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1
网络互联技术
多种异构网络的连接:LAN与LAN、LAN与WAN、
WAN与WAN
¾ 互连(Inter connection):
专指网络间底层的物理上的连接
,
通常是硬件连
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专指网络间底层的物理上的连接
,
通常是硬件连
接。(如:路由器、网关)
¾互联(internet working):
主要指网络间高层的逻辑上的连接,指各层所遵循的
协议,通常是软件连接。
TCP/IP的协议结构
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协议由网络定义
协议由网络定义
下面主要内容
网络层协议
传输层协议
高层协议
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高层协议
¾ 会话层
¾ 表示层
¾ 应用层
一. 网络层(互联网层)
¾ 网络层负责数据报经过多条链路、成功和有效率地由信源
传递到信宿。
网络层协议
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网络层的具体任务
¾ 信源到信宿的传递 通过多条网络连接将一个数据报从它的
起始点尽力传输到期望的目的点。
¾ 逻辑寻址 在报文头部加入源和宿的地址信息。
¾ 路由 在多条到达目的地的路径中,选择一条最佳路径。
¾
地址转换
将逻辑地址翻译成对应的物理地址
。
为IP 地址
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¾
地址转换
将逻辑地址翻译成对应的物理地址
。
12
网络层协议
互联网的每一台主机都被分配唯一的32bit互
连网地址,简称为IP地址。
在互联网上发送的每个数据报都中包含这种
32
位源
IP
地址和目的
IP
地址
。
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32
位源
IP
地址和目的
IP
地址
。
IP地址可由两部分组成,即网络标识和主机
标识(Netid and Hostid)。
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2
IP 地址
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网络标识:确定了计算机从属的物理网络。
主机地址:确定计算机在该物理网络中的编号。
每台计算机分配的IP地址必须唯一。
IP地址
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A、B、C是主要类型地址。
D类用于多点投递(组播传输), E类是备用地址。
常用4个十进制表示,每个十进制对应一字节,十进制
之间用“.”隔开。
A类:7位表示网络标识,可识别126(其中全0和全1为特殊
地址
)
个有效网络
。
24
位作为主机标识
,
每个网络包含
地址
)
个有效网络
。
24
位作为主机标识
,
每个网络包含
16,777,216个主机。一般分配给具有大量主机的网络用户。
B类:14位表示网络标识,允许16384个B类网络。16位作为
主机标识,每个网络包含65536个主机。一般分配给具有中
等规模主机数的网络用户。
C类: 21位表示网络标识,允许2,097,152个C类网络。8位
作为主机标识,每个网络号包含256个主机。一般分配给小
型局域网用户。
¾IP地址的范围:
0.0.0.0 127.255.255.255
网络标志 主机标志
A类
网络标志 主机标志
223.255.255.255192.0.0.0
C类
网络标志
网络标志 主机标志
主机标志
128.0.0.0 191.255.255.255
B类
网络标志
网络标志 主机标志
主机标志
¾特殊的IP地址(P150)
IP地址将地址划分为两部分组成:子网标识和主机标识两
部分组成。
子网掩码用来从IP地址中取出网络部分。
子网掩码的表示方法:
网络标识部分:用1表示(屏蔽子网地址);
主机标识部分
:
用
0
表示
。
子网掩码
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主机标识部分
:
用
0
表示
。
如: IP地址 202.119.32.89
子网掩码 255.255.255.0
(11111111 11111111 11111111 00000000)
将目标计算机的IP地址与子网掩码相“与”,来得出目标
计算机所在网络的网络标识。
网络标识: 202.119.32.0
工作原理:
¾ 当一台计算机(1)向另一台计算机(2)发送数据时,它(1)首先将目标计
算机(2)的IP地址与自己的子网掩码相“与”,得出目标计算机(2)所
在网络的网络标识。
¾ 如果网络标识和自己所在的网络标识相同,就使用本地网络通信机制
进行通信;
子网掩码
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¾ 否则,就会认为这是一个跨子网通信,计算机会把该数据包交给路由
器去处理,通过路由找到目标子网。
12
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3
