第2章網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

1、1第 2 章 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議.網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其特點(diǎn) .計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)2.2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的形成2.2.2 劃分層次的必要性2.2.3 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的原理體系結(jié)構(gòu)2.2.4 實(shí)體、協(xié)議、服務(wù)和服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)2.2.5 面向連接服務(wù)和無(wú)連接服務(wù)2.2.6 OSI 與 TCP/IP 體系結(jié)構(gòu)的比較2n網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指用傳輸媒體互連各種設(shè)備的物理布局，就是用什么方式把網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)等設(shè)備連接起來(lái)。拓?fù)鋱D給出網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、工作站的網(wǎng)絡(luò)配置和相互間的連接。 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)3 拓?fù)渚W(wǎng)狀 星型 樹(shù)型 總線型 環(huán)型4總線型拓?fù)?n總線結(jié)構(gòu)是使用同一媒體或電纜連接所有端用戶(hù)的一種方式，也就是說(shuō)，連接端

2、用戶(hù)的物理媒體由所有設(shè)備共享，各工作站地位平等，無(wú)中心節(jié)點(diǎn)控制，公用總線上的信息多以基帶形式串行傳遞，其傳遞方向總是從發(fā)送信息的節(jié)點(diǎn)開(kāi)始向兩端擴(kuò)散，如同廣播電臺(tái)發(fā)射的信息一樣，因此又稱(chēng)廣播式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。各節(jié)點(diǎn)在接受信息時(shí)都進(jìn)行地址檢查，看是否與自己的工作站地址相符，相符則接收網(wǎng)上的信息。 6n總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)： （1）總線結(jié)構(gòu)所需要的電纜數(shù)量少。 （2）總線結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，又是無(wú)源工作，較高的可靠性。 （3）易于擴(kuò)充，增加或減少用戶(hù)比較方便。 n總線拓?fù)涞娜秉c(diǎn)： （1）總線的傳輸距離有限，通信范圍受到限制。 （2）故障診斷和隔離較困難。 （3）分布式協(xié)議不能保證信息的及時(shí)傳送，不具有實(shí)時(shí)功能 7環(huán)

3、型拓?fù)?n環(huán)形拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)由站點(diǎn)和連接站的鏈路組成一個(gè)閉合環(huán)。 這種結(jié)構(gòu)中的傳輸媒體從一個(gè)端用戶(hù)到另一個(gè)端用戶(hù)，直到將所有的端用戶(hù)連成環(huán)型。數(shù)據(jù)在環(huán)路中沿著一個(gè)方向在各個(gè)節(jié)點(diǎn)間傳輸，信息從一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)。這種結(jié)構(gòu)顯而易見(jiàn)消除了端用戶(hù)通信時(shí)對(duì)中心系統(tǒng)的依賴(lài)性。 9n1、以單向方式操作，于是便有上游端用戶(hù)和下游端用戶(hù)之稱(chēng)；n2、信息流在網(wǎng)中是沿著固定方向流動(dòng)的，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)僅有一條道路，故簡(jiǎn)化了路徑選擇的控制；n3、環(huán)路上各節(jié)點(diǎn)都是自舉控制，故控制軟件簡(jiǎn)單；由于信息源在環(huán)路中是串行地穿過(guò)各個(gè)節(jié)點(diǎn)，當(dāng)環(huán)中節(jié)點(diǎn)過(guò)多時(shí)，勢(shì)必影響信息傳輸速率，使網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)；n4、環(huán)路是封閉的，不便于擴(kuò)充；n5、可

4、靠性低，一個(gè)節(jié)點(diǎn)故障，將會(huì)造成全網(wǎng)癱瘓；維護(hù)難，對(duì)分支節(jié)點(diǎn)故障定位較難。 10n 環(huán)形拓?fù)涞膬?yōu)點(diǎn)： （1）電纜長(zhǎng)度短。 （2）增加或減少工作站時(shí)，僅需簡(jiǎn)單的連接操作。 （3）可使用光纖。 環(huán)形拓?fù)涞娜秉c(diǎn)： （1）節(jié)點(diǎn)的故障會(huì)引起全網(wǎng)故障。 （2）故障檢測(cè)困難。 （3）環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的媒體訪問(wèn)控制協(xié)議都采用令牌傳達(dá)室遞的方式，在負(fù)載很輕時(shí)，信道利用率相對(duì)來(lái)說(shuō)就比較低。 11星型拓?fù)?2n星型結(jié)構(gòu)是指各工作站以星型方式連接成網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)有中央節(jié)點(diǎn)，其他節(jié)點(diǎn)（工作站、服務(wù)器）都與中央節(jié)點(diǎn)直接相連，這種結(jié)構(gòu)以中央節(jié)點(diǎn)為中心，因此又稱(chēng)為集中式網(wǎng)絡(luò)。 13n1、這種結(jié)構(gòu)便于集中控制，因?yàn)槎擞脩?hù)之間的通信必須經(jīng)過(guò)

5、中心站。易于維護(hù)和安全等優(yōu)點(diǎn)。n2、端用戶(hù)設(shè)備因?yàn)楣收隙C(jī)時(shí)也不會(huì)影響其它端用戶(hù)間的通信。n3、同時(shí)它的網(wǎng)絡(luò)延遲時(shí)間較小，傳輸誤差較低。4、n這種結(jié)構(gòu)非常不利的一點(diǎn)是，中心系統(tǒng)必須具有極高的可靠性，因?yàn)橹行南到y(tǒng)一旦損壞，整個(gè)系統(tǒng)便趨于癱瘓。對(duì)此中心系統(tǒng)通常采用雙機(jī)熱備份，以提高系統(tǒng)的可靠性。 14網(wǎng)狀拓?fù)?5n網(wǎng)狀型結(jié)構(gòu)又稱(chēng)作無(wú)規(guī)則結(jié)點(diǎn)之間的連接，是任意的、沒(méi)規(guī)律的。網(wǎng)狀拓樸主要優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)可靠性高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，必須采用路由選擇算法與流量控制算法，目前使用的遠(yuǎn)程拓樸結(jié)構(gòu)均采用了網(wǎng)狀拓樸結(jié)構(gòu)型。 16樹(shù)型拓?fù)?7n樹(shù)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就像一棵“根”朝上的樹(shù),與總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相比,主要區(qū)別在于總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中沒(méi)

6、有“根”。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)一般采用同軸電纜,用于軍事單位、政府部門(mén)等上、下界限相當(dāng)嚴(yán)格和層次分明的部門(mén)。 18n樹(shù)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)是容易擴(kuò)展、故障也容易分離處理,缺點(diǎn)是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)對(duì)根的依賴(lài)性很大,一旦網(wǎng)絡(luò)的根發(fā)生故障,整個(gè)系統(tǒng)就不能正常工作。 19計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信中的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信中的9個(gè)個(gè)焦點(diǎn)焦點(diǎn)問(wèn)題問(wèn)題 （1）尋址：識(shí)別通信的雙方）尋址：識(shí)別通信的雙方 ，分配地址的方案，分配地址的方案（2）差錯(cuò)控制：連接的雙方必須使用同一種檢錯(cuò)和糾錯(cuò)算）差錯(cuò)控制：連接的雙方必須使用同一種檢錯(cuò)和糾錯(cuò)算法或數(shù)據(jù)重發(fā)的規(guī)則。法或數(shù)據(jù)重發(fā)的規(guī)則。 （3）流量控制：防止擁塞和數(shù)據(jù)丟失。）流量控制：防止擁塞和數(shù)據(jù)

