第8節(jié) 網(wǎng)絡協(xié)議.ppt

1、1.8網(wǎng)絡協(xié)議，指網(wǎng)絡中通信雙方必須遵守的通信協(xié)議。通信協(xié)議對網(wǎng)絡的通信速率、傳輸代碼、代碼結構、傳輸控制步驟和差錯控制設置了嚴格的標準，以確保網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院桶踩?。在通信過程中，為了實現(xiàn)兩個節(jié)點之間的對話，有必要在通信節(jié)點之間建立一個通信工具，即接口。接口使每個節(jié)點能夠交換信息。該接口通常包括兩個部分：一是硬件部分，用于實現(xiàn)節(jié)點間的信息傳輸；另一個是軟件部分，用于規(guī)定雙方在交流時必須遵守的交流規(guī)則。1.8.1網(wǎng)絡協(xié)議概述網(wǎng)絡協(xié)議是指接口的軟件部分，主要由三部分組成：1)第一部分是語義，它決定了雙方之間的會話類型，主要表達了要發(fā)送的控制信息的類型、要完成的動作和要做出的響應。2)第二

2、部分是語法，它決定了雙方對話的格式，主要表達用戶數(shù)據(jù)和控制信息的結構和格式。3)第三部分是時間序列，主要用于解釋時間實現(xiàn)順序，以確定雙方的反應關系。在網(wǎng)絡通信過程中，呼叫關系只發(fā)生在相鄰的兩層之間。這是因為節(jié)點之間的復雜連接，在制定通信協(xié)議時，復雜的組件通常被分解成一些簡單的部分，然后再將它們組合起來。常用的復合模式是分層調用模式，即上層調用下一層，與下一層沒有任何關系。通常，用戶應用程序被視為頂層，物理通信介質被視為底層。頂層和底層之間的協(xié)議處理分為幾層，然后規(guī)定每層的處理任務和每兩個相鄰層之間的接口標準。為了使不同的網(wǎng)絡能夠相互通信，國際標準化組織在1978年提出了“開放系統(tǒng)互連”模型。該

3、模型將計算機網(wǎng)絡體系結構的通信協(xié)議自下而上分為七層：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層、傳輸層、會話層、表示層和應用層。目前，現(xiàn)場視察模型已經(jīng)成為各種計算機網(wǎng)絡結構的統(tǒng)一標準。1.8.2協(xié)議1。傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議的發(fā)展早期的傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議(傳輸控制/網(wǎng)際協(xié)議)是為美國的ARPA網(wǎng)絡設計的，目的是使不同的計算機具有互連能力并在共同的網(wǎng)絡環(huán)境下運行。其主要目的是實現(xiàn)異構網(wǎng)絡中的通信，后來發(fā)展成為互聯(lián)網(wǎng)標準。所有連接到互聯(lián)網(wǎng)的計算機都需要傳輸控制協(xié)議。目前，大多數(shù)操作系統(tǒng)都以TCP/IP協(xié)議為其基本組件。TCP是一種傳輸控制協(xié)議，它提供了可靠的數(shù)據(jù)信息傳輸服務。IP協(xié)議是一種互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，它是一種

4、數(shù)據(jù)報協(xié)議，支持互聯(lián)網(wǎng)之間的互連，并提供互聯(lián)網(wǎng)之間的互連功能。因此，TCP/IP協(xié)議是一種與下層數(shù)據(jù)鏈路層和物理層無關的協(xié)議，它可以有效地支持下層兩層協(xié)議組成的物理網(wǎng)絡結構。目前，通用網(wǎng)絡采用TCP/IP協(xié)議進行通信。2.IP地址和分類IP地址是網(wǎng)絡中系統(tǒng)的標識，每個IP地址由兩部分組成：網(wǎng)絡號和主機號。網(wǎng)絡號用于標識物理網(wǎng)絡。同一網(wǎng)絡上的所有主機需要使用相同的網(wǎng)絡號，這在網(wǎng)絡中是唯一的。主機號用于標識網(wǎng)絡中的工作站、服務器、路由器和TCP/IP主機。對于同一個網(wǎng)絡，主機號是唯一的，每個TCP/IP主機都由一個IP地址決定。也就是說，網(wǎng)絡號用于標識特定的物理網(wǎng)絡，而主機號用于區(qū)分同一物理網(wǎng)絡中

5、的不同主機。(1)IPv4目前，網(wǎng)絡中使用IPv4版本的IP地址，有二進制表示和點分十進制表示兩種形式。每個IP地址的長度為4個字節(jié)，也就是說，它由4個8位二進制字段組成為了便于管理不同規(guī)模的網(wǎng)絡，互聯(lián)網(wǎng)定義了五種IP地址類型，這五種類型可以由IP地址的前八位來確定：類型IP形式網(wǎng)絡號主機號A類W . X . y . z . W . X . y . z . B類W . X.y.z W . X類W . X . y . z . W . X . y . z . D類多播地址e。這五種類型地址的特征如下：1)A類地址可以有大量的主機， 最高位為0，接下來的7位代表網(wǎng)絡號，其余24位代表主機號，共有27

