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1、互连参考模型,授课内容,OSI/RM参考模型TCP/IP协议体系 TCP/IP与OSI模型对比TCP/IP协议的好处IP层协议(ARP定义、工作过程)反向地址解析协议(RARP)实践：ARP命令的使用,2023/4/30,2,OSI/RM参考模型,1.OSI/RM的形成,OSI规定了可以互联的计算机系统之间的通信协议，遵从OSI协议的网络通信产品都是所谓的开发系统，也就是意味着可以与其他网络系统进行互联,2023/4/30,3,2OSI/RM层次结构（1）网络分层的必要性,2023/4/30,4,层次是人们对复杂问题处理的基本方法；将总体要实现的很多功能分配在不同层次中；对每个层次要完成的服务
2、及服务要求都有明确规定；不同的系统分成相同的层次；不同系统的最低层之间存在着“物理”通信；不同系统的对等层次之间存在着“虚拟”通信；对不同系统的对等层之间的通信有明确的通信规定；高层使用低层提供的服务时，并不需要知道低层服务的具体实现方法。,（2）OSI/RM的层次结构,2023/4/30,5,（3）OSI/RM的数据封装拆封,2023/4/30,6,（4）OSI/RM各层的功能 物理层(Physical Layer)是参考模型的最低层。该层是网络通信的数据传输介质，由连接不同结点的电缆与设备共同构成。主要功能是：利用传输介质为数据链路层提供物理连接，负责处理数据传输并监控数据出错率，以便数据
3、流的透明传输。数据链路层(Data Link Layer)是参考模型的第2层。主要功能是：在物理层提供的服务基础上，在通信的实体间建立数据链路连接，传输以帧为单位的数据包，并采用差错控制与流量控制方法，使有差错的物理线路变成无差错的数据链路。,2023/4/30,7,网络层(Network Layer)是参考模型的第3层。主要功能是：为数据在结点之间传输创建逻辑链路，通过路由选择算法为分组通过通信子网选择最适当的路径，以及实现拥塞控制、网络互联等功能。传输层(Transport Layer)是参考模型的第4层。主要功能是向用户提供可靠的端到端(End-to-End)服务，处理数据包错误、数据包
4、次序，以及其他一些关键传输问题。传输层向高层屏蔽了下层数据通信的细节，因此，它是计算机通信体系结构中关键的一层。,2023/4/30,8,会话层(Session Layer)是参考模型的第5层。主要功能是：负责维护两个结点之间的传输链接，以便确保点到点传输不中断，以及管理数据交换等功能。表示层(Presentation Layer)是参考模型的第6层。主要功能是：用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式，主要包括数据格式变换、数据加密与解密、数据压缩与恢复等功能。应用层(Application Layer)是参考模型的最高层。主要功能是：面向用户为应用软件提供了很多服务，例如文件服务器、数据
5、库服务、电子邮件与其他网络软件服务。,2023/4/30,9,（5）协议和协议的三要素,网络中的计算机与计算机之间要想正确的传送信息和数据，必须在数据传输的顺序、数据的格式及内容等方面有一个约定或规则，这种约定或规则称为协议。语法：数据与控制信息的结构或格式。语义：需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应。时序：事件实现顺序的详细说明。,2023/4/30,10,TCP/IP协议体系,TCP/IP是用于计算机通信的一组协议，我们通常又称它为TCP/IP协议族。它是70年代中期美国国防部为其ARPANET广域网开发的网络体系结构和协议标准，以它为基础组建的INTERNET是目前国际上规
6、模最大的计算机网络，正因为INTERNET的广泛使用，使得TCP/IP成了事实上的标准。,2023/4/30,11,1.TCP/IP协议的分层模型,（1）一个邮政通信的例子（2）电子邮件通信应用举例（3）TCP/IP分层模型（4）TCP/IP数据流,2023/4/30,12,清华大学,浙江大学,杭州,上海,北京,小张,老王,（1）一个邮政通信的例子,邮局,邮局,2023/4/30,13,航空,客户,客户,源支局,目的支局,小张,老王,应用接收信件,应用投递信件,传输控制盖发送邮戳,传输控制盖接收邮戳,中转选择下一站,发送邮包,发送邮包,发送邮包,接收业务,接收业务,接收业务,打包、分拣选择下一