7、丟失。 （4）分段及裝配：不同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議對(duì)報(bào)文長(zhǎng)度要求不同）分段及裝配：不同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議對(duì)報(bào)文長(zhǎng)度要求不同 。（5）路由選擇：當(dāng)源端和目標(biāo)端有多條鏈路存在時(shí)。）路由選擇：當(dāng)源端和目標(biāo)端有多條鏈路存在時(shí)。（6）編碼轉(zhuǎn)換：不同的機(jī)器采用不同的編碼）編碼轉(zhuǎn)換：不同的機(jī)器采用不同的編碼 。（7）信息的表達(dá)：數(shù)據(jù)表達(dá)、壓縮、解壓縮等技術(shù)）信息的表達(dá)：數(shù)據(jù)表達(dá)、壓縮、解壓縮等技術(shù) 。（8）同步問(wèn)題：建立發(fā)送和接收的同步過(guò)程）同步問(wèn)題：建立發(fā)送和接收的同步過(guò)程 。（9）數(shù)據(jù)安全：防止數(shù)據(jù)丟失、非法查看、泄密、防抵賴(lài)）數(shù)據(jù)安全：防止數(shù)據(jù)丟失、非法查看、泄密、防抵賴(lài)20 對(duì)于復(fù)雜的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，采用對(duì)于復(fù)雜的計(jì)

8、算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，采用分層式分層式結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。每一層關(guān)注和解決通信中的某一方面的規(guī)則。每一層關(guān)注和解決通信中的某一方面的規(guī)則。1為什么采用分層結(jié)構(gòu)為什么采用分層結(jié)構(gòu) （1）層之間是獨(dú)立的：）層之間是獨(dú)立的：復(fù)雜程度下降復(fù)雜程度下降。 （2）靈活性好）靈活性好 ：一層發(fā)生變化時(shí)一層發(fā)生變化時(shí)，其他，其他各層均不受各層均不受影響影響。（3）結(jié)構(gòu)上可分割開(kāi)）結(jié)構(gòu)上可分割開(kāi) ：各層都可以采用最合適的技各層都可以采用最合適的技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。（4）易于實(shí)現(xiàn)和維護(hù)：）易于實(shí)現(xiàn)和維護(hù)：系統(tǒng)已被分解為若干個(gè)相對(duì)獨(dú)系統(tǒng)已被分解為若干個(gè)相對(duì)獨(dú)立的子系統(tǒng)立的子系統(tǒng)。（5）能促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化工作）能促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化工作：每一層的功

9、能及所提供的服每一層的功能及所提供的服務(wù)務(wù)都有精確的說(shuō)明都有精確的說(shuō)明。212分層的分層的原則原則 層次的層次的數(shù)量數(shù)量和使每一層的和使每一層的功能功能非常非常明確。明確。 （1）結(jié)構(gòu)清晰，易于設(shè)計(jì)，層數(shù)應(yīng)適中。）結(jié)構(gòu)清晰，易于設(shè)計(jì)，層數(shù)應(yīng)適中。（2）每層的功能應(yīng)是明確的，并且是相互獨(dú)立的。每層的功能應(yīng)是明確的，并且是相互獨(dú)立的。 （3）同一節(jié)點(diǎn)相鄰層之間通過(guò)接口通信，層間接口必）同一節(jié)點(diǎn)相鄰層之間通過(guò)接口通信，層間接口必須清晰，跨越接口的信息量應(yīng)盡可能少。須清晰，跨越接口的信息量應(yīng)盡可能少。 （4）每一層都使用下層服務(wù)，并為上層提供服務(wù)。）每一層都使用下層服務(wù)，并為上層提供服務(wù)。 （5）網(wǎng)中

10、各節(jié)點(diǎn)都有相同的層次，不同節(jié)點(diǎn)的同等層網(wǎng)中各節(jié)點(diǎn)都有相同的層次，不同節(jié)點(diǎn)的同等層按照協(xié)議實(shí)現(xiàn)對(duì)等層之間的通信。按照協(xié)議實(shí)現(xiàn)對(duì)等層之間的通信。22層數(shù)多少要適當(dāng) n若層數(shù)太少，就會(huì)使每一層的協(xié)議太復(fù)雜。n層數(shù)太多又會(huì)在描述和綜合各層功能的系統(tǒng)工程任務(wù)時(shí)遇到較多的困難。 233協(xié)議協(xié)議 為進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換而建立的為進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)或或約約定定即稱(chēng)為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。協(xié)議是對(duì)即稱(chēng)為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。協(xié)議是對(duì)同等層實(shí)體同等層實(shí)體之間的通信之間的通信制定的有關(guān)通信規(guī)則、約定的集合。制定的有關(guān)通信規(guī)則、約定的集合。 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)協(xié)議3個(gè)要素：個(gè)要素：（1）語(yǔ)法語(yǔ)法：數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)或

11、格式。數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)或格式。 （2）語(yǔ)義語(yǔ)義：定義數(shù)據(jù)格式中每一個(gè)字段的含義。定義數(shù)據(jù)格式中每一個(gè)字段的含義。 （3）同步同步：收發(fā)雙方或多方在收發(fā)時(shí)間和速度上的嚴(yán)收發(fā)雙方或多方在收發(fā)時(shí)間和速度上的嚴(yán)格匹配，即事件實(shí)現(xiàn)順序的詳細(xì)說(shuō)明。格匹配，即事件實(shí)現(xiàn)順序的詳細(xì)說(shuō)明。 244網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)就是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)各層次網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)就是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)各層次及其協(xié)議的集合。及其協(xié)議的集合。25 開(kāi)放系統(tǒng)互連開(kāi)放系統(tǒng)互連OSIOSI（open system open system interconnectioninterconnection，OSIOSI）參考模型是由）參考模型

12、是由國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISOISO（international international standard organization, ISOstandard organization, ISO）提出和）提出和定義的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，是一種用于連接定義的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，是一種用于連接異構(gòu)系統(tǒng)的分層模型框架，為連接分布異構(gòu)系統(tǒng)的分層模型框架，為連接分布式應(yīng)用處理的開(kāi)放系統(tǒng)提供了基礎(chǔ)。式應(yīng)用處理的開(kāi)放系統(tǒng)提供了基礎(chǔ)。261OSI/RM七層結(jié)構(gòu)七層結(jié)構(gòu)27關(guān)于開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型OSI/RMnOSI參考模型產(chǎn)生的背景n60-80年代出現(xiàn)了多種網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，這些體系結(jié)構(gòu)往往著眼于本公司的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品

