地址英特网

第5章网络互联与因特网基础本章内容网络互联的基本概念因特网的体系结构因特网接入技术因特网的链路层与网络层因特网的传输层协议5.
1网络互联的基本概念网络互联的动力:更大范围的资源共享网络互联:HOST-LAN、LAN-LAN/WAN网络互联层次从网络体系结构的层次观点来考察,网络互联可在四个层次上实现:物理层数据链路层网络层网络层以上物理层:中继器/集线器在电缆段之间复制比特流.
没有地址概念,因此从本质上不能算是网络互连.
网络层数据链路层物理层传输层应用层网络层数据链路层物理层传输层应用层物理层物理层中继器集线器电缆段2电缆段1物理层数据链路层:网桥/交换机在网段之间转发数据帧.
根据数据帧中的信息(MAC地址)进行转发.
网络层数据链路层物理层传输层应用层网络层数据链路层物理层传输层应用层物理层网桥交换机数据链路层网段1网段2链路层物理层网络层:路由器在网络之间转发报文分组.
根据分组中的逻辑地址(IP地址)进行转发.
网络层数据链路层物理层传输层应用层网络层数据链路层物理层传输层应用层物理层路由器链路层网络层网络2网络1更高层:网关连接不同体系结构的网络网络层数据链路层物理层应用层/传输层网络层数据链路层物理层应用层/传输层物理层网关链路层网络层网络1应用层/传输层物理层链路层网络层网络2LAN的互联本地互联特点:范围有限、主干(Backbone)采用局域网技术,如FDDI、Ethernet、TokenRing互联层次:链路层(网络层)互联设备:网桥、交换机(有时可采用路由器)远程互联特点:范围大、主干采用广域网技术,如ISDN、X.
25、DDN、ATM、FR、ADSL等互联层次:网络层或更高层(链路层)互联设备:路由器、网关(有时可采用远程网桥)LAN1LAN2中继器或HUBLAN1LAN2网桥或交换机LAN1LAN2路由器LAN1路由器LAN2路由器WAN本地远程网络互联的归纳物理层:使用中继器或集线器在不同的电缆段之间复制位信号,无寻址功能;数据链路层:使用网桥或交换机在局域网之间存储转发数据帧,用MAC地址寻址;网络层:使用路由器在不同的网络之间存储转发分组,用IP地址寻址;传输层及应用层:使用网关提供更高层次的互连,用端口号或其他特定标识寻址.

5.
2因特网体系结构因特网是世界上最大的互联网络,具有开放性.
1974年,斯坦福大学的两位研究员瑟夫(cerf)和康恩(kahn)提出了开放网络的四项原则:小型化、自治:每个网络可以自行运作,当需要进行网间互联时无需改变其内部结构.
尽力而为的服务:互联网络仅提供尽力而为的服务,如果需要可靠的通信,则由发送端通过重传丢失的报文来实现.
无状态路由器:互联网络中的路由器不保存任何现行连接中已经发送过的信息流状态.
非集中控制:在互联网络中不存在全局性的控制机制.

因特网是一个开放网络的典型例子.
为满足开放网络的要求,因特网从1983年开始引入并使用TCP/IP协议栈(TransmissionControlProtocol/InternetProtocol).
TCP/IP不是单一的协议,而是由数十个具有一定层次结构的协议组成的一个协议集.
而TCP和IP是该协议中两个最重要的协议.
整个TCP/IP协议集的框架被称为TCP/IP体系结构或简称为TCP/IP.
由于TCP/IP协议在因特网中的广泛使用,现在人们常常把TCP/IP协议称为因特网协议.

因特网协议栈和协议数据单元应用层(FTP,Telnet,SMTP,HTTP,DNS,SNMP)传输层(TCP,UDP)网络层(IP,ICMP,ARP,RARP,IGMP)链路层(PPP,HDLC,以太网,令牌环网)物理层TCP/IP协议栈第1层第2层第3层第4层第5层协议数据单元(PDUs)段(Segment)数据报(Datagram)帧(Frame)位流(Bits)报文(Message)5.
3因特网的接入因特网的接入是指如何把用户的计算机连接到因特网的接入点——因特网的边缘路由器因特网接入采用了广域网连接技术.
从用户类型划分,因特网接入分为:住宅(居民区)接入机构接入移动用户接入居民区因特网接入:拨号和ADSL模拟调制解调器通过电话网拨号上网用户计算机通过电话拨号与因特网服务提供商建立连接,在用户本地环路上传输的是模拟信号拨号接入的速率最高不超过56kb/sADSL(非对称用户线路)在用户本地电话线环路上采用数字信号传输技术,能够在一条上同时提供话音服务和数据通信服务,但其下行传输速率可达到8Mb/s,上行传输速率也能达到将近1Mb/s上下行速率不对称的特点非常适用于上网目的以因特网浏览为主的用户居民区因特网接入:线缆调制解调器HFC:HybridFiberCoax(光纤同轴混合网)非对称:下行可达10Mb/s,上行为1Mb/sHFC将家庭用户连接到ISP的路由器若干个家庭用户共享10Mb/s访问带宽;关注点:拥塞,规模控制问题.
应用:在国内的个别地区试点.
居民区接入:线缆调制解调器Diagram:http://www.
cabledatacomnews.
com/cmic/diagram.
html机构接入网络:局域网公司/大学局域网(LAN)将端系统连接到端接路由器以太网(Ethernet):共享或专线电缆将端系统连接端系统和路由器10Mb/s,100Mb/s,1Gb/s以太网应用:企事业单位,家庭用户普遍使用的LAN无线网络接入共享的无线访问网络把端系统连接到路由器无线LAN使用无线频谱替代有线介质e.
g,802.
11a/b/g11Mb/s、54Mb/s广域无线访问CDPD:通过蜂窝式网络无线访问ISP路由器basestationmobilehostsrouter因特网5.
4因特网的链路层和网络层因特网的链路层协议包括:SLIP、PPP、HDLC相关的议题还包括:通过局域网接入因特网时ARP与IP的交互问题.
因特网的网络层协议主要包括:互联网络协议IP网络控制信息协议ICMP路由协议组播协议IGMP点对点的数据链路协议一方发,一方收;一条链路:比广播信道简单的多无需介质访问控制不必进行MAC寻址e.
g.
,拨号链路,ISDN线路等常见的点对点数据链路控制协议:SLIP(SerialLineInternetProtocol)PPP(Point-to-PointProtocol)SDLC:SynchronousDataLinkControl(SNA的面向比特的数据链路规程)HDLC:Highleveldatalinkcontrol(ISO高级数据链路控制)3.
PPP协议的组成1992年由IETF制订了PPP协议.
经过1993年和1994年的修订,现在的PPP协议已成为因特网的正式标准[RFC1661].
PPP协议有三个组成部分一个将IP数据报封装到串行链路的方法.
PPP既支持异步链路(无奇偶校验的8比特数据),也支持面向比特的同步链路.
链路控制协议LCP(LinkControlProtocol).
用来建立、配置和测试数据链路的链路网络控制协议NCP(NetworkControlProtocol).
支持不同的网络层协议,如IP,OSI的网络层,DECnet,以及AppleTalk等.
PPP协议基本特点PPP协议是Internet标准,RFC1660、RFC1661定义了PPP协议与帧结构;PPP协议处理了差错检测,支持面向字符型协议与面向比特型协议,可以支持IP协议及其他一些网络层协议(例如IPX协议);PPP协议不仅在拨号电话线,并且在路由器路由器之间的专用线上广泛应用;PPP协议是在大多数家庭个人计算机和ISP之间使用的协议,它可以作为在高速广域网和社区宽带网协议族的一部分.