7、站,到站拆包,汽车,北京总局,浙江大学,清华大学,驿站,驿站,运输,运输,邮政通信功能划分,2023/4/30,14,客户,客户,小张,老王,应用接收信件,应用投递信件,传输控制,传输控制,发送邮包,发送邮包,接收业务,接收业务,打包、分拣选择下一站,到站拆包,浙江大学,清华大学,功能层一：应用,2023/4/30,15,源支局,目的支局,小张,老王,应用接收信件,应用投递信件,传输控制盖发送邮戳,传输控制盖接收邮戳,发送邮包,发送邮包,接收业务,接收业务,打包、分拣选择下一站,到站拆包,浙江大学,清华大学,功能层二：传输控制,2023/4/30,16,小张,老王,应用接收信件,应用投递信件,
8、传输控制盖发送邮戳,传输控制盖接收邮戳,中转选择下一站,发送邮包,发送邮包,发送邮包,接收业务,接收业务,接收业务,打包、分拣选择下一站,到站拆包,北京总局,浙江大学,清华大学,驿站,驿站,功能层三：选择路径,2023/4/30,17,航空,小张,老王,应用接收信件,应用投递信件,传输控制盖发送邮戳,传输控制盖接收邮戳,中转选择下一站,发送邮包,发送邮包,发送邮包,接收业务,接收业务,接收业务,打包、分拣选择下一站,到站拆包,汽车,北京总局,浙江大学,清华大学,运输,运输,功能层四：接口,2023/4/30,18,清华,浙大,北京,上海,广州,小张,老王,（2）电子邮件通信应用举例,电话线,卫
9、星线路,DDN专线,DDN专线,x.25,以太网,以太网,2023/4/30,19,小张 老王 应用 应用发送Email 接收Email TCP 北京驿站 TCPIP IP IP网络接口 网络接口 网络接口,电话线,DDN,以太网,以太网,卫星,电子邮件通信功能划分,2023/4/30,20,功能层一：应用,小张 老王 应用用户用户 应用发送Email接收Email TCP TCP IP IP网络接口 网络接口,2023/4/30,21,功能层二：传输控制（TCP）,小张 老王 应用 应用发送Email接收Email 主机 主机 TCP TCP IP IP网络接口 网络接口,2023/4/30
10、,22,功能层三：网间网（IP）,北京驿站,小张 老王 应用 应用发送Email 接收Email TCP TCPIP IP IP网络接口 网络接口 网络接口,2023/4/30,23,功能层四：网络接口,北京驿站,小 张 老王 应用 应用发送Email接收Email TCP TCP IP IP IP网络接口 网络接口 网络接口,电话线,DDN,卫星线路,以太网,以太网,2023/4/30,24,（3）TCP/IP协议体系的层次结构,2023/4/30,25,TCP/IP协议体系的协议分布,26,1)应用层,功能为用户的网络应用提供各种服务。典型的应用层协议,2023/4/30,27,2)传输层
11、,功能提供发送端到接收端的数据传输控制典型协议 传输控制协议 TCP（Transmission Control Protocol）实现端到端的数据可靠传输端到端的数据传输协议在发送端和接收端之间建立连接进行传输保证数据的可靠性,2023/4/30,28,有关概念解释（1）,连接性面向连接通信双方在进行数据传输前先建立连接，在建立好的连接上进行数据传输，传输完毕后撤除连接。例如：打电话占用TCP端口的Internet应用无连接数据传输前不建立连接。,2023/4/30,29,面向连接方式,A,B,信息包虚电路,2023/4/30,30,无连接方式,A,B,信息包,2023/4/30,31,有关概
12、念解释（2）,传输端到端的传输（End-to-End）源端和目的端两端点之间的数据传输点到点的传输（Point-to-Point）两个传输节点之间的数据传输,2023/4/30,32,端到端的传输(End-to-End),AEnd,A-to-B,C-to-A,CEnd,BEnd,2023/4/30,33,点到点的传输(Point-to-Point),AEnd,CEnd,BEnd,R1,R2,R3,A-to-R1,R3-to-R1,R1-to-R2,R2-to-B,R1-to-R2,R3-to-R2,C-to-R3,R1-to-A,2023/4/30,34,3)互联网层,功能 负责相邻计算机(传