13、，沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，很難把它們互連起來(lái)，如DOS與UNIX的互連。n1982年，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（International Organization for Standardization，ISO）公布了異種網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)互連的通信標(biāo)準(zhǔn)，即開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型（Open Systems Interconnection Reference Model，OSI/RM）。28關(guān)于開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型OSI/RMn開(kāi)放性：只要遵循 OSI 標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)系統(tǒng)就可以和位于世界上任何地方的、也遵循這同一標(biāo)準(zhǔn)的其他任何系統(tǒng)進(jìn)行通信。n在市場(chǎng)化方面 OSI 卻失敗了。nOSI 的專(zhuān)家們?cè)谕瓿?OSI 標(biāo)準(zhǔn)時(shí)沒(méi)有商業(yè)驅(qū)

14、動(dòng)力；nOSI 的協(xié)議實(shí)現(xiàn)起來(lái)過(guò)分復(fù)雜，且運(yùn)行效率很低；nOSI 標(biāo)準(zhǔn)的制定周期太長(zhǎng)，因而使得按 OSI 標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的設(shè)備無(wú)法及時(shí)進(jìn)入市場(chǎng)；nOSI 的層次劃分并也不太合理，有些功能在多個(gè)層次中重復(fù)出現(xiàn)。 29兩個(gè)計(jì)算機(jī)交換文件 文件傳送模塊計(jì)算機(jī) 1計(jì)算機(jī) 2文件傳送模塊只看這兩個(gè)文件傳送模塊好像文件及文件傳送命令是按照水平方向的虛線傳送的把文件交給下層模塊進(jìn)行發(fā)送把收到的文件交給上層模塊30再設(shè)計(jì)一個(gè)通信服務(wù)模塊 文件傳送模塊計(jì)算機(jī) 1計(jì)算機(jī) 2文件傳送模塊只看這兩個(gè)通信服務(wù)模塊好像可直接把文件可靠地傳送到對(duì)方把文件交給下層模塊進(jìn)行發(fā)送把收到的文件交給上層模塊通信服務(wù)模塊通信服務(wù)模塊31再設(shè)

15、計(jì)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接入模塊 文件傳送模塊計(jì)算機(jī) 1計(jì)算機(jī) 2文件傳送模塊通信服務(wù)模塊通信服務(wù)模塊網(wǎng)絡(luò)接入模塊網(wǎng)絡(luò)接入模塊通信網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)接口網(wǎng)絡(luò)接口網(wǎng)絡(luò)接入模塊負(fù)責(zé)做與網(wǎng)絡(luò)接口細(xì)節(jié)有關(guān)的工作例如，規(guī)定傳輸?shù)膸袷?，幀的最大長(zhǎng)度等。3233七層協(xié)議物理層n定義內(nèi)容n物理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)n所使用的傳輸媒介的機(jī)械和電氣特性n位傳輸編碼和計(jì)時(shí)規(guī)則n主要功能n實(shí)現(xiàn)通信節(jié)點(diǎn)之間的物理連接，透明地傳輸二進(jìn)制比特流（比特流（bit、位）、位）n相關(guān)硬件n普通集線器、中繼器n傳輸媒介連接器n調(diào)制解調(diào)器 數(shù)據(jù)鏈路層5 應(yīng)用層4 運(yùn)輸層3 網(wǎng)絡(luò)層2 數(shù)據(jù)鏈路層1 物理層34七層協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層n主要功能n將物理層的位組成以幀幀為單位的數(shù)

16、據(jù)n錯(cuò)誤檢測(cè)n控制數(shù)據(jù)流n識(shí)別網(wǎng)上每臺(tái)計(jì)算機(jī)n相關(guān)硬件n網(wǎng)橋n交換機(jī)n智能集線器n網(wǎng)絡(luò)接口卡數(shù)據(jù)鏈路層5 應(yīng)用層4 運(yùn)輸層3 網(wǎng)絡(luò)層2 數(shù)據(jù)鏈路層1 物理層35七層協(xié)議網(wǎng)絡(luò)層n主要功能n路由選擇。如何在組成網(wǎng)絡(luò)的各子網(wǎng)之間找到到達(dá)傳送目的地的最佳路徑 n流量和擁塞控制。防止在于網(wǎng)中間出現(xiàn)過(guò)多的分組分組，而造成通路阻塞和出現(xiàn)“瓶頸” n差錯(cuò)及故障的恢復(fù)n相關(guān)硬件n路由器數(shù)據(jù)鏈路層5 應(yīng)用層4 運(yùn)輸層3 網(wǎng)絡(luò)層2 數(shù)據(jù)鏈路層1 物理層36七層協(xié)議網(wǎng)絡(luò)層(續(xù))n網(wǎng)絡(luò)：這里指具有某個(gè)確切網(wǎng)絡(luò)地址的網(wǎng)絡(luò)n網(wǎng)絡(luò)地址：邏輯上分離的網(wǎng)絡(luò)，都有一個(gè)唯一的邏輯地址n網(wǎng)際通信：網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)間的數(shù)據(jù)通信n交換：可以理解

17、為路徑選擇37七層協(xié)議運(yùn)輸層n功能實(shí)現(xiàn)端到端的透明的實(shí)現(xiàn)端到端的透明的數(shù)據(jù)報(bào)文數(shù)據(jù)報(bào)文傳傳輸服務(wù)輸服務(wù)n為上層處理過(guò)程掩蓋下層結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)，補(bǔ)償下層協(xié)議中面向連接的連接服務(wù)在可靠性方面的缺陷?？傊蛴脩?hù)提供可靠的端到端端到端（End-to-End，指應(yīng)用程序或進(jìn)程、或會(huì)話之間）的數(shù)據(jù)傳輸 數(shù)據(jù)鏈路層5 應(yīng)用層4 運(yùn)輸層3 網(wǎng)絡(luò)層2 數(shù)據(jù)鏈路層1 物理層38OSI/RM會(huì)話層n功能n實(shí)現(xiàn)服務(wù)請(qǐng)求者和提供者之間的通信如建立、管理和拆除會(huì)話進(jìn)程。數(shù)據(jù)鏈路層5 會(huì)話層4 運(yùn)輸層3 網(wǎng)絡(luò)層2 數(shù)據(jù)鏈路層1 物理層6 表示層7 應(yīng)用層39OSI/RM表示層n功能n處理通信進(jìn)程之間交換數(shù)據(jù)的表示方法，包括語(yǔ)