PPP设计要求[RFC1557]帧封装:将网络层的分组封装到数据链路层的帧中同时可以承载任意网络协议的网络层数据(不仅仅是IP)提供向上分用的能力位流透明:在数据字段中,必须能携带任意组合的位流错误检测(但无需校正)网络层地址协商:客户端可以学习/配置对方提供的网络地址PPP无需做的工作错误校正/恢复流量控制有序递交支持多点链路(e.
g.
,轮询)错误恢复、流量控制、分组的有序递交都被移到更高层(在端点,或者说端到端)去解决了!
F7EAFFC03协议F7EFCS信息部分IP数据报首部尾部111212不超过1500字节PPP帧PPP协议的帧格式标志字段(flag):就是PPP帧的定界符.
F=0x7E(符号"0x"---十六进制.
十六进制的7E的二进制表示是---01111110).
连续两帧之间只用一个标志字段,如果连续出现两个F字段------一个空帧.
地址(address):值为"FF"(11111111),表示网中所有的站都接收该帧,对点对点链路此项不起作用.
控制(control):值为"03"(00000011),表示ppp帧不使用编号.
字节数PPP数据帧Flag:帧定界符(7EH)Address:固定为FFHControl:缺省为03H,表示为无编号帧Protocol:数据类型,即帧中携带的数据属于哪一个上层协议(LCP,IP,IPCP,…)PPP数据帧Info:所携带的上层数据Check:CRC校验和,用于进行错误检测透明传输问题当PPP用在同步传输链路时,协议规定采用硬件来完成比特填充(和HDLC的做法一样).
当PPP用在异步传输时,就使用一种特殊的字符填充法.
数据链路层协议基本可以分为两类:面向字符型与面向比特型;字节填充(ByteStuffing)"数据透明"要求:数据中必须可以包括帧中flag字段的固定位模式:01111110(7EH)Q:如何判断这个到底是数据还是flagA:异步链路采用字节填充法解决(同步链路则使用与HDLC相同的位填充法)发送方:数据中的所有字节都用2字节序列(7DH,5EH)代替数据中的所有(7DH)都用2字节序列(7DH,5DH)代替接收方:进行相反的操作字节填充Flag位模式出现在发送数据中数据中的Flag位模式被转换成"双字节模式"101010零比特填充PPP协议用在SONET/SDH链路时,是使用同步传输(一连串的比特连续传送).
这时PPP协议采用零比特填充方法来实现透明传输.
PPP采用零比特填充法使一帧中两个F字段之间不会出现6个连续1.
在发送端,当一串比特流数据中有5个连续1时,就立即填入一个0.
在接收帧时,先找到F字段以确定帧的边界.
接着再对比特流进行扫描.
每当发现5个连续1时,就将其后的一个0删除,以还原成原来的比特流.
零比特的填充与删除数据中某一段比特组合恰好出现和F字段一样的情况01001111110001010会被误认为是F字段发送端在5个连1之后填入0比特再发送出去填入0比特010011111010001010在接收端将5个连1之后的0比特删除,恢复原样在此位置删除填入的0比特010011111010001010零比特插入/删除工作过程透明传输采用零比特填充法就可传送任意组合的比特流,或者说,就可实现数据链路层的透明传输.
当连续传输两个帧时,前一个帧的结束标志字段F可以兼作后一帧的起始标志字段.
当暂时没有信息传送时,可以连续发送标志字段,使收端可以一直和发端保持同步.
因特网的网络层与IP协议因特网的网络层功能:路由表路由协议路由选择RIP,OSPF,BGPIP协议地址转换数据报格式分组处理ICMP协议错误报告路由器"信令"传输层:TCP,UDP数据链路层物理层网络层IGMP协议组播信息交互组播路由选择网络层协议组成因特网的网络层协议分成四部分:网际协议(IP)、路由选择协议、网络控制信息协议(ICMP)和组播协议(IGMP).
网际协议:决定了网络层的编址机制,数据报的格式(网络层的PDU),各节点根据数据报的字段所应采取的动作.
IP协议有两个版本,IPv4[RFC791]和IPv6[RFC2373,RFC2460].
路由选择协议:决定数据报在发送过程中由信源到信宿所经过的路由器.
网络控制信息协议:可以为用户提供网络中的各种运行信息.
组播协议:由于数据报的发送无须建立过程和响应信息,因此可以支持因特网上的多点同时传送,但由于网络层协议设计上的限制,多点传送解决起来比较复杂.

网际协议IP-InternetProtocolIP是因特网的网络层中最重要的协议提供数据报(Datagram)的投递服务(主机到主机)在不同的数据链路层上进行数据转发操作IP的数据报投递服务是非连接的,不可靠的非连接数据报之间没有相互的依赖关系;不能保证报文的有序投递.
不可靠数据报的投递没有任何品质保证(QoS),数据报可能被正确投递,可能被丢弃.

IP地址IP地址:32bit的逻辑地址,用来标识主机或路由器的网络接口;网络接口:用于连接主机与路由器之间的物理链路:路由器有多个接口主机可能有一个,也可能有多个接口IP地址只与设备的网络接口有关IP地址书写方法:32bit划分为4个字节写成点分的4个十进制数223.
1.
1.
1223.
1.
1.
2223.
1.
1.
3223.
1.
1.
4223.
1.
2.
9223.
1.
2.
2223.
1.
2.
1223.
1.
3.
2223.
1.
3.
1223.
1.
3.
27223.
1.
1.
1=11011111000000010000000100000001223111IP地址IP地址包括2个部分:网络地址(网络号)主机地址(主机号)网络是什么(从IP地址的视角)具有相同网络地址的设备接口,或不经过路由器就可以物理上相互通达的设备223.
1.
1.
1223.
1.
1.
2223.
1.
1.
3223.
1.
1.
4223.
1.
2.
9223.
1.
2.
2223.
1.
2.
1223.
1.
3.
2223.
1.
3.
1223.
1.
3.
27由3个IP网络组成的互联网(对于以223开头的IP地址,前24位为网络地址)LAN分类IP地址对于IPv4,IP地址长度为32位.
IP地址按照层次结构划分成五类.
每一类地址都由两个固定长度的字段组成,其中一个字段是网络号net-id,它标志主机(或路由器)所连接到的网络,而另一个字段则是主机号host-id,它标志该主机(或路由器).
两级的IP地址可以记为:IP地址::={,4-1)::=代表"定义为"net-id24位host-id24位net-id16位net-id8位IP地址中的网络号字段和主机号字段0A类地址host-id16位B类地址C类地址011host-id8位D类地址1110多播地址E类地址保留为今后使用111101IP地址为讨论"网络"的说法,重新审视IP地址:"分类"编址:1.
0.
0.
0to126.
255.
255.
255128.
0.
0.
0to191.
255.
255.
255192.
0.
0.
0to223.
255.
255.
255224.
0.
0.
0to239.
255.
255.
255Range0NetID10110NetID1110MulticastAddressHostIDNetIDHostIDHostIDClassABCD8bits8bits8bits8bits最大网络数=27-2=126最大主机数=224-2=16777214最大网络数=214=16384最大主机数=216-2=65534最大网络数=221=2097152最大主机数=28-2=254保留的IP地址以下这些IP地址具有特殊的含义:00.
.
.
000000000011.
.
.
1111111111本机本网中的主机局域网中的广播回路(Loopback)00.
.
.
00主机号11111111网络号127任意值00000000网络号对指定网络的广播网络地址一般来说,主机号部分为全"1"的IP地址保留用作广播地址;主机号部分为全"0"的IP地址保留用作网络地址.
路由器转发分组的步骤路由器转发分组的步骤是:(1)先按所要找的IP地址中的网络号net-id把目的网络找到.
(2)当分组到达目的网络后,再利用主机号host-id将数据报直接交付给目的主机.
从IP地址的结构来看,IP地址并不只是一个主机的号,而是指出了连接到某个网络上的某个主机.