13、输节点)之间的通信 典型协议 网际协议IP(Internet Protocol)相邻传输节点间（点到点）的数据传输无连接的数据传输给传输单元棗分组选择合适的路径对数据尽力传递，不可靠,2023/4/30,35,4)网络接口层,功能 完成IP数据包在网络中的接收和发送典型协议PPP/SLIP：用于电话拨号Ethernet:用于小的局域网（以太网）,2023/4/30,36,（4）TCP/IP 数据流,应用层Application传输层Transport网间网层Internet 网络接口层Network Interface,数据,数据,TCP头,IP头,尾,接口层头,数据,TCP头,IP头,数据,
14、TCP头,数据,数据,发送数据,2023/4/30,37,TCP/IP协议体系的数据封装拆封,2023/4/30,38,几种常见的数据封装结构和信息单元名称,2023/4/30,39,TCP/IP OSI,TCP/IP与OSI模型对比,应用层 Application,数据链路层 Data Link,网络层 Network,传输层 Transport,表示层 Presentation,会话层 Session,物理层 Physical,应用层 Application,网络接口层Network Interface,网间网层 Internet,传输层 Transport,2023/4/30,40,TC
15、P/IP协议的好处,TCP/IP模型层次简单(仅有四层)TCP/IP协议与模型吻合很好TCP/IP易于实现TCP/IP有更大的灵活性,2023/4/30,41,TCP/IP协议集,某同学在用QQ聊天程序进行聊天时发现，他在聊天窗口中发送的即时消息总是能可靠、准确地传送到对方，即使是因为某些原因即时消息发送不成功，也会给出提示信息。但是当他和同一个目标进行语音或者视频聊天时，则不会如此，经常出现数据丢失，以至于图像和声音不连续。这是为什么呢？怎么样才能确保数据在网络中准确、可靠、迅速地传输？,？,TCP/IP网际层协议,在TCP/IP层次结构包含的四个层次中，只有3个层次包含实际的协议。TCP/
16、IP中各层的协议如图4-1所示。图4-1 TCP/IP层次结构与TCP/IP协议集对照,TCP/IP网际层协议,网际层协议主要包括：1网际协议Internet是由许多网络相互连接之后构成的集合，将整个Internet连接在一起的正是网际协议（Internet Protocol，IP）。2地址解析协议地址解析协议（Address Resolution Protocol，ARP）就是用来确定IP地址与物理地址之间的映射关系。反向地址解析协议（Revers Address Resdotion Prstocol，RARP）负责完成物理地址向IP地址的转换。,IP地址和MAC地址的转换,传输层协议,3网
17、际控制消息协议网际控制消息协议（Internet Control Message Protocol，ICMP）允许主机或路由器报告差错情况，提供有关异常情况的报告。一般来说，ICMP报文提供针对网络层的错误诊断、拥塞控制、路径控制和查询服务四项大的功能。4网际主机组管理协议点到多点的数据包传输则要依靠网际主机组管理协议（Internet Group Management Protocol，IGMP）来完成，它主要负责报告主机组之间的关系，以便相关的设备（路由器）可支持多播发送。,传输层协议,1传输控制协议传输控制协议（Transmission Control Protocol，TCP）是传输层
18、的一种面向连接的通信协议，它提供可靠的、按序传送数据的服务。对于大量数据的传输，通常都要求有可靠的数据传送。TCP提供的连接是双向的，即全双工的。前面问题中提到利用QQ聊天程序进行聊天时，即时消息能准确、可靠、迅速地传输是因为采用了TCP协议，TCP是面向连接的协议，即使数据没有发送出去，它也会通过ICMP给出提示信息。,传输层协议,2用户数据报协议用户数据报协议（User Datagram Protocol，UDP）的创立是为了向应用程序提供一条访问IP的无连接功能的途径。使用该协议，源主机有数据就发出，它不去管发送的数据包是否到达目标主机，数据包是否出错，收到数据包的主机也不会告诉发送方是
