網(wǎng)絡(luò)工程師講義

1、網(wǎng)絡(luò)工程師講義張智勇ST01 中小企業(yè)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中小企業(yè)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)CEAC國家信息化計算機(jī)教育認(rèn)證項目網(wǎng)絡(luò)工程師講義張智勇TCP/IP基礎(chǔ)講義 網(wǎng)絡(luò)工程師講義張智勇主要內(nèi)容lTCP/IP分層模型l網(wǎng)際協(xié)議中的IP地址網(wǎng)絡(luò)工程師講義張智勇一一.TCP/IP.TCP/IP分層模型分層模型1.1 分層概念的出現(xiàn) 怎樣統(tǒng)一管理計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)？為了說明這一點(diǎn)，怎樣統(tǒng)一管理計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)？為了說明這一點(diǎn)， 可可以設(shè)想一個最簡單的情況：連接在網(wǎng)路上的兩臺計算機(jī)要以設(shè)想一個最簡單的情況：連接在網(wǎng)路上的兩臺計算機(jī)要相互傳送文件，需要完成哪些工作才能進(jìn)行呢？相互傳送文件，需要完成哪些工作才能進(jìn)行呢？網(wǎng)絡(luò)工程師講義張智勇至少要

2、完成以下工作l兩臺計算機(jī)之間必須有一條傳送數(shù)據(jù)的通路l發(fā)起通信的計算機(jī)必須將數(shù)據(jù)通信的通路進(jìn)行激活l要告訴網(wǎng)絡(luò)如何識別接受數(shù)據(jù)的計算機(jī)l發(fā)起通信的計算機(jī)必須知道，接受數(shù)據(jù)的計算機(jī)是否已經(jīng)準(zhǔn)備好接受數(shù)據(jù)的工作l對出現(xiàn)的各種差錯和以外事故，如數(shù)據(jù)傳送錯誤，重復(fù)或丟失，網(wǎng)絡(luò)中某個節(jié)點(diǎn)出故障，應(yīng)當(dāng)有可靠的措施保證對方計算機(jī)最終能夠收到正確的數(shù)據(jù)l網(wǎng)絡(luò)工程師講義張智勇 為了設(shè)計這樣復(fù)雜的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，自然就出現(xiàn)了分層的方法?！胺謱印笨蓪嫶蠖鴱?fù)雜的問題，轉(zhuǎn)化為若干較小的局部問題，而這些較小的局部問題就比較易于研究和處理。網(wǎng)絡(luò)工程師講義張智勇1.2 OSI1.2 OSI七層模型七層模型 OSI（Open s

3、ystem interconnection)中文名：開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型，這是中文名：開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型，這是ISO（國際標(biāo)準(zhǔn)（國際標(biāo)準(zhǔn) 化組織）的一個專門機(jī)構(gòu)提出的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)?；M織）的一個專門機(jī)構(gòu)提出的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)模 型。型。 7 應(yīng)用層 Application Layer6 表示層 Present Layer5 會話層 Semission Layer4 傳輸層 Transport Layer3 網(wǎng)絡(luò)層 Internet Layer2 數(shù)據(jù)鏈路層 Data Link Layer1 物理層 Physical Layer網(wǎng)絡(luò)工程師講義張智勇物理層：透明的傳輸比特流。即對比特流的傳送不加控制，它要：

4、透明的傳輸比特流。即對比特流的傳送不加控制，它要考慮的是多大的電壓表示考慮的是多大的電壓表示“1”和和“0”。數(shù)據(jù)鏈路層：在兩個相連的節(jié)點(diǎn)間的線路上無差錯的傳送以幀為：在兩個相連的節(jié)點(diǎn)間的線路上無差錯的傳送以幀為 單位的數(shù)據(jù)。這樣，數(shù)據(jù)鏈路層就把一條有可能出差錯的實際鏈單位的數(shù)據(jù)。這樣，數(shù)據(jù)鏈路層就把一條有可能出差錯的實際鏈路，轉(zhuǎn)變成讓網(wǎng)絡(luò)層向下看起來好像是一條不出差錯的鏈路。路，轉(zhuǎn)變成讓網(wǎng)絡(luò)層向下看起來好像是一條不出差錯的鏈路。網(wǎng)絡(luò)層：網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)傳送的單位是分組或包。其任務(wù)就是要選擇網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)傳送的單位是分組或包。其任務(wù)就是要選擇合適的路由，正確無誤的按照地址找到目的站，這就是網(wǎng)絡(luò)層的合適的