网络层协议
互联网的每一台主机都被分配唯一的32bit互连网地
址,简称为IP地址( IPV4 )。
在互联网上发送的每个数据报都中包含这种32位源IP
地址和目的
IP
地址
。
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地址和目的
IP
地址
。
IP地址可由两部分组成,即网络标识和主机标识
(Netid and Hostid)。
¾ IPv6地址空间由IPv4的32位扩大到128位,2的128次方形成
了一个巨大的地址空间。
¾ 采用IPV6地址后,未来的移动电话、冰箱等信息家电都可
以拥有自己的
IP
地址
。
IP V6
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以拥有自己的
IP
地址
。
¾ IPv6地址的基本形式X : X : X : X : X : X : X : X,X
是一个4位十六进制整数(16位二进制)。
¾ 例如:21DA:00D3:0000:2F3B:02AA:00FF:FE28:9C5A 是一
个完整的IPv6地址。
TCP/IP的协议结构
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协议由网络定义
协议由网络定义
网络层协议
IP协议的主要功能:
¾将传输层送来的消息组装成IP数据报,并把
IP数据报传递给网络接口层。
¾IP协议制定了统一的IP数据报格式、IP数据
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报的路由机制,使数据报独立地传向目标。
IP数据报基本格式
IP数据报头基本格式(P147)
最小时延、最大吞吐量、最高可靠性、
最小费用等。
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4
网络层协议
IP协议的主要功能:
¾将传输层送来的数据组装成IP数据报,并把IP数据报
传递给网络接口层。
¾IP协议制定了统一的IP数据报格式、IP数据报的路由
机制
,
使数据报独立地传向目标
。
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机制
,
使数据报独立地传向目标
。
网络层还包括几个可选的子协议,如:
地址转换协议(ARP)
反向地址转换协议(RARP)
互连网控制报文协议(ICMP)
网络互连协议TCP/IP
IP中还包括几个可选的子协议,如:
¾地址转换协议(ARP)——负责将32bit的IP地址转换成以太
网的48bit地址,以适应在以太网上的传输;
¾
反向地址转换协议
(RARP)
——
与
ARP
相反
,
将以太网的地址
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¾
反向地址转换协议
(RARP)
与
ARP
相反
,
将以太网的地址
转换成32bit的IP地址;
¾互连网控制报文协议(ICMP)——提供一个特殊的报文在互连
网的结点之间进行监测和控制。
ARP协议是“Address Resolution Protocol”(地址解析
协议)的缩写。
局域网中,网络中实际传输的是“帧”,帧中携带目标主
机的
MAC
地址
。
以太网中
,
一个主机要和另一个主机进行直
地址转换协议(ARP)
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机的
MAC
地址
。
以太网中
,
一个主机要和另一个主机进行直
接通信,必须要知道目标主机的MAC地址。
这个目标MAC地址是如何获得的?它就是通过地址解析协
议获得的。
功能:所谓“地址解析”就是主机在发送帧前将目标IP地
址转换成目标MAC地址的过程。
过程:通过目标设备的IP地址,查询目标设备的MAC地址,
以保证通信的顺利进行
。
地址转换协议(ARP)
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以保证通信的顺利进行
。
在每台安装有TCP/IP协议的电脑里都有一个ARP缓存表,
表里的IP地址与MAC地址是一一对应的。
如上图所示,有两个网段、三台主机、两个
网关、分别是:
主机名 IP地址 MAC地址
网关1 192.168.1.1 01-01-01-01-01-01
主机A 192.168.1.2 02-02-02-02-02-02
主机B 192.168.1.3 03-03-03-03-03-03
网关2 10.1.1.1 04-04-04-04-04-04
主机C 10.1.1.2 05-05-05-05-05-05
假如主机A要与主机B通讯:
A首先会通过网络掩码比对,确认出主机B是否在自己同一网
段内;
如果在,A检查自己ARP缓存中是否有192.168.1.3这个地址
地址转换协议(ARP)
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对应的MAC地址;
如果没有,A向局域网的广播地址发送ARP请求包,大致的意
思是”192.168.1.3(B)的MAC地址是什么请告诉
192.168.1.2(A)”,而 广播地址会把这个请求包广播给局域网
内的所有主机;
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