32bit的二进制代码在主机或路由器中存放的IP地址都是32bit的二进制代码.
32位的IP地址通常写成点分的四个十进制数,其中每个十进制整数对应一个字节,这种表示方法称为"点分十进制表示法(Dotteddecimalnotation)".
例如,某个系统是一个C类地址,它可以表示为192.
192.
192.
6.
对于网络中的一些专用设备,例如路由器,它具有多个接口,其中每一个接口都对应一个IP地址.

点分十进制记法10000000000010110000001100011111机器中存放的IP地址是32位二进制代码10000000000010110000001100011111每隔8位插入一个空格能够提高可读性采用点分十进制记法则进一步提高可读性128.
11.
3.
3112811331将每8位的二进制数转换为十进制数数据…From:192.
112.
36.
5To:128.
174.
5.
6IP分组包128.
174.
5.
62.
常用的三种类别的IP地址A类地址:网络地址为8位,主机(接口)地址为24位,属于大型网络.
A类地址的首位二进制数一定是0.
可分配的A类地址共126个(27–2,全0本网络,全1保留地址不分配);每个A类地址可容纳主机数16,777,214(224–2,全0网络地址,全1网络所有主机)台.
地址范围:0.
0.
0.
0~126.
255.
255.
255(01111111)127.
0.
0.
1为回路测试地址2.
常用的三种类别的IP地址B类地址:网络地址为16位,主机(接口)地址为16位,属于中型网络.
B类地址前2位二进制数一定是10.
可分配的B类地址共16,384个(214,不存在全0或全1地址);每个B类地址可容纳主机65,534(216–2,全0网络地址,全1网络所有主机)台.
地址范围:128.
x.
y.
z~191.
x.
y.
z2.
常用的三种类别的IP地址C类地址:网络地址为24位,主机地址为8位,属于小型网络.
C类地址的特征是前3位二进制数一定是110.
可分配的C类地址共2,097,152个(221不存在全0或全1地址)台;每个C类地址可容纳主机254(28–2,全0网络地址,全1网络所有主机)台.
地址范围:192.
x.
y.
z~223.
x.
y.
zIP地址分类A类B类C类0001117bits24bits14bits16bits网络号主机号网络号主机号21bits8bits网络号主机号A类0.
0.
0.
0~126.
255.
255.
255B类128.
0.
0.
0~191.
255.
255.
255C类192.
0.
0.
0~223.
255.
255.
255地址范围00.
.
.
000000000011.
.
.
1111111111本机本网中的某个主机本局域网中的广播本地软件环回测试00.
.
.
00主机号11111111网络号127任意值特殊IP地址:全"1"地址:255.
255.
255.
255本网广播地址,全"0"地址:0.
0.
0.
0本网地址(自己)回送地址:127.
0.
0.
1通常用于网络调试一般来说,主机号部分为全"1"的IP地址保留用作广播地址;主机号部分为全"0"的IP地址保留用作网络地址.
00000000网络号对指定网络的广播对指定网络的广播网络的广播网络地址127.
0.
0.
1被称为本地回环地址A类地址是1~126为,B类地址是128~191.
中间留的127.
0.
0.
1被称为本地回环地址.
主要作用有两个:一是测试本机的网络配置,能PING通127.
0.
0.
1说明本机的网卡和IP协议安装都没有问题;另一个作用是某些SERVER/CLIENT的应用程序在运行时需调用服务器上的资源,一般要指定SERVER的IP地址,但当该程序要在同一台机器上运行而没有别的SERVER时就可以把SERVER的资源装在本机,SERVER的IP地址设为127.
0.
0.
1也同样可以运行.