5、路由，正確無誤的按照地址找到目的站，這就是網(wǎng)絡(luò)層的尋址功能。尋址功能。運(yùn)輸層：該層傳送的數(shù)據(jù)單位是報文。其任務(wù)最佳的利用網(wǎng)絡(luò)資該層傳送的數(shù)據(jù)單位是報文。其任務(wù)最佳的利用網(wǎng)絡(luò)資源，并以可靠和經(jīng)濟(jì)的方式，為兩端主機(jī)的進(jìn)程之間，建立一條源，并以可靠和經(jīng)濟(jì)的方式，為兩端主機(jī)的進(jìn)程之間，建立一條運(yùn)輸連接。或者說，運(yùn)輸層相上一層進(jìn)行通信的兩個進(jìn)程之間提運(yùn)輸連接?；蛘哒f，運(yùn)輸層相上一層進(jìn)行通信的兩個進(jìn)程之間提供一個可靠的端到端的服務(wù)，使它們看不到運(yùn)輸層一下的數(shù)據(jù)通供一個可靠的端到端的服務(wù)，使它們看不到運(yùn)輸層一下的數(shù)據(jù)通信細(xì)節(jié)。信細(xì)節(jié)。網(wǎng)絡(luò)工程師講義張智勇 OSIOSI從一張白紙開始，試圖達(dá)到一種理想境界，即

6、全世從一張白紙開始，試圖達(dá)到一種理想境界，即全世界的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)都遵循這一統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，因而全世界的計界的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)都遵循這一統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，因而全世界的計算機(jī)都能夠很方便的進(jìn)行互聯(lián)和交換數(shù)據(jù)，但是算機(jī)都能夠很方便的進(jìn)行互聯(lián)和交換數(shù)據(jù)，但是OSIOSI事與事與愿違的失敗了。愿違的失敗了。 OSIOSI失敗的原因可以歸結(jié)為：失敗的原因可以歸結(jié)為： 1.OSI1.OSI專家們?nèi)狈嶋H經(jīng)驗，完成專家們?nèi)狈嶋H經(jīng)驗，完成OSIOSI標(biāo)準(zhǔn)時沒有商標(biāo)準(zhǔn)時沒有商 業(yè)驅(qū)動力業(yè)驅(qū)動力 2.OSI2.OSI的協(xié)議實現(xiàn)過分復(fù)雜，而且運(yùn)行效率低的協(xié)議實現(xiàn)過分復(fù)雜，而且運(yùn)行效率低 3.OSI3.OSI的層次劃分不太合理，有些功

7、能在多個層次的層次劃分不太合理，有些功能在多個層次 重復(fù)出現(xiàn)重復(fù)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)工程師講義張智勇1.3 TCP/IP1.3 TCP/IP分層模型分層模型 由于由于InternetInternet已經(jīng)得到了全世界的承認(rèn)，因此已經(jīng)得到了全世界的承認(rèn)，因此InternetInternet所使用的所使用的TCP/IPTCP/IP體系在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域就占有特殊重要的體系在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域就占有特殊重要的地位。地位。 TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol) 中文譯名：傳輸控制協(xié)議中文譯名：傳輸控制協(xié)議/ /網(wǎng)際協(xié)議網(wǎng)際協(xié)議 TCP/IPTCP/

8、IP實際上是一個協(xié)議族，而不僅僅是上面所說的那兩個。實際上是一個協(xié)議族，而不僅僅是上面所說的那兩個。網(wǎng)絡(luò)工程師講義張智勇兩種分層模型對照 OSI TCP/IP應(yīng)用層 Application Layer表示層 Present Layer會話層 Semission Layer傳輸層 Transport Layer網(wǎng)絡(luò)層 Internet Layer數(shù)據(jù)鏈路層 Data Link Layer物理層 Physical Layer應(yīng)用層運(yùn)輸層網(wǎng)際層網(wǎng)絡(luò)接口層網(wǎng)絡(luò)工程師講義張智勇TCP/IP中各層的主要功能中各層的主要功能網(wǎng)絡(luò)接口層：網(wǎng)絡(luò)接口層：通常包括操作系統(tǒng)中的設(shè)備驅(qū)動程序和計算機(jī)中對通常包括操作系統(tǒng)