18、法轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換、加密與解密、壓縮與解壓縮等。數(shù)據(jù)鏈路層5 會(huì)話層4 運(yùn)輸層3 網(wǎng)絡(luò)層2 數(shù)據(jù)鏈路層1 物理層6 表示層7 應(yīng)用層40OSI/RM應(yīng)用層n功能n為用戶(hù)提供最直接的服務(wù)。n確定進(jìn)程之間通信的性質(zhì)以滿(mǎn)足用戶(hù)的需要（這反映在用戶(hù)所產(chǎn)生的服務(wù)請(qǐng)求）數(shù)據(jù)鏈路層5 會(huì)話層4 運(yùn)輸層3 網(wǎng)絡(luò)層2 數(shù)據(jù)鏈路層1 物理層6 表示層7 應(yīng)用層41427層之間的關(guān)系應(yīng)用層表示層會(huì)話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層通信子網(wǎng)資源子網(wǎng)面向信息處理面向數(shù)據(jù)通信43計(jì)算機(jī) 1 向計(jì)算機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321計(jì)算機(jī) 1AP2AP1計(jì)算機(jī) 2應(yīng)用進(jìn)程數(shù)據(jù)先傳送到應(yīng)用層加上應(yīng)用層首部，成為應(yīng)用層

19、PDU44計(jì)算機(jī) 1 向計(jì)算機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321計(jì)算機(jī) 1AP2AP1計(jì)算機(jī) 2應(yīng)用層 PDU 再傳送到運(yùn)輸層加上運(yùn)輸層首部，成為運(yùn)輸層報(bào)文45計(jì)算機(jī) 1 向計(jì)算機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321計(jì)算機(jī) 1AP2AP1計(jì)算機(jī) 2運(yùn)輸層報(bào)文再傳送到網(wǎng)絡(luò)層加上網(wǎng)絡(luò)層首部，成為 IP 數(shù)據(jù)報(bào)（或分組）46計(jì)算機(jī) 1 向計(jì)算機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321計(jì)算機(jī) 1AP2AP1計(jì)算機(jī) 2IP 數(shù)據(jù)報(bào)再傳送到數(shù)據(jù)鏈路層加上鏈路層首部和尾部，成為數(shù)據(jù)鏈路層幀47計(jì)算機(jī) 1 向計(jì)算機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321計(jì)算機(jī) 1AP2AP1計(jì)算機(jī) 2數(shù)據(jù)鏈路層幀再傳送到物理層最下

20、面的物理層把比特流傳送到物理媒體48計(jì)算機(jī) 1 向計(jì)算機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù) n應(yīng)用層(application layer) 5432154321物理傳輸媒體計(jì)算機(jī) 1AP2AP1電信號(hào)（或光信號(hào)）在物理媒體中傳播從發(fā)送端物理層傳送到接收端物理層計(jì)算機(jī) 249計(jì)算機(jī) 1 向計(jì)算機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321計(jì)算機(jī) 1AP2AP1計(jì)算機(jī) 2物理層接收到比特流，上交給數(shù)據(jù)鏈路層50計(jì)算機(jī) 1 向計(jì)算機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321計(jì)算機(jī) 1AP2AP1計(jì)算機(jī) 2數(shù)據(jù)鏈路層剝?nèi)撞亢蛶膊咳〕鰯?shù)據(jù)部分，上交給網(wǎng)絡(luò)層51計(jì)算機(jī) 1 向計(jì)算機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321計(jì)算機(jī) 1AP2

21、AP1計(jì)算機(jī) 2網(wǎng)絡(luò)層剝?nèi)ナ撞?，取出?shù)據(jù)部分上交給運(yùn)輸層52計(jì)算機(jī) 1 向計(jì)算機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321計(jì)算機(jī) 1AP2AP1計(jì)算機(jī) 2運(yùn)輸層剝?nèi)ナ撞?，取出?shù)據(jù)部分上交給應(yīng)用層53計(jì)算機(jī) 1 向計(jì)算機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321計(jì)算機(jī) 1AP2AP1計(jì)算機(jī) 2應(yīng)用層剝?nèi)ナ撞?，取出?yīng)用程序數(shù)據(jù)上交給應(yīng)用進(jìn)程54計(jì)算機(jī) 1 向計(jì)算機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321計(jì)算機(jī) 1AP2AP1計(jì)算機(jī) 2我收到了 AP1 發(fā)來(lái)的應(yīng)用程序數(shù)據(jù)！55計(jì)算機(jī) 1 向計(jì)算機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321計(jì)算機(jī) 1AP2AP1計(jì)算機(jī) 2應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)應(yīng)用層首部H510100110

22、100101 比 特 流 110101110101注意觀察加入或剝?nèi)ナ撞浚ㄎ膊浚┑膶哟螒?yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)H5應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)H4H5應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)H3H4H5應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)H4運(yùn)輸層首部H3網(wǎng)絡(luò)層首部H2鏈路層首部T2鏈路層尾部56計(jì)算機(jī) 1 向計(jì)算機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321計(jì)算機(jī) 1AP2AP1計(jì)算機(jī) 210100110100101 比 特 流 110101110101計(jì)算機(jī) 2 的物理層收到比特流后交給數(shù)據(jù)鏈路層H2T2H3H4H5應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)57H3H4H5應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)計(jì)算機(jī) 1 向計(jì)算機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321計(jì)算機(jī)

23、 1AP2AP1計(jì)算機(jī) 2數(shù)據(jù)鏈路層剝?nèi)撞亢蛶膊亢蟀褞臄?shù)據(jù)部分交給網(wǎng)絡(luò)層H2T2H3H4H5應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)58H4H5應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)H3H4H5應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)計(jì)算機(jī) 1 向計(jì)算機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321計(jì)算機(jī) 1AP2AP1計(jì)算機(jī) 2網(wǎng)絡(luò)層剝?nèi)シ纸M首部后把分組的數(shù)據(jù)部分交給運(yùn)輸層59H5應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)H4H5應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)計(jì)算機(jī) 1 向計(jì)算機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321計(jì)算機(jī) 1AP2AP1計(jì)算機(jī) 2運(yùn)輸層剝?nèi)?bào)文首部后把報(bào)文的數(shù)據(jù)部分交給應(yīng)用層60應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)H5應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)計(jì)算機(jī) 1 向計(jì)算機(jī) 2 發(fā)送

24、數(shù)據(jù) 5432154321計(jì)算機(jī) 1AP2AP1計(jì)算機(jī) 2應(yīng)用層剝?nèi)?yīng)用層 PDU 首部后把應(yīng)用程序數(shù)據(jù)交給應(yīng)用進(jìn)程61計(jì)算機(jī) 1 向計(jì)算機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321計(jì)算機(jī) 1AP2AP1計(jì)算機(jī) 2我收到了 AP1 發(fā)來(lái)的應(yīng)用程序數(shù)據(jù)！6263實(shí)體、協(xié)議、服務(wù)和服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)(續(xù)) 協(xié) 議交換原語(yǔ)交換原語(yǔ)服 務(wù) 用 戶(hù)提 供 服 務(wù)服 務(wù) 提 供 者第 n 層第 n + 1 層服 務(wù) 用 戶(hù)SAPSAP641.5.4實(shí)體、協(xié)議、服務(wù)和服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn) n實(shí)體(entity) 表示任何可發(fā)送或接收信息的硬件或軟件進(jìn)程。 n協(xié)議是控制兩個(gè)對(duì)等實(shí)體進(jìn)行通信的規(guī)則的集合。 n在協(xié)議的控制下，兩個(gè)對(duì)等實(shí)