IP地址的两种表示方式:⑴二进制表示例如:Internet主用域名服务器(DNS)的IP地址是:11001010011000001000000001000100(C类,因为最高的三位为"110")⑵点分十进制表示上述IP地址为:202.
96.
128.
68⑶两种表示方式转换的一种简单方法:二进制1286432168421十进制1100101011001010128+64+8+2=202011000000110000064+32=961000000010000000128=128010001000100010064+4=68例如:判断下列IP地址的类型,该地址的网络标识和主机标识分别是多少⑴138.
69.
35.
38⑵210.
32.
128.
6⑶66.
80.
58.
18⑶⑵⑴主机标识网络标识类型IP地址80.
58.
1866A类66.
80.
58.
186210.
32.
128C类210.
32.
128.
635.
38138.
69B类138.
69.
35.
38IP地址的一些重要特点(1)IP地址是一种分等级的地址结构.
分两个等级的好处是:第一,IP地址管理机构在分配IP地址时只分配网络号,而剩下的主机号则由得到该网络号的单位自行分配.
这样就方便了IP地址的管理.
第二,路由器仅根据目的主机所连接的网络号来转发分组(而不考虑目的主机号),这样就可以使路由表中的项目数大幅度减少,从而减小了路由表所占的存储空间.
IP地址的一些重要特点(2)实际上IP地址是标志一个主机(或路由器)和一条链路的接口.
当一个主机同时连接到两个网络上时,该主机就必须同时具有两个相应的IP地址,其网络号net-id必须是不同的.
这种主机称为多归属主机(multihomedhost).
由于一个路由器至少应当连接到两个网络(这样它才能将IP数据报从一个网络转发到另一个网络),因此一个路由器至少应当有两个不同的IP地址.
IP地址的一些重要特点(3)用转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍为一个网络,因此这些局域网都具有同样的网络号net-id.
(4)所有分配到网络号net-id的网络,范围很小的局域网,还是可能覆盖很大地理范围的广域网,都是平等的.
划分子网为什么要划分子网IP分类不合理,地址空间利用率低美国的某些机构拥有的地址空间甚至比其他一些国家的全部地址空间还大每个网络都指定一个网络地址将使路由表太大增加了路由器成本查找路由耗时增加路由器之间交换的路由信息增加两级IP地址不够灵活不能充分利用已申请到的地址资源扩充新的网络如何在现有的地址范围中建立多个网络划分子网(Subnetting)又称子网寻址或子网路由选择方法:从IP地址的主机编号部分"借用"若干位作为子网编号主机编号部分相应缩短例如:原来的网络:10.
5.
0.
0借用2位划分子网后:10.
5.
64.
0和10.
5.
128.
0子网的特点:多个子网可以运行在同一物理网络上.
划分子网后,原来的网络对外仍呈现为一个完整的网络,外面看不见其内部的子网结构.
即:划分子网完全是该网络内部的事务,与外部无关.
0000101000000101xxxxxxxxxxxxxxxx网络号主机号子网1:000010100000010101xxxxxxxxxxxxxx网络号子网号主机号子网2:000010100000010110xxxxxxxxxxxxxx网络号子网号主机号Subnet110.
5.
64.
xSubnet210.
5.
128.
x路由器两个子网之间的通信必须通过路由器才能实现,但物理连接不一定非要通过路由器,子网可以运行在同一物理网络上.
在一个物理网络上运行多个子网子网1的主机子网2的主机划分子网后,网络对外仍是一个网络网络10.
5.
0.
0所有目的地址为10.
5.
x.
x的分组均到达此路由器.
64.
1.
64.
2.
64.
3.
128.
1.
128.
2.
128.
3.
128.
4.
1.
2.
3子网10.
5.
64.
0.
1.
2.
3子网10.
5.
128.
0.
4子网掩码子网掩码的作用使网络内的计算机了解子网划分的结构使边缘路由器了解子网划分的结构子网掩码的格式子网掩码也是32bit长的二进制数,由一串连续的1后跟一串连续的0组成;前面的1与网络号和子网号对应,后面的0与主机号对应.
如前面的例子:子网结构为:0000101000000101ssxxxxxxxxxxxxxx子网掩码为:111111111111111111xxxxxxxxxxxxxx写成十进制数为:255.
255.
192.
0不划分子网时,各类IP地址默认的子网掩码为:A类:255.
0.
0.
0B类:255.
255.
0.
0C类:255.
255.
255.
0已知IP地址和子网掩码,如何计算子网地址用子网掩码和IP地址"相与"(AND操作),结果就是子网地址.
例如:IP地址10.
5.
100.
1,子网掩码10.
5.
192.
0.
则可计算出10.
5.
100.
1的子网地址为00001010000001010110000000000001AND)1111111111111111110000000000000000001010000001010100000000000000(=10.
5.
64.
0)推论:若两个IP地址具有完全相同的子网地址,则它们在同一子网中.
Q.
如何在网络拓扑图中找出所有的网络拿掉路由器;整个网络形成了若干个"被隔离的网络孤岛";每个"孤岛"就是一个网络.
Q:右图中1)包含了几个网络2)每个网络的子网地址分别是什么(假定网络掩码为255.
255.
255.
0)223.
1.
2.
1223.
1.
1.
1223.
1.
1.
3223.
1.
1.
4223.
1.
2.
2223.
1.
2.
6223.
1.
3.
2223.
1.
3.
1223.
1.
3.
27223.
1.
1.
2223.
1.
7.
0223.
1.
7.
1223.
1.
8.
0223.
1.
8.
1223.
1.
9.
1223.
1.
9.
2IP编址:CIDR(无类域间路由)分类编址:地址空间的利用率低,地址空间面临耗尽;e.
g.
,一个B类网址可以容纳65K台主机,但可能被一个只有2K台主机的企业占据.
CIDR:ClasslessInterDomainRouting地址的网络部分长度任意,不再分为固定的几种类型;地址格式:a.
b.
c.
d/x,x为地址中网络部分的位数.
11001000000101110001000000000000networkparthostpart200.
23.
16.
0/23IP编址:言犹未尽.
.
.
Q:ISP如何得到整块的地址A:ICANN:InternetCorporationforAssignedNamesandNumbers(因特网名称和编号组织)分配地址管理DNS批准域名,解决纷争Q:单位或企业如何获得网络地址A:向ISP申请(在单位内部,则向网络中心申请)IP数据报的格式IP数据报---说明IP协议具有什么功能.
TCP/IP协议通常以32bit为单位来描述一个IP数据报由首部和数据两部分组成.
首部的前一部分是固定长度,共20字节,是所有IP数据报必须具有的.
在首部的固定部分的后面是一些可选字段,其长度是可变的.
固定部分可变部分04816192431版本标志生存时间协议标识区分服务总长度片偏移填充首部检验和源地址目的地址可选字段(长度可变)位首部长度数据部分数据部分首部IP数据报首部发送在前可变部分首部04816192431版本标志生存时间协议标识区分服务总长度片偏移填充首部检验和源地址目的地址可选字段(长度可变)位首部长度数据部分数据部分首部IP数据报固定部分发送在前首部04816192431版本标志生存时间协议标识总长度片偏移填充首部检验和源地址目的地址可选字段(长度可变)位首部长度数据部分数据部分首部IP数据报固定部分可变部分区分服务发送在前首部04816192431版本标志生存时间协议标识总长度片偏移填充首部检验和源地址目的地址可选字段(长度可变)位首部长度数据部分固定部分可变部分版本——占4位,指IP协议的版本目前的IP协议版本号为4(即IPv4).
随着Internet网络的发展,出现了新版的IP协议,称为IPv6.
区分服务1.
IP数据报首部的固定部分中的各字段首部04816192431版本标志生存时间协议标识总长度片偏移填充首部检验和源地址目的地址可选字段(长度可变)位首部长度数据部分固定部分可变部分首部长度——占4bit,可表示的最大数值是15个单位(一个单位为4字节,最后项不足加以填充)因此IP的首部长度的最大值是60字节.
不使用任何选项,固定部分20字节区分服务首部04816192431版本标志生存时间协议标识总长度片偏移填充首部检验和源地址目的地址可选字段(长度可变)位首部长度数据部分固定部分可变部分总长度——占16位,指首部和数据之和的长度,单位为字节,因此数据报的最大长度为65535字节.
总长度必须不超过最大传送单元MTU.
尽管IP支持传输一个长达65536字节的数据报,但是,大多数的数据链路层都会对它进行分段处理;区分服务因为有些数据链路(如以太网)需要填充一些数据以满足最小长度的要求.
尽管以太网的最小帧长为46字节,但是IP数据报可能更短.
如果没有总长度字段,那么IP层就不知道46字节中有多少是IP数据报的内容,从而导致混乱.

(首部加数据)数据报首部中的总长度,是指分片后每片的首部长度与数据长度之和.
首部04816192431版本标志生存时间协议标识总长度片偏移填充首部检验和源地址目的地址可选字段(长度可变)位首部长度数据部分固定部分可变部分生存时间(8bit)记为TTL(TimeToLive)数据报在网络中的寿命,其单位为秒,生存时间建议为32秒,但也可设为3-4秒等其它值.
防止数据报无限制地在网络中兜圈子.
大量消耗网络资源.
现在指数据报在网络中可通过的路由器数的最大值.