19、否收到数据。因此，它是一种不可靠的数据传输方式。QQ聊天程序中话音和视频信息的传输采用的是UDP协议，所以在网络性能不佳时，便会出现数据的丢失，导致图像和声音不连续。,应用层协议,1超文本传输协议超文本传输协议（Hypertext Transfer Text Protocol，HTTP）是WWW浏览器和WWW服务器之间的应用层通信协议，它保证正确传输超文本文档，是一种最基本的C/S（即客户机/服务器）访问协议。2文件传送协议文件传送协议（File Transfer Protocol，FTP）用来实现主机之间的文件传送，它采用C/S模式，使用TCP提供可靠的传输服务，是一种面向连接的协议。,应用
20、层协议,3远程登录协议远程登录协议（TELNET）是一个简单的远程终端协议。用户用TELNET可通过TCP连接注册（即登录）到远地的另一个主机上（使用主机名或IP地址）。4简单邮件传送协议简单邮件传送协议（Simple Mail Transfer Protocol，SMTP）是一种提供可靠且有效电子邮件传输的协议，建立在FTP文件传输服务上，主要用于传输系统之间的邮件信息并提供与来信有关的通知。,5域名解析协议域名解析协议（Domain Name System，DNS）用来把便于人们记忆的主机域名和电子邮件地址映射为计算机易于识别的IP地址。6简单网络管理协议简单网络管理协议（Simple N
21、etwork Management Protocol，SNMP）是专门用于IP网络管理网络节点（服务器、工作站、路由器、交换机及HUBS等）的一种标准协议。7动态主机配置协议动态主机配置协议（Dynamic Host Configuration Protocol，DHCP）可以实现为计算机自动配置IP地址。,应用层协议,域名与IP地址的转换,应用层协议,许多协议都用端口（port）号来识别应用层实体，以便准确地把信息提交给上层对应的协议（进程）。如FTP使用的端口号是21，TELNET使用的端口号是23，HTTP使用的端口号是80，SMTP使用的端口号是25等。,为什么要进行IP地址到物理地址
22、的映射？,1.IP地址屏蔽物理网络地址的差异，为上层用户提供“统一”的地址形式2.IP地址屏蔽物理网络地址差异通过在物理网络上覆盖一层IP软件实现3.互联网不对物理地址做任何修改高层软件利用IP地址指定源地址和目的地址低层物理网络利用物理地址指定源地址和目的地址,2023/4/30,54,IP地址映射到物理地址的实现方法,1.物理网络可以根据自身的特点选择适合的实现方法静态表格、直接映射、动态映射等2.以太网采用的方法地址解析协议ARPARP充分利用以太网的广播能力,2023/4/30,55,1.地址转换协议（ARP）,ARP协议是“Address Resolution Protocol”（地
23、址解析协议）的缩写。所谓“地址解析”就是主机在发送帧前需要将目的IP地址转换成目的MAC地址的过程。ARP协议的基本功能就是通过目的计算机的IP地址，查询目的计算机的MAC地址，以保证通信的顺利进行。,2023/4/30,56,地址解析,每个 LAN上的网卡都有具唯一性的LAN 地址,2023/4/30,57,2023/4/30,58,地址解析,A站点要给B站点发送IP分组：查找 B站点的网络地址,发现B站点与其在同一网络中给B站点发送的分组是通过链路层的帧来传送的,分组的源、宿地址,帧的源、宿地址,Bs MACaddr,As MACaddr,As IPaddr,Bs IPaddr,IP pa
24、yload,分组,帧,ARP:地址解析协议（Address Resolution Protocol）,每个LAN 上的IP 结点(主机,路由器)都设有 ARP 高速缓存ARP高速缓存:是某些LAN 结点的IP/MAC 地址映射 TTL(Time To Live):超过TTL的地址映射会被删除(一般为 20 分钟),2023/4/30,2023/4/30,ARP:地址解析协议（Address Resolution Protocol）,发送前，根据目的IP地址，查找本地ARP高速缓存表与之对应的目的物理地址。如找到，不进行地址解析。如找不到，则进行地址解析。解析第步:产生ARP请求分组(本地主机的