6、(128)個網(wǎng)絡和224(16777216)臺主機。 2)乙類地址分配給中型和大型網(wǎng)絡。最高的兩位總是設置為二進制10，最后14位用于標識網(wǎng)絡號。允許的網(wǎng)絡數(shù)量為214，主機數(shù)量為216。3)C類地址用于局域網(wǎng)，高3位設置為二進制110，后21位用于標識網(wǎng)絡號。允許的網(wǎng)絡數(shù)量為221，主機數(shù)量為28。4)D類地址用于多播組用戶，高4位始終設置為1110，其余位用于指示客戶端所屬的組。5)E類地址僅用于測試，高4位始終設置為1111，因此不能分配給主機。分配網(wǎng)絡號和主機號時應遵守以下準則：6)網(wǎng)絡號不能是127，標識號保留用于環(huán)路和診斷功能，如“Ping 127.0.0.1”檢查本機網(wǎng)絡適配器是

7、否正常工作。7)您不能將網(wǎng)絡號和主機號的每一位都設置為1。如果每個位都是1，該地址將被解釋為網(wǎng)絡內廣播地址，而不是主機號碼。8)網(wǎng)絡號和主機號的所有位都不能設置為0。如果每個位都是0，地址將被解釋為“這個網(wǎng)絡”。9)對于同一個網(wǎng)絡，主機號必須是唯一的，否則會出現(xiàn)分配了IP地址或IP地址沖突的錯誤。(2) IPv6使用長度為128位的IP地址，完全解決了IPv4地址不足的問題。128位地址空間足以讓大型企業(yè)將其所有設備(如計算機、打印機甚至尋呼機)連接到互聯(lián)網(wǎng)，而無需擔心IP地址不足。IPv6的地址格式不同于IPv4。IPv6地址由8個地址字段組成，每個字段包含16個地址位，用4個十六進制數(shù)字表

8、示，字段之間用冒號分隔。除了128位地址空間，IPv6還為點對點通信設計了一個分層地址，稱為聚合全局單播地址。分層結構的前三個地址位是地址類型前綴，用于區(qū)分其他地址類型。以下13位TLA(頂級聚合)標識、32位NLA(低級聚合)標識、16位服務級別協(xié)議(位置級聚合)標識和64位主機接口標識分別用于標識層次結構中從上到下排列的TLA、NLA、服務級別協(xié)議和主機接口。TLA是一個與長途服務提供商和電話公司相連的公共網(wǎng)絡接入點，它從IANA等國際互聯(lián)網(wǎng)注冊中心獲得地址。NLA通常是一家大型互聯(lián)網(wǎng)服務提供商，它從TLA申請地址，并將該地址分配給服務級別協(xié)議。服務水平協(xié)議也可以被稱為訂戶，訂戶可以是一個

9、組織或一個小型互聯(lián)網(wǎng)服務提供商。SLA負責為其用戶分配地址，通常為其用戶分配由連續(xù)地址組成的地址塊，這樣這些機構就可以建立自己的地址層次結構來識別不同的子網(wǎng)。層次結構的底部是網(wǎng)絡主機。1 . 8 . 3 TCP/IP的命令測試通?？梢允褂肨CP/IP的測試命令來檢查網(wǎng)絡設置是否正確。操作系統(tǒng)中保留了地址127.0.0.1，這是機器內部的一個IP地址。您可以使用此地址進行測試，以檢查網(wǎng)絡協(xié)議是否正常工作。使用TCP/IP命令測試網(wǎng)絡設置的具體測試步驟如下：1)點擊Windows 98/2000/NT中的“開始”按鈕，在彈出菜單的“程序”中選擇“微軟操作系統(tǒng)模式”，進入命令行模式。2)在命令行提示

10、符下輸入“Ping本地主機”或“Ping 127.0.0.1”以完成連接測試。兩者指定的IP地址相同，Ping命令會自動將本地主機解析為IP地址127.0.0.1。3)這里，“Ping”是測試網(wǎng)絡是否正常工作的網(wǎng)絡命令。如果屏幕上出現(xiàn)以下消息，則表明該協(xié)議工作正常，否則為錯誤。TCP/需要重新安裝IP協(xié)議或調整相關硬件設置：用32字節(jié)數(shù)據(jù)鎖定127.0.0.1:從127.0.0.1:字節(jié)回復=32次1毫秒TTL=128從127.0.0.1:字節(jié)回復=32次1毫秒TTL=128從127.0.0.1:字節(jié)回復=32次1毫秒TTL=128從127.0.0.1:字節(jié)回復方法是在命令提示符下鍵入“Pin

11、g本地地址”，Ping后的IP地址“l(fā)ocal- address”是您自己的IP地址。如果屏幕上出現(xiàn)以下消息，則網(wǎng)卡配置沒有錯誤：用32字節(jié)的數(shù)據(jù)Ping 172 . 16 . 10 . 220 :從172.16.10.220:字節(jié)=32時間1毫秒TTL=128從172.16.10.3:字節(jié)回復。2203330006=32時間1毫秒TTL=128從172回復如果出現(xiàn)其他信息，則表明網(wǎng)卡設置有問題，需要重新檢查所有參數(shù)。在檢查了TCP/IP協(xié)議配置和網(wǎng)卡設置的正確性后，還需要檢查整個網(wǎng)絡是否暢通。方法是使用Ping命令測試計算機所在網(wǎng)絡中主服務器的連通性。如果出現(xiàn)錯誤消息，則表明客戶端沒有與服務

