第二章網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議

第二章網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議通信網(wǎng)是由許多傳輸、交換等設(shè)備構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。這些設(shè)備之間交流中必須遵循用某種網(wǎng)絡(luò)通用語言描述的規(guī)則（沒有規(guī)則、不成網(wǎng)絡(luò)）。這規(guī)則即通信協(xié)議，如IP協(xié)議（InternetProtocol）是最典型的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議。遵守通信協(xié)議的設(shè)備，都能享受通信網(wǎng)的服務(wù)，不遵守通信協(xié)議的設(shè)備，不能享受通信網(wǎng)的服務(wù)。（別以為隨便弄個設(shè)備就能上網(wǎng)?。┧伎?什么是網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議？為什么需要網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議？2.1互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)（Internet），也叫因特網(wǎng)，是由許多網(wǎng)絡(luò)通經(jīng)路由器（網(wǎng)關(guān)）連接一起最大國際網(wǎng)絡(luò)，因特網(wǎng)中所有網(wǎng)絡(luò)都遵守IP協(xié)議，見圖1.上互聯(lián)網(wǎng)、qq聊天、發(fā)收電子郵件與從前許多人都去一個圖書館獲取信息、通過郵局發(fā)收信比，更方便、快速、廉價！下圖是互聯(lián)網(wǎng)的一部分，R是路由器。發(fā)送的數(shù)據(jù)包可以經(jīng)不同路徑，到達(dá)目的地時，重組。好像多人旅游可以分散出行，到達(dá)集合，靈活！圖1路由器與網(wǎng)關(guān)的作用思考2網(wǎng)關(guān)的作用是什么？1.網(wǎng)關(guān)又稱協(xié)議轉(zhuǎn)換（翻譯）器，它能將一網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包（分組）轉(zhuǎn)發(fā)給另一網(wǎng)絡(luò)，這些網(wǎng)絡(luò)可以使用不同協(xié)議，如廣域網(wǎng)與局域網(wǎng)。經(jīng)網(wǎng)關(guān)“翻譯”，使雙方都能“讀”懂，實現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)互相通信。注：廣域網(wǎng)是把局域網(wǎng)連接成為更大網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)，因特網(wǎng)是最大的廣域網(wǎng)。局域網(wǎng)如校園網(wǎng)。路由器最基本的作用思考3路由器最基本的作用是什么？什么是路由選擇？路由器最基本的作用是路由選擇；（人生路有平坦寬闊，也有崎嶇坎坷，君要慎重選擇?。┞酚蛇x擇即根據(jù)路由表決定下一跳地址，即下一站路由器地址。（哈哈，路由器怎么像青蛙一樣一跳一跳地?。┳⒁猓河行┞酚善骷嬗新酚伞⒕W(wǎng)關(guān)的作用。路由器R2的路由表

目的網(wǎng)絡(luò)地址 下一跳地址10.0.0.0 20.0.0.720.0.0.0 直接交付接口030.0.0.0 直接交付接口1設(shè)圖1網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)包的目的地址是網(wǎng)絡(luò)2，則下一跳是直接交付接口0。哈哈!路由表和交叉路口的交通指示牌差不多！2.2IP協(xié)議思考4IP協(xié)議做了哪些主要規(guī)定？IP協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，也就是一些規(guī)則。在此協(xié)議（規(guī)則）中主要規(guī)定：

1IP數(shù)據(jù)格式；

2IP地址格式及分配規(guī)律；

3路由選擇

因特網(wǎng)中廣泛采用的IP協(xié)議分五層，記住它們的名字，弄清誰在上層，誰在下層，以后學(xué)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)時，每層都要學(xué)哦!先做最要緊的事！這里重點(diǎn)學(xué)網(wǎng)絡(luò)（IP）層（承上啟下）。IP分層協(xié)議見下圖。思考5為什么網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議要分層？任何復(fù)雜問題都要分層研究。網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議是非常復(fù)雜的，分層后，每層協(xié)議僅完成部分獨(dú)立任務(wù)，這樣無論設(shè)計、運(yùn)維都簡單多了，好像學(xué)校分成學(xué)校層、學(xué)院層、教師層、學(xué)生層后，管理簡單多了。獨(dú)立意味著如果某一層進(jìn)行修改，不會影響其他層，大家可以分工合作，同時設(shè)計、運(yùn)維各層協(xié)議，高效！各層間通過接口聯(lián)系。接口即連接者，如考試成績單是教課老師與學(xué)院教學(xué)管理者之間的一個接口，也是教課老師與學(xué)生之間的一個接口。思考6數(shù)據(jù)報是用來是做什么的？思考7為什么同一報文的不同分組到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)時可能出現(xiàn)亂序？每個分組在傳輸中必須帶什么？