9、中的設(shè)備驅(qū)動程序和計算機(jī)中對 應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)接口卡。它們一起處理與電纜（或其他任何應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)接口卡。它們一起處理與電纜（或其他任何 傳輸媒介）的物理接口細(xì)節(jié)。傳輸媒介）的物理接口細(xì)節(jié)。網(wǎng)際層：網(wǎng)際層：InternetInternet協(xié)議將數(shù)據(jù)包封裝成協(xié)議將數(shù)據(jù)包封裝成InternetInternet數(shù)據(jù)包并運(yùn)行必數(shù)據(jù)包并運(yùn)行必 要的路由算法。要的路由算法。 傳輸層：傳輸層：為兩臺主機(jī)上的應(yīng)用程序提供端到端的通信。為兩臺主機(jī)上的應(yīng)用程序提供端到端的通信。 應(yīng)用層：應(yīng)用層：在模型的頂部是應(yīng)用層。本層是應(yīng)用程序進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的通在模型的頂部是應(yīng)用層。本層是應(yīng)用程序進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的通 道，負(fù)責(zé)處理應(yīng)用程序細(xì)節(jié)。道，負(fù)責(zé)處

10、理應(yīng)用程序細(xì)節(jié)。 網(wǎng)絡(luò)工程師講義張智勇模擬數(shù)據(jù)在各層的傳輸過程 計算機(jī)計算機(jī)1 計算機(jī)計算機(jī)243211234AP1AP2物理傳輸媒體應(yīng)用程序數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)部分H4H3數(shù)據(jù)部分H2數(shù)據(jù)部分101011比特流010111網(wǎng)絡(luò)工程師講義張智勇對等層對等層 雖然數(shù)據(jù)要經(jīng)過復(fù)雜的過程才能夠送到對方的應(yīng)用雖然數(shù)據(jù)要經(jīng)過復(fù)雜的過程才能夠送到對方的應(yīng)用進(jìn)程，但這些復(fù)雜的過程對用戶來說，卻都被屏蔽進(jìn)程，但這些復(fù)雜的過程對用戶來說，卻都被屏蔽掉了，以致應(yīng)用程序掉了，以致應(yīng)用程序AP1覺得好像是直接把數(shù)據(jù)交覺得好像是直接把數(shù)據(jù)交給了進(jìn)程給了進(jìn)程AP2。 這就是所謂的這就是所謂的“對等層對等層”（PEER LAYERS)

11、之間的之間的通信。通信。網(wǎng)絡(luò)工程師講義張智勇協(xié)議棧我們提到的各種協(xié)議，實際上就是在各個對等層之間傳遞數(shù)據(jù)時我們提到的各種協(xié)議，實際上就是在各個對等層之間傳遞數(shù)據(jù)時的各項規(guī)定。的各項規(guī)定。應(yīng)用層（各種應(yīng)用層協(xié)議如TELNET,FTP,SMTP等）運(yùn)輸層 TCP,UDP網(wǎng)際層 IP網(wǎng)絡(luò)接口層應(yīng)用層（各種應(yīng)用層協(xié)議如TELNET,FTP,SMTP等）運(yùn)輸層 TCP,UDP網(wǎng)際層 IP網(wǎng)絡(luò)接口層網(wǎng)絡(luò)工程師講義張智勇二二.網(wǎng)際協(xié)議網(wǎng)際協(xié)議IP2.1 IP地址地址 定義：在定義：在Internet網(wǎng)絡(luò)中，給連接到網(wǎng)絡(luò)中，給連接到Internet的主機(jī)分的主機(jī)分 配一個在全世界范圍內(nèi)唯一的配一個在全世界范圍

12、內(nèi)唯一的32bit地址。地址。 IP地址分為兩部分，前一部分為網(wǎng)絡(luò)號（地址分為兩部分，前一部分為網(wǎng)絡(luò)號（net-id),后一部后一部分為主機(jī)號（分為主機(jī)號（host-id)。 Net-idHost-id網(wǎng)絡(luò)工程師講義張智勇Ip地址的分類用二進(jìn)制格式時共有用二進(jìn)制格式時共有32位組成，為了方便記憶，用點(diǎn)號每八位一分割，位組成，為了方便記憶，用點(diǎn)號每八位一分割，稱為點(diǎn)分十進(jìn)制。稱為點(diǎn)分十進(jìn)制。比如：比如：10000000 00001011 00000011 00011111記為：記為：1為了對為了對IP地址進(jìn)行管理，地址進(jìn)行管理，ip地址分為地址分為5類，分別為類，分別為A,B