区分服务TTL(time-to-live)TTL生存时间字段设置了数据报可以经过的最多路由器数量,它指定了数据报的生存时间.
TTL的初始值由源主机设置(通常为32或64),一旦经过一个处理该数据报的路由器,它的值就减去1.
当该字段的值为0时,该数据报被丢弃,并发送ICMP报文通知源主机.
现在TTL值的意思就是规定了一个数据报在因特网中至少经过多少跳(路由器).
首部04816192431版本标志生存时间协议标识总长度片偏移填充首部检验和源地址目的地址可选字段(长度可变)位首部长度数据部分固定部分可变部分协议(8位)字段指出此数据报携带的数据使用何种协议以便目的主机的IP层将数据部分上交给哪个处理过程如TCP为6、UDP为17、ICMP为1书P125区分服务运输层网络层首部TCPUDPICMPIGMPOSPF数据部分IP数据报协议字段指出应将数据部分交给哪一个进程首部04816192431版本标志生存时间协议标识总长度片偏移填充首部检验和源地址目的地址可选字段(长度可变)位首部长度数据部分固定部分可变部分区分服务源地址和目的地址都各占4字节每个数据报都包含源IP地址和目的IP地址,它们的长度都是32比特.
IP数据报格式verTotallength32bitsdata(可变长度,一般为一个TCP或UDP数据段)16-bitidentifierInternetchecksumtimetolive32bitsourceIPaddressIP协议版本号首部长度(bytes)余留步跳(每经过一个路由器都要减1)用于分段/重装数据报长度(bytes)数据对应的上层协议是什么head.
lentypeofservice数据"类型"flgsfragmentoffsetupperlayer32bitdestinationIPaddressOptions(ifany)E.
g.
时间戳,记录路由标记,定义要访问的路由器校验和IP路由选择为分组选择一条从源主机到目的主机的最佳路径.
可选路径不止一条路径可能要跨越多个网络网络中实现路由选择功能的设备是路由器.
对每一个接收到的分组,路由器必须确定从哪条路径将其转发出去.
路由器根据其内部保存的一张路由表转发分组.
路由表中存放了到达其他网络的路由信息.
目的网络地址下一跳(路由器)地址(NextHop)其他(各种标志、子网掩码、接口、…)路由选择路由表的基本内容202.
168.
0.
0172.
16.
0.
010.
0.
0.
0R1R2R1的路由表.
1.
1.
2.
1目的网络下一跳路由器地址172.
16.
0.
010.
0.
0.
0202.
168.
0.
2202.
168.
0.
0直接(从s0)直接(从s1)default202.
168.
0.
2s0s1如何根据路由表进行路由选择路由选择:根据路由表找到一条到达目的网络的路径(实际上是查找输出接口).
想一想:为何不是"找到一条到达目的主机的路径"从两个方面考虑:如何减小路由表中的路径数量(在因特网的骨干链路中尤其重要)与目的主机的连接只有两种类型:点到点链路和广播型网络(LAN)有些情况下,路由表中也可设置到达目的主机的路由.
路由选择的基本方法:取出收到的分组中的目的IP地址,并提取出目的网络地址;用目的网络地址在路由表中查找:若目的网络与路由器直接相连,则"直接交付";如果找到匹配的表项,则将分组发送到该表项指定的下一跳路由器;如果未找到,则搜索路由表中有无"default"的表项:如果有,就将将分组发送到该表项指定的下一跳路由器;如果没有,则发送一个"主机不可达"或"网络不可达"的出错信息给发出该分组的计算机.

目的网络下一跳路由器地址172.
16.
0.
010.
0.
0.
0202.
168.
0.
2202.
168.
0.
0直接(从s0)直接(从s1)default202.
168.
0.
2路由表的维护路由表如何建立如何根据网络的变化进行更新静态路由:由网络管理员设置并随时更新网络管理员的工作负担重,容易出错,适应性差;简单、开销小,只适用于小型网络.
动态路由:路由器运行过程中根据网络情况动态地维护减轻了网络管理员的工作负担重;实时性好,适应性好;能够满足大型网络的需要;因要搜集网络运行状态,网络开销有所增加,实现也比较复杂.
因特网中的路由器采用的都是动态路由.

动态路由的实现动态路由(建立、维护、更新)需要借助路由协议实现,路由协议有两大类:全局路由协议依据完整的网络全局拓扑信息计算到达各个网络的最佳路径.
因为本协议需要了解每条网络链路的状态,故也称其为链路状态路由协议(LinkStateRoutingProtocol,L-S).
路由计算在所有路由器中完成,运行L-S协议的每个路由器都要向所有路由器发送与自己相邻的路由器的链路状态信息,内容包括:路由器所连接的网络链路;该链路的状态:连通性、开销、速度、距离、时延等信息.
通过互相通告链路状态,每个路由器最终都可以建立一个关于整个网络拓扑结构的数据库,再使用Dijkstra算法即可计算出到达各网络的最佳路径.

典型的链路状态路由协议是OSPF(OpenShortestPathFirst).
Dijkstra算法是一种计算连通图中的最短路径的方法.
局部路由协议通过一系列重复的、分布的方式来计算最佳路径.
每个路由器开始只知道与其直接相连的链路的信息.
通过与相邻路由器的通信和一系列反复的计算,路由器可以逐渐获得到达某些网络的最佳路径信息.
因为需要了解每条链路的距离,故也称其为距离矢量路由协议(DistanceVectorRoutingProtocol,D-V).
距离矢量协议计算网络中链路的距离矢量,然后根据计算结果构造路由表.
每一个路由器工作时会定期向相邻路由器发送消息,消息的内容就是自己的整个路由表,其中包括:目的网络的地址;到达目的网络的下一跳路由器地址;到达目的网络所经过的距离.
运行距离矢量协议的路由器会根据相邻路由器发送过来的信息,更新自己的路由表.

典型的距离矢量路由协议是RIP(RoutingInformationProtocol).
IP路由协议具有的共性动态地学习、计算到达网络中各子网的路由并插入到路由表中.
如果到达一个子网有多条合法路由,那么将最好的一条放到路由表中.
当路由表中的路由不再合法时,则通告给其他路由器,并从自己的路由表中删除该路由.
尽快地加入新的路由,或者用更好的路由替代失效的路由.
阻止循环路由.

IP路由协议的层次因特网被划分为许多自治系统(AutonomousSystem,AS),每个AS都是一个互联网络.
AS的特点:它有权自主地决定在本系统内采用何种路由选择协议.
一个AS内的所有网络都属于一个组织或机构管辖并在本AS内是连通的.
根据路由协议是为AS内部的路由优化还是为AS之间的路由优化,因特网把路由协议分为两大类:内部网关协议(IGP):如RIP、OSPF等;外部网关协议(EGP):如BGP(边界网关协议).