25、源物理地址与源IP地址、目的IP地址，而在目的物理地址字段写入0)。将ARP分组发送到本地的数据链路层，并组装成帧。以源物理地址作为源地址，以广播地址作为目的地址，通过物理层发送出去。由于采用了广播地址，因此所有的站都能接收到该帧，那么也就能够接收到ARP请求分组。除了目的主机之外，所有接收到该分组的主机和路内器都丢弃该分组，目的主机识别该IP地址。完成地址解析的目的主机发送ARP应答分组，该分组包括对方需要知道的目的物理地址。该分组通过数据链路层发送出去。源结点接收到ARP应答分组，知道对应于目的IP地址的目的物理地址，将它作为条新的记录，加入到ARP高速缓存表。,2023/4/30,61,
26、ARP:地址解析协议（Address Resolution Protocol）,2023/4/30,62,ARP:地址解析协议（Address Resolution Protocol）,穿越:经由R将A的数据传输到B,A,B,R,2023/4/30,63,ARP:地址解析协议（Address Resolution Protocol）,A 创建了 IP分组，源地址为 A,宿地址为 B A 使用 ARP 来获取 R的与111.111.111.110对应的物理地址A 创建了以R的物理地址为宿地址的以太网帧，该帧包含的A-to-B的 IP分组A的数据链路层发送以太网的帧 R的数据链路层接收到以太网的帧
27、 R 从以太网帧中取出 IP分组,知道该分组的信宿为 BR使用ARP 来取得 B的物理层地址 R创建了包含了 A-to-B IP 分组的帧并发给 B,A,R,B,ARP协议的基本思想,2023/4/30,64,ARP协议的改进(1),1.高速缓存技术主机使用cache保存已知的ARP表项主机获得其他IP地址与物理地址映射关系后将其存入该cache发送时先检索cache，若找不到再利用ARP解析利用计时器保证cache中ARP表项的“新鲜性”,2023/4/30,65,ARP协议的改进(2),2.其他改进技术 收到ARP请求后,目的主机将源主机的IP地址与物理地址的映射关系存入自己cache中
28、ARP请求是广播发送的，所有主机都会收到该请求。它们也可将该源主机的IP地址与物理地址的映射关系存入各自的cache主机启动时可以主动广播自己的IP地址与物理地址的映射关系,2023/4/30,66,完整的ARP工作过程,2023/4/30,67,2.ARP过程：,呼叫主机检查它的ARP缓存当一台主机想和位于本地网上的另外一台主机进行通信时，将发生以下过程：，以决定是否有用于目的主机IP地址的记录。假如记录没被发现，呼叫主机创建一个ARP包来请求目的主机来答复它的地址。ARP包中包括呼叫主机的IP地址和MAC地址，所以目的主机可以把这个消息加入到它的ARP缓存。这个包被发送到以太网广播地址FF
29、-FF-FF-FF-FF-FF。这意味着段上的每一台主机都可以调查这个包。,2023/4/30,68,每一台主机都调看ARP包，看看ARP包中的目的主机IP地址是否和它的IP地址一致。假如不一致的话，这个包将被忽略；假如一致，目的主机把发送主机的IP地址和MAC地址加入它的ARP缓存。目的主机建立一个包括它的IP地址和MAC地址的ARP回复。这个ARP回复被返回发送主机。呼叫主机把目的主机的IP地址和MAC地址信息加入它的ARP缓存。现在。两个主机之间的通信可以进行了。,2023/4/30,69,在Windows环境下，可以通过ARP命令，来查看计算机中ARP缓存中的IP地址及其对应的MAC地
30、址。不过这种地址保存的时间很短。不一定可以看到。可以先连接一个可以接通的站点（也可以用ping命令），缓存中就有了内容。再用ARP命令就可以看到。,2023/4/30,70,2023/4/30,71,反向地址解析协议(RARP),无盘工作站ROM 引导，用下行装载方法从局域网上其他主机得到所需的操作系统和TCP/IP 通信软件。无盘工作站运行 ROM 中的 RARP 来获得其 IP 地址。无盘工作站以广播的方式，发出携带本结点物理地址的RARP请求，服务器给于响应，返回该结点的IP地址，保存在内存中。,服务器上的配置表：站名 物理地址 IP地址WS1 0ebc18a2d5e4 202.119.