25、體間的通信使得本層能夠向上一層提供服務(wù)。n要實(shí)現(xiàn)本層協(xié)議，還需要使用下層所提供的服務(wù)。 65實(shí)體、協(xié)議、服務(wù)和服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)(續(xù)) n本層的服務(wù)用戶(hù)只能看見(jiàn)服務(wù)而無(wú)法看見(jiàn)下面的協(xié)議。n下面的協(xié)議對(duì)上面的服務(wù)用戶(hù)是透明的。 n協(xié)議是“水平的”，即協(xié)議是控制對(duì)等實(shí)體之間通信的規(guī)則。n服務(wù)是“垂直的”，即服務(wù)是由下層向上層通過(guò)層間接口提供的。n同一系統(tǒng)相鄰兩層的實(shí)體進(jìn)行交互的地方，稱(chēng)為服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn) SAP (Service Access Point)。 66實(shí)體、協(xié)議、服務(wù)和服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)(續(xù)) 協(xié) 議交換原語(yǔ)交換原語(yǔ)服 務(wù) 用 戶(hù)提 供 服 務(wù)服 務(wù) 提 供 者第 n 層第 n + 1 層服 務(wù) 用 戶(hù)SA

26、PSAP672.3 TCP/IP參考模型TCP/IP事實(shí)上的網(wǎng)絡(luò)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，建立在事實(shí)上的網(wǎng)絡(luò)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，建立在TCP/IP結(jié)結(jié)構(gòu)體系上的協(xié)議是應(yīng)用最廣泛的協(xié)議構(gòu)體系上的協(xié)議是應(yīng)用最廣泛的協(xié)議TCP/IP協(xié)議模型采用協(xié)議模型采用四層四層的分層體系結(jié)構(gòu)的分層體系結(jié)構(gòu) 68兩種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)n法律上的(de jure)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) OSI 并沒(méi)有得到市場(chǎng)的認(rèn)可。n非國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) TCP/IP 現(xiàn)在獲得了最廣泛的應(yīng)用。nTCP/IP 常被稱(chēng)為事實(shí)上的(de facto) 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。692.3.3 TCP/IP各層功能 1網(wǎng)絡(luò)接口層網(wǎng)絡(luò)接口層 TCP/IP標(biāo)準(zhǔn)并沒(méi)有定義具體的網(wǎng)絡(luò)接口協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)并沒(méi)有定義具體的網(wǎng)絡(luò)接口協(xié)議

27、。 一般一般各物理網(wǎng)絡(luò)可以使用自己的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議各物理網(wǎng)絡(luò)可以使用自己的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議和物理層協(xié)議，和物理層協(xié)議，不需要不需要在數(shù)據(jù)鏈路層上在數(shù)據(jù)鏈路層上設(shè)置設(shè)置專(zhuān)門(mén)專(zhuān)門(mén)的的TCP/IP協(xié)議。協(xié)議。 但用串行線路連接主機(jī)與網(wǎng)絡(luò)，或連接網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)但用串行線路連接主機(jī)與網(wǎng)絡(luò)，或連接網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)時(shí)，需在數(shù)據(jù)鏈路層運(yùn)行專(zhuān)門(mén)的串行線路網(wǎng)際絡(luò)時(shí)，需在數(shù)據(jù)鏈路層運(yùn)行專(zhuān)門(mén)的串行線路網(wǎng)際協(xié)議（協(xié)議（SLIP）或點(diǎn)到點(diǎn)（）或點(diǎn)到點(diǎn)（PPP）協(xié)議）協(xié)議702網(wǎng)際層網(wǎng)際層 主要功能是主要功能是尋址尋址、把邏輯、把邏輯地址地址和名稱(chēng)和名稱(chēng)轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換成物理成物理地址。地址。 含有含有4個(gè)重要的協(xié)議：個(gè)重要的協(xié)議： 互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議

28、互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議IP尋址尋址 互聯(lián)網(wǎng)控制報(bào)文協(xié)議互聯(lián)網(wǎng)控制報(bào)文協(xié)議ICMP傳送各種信息、錯(cuò)傳送各種信息、錯(cuò)誤報(bào)告。誤報(bào)告。 地址轉(zhuǎn)換協(xié)議地址轉(zhuǎn)換協(xié)議ARP把邏輯地址和名稱(chēng)轉(zhuǎn)換成物把邏輯地址和名稱(chēng)轉(zhuǎn)換成物理地址理地址 反向地址轉(zhuǎn)換協(xié)議反向地址轉(zhuǎn)換協(xié)議RARP把物理地址轉(zhuǎn)換成邏把物理地址轉(zhuǎn)換成邏輯地址輯地址713.傳輸層傳輸層 主要功能是提供從一個(gè)應(yīng)用程序到另一個(gè)應(yīng)用程主要功能是提供從一個(gè)應(yīng)用程序到另一個(gè)應(yīng)用程序的通信，常稱(chēng)為序的通信，常稱(chēng)為端對(duì)端端對(duì)端的通信。的通信。 兩個(gè)主要的協(xié)議：兩個(gè)主要的協(xié)議： 傳輸控制協(xié)議（傳輸控制協(xié)議（TCP）面向連接面向連接的通信，的通信，建立建立連接連接傳輸傳輸釋放連接

29、釋放連接。 用戶(hù)數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議（用戶(hù)數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議（UDP）無(wú)連接無(wú)連接的通信，在傳的通信，在傳送數(shù)據(jù)前不要求建立連接。送數(shù)據(jù)前不要求建立連接。724應(yīng)用層應(yīng)用層 相當(dāng)于相當(dāng)于OSI參考模型的會(huì)話層、表示層和應(yīng)用層參考模型的會(huì)話層、表示層和應(yīng)用層3層的功能。層的功能。 最常用的協(xié)議：最常用的協(xié)議： 文件傳輸協(xié)議（文件傳輸協(xié)議（FTP）遠(yuǎn)程登錄協(xié)議（遠(yuǎn)程登錄協(xié)議（Telnet）域名服務(wù)（域名服務(wù)（DNS）簡(jiǎn)單郵件傳輸協(xié)議（簡(jiǎn)單郵件傳輸協(xié)議（SMTP）超文本傳輸協(xié)議（超文本傳輸協(xié)議（HTTP）等。）等。 732.3.4 TCP/IP和OSI/RM模型的比較 相同點(diǎn)：都要完成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的通信功能相同點(diǎn)：都要

30、完成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的通信功能不同點(diǎn)：不同點(diǎn)：TCP/IP模型中將模型中將OSI模型的高三層合并模型的高三層合并為一層，將為一層，將OSI的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層歸并到網(wǎng)絡(luò)的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層歸并到網(wǎng)絡(luò)接口層。接口層。 74 TCP/IP模型是一種在實(shí)際應(yīng)用中逐漸發(fā)展完善模型是一種在實(shí)際應(yīng)用中逐漸發(fā)展完善起來(lái)的模型，存在以下不足：起來(lái)的模型，存在以下不足：沒(méi)有明顯地區(qū)分服務(wù)、接口和協(xié)議的概念；沒(méi)有明顯地區(qū)分服務(wù)、接口和協(xié)議的概念；不是通用的，不適合描述除不是通用的，不適合描述除TCP/IP模型之外的模型之外的任何協(xié)議；任何協(xié)議； 不區(qū)分（甚至不提及）物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。不區(qū)分（甚至不提及）物理層和數(shù)據(jù)鏈