數(shù)據(jù)報是通過網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)的基本單元，特點(diǎn)：1.同一報文的不同分組可以由不同的傳輸路徑（路由選擇）通過通信網(wǎng)；2.同一報文的不同分組到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)時可能出現(xiàn)亂序、丟失現(xiàn)象（好像有人可能誤入歧途，甚至走上不歸路?。?；3.每個分組在傳輸中都必須帶有目的地址與源地址。源IP地址是發(fā)送數(shù)據(jù)包的那個電腦的IP地址（從哪里來的），目的IP地址是數(shù)據(jù)包要發(fā)送的目標(biāo)電腦IP地址（要到哪里去）。在整個發(fā)送和接收過程中，源IP地址、目的IP地址不變。思考8數(shù)據(jù)報為什么要分組？因要傳的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)太長，超過下層（數(shù)據(jù)鏈路層）最大傳送單元長度，需分成幾片,每片數(shù)據(jù)加首部為分組。單元長度長點(diǎn)怕啥？聽說過這詞嗎？小巧靈活！2.3IP數(shù)據(jù)報格式及參數(shù)解釋思考9IP數(shù)據(jù)報是什么？它由哪幾部分組成？IP協(xié)議定義了在因特網(wǎng)上傳輸?shù)陌?，稱為IP數(shù)據(jù)報(IPDatagram)。它包括首部（腦袋）和數(shù)據(jù)（身體）兩部分。首部有一個20字節(jié)定長部分和一個可選的變長部分。所有IP數(shù)據(jù)報必須有首部。首部中必須有源地址和目的地址。IP數(shù)據(jù)報如圖：

(1)版本指IP協(xié)議的版本，通信雙方使用的IP協(xié)議版本必須一致。如IP協(xié)議版本號為4（即IPv4）。(2)首部長度首部長度固定部分是20字節(jié)。(3)區(qū)分服務(wù)（服務(wù)類型）：傳輸時延、可靠性和優(yōu)先級等。一般不用，只有在使用區(qū)分服務(wù)時，這個字段才起作用。思考10數(shù)據(jù)報的總長度與首部長度、數(shù)據(jù)部分之間是什么關(guān)系？(4)總長度數(shù)據(jù)報的總長度即首部加上數(shù)據(jù)部分。不能超過下層最大傳送單元長度。(5)標(biāo)識數(shù)據(jù)報分成多個片后，須有相同的標(biāo)識，如分散旅游的同一個學(xué)校的學(xué)生必須有相同的學(xué)生證，集合時能找到。(6)片偏移當(dāng)數(shù)據(jù)超過下層最大傳輸值，要將數(shù)據(jù)包分片。片偏移指明該片相對原始數(shù)據(jù)報開始的位置。設(shè)每片長度1000，分3片。則第一片偏移值是0第二片偏移地址是0+1000=1000；第三片偏移地址是1000+1000=2000。思考11IP數(shù)據(jù)報首部中為什么有標(biāo)識、片偏移？當(dāng)IP數(shù)據(jù)報被分片后，每一片都成為一個分組，具有自己的IP首部，各分組可獨(dú)立傳輸，當(dāng)數(shù)據(jù)報的這些片到達(dá)目的端時有可能會失序。如果在相同數(shù)據(jù)報的各個分組中有相同的標(biāo)識、再考慮片偏移，接收端就能正確重裝成為原來的數(shù)據(jù)報。(7)生存時間生存時間表明數(shù)據(jù)報在網(wǎng)絡(luò)中的壽命。是為防止無法交付的數(shù)據(jù)報無限制在因特網(wǎng)中兜圈子，消耗網(wǎng)絡(luò)資源。(8)協(xié)議協(xié)議指明了當(dāng)網(wǎng)絡(luò)層組裝完成一個完整的數(shù)據(jù)報之后，該將它交給哪個上層協(xié)議處理。若沒有(8)協(xié)議，傳輸層會說：暈！你到底想交給TCP還是UDP？思考12數(shù)據(jù)報經(jīng)過路由器時，路由器是否檢驗其首部和數(shù)據(jù)？思考13如果首部在傳輸過程檢驗和有錯,IP層需要報告錯誤嗎？(9)首部檢驗和該字段只檢驗數(shù)據(jù)報首部，不檢驗數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)報每經(jīng)過一個路由器，路由器首部必須重新計算，即計算首部檢驗和（因為生存時間變化、標(biāo)志、片偏移等有可能變化，如丟包）。為減小計算量，