AS、IGP和EGPAS1AS2AS3EGPEGPEGPIGPIGPIGPIGPIGPIGPIGPIGPIGPIGPIGPIGPIGP地址与硬件地址TCP报文IP数据报MAC帧应用层数据首部首部尾部首部链路层及以下使用硬件地址硬件地址网络层及以上使用IP地址IP地址IP地址放在IP数据报的首部,而硬件地址则放在MAC帧的首部.
在网络层及以上使用的是IP地址,而数据链路层及以下使用的是硬件地址.
因而在数据链路层看不见数据报的IP地址.
源MAC和目的MAC地址解析协议ARP和逆地址解析协议RARP在计算机网络中,数据链路层如以太网都有自己的寻址机制(通常为48位MAC地址),它要求任何使用数据链路层功能的网络层都必须遵守.
当一台主机把以太网数据帧发送到位于相同局域网上的另一台主机时,使用48位的以太网地址(硬件地址)进行寻址.
当通信双方位于不同的网段时,通过IP地址进行寻址ARP协议为IP地址--硬件地址之间提供了动态映射;RARP协议实现硬件地址---IP地址之间的动态映射.
地址解析协议ARP和逆地址解析协议RARPIP地址物理地址ARP物理地址IP地址RARP例:如下地址动态联编表:IP地址物理地址(可从网卡上查)197.
15.
3.
2(主机A)0A:07:4B:12:82:36197.
15.
3.
30A:9C:28:71:32:80197.
15.
3.
40A:11:C3:68:02:98197.
15.
3.
5(主机B)0A:74:59:32:CC:1E197.
15.
3.
60A:04:BC:00:03:28197.
15.
3.
70A:77:81:OE:52:PA地址解析协议ARP不管网络层使用的是什么协议,在实际网络的链路上传送数据帧时,最终还是必须使用硬件地址.
每一个主机都设有一个ARP高速缓存(ARPcache),里面有所在的局域网上的各主机和路由器的IP地址到硬件地址的映射表.
当主机A欲向本局域网上的某个主机B发送IP数据报时,就先在其ARP高速缓存中查看有无主机B的IP地址.
如有,就可查出其对应的硬件地址,再将此硬件地址写入MAC帧,然后通过局域网将该MAC帧发往此硬件地址.
ARP响应AYXBZ主机B向A发送ARP响应分组主机A广播发送ARP请求分组ARP请求ARP请求ARP请求ARP请求209.
0.
0.
5209.
0.
0.
600-00-C0-15-AD-1808-00-2B-00-EE-0A我是209.
0.
0.
5,硬件地址是00-00-C0-15-AD-18我想知道主机209.
0.
0.
6的硬件地址我是209.
0.
0.
6硬件地址是08-00-2B-00-EE-0AAYXBZ209.
0.
0.
5209.
0.
0.
600-00-C0-15-AD-18ARP协议和RARP协议ARP将一个已知的IP地址映射到MAC地址.
想一想:为何要进行映射(后面将给出答案)映射方法:已知:IP地址1)检查本地ARP高速缓存表,若找到IP地址对应的表项,则取出表项中的MAC地址;2)若IP地址不包含在表中,就向网上发广播来寻找.
具有该IP地址的目的站用其MAC地址作为响应.
ARP只能用于具有广播能力的网络.

AC我需要10.
0.
0.
5的MAC地址IP=10.
0.
0.
5MAC=我就是,这是我的MAC地址!
IP=10.
0.
0.
5MAC=08-00-00-20-2C-0AB10.
0.
0.
110.
0.
0.
510.
0.
0.
2ARP操作的例子:A想知道10.
0.
0.
5的MAC地址为什么需要地址解析协议或者说,为何要进行地址映射Answer:在因特网中,数据分组传输使用的是IP地址(逻辑地址);而在局域网中,传输数据时需要使用物理地址(MAC地址).
许多因特网的主机位于局域网中,当数据分组到达局域网时,需要把IP地址转换成MAC地址,然后把分组封装在局域网链路层的帧中,才能发送到该主机.

8.
4.
5ARP与IP的交互例子:由R对A到B的数据包进行路由的过程ARB在LAN1中,所有的主机都具有111.
111.
111.
xxx的IP地址形式.
LAN2中的所有主机都具有222.
222.
222.
xxx的IP地址形式.
假设主机111.
111.
111.
111要发送一个数据报到主机222.
222.
222.
222.
发送主机的链路层协议必需指出该目的主机的MAC地址.
那么发送主机会使用哪个MAC地址是222.
222.
222.
222的MAC地址49-BD-D2-C7-56-2A吗目的MAC地址为49-BD-D2-C7-56-2A的帧能穿越路由器吗实际上,发送主机在发送分组之前,就已经知道目的主机不在本地LAN上(只要比较目的主机和发送主机的IP地址中的网络地址部分便可得知),所以必须将分组发送给路由器,由路由器进行转发.
路由器的IP地址(Windows中称为缺省网关)在发送主机中已经预先设置(在本例中为111.
111.
111.
110).
现在的问题是:发送主机如何得到路由器接口的MAC地址呢当然是使用ARP协议!
一旦发送主机获得了路由器接口的MAC地址,就可以生成一个数据帧,发送给路由器.
LAN1上的路由器接口收到了发给它的数据帧后,将封装在其中的分组提交给网络层.
这样,分组就成功地从主机发送到了路由器上!

接下来,路由器还必须将分组发送到目的地.
路由器首先需要选择适当的接口来转发,这项工作路由器可以通过查询路由表来完成.
路由表告诉路由器:"需要通过222.
222.
222.
220接口转发该分组".
于是,路由器把分组送到该接口.
最后,接口将分组传送给其适配器,组成新的数据帧,并广播到LAN2中.
这时,数据帧的目的MAC地址才是真正的最终目的主机的MAC地址.
路由器又是如何知道最终目的主机的MAC地址呢还是使用ARP协议!
路由器通过数据报中的目的IP地址和ARP协议来得到目的主机的MAC地址.

RARP协议:把MAC地址映射为IP地址用于无盘工作站环境无盘工作站没有磁盘,配置的IP地址无法保存.
RARP的基本思想:网络中配置一台RARP服务器;RARP服务器中有一张MAC地址与IP地址的映射表;由网络管理员预先配置好地址映射过程:无盘工作站启动时,从硬件配置中读出MAC地址,并将其封装在RARP请求报文中,广播到网上;RARP服务器收到请求报文后,在映射表中检查有无对应表项.
若找到,将对应的IP地址装入响应报文中发回给请求者.
RARP也只能用于具有广播能力的网络.

RARP工作原理:(一般使用于无磁盘的计算机)无盘工作站通常从远程服务器中下载操作系统的映象,但它如何知道自己的IP地址(若已知主机A的物理地址,不知道它的IP地址.
)BA无盘工作站RARPServerRARP工作原理:(一般使用于无磁盘的计算机)RARP必须设立一个"地址解析服务器",在我们组网时,需要人工编好本网内各机的地址动态联编表(在服务器中)若跨网转换时,从一个网转交到另一个网的任务就由路由器来完成.
无盘工作站A全网都收到广播RARP请求"我的物理地址是0A:07:4B:12:82:36,有谁知道我的IP地址"无盘工作站A服务器B在动态联编表中找到IP地址是:197.
15.
3.
2"你的IP地址是:197.
15.
3.
2"直接回送逆地址解析协议RARP通常,具有本地磁盘的计算机系统引导时,可以从磁盘中的配置文件读取IP地址.
但是对于无盘机器,例如X终端或无盘工作站,则需要采用其它方法来获得IP地址.
在使用TCP/IP的系统中主要使用RARP协议来实现这个功能.
无盘系统的RARP实现过程是从网络接口卡上读取唯一的硬件地址,然后发送一个RARP广播请求,请求网络中的某个主机响应该无盘系统的IP地址.
一个无盘系统,它在不知道自己的IP地址的情况下,在系统引导时能够通过RARP协议来获得它的IP地址.
IP地址:如何分配主机的IP地址有两种分配策略:由网络管理员手工分配(静态分配);动态分配:DHCP协议(DynamicHostConfigurationProtocol)网络中需设置一台DHCP服务器;网络管理员在DHCP服务器中预先定义一个IP地址池.
分配过程:需要申请IP地址的主机在网络中广播"DHCPdiscover"报文网络中的DHCP服务器用"DHCPoffer"报文响应主机发送IP地址请求:"DHCPrequest"报文DHCP服务器从地址池中取出一个未分配的IP地址发送给请求者:"DHCPack"报文ICMP协议:InternetControlMessageProtocolIP协议有两个缺点:缺少差错控制和一种为主机和管理查询的机制.
ICMP就是为了补偿上述两个缺点而设计的,它是配合IP协议使用的.
ICMP允许主机或路由器报告差错情况和提供有关异常情况的报告及其它控制信息.
通常被IP层或更高层协议使用(例如:TCP协议);ICMP报文是封装在IP数据报中被传输的,具体格式如图所示.