31、路層。 75網(wǎng)際協(xié)議 IP 及其配套協(xié)議 各種應(yīng)用層協(xié)議 網(wǎng)絡(luò)接口層(TELNET, FTP, SMTP 等)物理硬件運(yùn)輸層TCP, UDP應(yīng)用層ICMPIPRARPARP與各種網(wǎng)絡(luò)接口網(wǎng)際層IGMP76沙漏計(jì)時(shí)器形狀的TCP/IP協(xié)議族 HTTPSMTPDNSRTPTCPUDPIP網(wǎng)際層網(wǎng)絡(luò)接口層運(yùn)輸層應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)接口 1網(wǎng)絡(luò)接口 2網(wǎng)絡(luò)接口 3776.2 因特網(wǎng)的網(wǎng)際協(xié)議 IP網(wǎng)際協(xié)議 IP 是 TCP/IP 體系中兩個(gè)最主要的協(xié)議之一 。與 IP 協(xié)議配套使用的還有四個(gè)協(xié)議： n地址解析協(xié)議 ARP (Address Resolution Protocol)n逆地址解析協(xié)議 RARP (R

32、everse Address Resolution Protocol)n因特網(wǎng)控制報(bào)文協(xié)議 ICMP (Internet Control Message Protocol)n因特網(wǎng)組管理協(xié)議 IGMP (Internet Group Management Protocol) 78n網(wǎng)際協(xié)議網(wǎng)際協(xié)議（Internet Protocol，縮寫(xiě)：IP），或互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，是用于報(bào)文交換網(wǎng)絡(luò)的一種面向數(shù)據(jù)的協(xié)議。 792.2 分類(lèi)的 IP 地址1. IP 地址及其表示方法 n我們把整個(gè)因特網(wǎng)看成為一個(gè)單一的、抽象的網(wǎng)絡(luò)。IP 地址就是給每個(gè)連接在因特網(wǎng)上的主機(jī)（或路由器）分配一個(gè)在全世界范圍是惟

33、一的 32 bit 的標(biāo)識(shí)符。nIP 地址現(xiàn)在由因特網(wǎng)名字與號(hào)碼指派公司ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers)進(jìn)行分配 80IP 地址的編址方法 n分類(lèi)的 IP 地址。這是最基本的編址方法，在 1981 年就通過(guò)了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。n子網(wǎng)的劃分。這是對(duì)最基本的編址方法的改進(jìn)，其標(biāo)準(zhǔn)RFC 950在 1985 年通過(guò)。n構(gòu)成超網(wǎng)。這是比較新的無(wú)分類(lèi)編址方法。1993 年提出后很快就得到推廣應(yīng)用。81nA類(lèi)：-54nB類(lèi)：-54nC類(lèi)：1

34、-54nD類(lèi)：-54nE類(lèi)：-5482net-id24 bithost-id24 bitnet-id16 bitnet-id8 bitIP 地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段和主機(jī)號(hào)字段 0A 類(lèi)地址host-id16 bitB 類(lèi)地址C 類(lèi)地址01 1host-id8 bitD 類(lèi)地址 1 1 1 0多 播 地 址E 類(lèi)地址保 留 為 今 后 使 用1 1 1 1 00183net-id24 bithost-id24 bitnet-id16 bitnet-id8 bitIP 地址

35、中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段和主機(jī)號(hào)字段 0A 類(lèi)地址host-id16 bitB 類(lèi)地址C 類(lèi)地址01 1host-id8 bitD 類(lèi)地址 1 1 1 0多 播 地 址E 類(lèi)地址保 留 為 今 后 使 用1 1 1 1 001A 類(lèi)地址的網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段 net-id 為 1 字節(jié)84net-id24 bithost-id24 bitnet-id16 bitnet-id8 bitIP 地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段和主機(jī)號(hào)字段 0A 類(lèi)地址host-id16 bitB 類(lèi)地址C 類(lèi)地址01 1host-id8 bitD 類(lèi)地址 1 1 1 0多 播 地 址E 類(lèi)地址保 留 為 今 后 使 用1 1 1 1 001B 類(lèi)地

36、址的網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段 net-id 為 2 字節(jié)85net-id24 bithost-id24 bitnet-id16 bitnet-id8 bitIP 地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段和主機(jī)號(hào)字段 0A 類(lèi)地址host-id16 bitB 類(lèi)地址C 類(lèi)地址01 1host-id8 bitD 類(lèi)地址 1 1 1 0多 播 地 址E 類(lèi)地址保 留 為 今 后 使 用1 1 1 1 001C 類(lèi)地址的網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段 net-id 為 3 字節(jié)86net-id24 bithost-id24 bitnet-id16 bitnet-id8 bitIP 地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段和主機(jī)號(hào)字段 0A 類(lèi)地址host-id16 bitB 類(lèi)

37、地址C 類(lèi)地址01 1host-id8 bitD 類(lèi)地址 1 1 1 0多 播 地 址E 類(lèi)地址保 留 為 今 后 使 用1 1 1 1 001A 類(lèi)地址的主機(jī)號(hào)字段 host-id 為 3 字節(jié)87net-id24 bithost-id24 bitnet-id16 bitnet-id8 bitIP 地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段和主機(jī)號(hào)字段 0A 類(lèi)地址host-id16 bitB 類(lèi)地址C 類(lèi)地址01 1host-id8 bitD 類(lèi)地址 1 1 1 0多 播 地 址E 類(lèi)地址保 留 為 今 后 使 用1 1 1 1 001B 類(lèi)地址的主機(jī)號(hào)字段 host-id 為 2 字節(jié)88net-id24 bi

38、thost-id24 bitnet-id16 bitnet-id8 bitIP 地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段和主機(jī)號(hào)字段 0A 類(lèi)地址host-id16 bitB 類(lèi)地址C 類(lèi)地址01 1host-id8 bitD 類(lèi)地址 1 1 1 0多 播 地 址E 類(lèi)地址保 留 為 今 后 使 用1 1 1 1 001C 類(lèi)地址的主機(jī)號(hào)字段 host-id 為 1 字節(jié)89net-id24 bithost-id24 bitnet-id16 bitnet-id8 bitIP 地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段和主機(jī)號(hào)字段 0A 類(lèi)地址host-id16 bitB 類(lèi)地址C 類(lèi)地址01 1host-id8 bitD 類(lèi)地址 1 1