31、34.12WS2 0123bc18e3f6 202.119.34.14WS3 a12b4d17e3e8 202.119.34.16,Ps.实践：arp命令的使用,1.arp命令的功能查看、添加和删除高速缓存区中的ARP表项2.Windows 2000 ARP高速缓冲区(1)包含动态和静态表项动态表项：随时间推移自动添加和删除静态表项：一直存在，直到人为删除或重新启动(2)动态表项的计时器：潜在生命周期10min,2023/4/30,72,显示高速cache中的ARP表,2023/4/30,73,添加ARP静态表项,2023/4/30,74,删除ARP表项,2023/4/30,75,4.2 IP
32、编址,我们在寄信的时候，邮局通过信封上的地址和邮政编码能将信件准确地送到对方手中。那么，在网络这个虚拟的世界中，数据是通过什么地址准确地送到目的主机的呢？,为什么需要IP地址？,MAC（Media Access Control）地址MAC地址，通俗点说就是网卡的物理地址。MAC地址也叫物理地址、硬件地址或链路地址，由网络设备制造商生产时写在硬件内部。这个地址与网络无关，也即无论将带有这个地址的硬件（如网卡、集线器、路由器等）接入到网络的何处，它都有相同的MAC地址，MAC地址一般不可改变，不能由用户自己设定。MAC地址的长度为48位(2进制)，通常表示为12个16进制数，每2个16进制数之间用
33、冒号隔开，如：08:00:20:0A:8C:6D就是一个MAC地址。其中前6位16进制（对应MAC地址前24位）数08:00:20是由生产厂家向IEEE申请的厂商地址编号，后6位16进制（对应MAC地址后24位）数0A:8C:6D就由生产厂家自行定拟了。,既然每个以太网设备在出厂时都有一个唯一的MAC地址了，那为什么还需要为每台主机再分配一个IP地址呢？或者说为什么每台主机都分配唯一的IP地址了，为什么还要在网络设备（如网卡，集线器，路由器等）生产时内嵌一个唯一的MAC地址呢？主要原因有以下几点：,（1）MAC地址编码的特点决定了要用IP地址标识网络的信息传送。（2）IP地址的分配是根据网络的
34、拓朴结构，而不是根据谁制造了网络设置。（3）无论是局域网，还是广域网中的计算机之间的通信，最终都表现为将数据包从某种形式的链路上的初始节点出发，从一个节点传递到另一个节点，最终传送到目的节点。数据包在这些节点之间的移动都是由ARP（Address Resolution Protocol：地址解析协议）负责将IP地址映射到MAC地址上来完成的。,HA1,HA5,HA4,HA3,HA6,主机 H1,主机 H2,路由器 R1,硬件地址,路由器 R2,HA2,IP1,IP2,局域网,局域网,局域网,IP 地址具有惟一性连接在因特网的每一台计算机都有一个IP地址。这个IP地址在世界范围内必须是惟一的。路
35、由器根据分组首部中的目的IP地址查找出下一跳路由器的地址。,1、组成,IP地址由32位组成，包括三个部分：地址类别、网络号和主机号。,4.2.1 IP编址,(1)点分十进制表示法,192.168.10.58（2）后缀标记法在IP地址后加“/”，“/”后的数字表示网络号位数。如129.16.7.31/16，其中16表示网络号占16位。,11000000 10101000 00001010 00111010,2、IP地址的表示,4.2.1 IP编址,3、IP地址分类,IP地址划分为五类。如表所示：,E类,D类,C类,B类,A类,有效地址范围,单网络内主机数,有效网络个数,起始位,地址类型,4、特点
36、,1.0.0.1126.255.255.254,128.1.0.1191.254.255.254,192.0.1.1223.255.254.254,224.0.0.1239.255.255.254,预 留,0,27-2,224-2,10,214-2,216-2,110,221-2,28-2,1110,用于多播,1111,A类地址范围：,00000000 00000000 00000000 00000000,0.0.0.0,有效的A类地址范围,01111111 11111111 11111111 11111111,127.255.255.255,00000001 00000000 0000000
37、0 00000001,1.0.0.1,01111110 11111111 11111111 11111110,126.255.255.254,B类地址范围：,10000000 00000000 00000000 00000000,128.0.0.0,有效的B类地址范围,10111111 11111111 11111111 11111111,191.255.255.255,10000000 00000001 00000000 00000001,128.1.0.1,10111111 11111110 11111111 11111110,191.254.255.254,C类地址范围：,1100000
