第3章TCPIP協(xié)議與IP地址

第3章TCP/IP協(xié)議與IP地址3.1TCP/IP協(xié)議3.2IP地址3.3子網(wǎng)劃分3.4Internet域名系統(tǒng)13.1

TCP/IP協(xié)議一、TCP/IP協(xié)議的基本概念TCP/IP協(xié)議是Internet中計算機之間進行網(wǎng)絡通信所必須共同遵循的一種通信協(xié)議；是以傳輸控制協(xié)議（TransmissionControlProtocol）和網(wǎng)際協(xié)議（InternetProtocol）為核心的一組協(xié)議。二、TCP/IP參考模型的發(fā)展在TCP/IP協(xié)議研究時沒有提出參考模型；1974年Kahn定義了最早的TCP/IP參考模型；1985年Leiner等對TCP/IP參考模型進一步的研究；目前我們使用的是版本4，一般被稱為IPv4；IPv6被稱為下一代的IP協(xié)議。2三、TCP/IP協(xié)議的特點開放的協(xié)議標準，可以免費使用，并且獨立于特定的計算機硬件與操作系統(tǒng)，隨著新的網(wǎng)絡服務的不斷出現(xiàn)，TCP/IP不斷補充；獨立于特定的網(wǎng)絡硬件，可以運行在局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)，更適用于互連網(wǎng)中；適用于不同類型的計算機與網(wǎng)絡之間的互聯(lián)。采用統(tǒng)一的網(wǎng)絡地址分配方案，使得整個TCP/IP設(shè)備在網(wǎng)中都具有唯一的地址；標準化的高層協(xié)議，提供多種可靠的用戶服務。3四、TCP/IP的參考模型TCP/IP分為四個層次，分別是網(wǎng)絡接口層、網(wǎng)際層、傳輸層和應用層。TCP/IP的層次結(jié)構(gòu)與OSI層次結(jié)構(gòu)的對照關(guān)系如下圖所示：物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡層傳輸層會話層表示層應用層網(wǎng)絡接口層網(wǎng)際層傳輸層應用層OSI的參考模型TCP/IP的參考模型41.網(wǎng)絡接口層又被稱為網(wǎng)絡訪問層，包括了能使用TCP/IP與物理網(wǎng)絡進行通信的協(xié)議，它對應OSI的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。TCP/IP標準并沒有定義具體的網(wǎng)絡接口協(xié)議，僅定義了如何與不同網(wǎng)絡進行接口。TCP/IP參考模型的最低層，負責通過網(wǎng)絡介質(zhì)發(fā)送和接收TCP/IP數(shù)據(jù)包;允許主機連入網(wǎng)絡時使用多種現(xiàn)成的與流行的協(xié)議，例如局域網(wǎng)的Ethernet、令牌網(wǎng)、分組交換網(wǎng)的X.25、幀中繼、ATM協(xié)議等;充分體現(xiàn)出TCP/IP協(xié)議的兼容性與適應性，它也為TCP/IP的成功奠定了基礎(chǔ)。52.網(wǎng)際層(網(wǎng)絡互聯(lián)層)網(wǎng)際層是在TCP/IP標準中正式定義的第一層。網(wǎng)際層所執(zhí)行的主要功能：處理來自傳輸層的分組，將分組形成數(shù)據(jù)包（IP數(shù)據(jù)包），并為該數(shù)據(jù)包進行路徑選擇，最終將數(shù)據(jù)包從源主機發(fā)送到目的主機。處理接收的數(shù)據(jù)報：檢查地址、處理或轉(zhuǎn)發(fā)。處理互連的路徑、流量控制、擁塞問題。在網(wǎng)際層中，最常用的協(xié)議是網(wǎng)際協(xié)議IP，其它一些協(xié)議用來協(xié)助IP的操作。6網(wǎng)際層的協(xié)議網(wǎng)際協(xié)議IP(InternetProtocol)IP協(xié)議的任務是對數(shù)據(jù)包進行相應的尋址和路由，并從一個網(wǎng)絡轉(zhuǎn)發(fā)到另一個網(wǎng)絡。向上一層提供統(tǒng)一的IP數(shù)據(jù)報，屏蔽低層各物理數(shù)據(jù)幀的差異性。網(wǎng)際控制報文協(xié)議ICMP(InternetControlMessageProtocol)為IP協(xié)議提供差錯報告。專門用來處理錯誤報告和控制。地址解析協(xié)議ARP(AddressResolutionProtocol)和反向地址解析協(xié)議RARP73.傳輸層傳輸層也被稱為主機至主機層，主要負責主機到主機之間實體間端對到端通信，解決下層沒有處理的通信問題。傳輸控制協(xié)議TCP(TransmissionControlProtocol)是傳輸層一種面向連接的通信協(xié)議，提供可靠的數(shù)據(jù)傳送。完成流量控制和差錯檢驗的任務，保證可靠的數(shù)據(jù)傳輸。用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP(UserDatagramProtocol)UDP協(xié)議是一種面向無連接的協(xié)議，它不能提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸。UDP不進行差錯檢驗，必須由應用層的應用程序?qū)崿F(xiàn)可靠性機制和差錯控制，以保證端到端數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性。84.應用層包含多有的高層協(xié)議，為應用程序提供訪問其它層服務的能力，定義應用程序用于交換數(shù)據(jù)的協(xié)議，為用戶提供所需的各種服務。在TCP/IP模型中，應用程序接口是最高層，它與OSI模型中的高三層的任務相同，用于提供網(wǎng)絡服務，比如文件傳輸、遠程登錄、域名服務和簡單網(wǎng)絡管理等。9應用層協(xié)議（一）超文本傳輸協(xié)議HTTP用于Internet中的客戶機與WWW服務器之間的數(shù)據(jù)傳輸；文件傳輸協(xié)議FTP實現(xiàn)主機之間的文件傳送；遠程終端協(xié)議TELNET本地主機作為仿真終端，登錄到遠程主機上運行應用程序；簡單郵件傳輸協(xié)議SMTP實現(xiàn)主機之間電子郵件的傳送；域名服務DNS用于實現(xiàn)主機名與IP地址之間的映射；10應用層協(xié)議（二）路由信息協(xié)議RIP用于網(wǎng)絡設(shè)備之間交換路由信息；動態(tài)主機配置協(xié)議DHCP實現(xiàn)對主機的地址分配和配置工作。