ICMP报文的种类ICMP报文可分为两大类:差错报告报文和查询报文(询问报文),如下图所示.
差错报告报文报告路由器或主机(目的站)在处理一个IP数据报时可能遇到的一些问题.
查询报文是成对出现的,它帮助主机或网络管理员从一个路由器或另一个主机得到特定的信息.
查询ICMP的主要责任之一就是报告差错.
但ICMP不能纠正差错,差错纠正留给高层协议去做.
差错报文总是发送给原始的数据源.
一共有5种差错可处理:目的站不可达、源站抑制、时间超过、参数问题以及改变路由.
见下图.
ICMP询问报文有四种回送请求和回答报文:是为诊断目的而设计的,网络管理员和用户都可使用这对报文来发现网络的问题.
可以由发送站任意使用.
是由路由器或主机向一个特定的目的主机发出的询问.
收到此报文的机器必须给源主机发送ICMP回送回答报文.
这种询问报文用来测试目的站是否可达及了解其有关状态.

Ping用来测试两个主机的连通性.
Ping使用了ICMP回送请求和回答报文.
时间戳请求和回答报文:两个机器(主机或路由器)可使用时间戳请求和时间戳回答报文来确定IP数据报在这两个机器之间来往所需的往返时间.
它也可用作两个机器中时钟的同步.
这两个报文的格式如下图所示ICMP的应用举例PING(PacketInterNetGroper)PING用来测试两个主机之间的连通性.
PING使用了ICMP回送请求与回送回答报文.
PING是应用层直接使用网络层ICMP的例子,它没有通过运输层的TCP或UDP.
Tracert(跟踪路由)是路由跟踪实用程序,用于确定IP数据报访问目标所采取的路径.
Tracert命令用IP生存时间(TTL)字段和ICMP错误消息来确定从一个主机到网络上其他主机的路由.
用来显示数据包到达目标主机所经过的路径,并显示到达每个节点的时间.
Ipconfigipconfig/allPING的应用举例PING的应用举例ABB可以到达吗ICMP回声请求可以,我在这里.
ICMP回声应答用PING命令产生的回声请求及回声应答pingxxx.
xxx.
xxx.
xxx最常用的是"目的地无法到达"和"回声"消息.
AB广域网发数据给Z到Z的数据用ICMP通知A"我不知道如何到达Z"目的端无法到达路由器R用ICMP消息通知目的地"不可达"R小结网际控制报文协议(ICMP)发送5种类型的差错报告报文和4对查询报文,用来支持不可靠的和无连接的网际协议(IP).
ICMP封装成IP数据报.
5种类型的差错报告报文当数据报无法交付时,就用目的站不可达差错报文发送给源主机.
源站抑制差错报文是用来减轻拥塞的.
时间超过报文通知源主机:生存时间字段的值已下降到零或在预定的时间内报文中的一些分片未能到达.
参数问题报文通知主机,在数据报的首部字段中出了问题.
发送改变路由报文可使主机中的路由表更加有效.

小结4对查询报文回送请求和回送回答报文用来测试两个系统之间的连通性.
时间戳请求和时间戳回答报文能够确定两个系统之间的往返时间或两个系统之间的时间差.
地址掩码请求和地址掩码回答报文用来得到子网掩码.
路由器询问和路由器通告报文允许主机更新其路由表.
ICMP的检验和的计算要用到ICMP报文的首部和数据字段.

下一代的网际协议IPv6(IPng)解决IP地址耗尽的措施从计算机本身发展以及从因特网规模和网络传输速率来看,现在IPv4已很不适用.
最主要的问题就是32位的IP地址不够用.
要解决IP地址耗尽的问题的措施:采用无类别编址CIDR,使IP地址的分配更加合理.
采用网络地址转换NAT方法以节省全球IP地址.
采用具有更大地址空间的新版本的IP协议IPv6.
IPv6数据报的首部IPv6将首部长度变为固定的40字节,称为基本首部(baseheader).
将不必要的功能取消了,首部的字段数减少到只有8个.
取消了首部的检验和字段,加快了路由器处理数据报的速度.
在基本首部的后面允许有零个或多个扩展首部.
所有的扩展首部和数据合起来叫做数据报的有效载荷(payload)或净负荷.
IPv6初始的动机:IPv4的32-bit地址空间预计在2008年将全部分配完毕.
IPv6的地址多达2128(340万亿亿亿亿),地球上每平方米可分配0.
668亿亿亿个IP地址.
其他动机:改革首部格式帮助加速处理和加速转发;改革首部,以实现QoS;新型"任意播-Anycast"地址的实现:实现在若干备份服务器中寻求"最佳"路由.
IPv6分组格式:固定长度的40byte首部;不支持分组的分割.
可以使地球表面每粒沙子都有一个IP地址.
IPv6数据报的一般形式基本首部扩展首部1扩展首部N…数据部分选项IPv6数据报有效载荷041631版本位目的地址源地址下一个首部流标号12通信量类(128位)(128位)有效载荷长度跳数限制24有效载荷(扩展首部/数据)IPv6的基本首部(40B)IPv6的有效载荷(至64KB)041631版本位目的地址源地址下一个首部流标号12通信量类(128位)(128位t)有效载荷长度跳数限制24扩展首部/数据IPv6的基本首部(40B)IPv6的有效载荷(至64KB)有效载荷(扩展首部/数据)从IPv4向IPv6迁移并不是所有的路由器都能够在同一时刻升级但是网络如何能够在IPv4和IPv6路由器共存的情况下运行两种建议的途径:双栈(DualStack):某些具有双栈(v6,v4)的路由器可以将两种地址格式进行"翻译-translate"隧道(Tunneling):IPv6可以作为IPv4的载荷通过IPv4的路由器,即把IPv6的分组封装在IPv4的分组中在IPv4网络中传输.
双栈(DualStack)方式双栈路由器隧道(Tunneling)在必要时将IPv6封装到IPv4中IPv6如何影响下一代互联网IPv6可以为任何你所能想象到的东西提供固定的IP地址IPv6不仅可以为每一台网络终端提供了固定的IP地址,而且提供了人与人、人与物乃至于物与物之间通信的可能.
移动通信行业将是IPv6最早和最大的受益方移动IPv6适用于数量庞大的移动终端,它提供了足够的地址空间可以为在公共互联网上运行的每个移动终端分配一个IPv6地址.
在全球范围内解决了有关网络和访问技术之间的移动性问题.
IPv6在中国据报道,到2005年底,我国建成覆盖全国主要城市的IPv6网络,覆盖城市达20个,接入节点达300个.