38、0 00000000 00000000 00000000,192.0.0.0,有效的C类地址范围,11011111 11111111 11111111 11111111,223.255.255.255,11000000 00000000 00000001 00000001,192.0.1.1,11011111 11111111 11111110 11111110,223.255.254.254,A、B、C三类地址的具体比较,要判断一个IP地址是属于哪一类IP，只要看它的第一个字节的大小。A、B、C三类地址的具体比较如表4-1所示。,三、几种特殊的IP地址,1、广播地址,主机号全为1的地址称为广
39、播地址，用来标识网络上所有的主机。,192.168.2是一个C类网络地址,它的广播地址是,192.168.2.255,168.13.45.67的广播地址是多呢？,168.13.255.255,2、有限广播地址,32位全为1的地址称为有限广播地址，用于在本网内广播，即255.255.255.255.,192.168.2是一个C类网络地址,它的有限广播地址是,255.255.255.255,168.13.45.67的有限广播地址是多呢？,255.255.255.255,结论：任何网络的有限广播地址均为 255.255.255.255,3、网络地址(“0”地址),主机号全为0，表示“本地网络”,如1
40、72.18.0.0 表示172.18这个B类网络,表示的是193.152.4这个C类网络,193.152.4.0表示的是什么呢？,4、回送地址,以127开始的IP地址是作为一个保留地址,确定本机是否正确配置了TCP/IP协议,ping 127.0.0.1的作用是什么？,如127.0.0.1，它代表本地主机,用于网络软件测试及本地主机进程间通信。,五、私有地址,IETF分配了具体的A类、B类、C类地址供单位内部网使用,A类：10.0.0.0 10.255.255.255 B类：172.16.0.0 172.31.255.255 C类：192.168.0.0 192.168.255.255,某公司
41、申请了一个B类网络地址168.16.0.0，该网络可以容纳216台主机。这么多主机在不使用路由设备的单一网络中是无法正常工作的，且通常只用其中很少的一部分IP地址，从而造成了大量的IP地址的浪费。加之，网络主机数量太多也不方便管理。我们怎么解决这个问题呢？,4.2.2 子网技术,？,一、子网,出于对管理、性能和安全方面的考虑，许多单位把单一网络划分为多个物理网络，并使用路由器将它们连接起来。子网划分（Subnetting）技术能够使单个网络地址横跨几个物理网络，如图所示，这些物理网络统称为子网。,二、子网划分的层次结构,确定了一个站点,确定了一个物理子网,确定了与子网相连的主机地址,为了划分子
42、网，可以将单个网络的主机号分为两个部分，其中一部分用于子网号编址，一部分用于主机号编址。,划分子网号的位数取决于具体的需要：子网所占的比特越多，则可以分配给主机的位数就越少。,假设一个B类网络172.17.0.0，将主机号分为两部分，其中，8位用于子网号，另外8位用于主机号，那么这个B类网络就被分为254个子网，每个子网可以容纳254台主机。,请比较以下这两个地址：,172.25.16.51(没划分子网）,172.25.16.51(划分了子网）,子网掩码,三、子网掩码,1、子网掩码（Subnet Mask)的作用,指出哪些位对应于网络地址（网络号和子网 号）以及哪些位对应于主机地址。,2、子网
43、掩码的取值,对应于IP 地址中网络地址（网络号和子网号）的所有位都置为“1”，对应于主机位的所有位置都设为“0”。,3、子网掩码表示方法,“点分十进制”表示法用“点分十进制”法表示标准的A类、B类、C类网络地址的默认子网掩码，如表所示。,4、如何使用子网掩码来区分同一IP地址？,例1：计算没有划分子网的IP地址172.25.16.51的网络地址,B类IP地址172.25.16.51,10101100 00011001 00010000 00110011,子网掩码 255.255.0.0,11111111 11111111 00000000 00000000,按位逻辑与,网络地址,1010110