網(wǎng)絡文件系統(tǒng)NFS實現(xiàn)主機之間的文件系統(tǒng)的共享；引導協(xié)議BOOTP用于無盤主機或工作站的啟動簡單網(wǎng)絡管理協(xié)議SNMP實現(xiàn)網(wǎng)絡的管理；11五、TCP/IP協(xié)議集

123.2IP地址一、IP地址概述概念：為了實現(xiàn)主機間的通信，Internet采用一種全局通用的地址格式，為每一臺主機分配一個唯一不重復地址，以此屏蔽物理網(wǎng)絡地址的差異。作用：用于標識連入因特網(wǎng)上的每臺主機，它是每臺主機唯一的標識。IP地址是全球認可的通用地址格式，IP地址是全網(wǎng)唯一的。IP地址是運行TCP/IP協(xié)議的唯一標識。13二、IP地址的格式IP地址的格式：IP地址由網(wǎng)絡號與主機號兩部分組成，網(wǎng)絡號標識一個邏輯網(wǎng)絡，主機號標識網(wǎng)絡中一臺主機；在IPv4中，一個IP地址由32個二進制比特數(shù)字組成，通常被分割為4段，每段8比特，并用點分十進制表示。如：51包括三個部分：地址類別、網(wǎng)絡號和主機號；

14學院專業(yè)年級序號

090104001

090104001

信息信管04級001號

09.01.04.001張三

110010100111010110110011111110115115三、IP地址的類型

Internet的IP地址分為五種類型：A類、B類、C類、D類和E類161.A類地址A類地址的網(wǎng)絡數(shù)為27（128）個，每個網(wǎng)絡包含的主機數(shù)為224（16777216）個，A類地址的范圍是～55。172.

B類地址B類地址網(wǎng)絡數(shù)為214個，每個網(wǎng)絡號所包含的主機數(shù)為216個（實際有效的主機數(shù)是216-2）。B類地址的范圍為～55。18C類地址網(wǎng)絡數(shù)為221個，每個網(wǎng)絡號所包含的主機數(shù)為256（實際有效的為254）個。C類地址的范圍為～55.3.C類地址194.D類地址和E類地址D類地址用于多播，多播就是同時把數(shù)據(jù)發(fā)送給一組主機，只有那些已經(jīng)登記可以接收多播地址的主機，才能接收多播數(shù)據(jù)包。D類地址的范圍是～55。

E類地址為將來預留的，同時也可以用于實驗目的，它們不能被分配給主機。20IP地址的分類圖215.幾種特殊的IP地址

地址類型網(wǎng)絡號全0網(wǎng)絡號網(wǎng)絡號全1127主機號全0全0全1全1任意本機網(wǎng)絡直接廣播有限廣播回送用途系統(tǒng)啟動時使用標識一個網(wǎng)絡在特定網(wǎng)絡上廣播在本地網(wǎng)絡上廣播測試舉例5555226.保留地址為了避免某個單位選擇任意網(wǎng)絡地址，造成與合法的Internet地址發(fā)生沖突，IETF已經(jīng)分配了具體的A類、B類和C類地址供單位內(nèi)部網(wǎng)使用的保留地址，這些地址為：A類～55B類～55C類～55