39、1 0多 播 地 址E 類(lèi)地址保 留 為 今 后 使 用1 1 1 1 001D 類(lèi)地址是多播地址 90net-id24 bithost-id24 bitnet-id16 bitnet-id8 bitIP 地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段和主機(jī)號(hào)字段 0A 類(lèi)地址host-id16 bitB 類(lèi)地址C 類(lèi)地址01 1host-id8 bitD 類(lèi)地址 1 1 1 0多 播 地 址E 類(lèi)地址保 留 為 今 后 使 用1 1 1 1 001E 類(lèi)地址保留為今后使用 91n網(wǎng)絡(luò)號(hào)的第一個(gè)字節(jié)不能為255。數(shù)字255作為廣播地址。 網(wǎng)絡(luò)號(hào)的第一個(gè)字節(jié)不能為“0”，“0”表示該地址是本地主機(jī)，不能傳送。 92n主機(jī)號(hào)

40、的各個(gè)位不能都為“1”，如果所有位都為“1”，則該機(jī)地址是廣播地址，而非主機(jī)的地址。 主機(jī)號(hào)的各個(gè)位不能都為“0”，如果各個(gè)位都為“0”，則表示“只有這個(gè)網(wǎng)絡(luò)”，而這個(gè)網(wǎng)絡(luò)上沒(méi)有任何主機(jī)。 93nIP地址中的每一個(gè)字節(jié)都為0的地址對(duì)應(yīng)于當(dāng)前主機(jī)；nIP地址中的每一個(gè)字節(jié)都為1的IP地址55是當(dāng)前子網(wǎng)的廣播地址 94-54給本機(jī)地址使用。 55 55 55供本地網(wǎng)使用，這些網(wǎng)絡(luò)連到互連網(wǎng)上需

41、要對(duì)這些本地網(wǎng)地址進(jìn)行轉(zhuǎn)換（NAT）952. 常用的三種類(lèi)別的 IP 地址 IP 地址的使用范圍 網(wǎng)絡(luò) 最大 第一個(gè) 最后一個(gè) 每個(gè)網(wǎng)絡(luò)類(lèi)別 網(wǎng)絡(luò)數(shù) 可用的 可用的 中最大的 網(wǎng)絡(luò)號(hào) 網(wǎng)絡(luò)號(hào) 主機(jī)數(shù) A 126 (27 2) 1 126 16,777,214 B 16,384 (214) 128.0 191.255 65,534 C 2,097,152 (221) 192.0.0 223.255.255 254962.3 劃分子網(wǎng)和構(gòu)造超網(wǎng)2.3.1 劃分子網(wǎng)1. 從兩級(jí) IP地址到三級(jí) IP地址 n在 ARPANET的早期，IP地址的設(shè)計(jì)確實(shí)不夠合理。nIP地址空間的利用率有時(shí)很低。 n給每

42、一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)分配一個(gè)網(wǎng)絡(luò)號(hào)會(huì)使路由表變得太大因而使網(wǎng)絡(luò)性能變壞。 n兩級(jí)的 IP地址不夠靈活。 97n從 1985 年起在 IP 地址中又增加了一個(gè)“子網(wǎng)號(hào)字段”，使兩級(jí)的 IP 地址變成為三級(jí)的 IP 地址。n這種做法叫作劃分子網(wǎng)(subnetting) 。劃分子網(wǎng)已成為因特網(wǎng)的正式標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。 三級(jí)的 IP 地址 98n劃分子網(wǎng)純屬一個(gè)單位內(nèi)部的事情。單位對(duì)外仍然表現(xiàn)為沒(méi)有劃分子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)。n從主機(jī)號(hào)借用若干個(gè)比特作為子網(wǎng)號(hào) subnet-id，而主機(jī)號(hào) host-id 也就相應(yīng)減少了若干個(gè)比特。IP地址 := , , (6-2) 劃分子網(wǎng)的基本思路 99n凡是從其他網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給本單位某個(gè)主機(jī)的

43、 IP 數(shù)據(jù)報(bào)，仍然是根據(jù) IP 數(shù)據(jù)報(bào)的目的網(wǎng)絡(luò)號(hào) net-id，先找到連接在本單位網(wǎng)絡(luò)上的路由器。n然后此路由器在收到 IP 數(shù)據(jù)報(bào)后，再按目的網(wǎng)絡(luò)號(hào) net-id 和子網(wǎng)號(hào) subnet-id 找到目的子網(wǎng)。n最后就將 IP 數(shù)據(jù)報(bào)直接交付給目的主機(jī)。 劃分子網(wǎng)的基本思路（續(xù)） 100n當(dāng)沒(méi)有劃分子網(wǎng)時(shí)，IP 地址是兩級(jí)結(jié)構(gòu)，地址的網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段也就是 IP 地址的“因特網(wǎng)部分”，而主機(jī)號(hào)字段是 IP 地址的“本地部分”。n劃分子網(wǎng)后 IP 地址就變成了三級(jí)結(jié)構(gòu)。劃分子網(wǎng)只是將 IP 地址的本地部分進(jìn)行再劃分，而不改變 IP 地址的因特網(wǎng)部分。 劃分子網(wǎng)后變成了三級(jí)結(jié)構(gòu) 101n從一個(gè) I

44、P數(shù)據(jù)報(bào)的首部并無(wú)法判斷源主機(jī)或目的主機(jī)所連接的網(wǎng)絡(luò)是否進(jìn)行了子網(wǎng)的劃分。n使用子網(wǎng)掩碼(subnet mask)可以找出 IP 地址中的子網(wǎng)部分。 2. 子網(wǎng)掩碼102IP 地址的各字段和子網(wǎng)掩碼 網(wǎng)絡(luò)號(hào) net-id主機(jī)號(hào) host-id兩級(jí) IP 地址網(wǎng)絡(luò)號(hào)net-idhost-id三級(jí) IP 地址主機(jī)號(hào)subnet-id子網(wǎng)號(hào)子網(wǎng)掩碼因特網(wǎng)部分本地部分因特網(wǎng)部分本地部分劃分子網(wǎng)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)地址1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0net-idsubnet-idhost-id 為全 0103(IP 地址)

45、 AND (子網(wǎng)掩碼) =網(wǎng)絡(luò)地址網(wǎng)絡(luò)號(hào) net-id主機(jī)號(hào) host-id兩級(jí) IP 地址網(wǎng)絡(luò)號(hào)三級(jí) IP 地址主機(jī)號(hào)net-idhost-idsubnet-id子網(wǎng)號(hào)子網(wǎng)掩碼因特網(wǎng)部分本地部分因特網(wǎng)部分本地部分劃分子網(wǎng)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)地址1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0net-idsubnet-idhost-id 為全 0AND104net-idnet-idhost-id 為全 0net-id網(wǎng)絡(luò)地址A類(lèi)地址默認(rèn)子網(wǎng)掩碼網(wǎng)絡(luò)地址B類(lèi)地址默認(rèn)子網(wǎng)掩碼網(wǎng)絡(luò)地址C類(lèi)地址默

46、認(rèn)子網(wǎng)掩碼1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 01 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 01 1 1 1 1 1 1 10 0 0 0 0 0 0 0host-id 為全 0host-id 為全 0A 類(lèi)、B 類(lèi)和 C 類(lèi) IP 地址的默認(rèn)子網(wǎng)掩碼 105n表6-6的結(jié)果根據(jù)已成為因特網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的RFC 950文檔，子網(wǎng)號(hào)不能為全1或全0