44、0 00011001,运算结果：,IP 地址：172.25.16.51,子网掩码：255.255.0.0,网络地址：172.25,例2：计算划分了子网的IP地址172.25.16.51的网络地址,B类IP地址172.25.16.51,10101100 00011001 00010000 00110011,子网掩码 255.255.255.0,11111111 11111111 11111111 00000000,按位逻辑与,网络地址,10101100 00011001 00010000,运算结果：,IP 地址：172.25.16.51,子网掩码：255.255.255.0,网络地址：172.2
45、5.16,4、如何使用子网掩码来区分同一IP地址？,四、子网划分的规则,子网号不能全为“0”，全为“0”时，表示的是本子网网络；子网号不能全为“1”，全为“1”的地址用于向子网广播。,五、划分子网的步骤：,1、确定需要多少子网号来标识网络上的每个子网。,2、确定需要多少主机号来标识每个子网上的每台 主机。,3、定义符合要求的子网掩码。,4、确定标识每一个子网的网络地址。,5、确定每一个子网上所使用的主机地址的范围。,六、子网划分的实例,有一个C类网络192.168.6.0，该网络中有100台主机，请将该网络划分成两个子网。如图所示:,步骤如下：,1、确定用几位来标识子网号和每个子网中的主机台数
46、,1,2,0,不能,4,2,2,64,62,能,3,8,6,32,30,不能,结论：,用第4字节中的前两位来表示子网号，每 个子网最多可有62台主机,2、确定子网掩码,C类网络 192.168.6.0,11111111.11111111.11111111.11000000,子网掩码：,255.255.255.192,3、确定每个子网的网络地址,192.168.6.01 000000,192.168.6.64,192.168.6.10 000000,192.168.6.128,原有的网络号,子网络号,网络地址,4、确定每个子网上所使用的主机地址范围,192.168.6.64（子网一）,192.1
47、68.6.01 000001,192.168.6.01 111110,主机地址范围为,192.168.6.65192.168.6.126,192.168.6.128（子网二）,192.168.6.10 000001,192.168.6.10 111110,主机地址范围为,192.168.6.129192.168.6.190,划分子网后的效果图,下图给出了划分子网后的网络效果图，并且对每个子网各台主机的地址进行了配置。,4.3 IPv6,IP 地址是宝贵的网络资源IP 地址的总数：232=4 294 967 296 个，接近 43 亿个。由于 IP 地址的总数有限，因此 IP 地址是非常宝贵的资
48、源。需要使用大量 IP 地址的单位必须向有关机构进行申请。考虑到 IP 地址不久会用尽，因此现在已考虑对 IP 协议进行版本升级，即从现在的 IPv4 升级到新的版本 IPv6。,向某个本地因特网服务提供者 ISP 注册申请，并按月交付费用。ISP(Internet Service Provider)已经向有关机构申请到了批量的 IP 地址（相当于批发商）购买某个 ISP 的上网卡。,4.4 个人用户怎样获得 IP 地址？,路由器,因特网服务提供者 ISP（拥有批量的 IP 地址）,用户线,至因特网,调制解调器,用户PC机,ISP 向用户 PC 机提供临时 IP 地址（以拨号上网为例）,调制解
49、调器,市话交换机,ISP 把 IP 地址临时租给用户使用,IP 地址1,IP 地址2,IP 地址n,若同一时间拨号上网用户数超过 ISP 所能提供的 IP 地址数，则有部分用户将得不到 IP 地址。,长期使用大量 IP 地址（例如，几千个）向中国互联网络信息中心 CNNIC 申请CNNIC 的网址：长期使用少量 IP 地址向就近的本地因特网服务提供者 ISP 申请,中国的单位用户怎样获得 IP 地址？,用名字表示 IP 地址,IP 地址既难记忆，又很难从键盘输入。一个事实：人不擅长于记忆长串数字，但记忆名字却比较容易。因此想到把 IP 地址变成名字。因特网设立专门的机构管理名字：采用分级管理名
50、字的方法。每一级的名字都是各不相同的。,因特网的域名,域名其实就是名字。只是因为使用分级管理，因特网使用多级的域，因此就出现了“域名”这个名词。因特网的域名分为：顶级域名二级域名三级域名四级域名,中央电视台向因特网提供万维网服务的计算机的域名是：,因特网的域名举例,意思是：,顶级域名,二级域名,三级域名,清华大学向因特网提供网站服务的计算机的域名是：,因特网的域名举例,意思是：,域名服务器 DNS(Domain Name Server),因特网中设有很多的域名服务器 DNS，用来把域名转换为 IP 地址。例如，DNS 收到 后，经过查询过程，就把这个域名转换为 IP 地址：1100101001