13、,C,D,E A類地址格式A類地址用于主機(jī)數(shù)目非常多的網(wǎng)絡(luò)。類地址用于主機(jī)數(shù)目非常多的網(wǎng)絡(luò)。A類地址的最高位為類地址的最高位為0，接下來的，接下來的7位完成網(wǎng)絡(luò)位完成網(wǎng)絡(luò)ID，剩余的，剩余的24位二進(jìn)制位代表主機(jī)位二進(jìn)制位代表主機(jī)ID。A類地址允許類地址允許126個網(wǎng)個網(wǎng)絡(luò)，每個網(wǎng)絡(luò)大約一千七百萬臺主機(jī)絡(luò)，每個網(wǎng)絡(luò)大約一千七百萬臺主機(jī);第一個八位體是第一個八位體是1126。127是一個是一個特殊的網(wǎng)絡(luò)特殊的網(wǎng)絡(luò)ID，是用來檢查，是用來檢查，TCPIP協(xié)議工作狀態(tài)。協(xié)議工作狀態(tài)。A類地址的網(wǎng)絡(luò)號從類地址的網(wǎng)絡(luò)號從1到到1260Net-idHost-id網(wǎng)絡(luò)工程師講義張智勇Ip地址的分類B類地址用

14、于中型到大型的網(wǎng)絡(luò)。類地址用于中型到大型的網(wǎng)絡(luò)。B類地址的最高位為類地址的最高位為10，接下來的，接下來的14位位完成網(wǎng)絡(luò)完成網(wǎng)絡(luò)ID，剩余的，剩余的16位二進(jìn)制位代表主機(jī)位二進(jìn)制位代表主機(jī)ID。B類地址允許類地址允許16384個網(wǎng)個網(wǎng)絡(luò)，每個網(wǎng)絡(luò)大約絡(luò)，每個網(wǎng)絡(luò)大約65000臺主機(jī)臺主機(jī);第一個八位體是第一個八位體是128191。網(wǎng)絡(luò)號從網(wǎng)絡(luò)號從128.0191.255C類地址用于小型本地網(wǎng)絡(luò)。類地址用于小型本地網(wǎng)絡(luò)。C類地址的最高位為類地址的最高位為110，接下來的，接下來的21位完位完成網(wǎng)絡(luò)成網(wǎng)絡(luò)ID，剩余的，剩余的8位二進(jìn)制位代表主機(jī)位二進(jìn)制位代表主機(jī)ID。C類地址允許大約二百萬個類地

15、址允許大約二百萬個網(wǎng)絡(luò)，每個網(wǎng)絡(luò)有網(wǎng)絡(luò)，每個網(wǎng)絡(luò)有254臺主機(jī)；第一個八位體是臺主機(jī)；第一個八位體是192223。網(wǎng)絡(luò)號從網(wǎng)絡(luò)號從192.0.0223.255.255D類地址高類地址高4位為位為1110，為組播地址，主要是留給，為組播地址，主要是留給Internet體系結(jié)構(gòu)使用的體系結(jié)構(gòu)使用的E類地址高類地址高5位為位為11110，保留今后使用，保留今后使用10Net-idHost-id110Net-idHost-id網(wǎng)絡(luò)工程師講義張智勇一般不使用的IP地址Net-idHost-id源地址使用目的地址使用代表意思00可以可以不可不可在本網(wǎng)絡(luò)上在本網(wǎng)絡(luò)上的本主機(jī)的本主機(jī)0Host-id可以可以不

16、可不可在本網(wǎng)絡(luò)上在本網(wǎng)絡(luò)上的某個主機(jī)的某個主機(jī)全全1全全1不可不可可以可以只在本網(wǎng)絡(luò)只在本網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行廣播上進(jìn)行廣播（個路由器（個路由器均不轉(zhuǎn)發(fā)）均不轉(zhuǎn)發(fā)）Net-id全全1不可不可可以可以對對net-id上上的所有主機(jī)的所有主機(jī)進(jìn)行廣播進(jìn)行廣播127任何數(shù)任何數(shù)可以可以可以可以用作本地軟用作本地軟件回送測試件回送測試網(wǎng)絡(luò)工程師講義張智勇讓我們來做幾個有關(guān)IP地下的練習(xí)例1：Which of the following IP addresses are invalid for a TCP/IP host?A.B.C.0D.131.1