47、。n若使用較少比特?cái)?shù)的子網(wǎng)號(hào)，則每一個(gè)子網(wǎng)上可連接的主機(jī)數(shù)就較大。反之，若使用較多比特?cái)?shù)的子網(wǎng)號(hào)，則子網(wǎng)的數(shù)目較多但每個(gè)子網(wǎng)上可連接的主機(jī)數(shù)就較小。n劃分子網(wǎng)增加了靈活性，但卻減少了能夠連接在網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)總數(shù)。 子網(wǎng)劃分注意點(diǎn)106n在不劃分子網(wǎng)的兩級(jí) IP 地址下，從 IP 地址得出網(wǎng)絡(luò)地址是個(gè)很簡(jiǎn)單的事。n但在劃分子網(wǎng)的情況下，從IP地址卻不能惟一地得出網(wǎng)絡(luò)地址來(lái)，這是因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)地址取決于那個(gè)網(wǎng)絡(luò)所采用的子網(wǎng)掩碼，但數(shù)據(jù)報(bào)的首部并沒(méi)有提供子網(wǎng)掩碼的信息。n因此分組轉(zhuǎn)發(fā)的算法也必須做相應(yīng)的改動(dòng)。 6.3.2 使用子網(wǎng)掩碼的分組轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程1076.2.4 IP 數(shù)據(jù)報(bào)的格式 n一個(gè) IP 數(shù)據(jù)報(bào)由

48、首部和數(shù)據(jù)兩部分組成。n首部的前一部分是固定長(zhǎng)度，共 20 字節(jié)，是所有 IP 數(shù)據(jù)報(bào)必須具有的。n在首部的固定部分的后面是一些可選字段，其長(zhǎng)度是可變的。 108固定部分可變部分04816192431版 本標(biāo)志生 存 時(shí) 間協(xié) 議標(biāo) 識(shí)服 務(wù) 類(lèi) 型總 長(zhǎng) 度片 偏 移填 充首 部 檢 驗(yàn) 和源 地 址目 的 地 址可 選 字 段 （長(zhǎng) 度 可 變）比特首部長(zhǎng)度01234567DTRC未用優(yōu) 先 級(jí)數(shù) 據(jù) 部 分比特?cái)?shù) 據(jù) 部 分首 部傳送IP 數(shù)據(jù)報(bào)首部109可變部分首部04816192431版 本標(biāo)志生 存 時(shí) 間協(xié) 議標(biāo) 識(shí)服 務(wù) 類(lèi) 型總 長(zhǎng) 度片 偏 移填 充首 部 檢 驗(yàn) 和源 地

49、 址目 的 地 址可 選 字 段 （長(zhǎng) 度 可 變）比特首部長(zhǎng)度01234567DTRC未用優(yōu) 先 級(jí)數(shù) 據(jù) 部 分比特?cái)?shù) 據(jù) 部 分首 部傳送IP 數(shù)據(jù)報(bào)固定部分110首部04816192431版 本標(biāo)志生 存 時(shí) 間協(xié) 議標(biāo) 識(shí)服 務(wù) 類(lèi) 型總 長(zhǎng) 度片 偏 移填 充首 部 檢 驗(yàn) 和源 地 址目 的 地 址可 選 字 段 （長(zhǎng) 度 可 變）比特首部長(zhǎng)度01234567DTRC未用優(yōu) 先 級(jí)數(shù) 據(jù) 部 分比特?cái)?shù) 據(jù) 部 分首 部傳送IP 數(shù)據(jù)報(bào)固定部分可變部分111首部04816192431版 本標(biāo)志生 存 時(shí) 間協(xié) 議標(biāo) 識(shí)服 務(wù) 類(lèi) 型總 長(zhǎng) 度片 偏 移填 充首 部 檢 驗(yàn) 和源 地

50、 址目 的 地 址可 選 字 段 （長(zhǎng) 度 可 變）比特首部長(zhǎng)度01234567DTRC未用優(yōu) 先 級(jí)數(shù) 據(jù) 部 分比特固定部分可變部分版本占 4 bit，指IP協(xié)議的版本目前的 IP 協(xié)議版本號(hào)為 4 (即 IPv4)112首部04816192431版 本標(biāo)志生 存 時(shí) 間協(xié) 議標(biāo) 識(shí)服 務(wù) 類(lèi) 型總 長(zhǎng) 度片 偏 移填 充首 部 檢 驗(yàn) 和源 地 址目 的 地 址可 選 字 段 （長(zhǎng) 度 可 變）比特首部長(zhǎng)度01234567DTRC未用優(yōu) 先 級(jí)數(shù) 據(jù) 部 分比特固定部分可變部分首部長(zhǎng)度占 4 bit，可表示的最大數(shù)值是 15 個(gè)單位(一個(gè)單位為 4 字節(jié))因此 IP 的首部長(zhǎng)度的最大值是

51、60字節(jié)。113首部04816192431版 本標(biāo)志生 存 時(shí) 間協(xié) 議標(biāo) 識(shí)服 務(wù) 類(lèi) 型總 長(zhǎng) 度片 偏 移填 充首 部 檢 驗(yàn) 和源 地 址目 的 地 址可 選 字 段 （長(zhǎng) 度 可 變）比特首部長(zhǎng)度01234567DTRC未用優(yōu) 先 級(jí)數(shù) 據(jù) 部 分比特固定部分可變部分服務(wù)類(lèi)型占 8 bit，用來(lái)獲得更好的服務(wù)這個(gè)字段以前一直沒(méi)有被人們使用 114首部04816192431版 本標(biāo)志生 存 時(shí) 間協(xié) 議標(biāo) 識(shí)服 務(wù) 類(lèi) 型總 長(zhǎng) 度片 偏 移填 充首 部 檢 驗(yàn) 和源 地 址目 的 地 址可 選 字 段 （長(zhǎng) 度 可 變）比特首部長(zhǎng)度01234567DTRC未用優(yōu) 先 級(jí)數(shù) 據(jù) 部 分比特固定部分可變部分總長(zhǎng)度占 16 bit，指首部和數(shù)據(jù)之和的長(zhǎng)度，單位為字節(jié)，因此數(shù)據(jù)報(bào)的最大長(zhǎng)度為 65535 字節(jié)?？傞L(zhǎng)度必須不超過(guò)最大傳送單元 MTU。 115首部04816192431版 本標(biāo)志生 存 時(shí) 間協(xié) 議標(biāo) 識(shí)服 務(wù) 類(lèi) 型總 長(zhǎng) 度片 偏 移填 充首 部 檢 驗(yàn) 和源 地 址目 的 地 址可 選 字 段 （長(zhǎng) 度 可 變）比特首部長(zhǎng)度01234567DTRC未用優(yōu) 先 級(jí)數(shù) 據(jù) 部 分比特固定部分可