋思考9IP數(shù)據(jù)報(bào)是什么？它由哪幾部分組成？IP協(xié)議定義了在因特網(wǎng)上傳輸?shù)陌?，稱為IP數(shù)據(jù)報(bào)(IPDatagram)。它包括首部（腦袋）和數(shù)據(jù)（身體）兩部分。首部有一個(gè)20字節(jié)定長(zhǎng)部分和一個(gè)可選的變長(zhǎng)部分。所有IP數(shù)據(jù)報(bào)必須有首部。首部中必須有源地址和目的地址。IP數(shù)據(jù)報(bào)如圖：

(1)版本指IP協(xié)議的版本，通信雙方使用的IP協(xié)議版本必須一致。如IP協(xié)議版本號(hào)為4（即IPv4）。(2)首部長(zhǎng)度首部長(zhǎng)度固定部分是20字節(jié)。(3)區(qū)分服務(wù)（服務(wù)類型）：傳輸時(shí)延、可靠性和優(yōu)先級(jí)等。一般不用，只有在使用區(qū)分服務(wù)時(shí)，這個(gè)字段才起作用。思考10數(shù)據(jù)報(bào)的總長(zhǎng)度與首部長(zhǎng)度、數(shù)據(jù)部分之間是什么關(guān)系？(4)總長(zhǎng)度數(shù)據(jù)報(bào)的總長(zhǎng)度即首部加上數(shù)據(jù)部分。不能超過(guò)下層最大傳送單元長(zhǎng)度。(5)標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)報(bào)分成多個(gè)片后，須有相同的標(biāo)識(shí)，如分散旅游的同一個(gè)學(xué)校的學(xué)生必須有相同的學(xué)生證，集合時(shí)能找到。(6)片偏移當(dāng)數(shù)據(jù)超過(guò)下層最大傳輸值，要將數(shù)據(jù)包分片。片偏移指明該片相對(duì)原始數(shù)據(jù)報(bào)開始的位置。設(shè)每片長(zhǎng)度1000，分3片。則第一片偏移值是0第二片偏移地址是0+1000=1000；第三片偏移地址是1000+1000=2000。思考11IP數(shù)據(jù)報(bào)首部中為什么有標(biāo)識(shí)、片偏移？當(dāng)IP數(shù)據(jù)報(bào)被分片后，每一片都成為一個(gè)分組，具有自己的IP首部，各分組可獨(dú)立傳輸，當(dāng)數(shù)據(jù)報(bào)的這些片到達(dá)目的端時(shí)有可能會(huì)失序。如果在相同數(shù)據(jù)報(bào)的各個(gè)分組中有相同的標(biāo)識(shí)、再考慮片偏移，接收端就能正確重裝成為原來(lái)的數(shù)據(jù)報(bào)。(7)生存時(shí)間生存時(shí)間表明數(shù)據(jù)報(bào)在網(wǎng)絡(luò)中的壽命。是為防止無(wú)法交付的數(shù)據(jù)報(bào)無(wú)限制在因特網(wǎng)中兜圈子，消耗網(wǎng)絡(luò)資源。(8)協(xié)議協(xié)議指明了當(dāng)網(wǎng)絡(luò)層組裝完成一個(gè)完整的數(shù)據(jù)報(bào)之后，該將它交給哪個(gè)上層協(xié)議處理。若沒(méi)有(8)協(xié)議，傳輸層會(huì)說(shuō)：暈！你到底想交給TCP還是UDP？思考12數(shù)據(jù)報(bào)經(jīng)過(guò)路由器時(shí)，路由器是否檢驗(yàn)其首部和數(shù)據(jù)？思考13如果首部在傳輸過(guò)程檢驗(yàn)和有錯(cuò),IP層需要報(bào)告錯(cuò)誤嗎？(9)首部檢驗(yàn)和該字段只檢驗(yàn)數(shù)據(jù)報(bào)首部，不檢驗(yàn)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)報(bào)每經(jīng)過(guò)一個(gè)路由器，路由器首部必須重新計(jì)算，即計(jì)算首部檢驗(yàn)和（因?yàn)樯鏁r(shí)間變化、標(biāo)志、片偏移等有可能變化，如丟包）。為減小計(jì)算量，