17、07.256.60E.55F.55答案：A,C,D,F分析：A. 233屬于D類地址B. 120屬于A類地址, 其網(wǎng)絡(luò)ID為120, 主機(jī)ID為1.0.0, 都不全為0或1, 故 為有效的IP地址C. 127屬于的網(wǎng)絡(luò)地址, 此網(wǎng)址是做Loopback測試用的, 不可以 指派給主機(jī)D. 256是無效的數(shù)字E. 188屬于B類地址, 其網(wǎng)絡(luò)ID為188.56, 主機(jī)ID為4.255, 都不全為0或1, 故為有效的IP地址F. 200屬于C類地址, 其網(wǎng)絡(luò)ID為200.18.65, 主機(jī)ID為255, 故為無效的IP 地址網(wǎng)絡(luò)工程師講義張

18、智勇2.2 子網(wǎng)掩碼為什么還要提出這個概念？為什么還要提出這個概念？為了提高為了提高IP地址的使用效率，可將一個網(wǎng)絡(luò)劃分為子網(wǎng)：地址的使用效率，可將一個網(wǎng)絡(luò)劃分為子網(wǎng)：采用借位的方式，從主機(jī)位最高位開始借位變?yōu)樾碌淖硬捎媒栉坏姆绞?，從主機(jī)位最高位開始借位變?yōu)樾碌淖泳W(wǎng)位，所剩余的部分則仍為主機(jī)位。這使得網(wǎng)位，所剩余的部分則仍為主機(jī)位。這使得IP地址的結(jié)地址的結(jié)構(gòu)分為三部分：網(wǎng)絡(luò)位、子網(wǎng)位和主機(jī)位。構(gòu)分為三部分：網(wǎng)絡(luò)位、子網(wǎng)位和主機(jī)位。 網(wǎng)絡(luò)工程師講義張智勇從上面的介紹我們知道，從上面的介紹我們知道，IPIP地址是以網(wǎng)絡(luò)號和主機(jī)號來表示網(wǎng)絡(luò)地址是以網(wǎng)絡(luò)號和主機(jī)號來表示網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)的，只有在一個網(wǎng)絡(luò)

19、號下的計算機(jī)之間才能上的主機(jī)的，只有在一個網(wǎng)絡(luò)號下的計算機(jī)之間才能“直接直接”互通，互通，不同網(wǎng)絡(luò)號的計算機(jī)要通過路由器才能互通。但這樣的不同網(wǎng)絡(luò)號的計算機(jī)要通過路由器才能互通。但這樣的劃分在某些情況下顯得并十分不靈活。為此劃分在某些情況下顯得并十分不靈活。為此IPIP網(wǎng)絡(luò)還允許劃分成網(wǎng)絡(luò)還允許劃分成更小的網(wǎng)絡(luò)，稱為子網(wǎng)（更小的網(wǎng)絡(luò)，稱為子網(wǎng)（SubnetSubnet），這樣就產(chǎn)生了子網(wǎng)掩碼。子），這樣就產(chǎn)生了子網(wǎng)掩碼。子網(wǎng)掩碼的作用就是用來判斷任意兩個網(wǎng)掩碼的作用就是用來判斷任意兩個IPIP地址是否屬于同一子網(wǎng)絡(luò)，地址是否屬于同一子網(wǎng)絡(luò)，這時只有在同一子網(wǎng)的計算機(jī)才能這時只有在同一子網(wǎng)的計算

20、機(jī)才能“直接直接”互通互通 。網(wǎng)絡(luò)工程師講義張智勇下面舉出一個B類IP地址作為例子B類地址類地址增加了子網(wǎng)號增加了子網(wǎng)號字段字段子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)掩碼TCP/IP體系規(guī)定用一個體系規(guī)定用一個32bit的子網(wǎng)掩碼來表示子網(wǎng)號字段的長度。的子網(wǎng)掩碼來表示子網(wǎng)號字段的長度。具體的做法如上圖所示具體的做法如上圖所示對于上圖的例子，第一個子網(wǎng)可是用的對于上圖的例子，第一個子網(wǎng)可是用的IP地址從地址從開始，開始，第二個子網(wǎng)可以使用的第二個子網(wǎng)可以使用的IP地址從地址從開始。開始。10Net-idHost-id10Net-idSubnet-idHost-id11111111 111111111111110000000000網(wǎng)絡(luò)工程師講義張智勇若知道一個主機(jī)的若知道一個主機(jī)的IP地址和子網(wǎng)掩碼，那么就能知道某地址和子網(wǎng)掩碼，那么就能知道某個個IP數(shù)據(jù)報是發(fā)給：數(shù)據(jù)