23網(wǎng)絡中主機過多，會因廣播通信而飽和。為了減少網(wǎng)絡流量，提高網(wǎng)絡性能，簡化管理，需要將大網(wǎng)絡劃分為多個小的網(wǎng)絡，形成子網(wǎng)。3.3子網(wǎng)劃分技術(shù)（Subnetting）24對子網(wǎng)的劃分，可以將單個網(wǎng)絡的主機號分為兩個部分，其中一部分用于子網(wǎng)號編址，另一部分用于主機號編址。劃分子網(wǎng)號的位數(shù)，取決于具體的需要。若子網(wǎng)號所占的比特位越多，可分配給主機的位數(shù)就越少。3.3子網(wǎng)劃分技術(shù)（Subnetting）25如何得到一個IP地址的網(wǎng)絡號和主機號？如何確定一個IP地址所在網(wǎng)絡是否劃分了子網(wǎng)？以及在子網(wǎng)中的主機號呢？子網(wǎng)掩碼正是解決這兩個問題的關(guān)鍵技術(shù)。3.3子網(wǎng)劃分技術(shù)（Subnetting）263.3.1

子網(wǎng)掩碼1）概念子網(wǎng)掩碼（subnetmaskaddress）是網(wǎng)絡的一個重要屬性，它表明本網(wǎng)是如何劃分的，這也便于網(wǎng)絡設(shè)備盡快區(qū)分本網(wǎng)段與非本網(wǎng)段，從而簡化路由器的路由選擇算法。子網(wǎng)掩碼是一個32位的二制地址，子網(wǎng)掩碼：網(wǎng)絡標(netid)全為1，主機標識(hostid)全為0。272）子網(wǎng)掩碼的作用區(qū)分IP地址中的網(wǎng)絡部分與主機部分子網(wǎng)掩碼確定了32位的IP地址中有多少位是用于定義網(wǎng)絡，從而確定出主機所在的網(wǎng)絡地址。計算方法是用IP地址和子網(wǎng)掩碼作“與”運算，其結(jié)果就是本IP的網(wǎng)絡地址。將網(wǎng)絡劃分為若干子網(wǎng)段3.3.1子網(wǎng)掩碼28通過子網(wǎng)掩碼識別網(wǎng)絡地址TCP/IP對子網(wǎng)掩碼和IP地址進行“按位與”的操作。經(jīng)過按位與運算，可以將每個IP地址的網(wǎng)絡地址取出，從而知道IP地址所對應的網(wǎng)絡號和主機號。

IP地址110000001010100000000101000000111111111111111111

1111111100000000子網(wǎng)掩碼·······按位邏輯與運算·········110000001010100000000101

網(wǎng)絡號192.168.500000011主機號3293）子網(wǎng)掩碼的表示方法默認表示。根據(jù)IP地址的類型判斷.

例如：C類：)直接表示給出掩碼的4組數(shù)字，如92說明子網(wǎng)掩碼的1的位數(shù)利用在IP地后加上子網(wǎng)掩碼中1的位數(shù)，例如：51/243.3.1子網(wǎng)掩碼30子網(wǎng)劃分的步驟在劃分子網(wǎng)之前，需要確定所需要的子網(wǎng)數(shù)和每個子網(wǎng)的最大主機數(shù)，有了這些信息后，就可以定義每個子網(wǎng)的子網(wǎng)掩碼、網(wǎng)絡地址（網(wǎng)絡號+子網(wǎng)號）的范圍和主機號的范圍。劃分子網(wǎng)的步驟如下：確定需要多少子網(wǎng)號來唯一標識網(wǎng)絡上的每一個子網(wǎng)。確定需要多少主機號來標識每個子網(wǎng)上的每臺主機。定義一個符合網(wǎng)絡要求的子網(wǎng)掩碼。確定標識每一個子網(wǎng)的網(wǎng)絡地址。確定每一個子網(wǎng)上所使用的主機地址的范圍。31子網(wǎng)劃分實例32確定子網(wǎng)掩碼33確定標識每一個子網(wǎng)的網(wǎng)絡地址0011

9234確定每個子網(wǎng)的主機地址范圍

35每個子網(wǎng)中每臺主機的地址分配

363.3.3在windows操作系統(tǒng)中配置373.4域名系統(tǒng)

IP地址是一個具有32比特長的二進制數(shù)，對于一般用戶來說，要記住IP地址比較困難。為了向一般用戶提供一種直觀明了的主機識別符（主機名），TCP/IP協(xié)議專門設(shè)計了一種字符型的主機命名機制，給每一臺主機一個由字符串組成的名字，這種主機名相對于IP地址來說是一種更為高級的地址形式——域名。38一、層次型域名系統(tǒng)的命名名字空間被分成若干個部分并授權(quán)相應的機構(gòu)進行管理。該管理機構(gòu)又有權(quán)對其所管轄的名字空間進一步劃分，并再授權(quán)相應的機構(gòu)進行管理。如此下去，名字空間的組織管理便形成一種樹狀的層次結(jié)構(gòu)。39二、層次型命名機制管理一個層次型主機名由四部分組成：主機名機構(gòu)名二級域名頂級域名wwwnwsuafeducn2102780440三、Internet第一級域名的代碼及意義

域名代碼意義COM商業(yè)組織EDU教育機構(gòu)GOV政府部門MIL軍事部門NET網(wǎng)絡支持中心ORG其他組織ARPA臨時ARPA(未用)INT國際組織