IPv6地址的争夺战截止到2004年6月,全球已分配的606个IPv6地址块中,中国只占有11块,申请的地址数量仅占全球已申请数的1.
8%,且都为缺省的/32("/32"相当于2128-32,即296个IPv6地址).
而美国、日本、德国、荷兰、英国5个国家所分配到的地址总数已占全球已申请数的一半,约为48%.
5.
5因特网传输层协议提供运行在不同主机中进程间的逻辑通信;传输协议仅运行在端系统中;传输vs.
网络层服务:网络层:在端系统间进行通信;传输层:在进程间进行通信;传输层依赖于网络层的服务,反过来又加强了网络层的服务.
applicationtransportnetworkdatalinkphysicalapplicationtransportnetworkdatalinkphysicalnetworkdatalinkphysicalnetworkdatalinkphysicalnetworkdatalinkphysicalnetworkdatalinkphysicalnetworkdatalinkphysicallogicalend-endtransport传输层协议Internet的两类传输服务:可靠的,按序点对点递交:TCP拥塞控制流量控制连接建立不可靠的("尽力而为"),无序的点对点或广播递交:UDP不能提供的服务:实时性带宽承诺可靠的广播通信applicationtransportnetworkdatalinkphysicalapplicationtransportnetworkdatalinkphysicalnetworkdatalinkphysicalnetworkdatalinkphysicalnetworkdatalinkphysicalnetworkdatalinkphysicalnetworkdatalinkphysicallogicalend-endtransportapplicationtransportnetworkMP2applicationtransportnetwork复用/分用(Multiplexing/Demultiplexing)回顾:segment(段)-传输层实体间交换数据的单位receiverHtHn将接收到的段提交给正确的应用层进程.
segmentsegmentMapplicationtransportnetworkP1MMMP3P4segmentheaderapplication-layerdata分用:复用/分用复用/分用:基于发送方、接收方的端口号和IP地址:源/目的端口号存在于每个段中.
传输层从多个应用进程获取数据,然后对它们进行封装.
源端口#宿端口#32bits应用层数据(报文)其他首部字段TCP/UDP段格式复用:传输层端口号在TCP和UDP的段头中有两个端口号源端口号(sourceport-number)宿端口号(destinationport-number)TCP使用端口号来标识执行发送和接收的应用进程,端口号可以帮助TCP来分离字节流并且把相应字节传递给正确的应用程序.
根据IP地址和端口号就可以唯一地确定信宿主机中某个特定进程.
端口号可以是半永久的和临时的:服务器端在一个半永久性的端口上来监听客户端的访问请求.
客户端使用临时端口在本地标识一个对话.
客户端的端口只在使用TCP服务时候才存在,而服务器端口只要服务器进程在运行就一直存在.

端口端口用一个16bit端口号进行标志.
例如,FTP用21,TELNET用23,SMTP用25,DNS用53,HTTP用80,SNMP用161,等等.
端口号只具有本地意义,即端口号只是为了标志本计算机应用层中的各进程.
在因特网中不同计算机的相同端口号是没有联系的.
通信时,必须把IP地址与端口号结合在一起使用.

IANA将端口号划分为三个范围:熟知的、注册的、和动态的(或私用的),如下图所示.
IANA(InternetAssignedNumbersAuthority)Internet号分配机构.
负责对IP地址分配规划以及对TCP/UDP公共服务的端口定义三类端口熟知端口.
范围从0~1023的端口,由IANA指派和控制.
这些叫做熟知端口.
注册端口.
范围从1024~49151的端口,为没有熟知端口号的应用程序使用的.
使用这个范围的端口号必须在IANA登记,以防止重复.
动态端口(客户端口号).
范围从49152~65535的端口,既留给客户进程选择暂时使用.
当服务器进程收到客户进程的报文时,就知道了客户进程所使用的动态端口号.
通信结束后,这个端口号可供其他客户进程以后使用.
其它系统使用范围要注意:还有其他操作系统使用与IANA不一样的熟知端口.
例如,BSDUNIX有三个范围:保留的、短暂的和非特权的.
一些常见的"众所周知的"端口号FTPSMTPTFTPDNSTelnetSNMP2123255369161TCP/UDP应用层传输层20HTTP80网络层IP端口使用举例主机A服务器Bsourceport:xdest.
port:23sourceport:23dest.
port:x端口的使用:简单的telnet应用Web客户端主机AWeb服务器BWeb客户端主机CSourceIP:CDest.
IP:Bsourceport:ydest.
port:80SourceIP:CDest.
IP:Bsourceport:xdest.
port:80端口的使用:Web服务器SourceIP:ADestIP:Bsourceport:xdest.
port:80….
….
….
….
主页1主页2TCP与TCP/IP协议族其他协议的层次的关系UDP:用户数据报协议[RFC768]"最简约的"Internet传输协议提供"尽力而为的"服务,UDP数据段允许:丢失应用数据不按序到达无连接:在UDP收发双方之间无需握手信号;每个UDP数据段的操作都互相独立.
为什么需要UDP无需建立连接(连接过程会增加延迟)简单:在收发双方之间没有连接状态段首部较短无拥塞控制:UDP可按需要随时发送UDP:(续)经常在流媒体中使用对传输速率敏感对传输可靠性不敏感允许数据丢失UDP的其他用途:DNSSNMP若需要通过UDP进行可靠传输,需要在应用层增加可靠性措施在应用程序中——程序员必须考虑出错恢复机制!

UDP数据报格式源端口#宿端口#32bits应用层数据(报文)lengthchecksumUDP段的字节数,包括首部TCP协议RFCs:793,1122,1323,2018,2581点对点一个发送方,一个接收方可靠,按序的字节流无"报文边界",无结构,但有顺序流量控制采用接收窗口机制,通过设置窗口大小控制流量发送&接收缓存全双工数据传输在同一连接上双向传输MSS:maximumsegmentsize最大段字节数=1500,536,512面向连接握手过程(交换控制信息):在交换数据前初始化收发双方的状态.
采用"三次握手"过程建立连接.
TCP首部20字节的固定首部目的端口数据偏移检验和选项(长度可变)源端口序号紧急指针窗口确认号保留FIN32位SYNRSTPSHACKURG位08162431填充TCP数据部分TCP首部TCP报文段IP数据部分IP首部发送在前TCP报文段的首部格式TCP首部20字节固定首部目的端口数据偏移检验和选项(长度可变)源端口序号紧急指针窗口确认号保留FINSYNRSTPSHACKURG位08162431填充序号字段——占4字节.
TCP协议是面向字节的.
TCP将所要传送的整个报文(这可能包括许多个报文段)看成是一个个字节组成的数据流,并使每一个字节对应于一个序号.
首部中的序号字段的值指本报文段所发送的第一个字节的序号TCP用序号对每个字节进行计数.
序号是32位的无符号数,序号到达232-1后又从0开始.