12、器連接，有必要檢查網(wǎng)絡電纜、網(wǎng)關、網(wǎng)絡設置和其他相關設置是否錯誤。1.8.4域名系統(tǒng)域名系統(tǒng)是一個分布式數(shù)據(jù)庫，是一個用于管理互聯(lián)網(wǎng)上主機的分層命名系統(tǒng)。域名系統(tǒng)提供的服務可以解析域名。域名是一個易于記憶且具有實際意義的互聯(lián)網(wǎng)地址，域名和IP地址以分布式方式存儲。這樣，域名服務請求首先到達空間相對較近的域名系統(tǒng)主機。如果域名無法解析，域名系統(tǒng)主機會將請求轉發(fā)給遠程域名系統(tǒng)主機，以獲得進一步的解釋。常見域名系統(tǒng)的后綴及其含義如表1.1所示。表1.1域名后綴及其含義，1。域名解析過程域名系統(tǒng)客戶向本地域名系統(tǒng)服務器發(fā)送域名查詢請求。如果域名系統(tǒng)服務器本身有客戶想要查詢的數(shù)據(jù)，它會直接返回給客戶；如

13、果沒有，服務器將聯(lián)系其他DNS服務器，從其他服務器獲取查詢信息，然后將其返回給用戶。2.域名系統(tǒng)和網(wǎng)絡域名系統(tǒng)的集成靜態(tài)管理IP地址，而網(wǎng)絡域名系統(tǒng)動態(tài)管理IP地址；域名系統(tǒng)可以為非微軟客戶提供IP地址解析，而WINS不能為非微軟客戶提供IP地址解析。“動態(tài)域名系統(tǒng)”可以通過域名系統(tǒng)和域名系統(tǒng)的集成來實現(xiàn)。其基本原理是域名解析系統(tǒng)解析上層域名，然后將解析結果傳送給WINS，WINS為用戶獲取最終的IP地址。1.8.5動態(tài)主機配置協(xié)議(DHCP)是引導協(xié)議(BOOTP)的擴展，它在客戶機/服務器模式下工作，并提供了一種動態(tài)配置客戶機IP地址和配置參數(shù)的機制。DHCP服務器可以自動為客戶端分配IP

14、地址，并配置其他相關的工作參數(shù)，這使得網(wǎng)絡上的計算機之間的通信管理變得方便和容易。DHCP服務通過租用機制為客戶端提供IP地址，有效地節(jié)省了網(wǎng)絡中的IP地址資源。IP地址的租期從1分鐘到100年不等，可以自行設定。當租用期到期時，服務器可以收回分配的IP地址，并將其分配給其他機器。用戶還可以更新原始的IP地址和相應的配置參數(shù)。1.8.6 Windows互聯(lián)網(wǎng)命名服務Windows互聯(lián)網(wǎng)命名服務(WINS服務)提供了一個分布式數(shù)據(jù)庫，用于在路由網(wǎng)絡環(huán)境中注冊和查詢IP地址與網(wǎng)絡基本輸入輸出系統(tǒng)(NetBIOS)名稱之間的映射，從而解決了NetBIOS名稱與IP地址之間的轉換。WINS服務可以為客

15、戶提供動態(tài)的IP地址分配。此外，WINS服務可以完全與DHCP協(xié)議接口。當DHCP服務器給一臺計算機分配一個地址時，新的地址可以直接反映在WINS數(shù)據(jù)庫中，這使得整個網(wǎng)絡系統(tǒng)的維護和管理非常靈活和方便。WINS服務基于客戶機/服務器工作模式，由兩部分組成，即WINS服務器和WINS客戶機。其中，WINS服務器主要負責處理客戶發(fā)送的名稱和IP地址的注冊和注銷信息。當WINS客戶端查詢域名時，服務器將返回與當前查詢的名稱對應的IP地址，并備份數(shù)據(jù)庫。當客戶加入或離開網(wǎng)絡時，應該向WINS服務器注冊他們的名字或取消注冊。進行通信時，客戶端應該查詢服務器以確定遠程計算機的地址。WINS以集中的方式有效地管理了IP地址和計算機名之間的映射。集中管理可以減少網(wǎng)絡流量，提高管理效率。然而，在某些情況下，它可能成為網(wǎng)絡傳輸速率的瓶頸。此外，WINS可以與域名系統(tǒng)集成，使非WINS用戶可以通過域名系統(tǒng)服務器解析獲得NetBIOS名稱，為異構網(wǎng)絡的互聯(lián)提供了有效手段。在具有WINS服務的網(wǎng)絡環(huán)境中，一旦WINS客戶端啟動計算機并初始化了TCP/IP協(xié)議，它就