网络互连
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网络层
3.3 IP地址与地址规划
思考：IP地址有什么用？
为了使信息能够在Internet上准确快捷地 传送到目的地，连接到Internet上的每台 计算机必须拥有一个唯一的地址。
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IP地址表示方法
⑴ 二进制表示
11001010 . 01100000 . 10000000 . 01000100
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3.2 TCP/IP
TCP/IP是一种异构网络环境的网络互联协议，其 目的在于通过它实现异构网络的互联通信。 TCP/IP协议的开发应用早于OSI/RM标准， TCP/IP协议因简洁、实用而得到广泛应用，已成 为事实上的工业标准和国际标准。 TCP/IP分为4层结构，与OSI/RM的7层结构相对 应。
• 127.0.0.1, 127.0.0.2, ……
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特殊的IP地址
当主机不清楚本网络地址的时候，广播地址 用255.255.255.255, 否则按规则2
1.若网络和主机地址全为0，即0.0.0.0,是表示主机地址未知。 若网络和主机地址全为1，即255.255.255.255,是表示该网络 的广播地址。 2.IP地址中主机地址全0表示网络地址 IP地址中主机地址全1表示该网络的广播地址 3.网络中第一段不能以127开头，A类地址中，127开头的IP地址 留给诊断专用。 因此：A类地址第一段范围为：1-126 4. 内网保留地址。用于用户组建局域网（内部网）。 A类：10.0.0.0 B类：172.16.0.0-172.31.0.0 C类：192.168.0.0-192.168.255.0
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网络中协议的必要性
其他网络
遵守协议规 则的连接
遵守协议规 则的连接
通过通信协 议进行交流
以互联网为代表的网络 网络中有各种特定的通信协议存在。在 遵守该协议的基础上，可以通过网络进 行通信，即使他们的操作系统不相同。
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3.1.1 基本概念
分层模型
B类 C类 A类
这些地址的网络地址分别是多少？
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IP地址分配的缺点
IP地址空间 使用空间 我们公司得到的是B类IP地址， 但是实际使用的IP地址只有 1000个，非常抱歉！
未使用空间
A公司得到 的空间
约 43 亿
在B类IP地址中，可以使用 65000个IP地址，但得到它的A 公司实际才使用了1000个地址， 浪费了64000个IP地址。 而B公司得到的是C类IP地址， 该类中只拥有254个IP地址。因 我们公司得到的是C类IP地址， 此如果B公司需要使用的IP地址 B公司得到但要有500台计算机使用互联 网，IP地址空间不足 超过254个，就无法应对了。 的空间
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TCP/IP协议
Application Layer HTTP FTP Transport Layer TCP UDP
应用层 传输层 Internet 层
IP
Internet Layer ICMP IGMP
ARP
Network Interface Layer ATM Ethernet
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IP地址的划分 子网掩码相关计算
202.120.88.0 ~ 202.120.88.255
11001010 11001010 11001010 11001010
01111000 01111000 01111000 01111000
01011000 01011000 01011000 01011000
应 用 层
客户端程 序（Web 浏览器、 邮件发送 程序） 低层
服务器程序 （HTTPd和 邮件等后台 程序）
低层
实际的通信控制是由低层来完成
应用层通过相互之间的确认识别，来进行请求和 应答等交换在应用层中运行的很多应用程序都是 在客户端与服务器端之间实现功能的。
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TCP/IP协议各层的功能
将较大的问题分解成若干的小任务，然 后逐一解决
这种将大任务分解为若干个小任务的解 决问题的方法称为分层模型。
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实际邮政系统信件发送、接收过程示意图
发信者 书写信件 贴邮票 送邮箱
收信者
通信者活动
通信者活动
阅读信件
收集信件 盖邮戳 信件分拣
邮局服务业务
邮局服务业务
信件投递 信件分拣
TCP/IP协议各层的功能
网络层的功能
B站 C站
A站
D站
只要明确知道目的地是D站，而并不需要知道中途 经过了多少个车站。在互联网中也是同样，如果 明确接收方，就可以决定传送的路线
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TCP/IP协议各层的功能
网络接口层的功能 主要负责数据包（帧）的物理接收和发送功能， 可以分为物理层和数据链路层。
⑵ 点分十进制表示
上述IP地址为：202.96.128.68
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IP 地址分类
A类
B类
C类
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IP地址的划分 IP地址分类
各类IP地址的范围 各类IP地址的网络数：2n 各类IP地址每个网络内的主机数：2m-2
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练习： 判断下列IP地址的类型，该地址的网络标识和主机标 识分别是多少？
IP地址 ⑴ 138.69.35.38 类型 网络标识 138.69 210.32.128 66 主机标识 35.38 6 80.58.18
138.69.35.38 ⑴ ⑵ 210.32.128.6 210.32.128.6 ⑵ ⑶ 66.80.58.18 ⑶ 66.80.58.18
信件打包 送运输部门
邮局转送业务
邮局转送业务
分发邮件 邮件拆包
路由选择 运输
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运输部门的邮件运输业务
转送邮局 接收邮包
协议中层的概念
人们之间通过声音发 出的语言进行交流， 而不识别电气信号
由声音组 2 成的语言 协议 由电气信 1 号组成的 电话协议 由声音组 2 成的语言 协议 由电气信 1 号组成的 电话协议
采用分层模型来解决网络通信问题：将网络通信问题分解为 若干个小问题——分层，为每个小问题设计单独的协议，这 样利于每个协议的设计、编码与测试。
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OSI/RM 7层模型
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OSI参考模型中的信息流
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相邻层次关系
1） 模型中每一层都是依靠下一层提供的服务 实现本层功能。 2） 模型中每一层的功能都是为上一层提供服 务，且屏蔽实现的方法与细节。
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IP地址的划分 子网掩码 根据IP地址和子网掩码计算对应的网络地址
• 将IP地址和子网掩码进行“位与”运算 • 举例：202.120.88.166 / 26
11001010 01111000 01011000 10100110 位与 11111111 11111111 11111111 11000000 11001010 01111000 01011000 10000000
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ຫໍສະໝຸດ Baidu
TCP/IP的分层结构
OSI的参考模式 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 网络接口层 物理层 传输层 网络层 应用层 TCP/IP的参考模式
OSI模型与TCP/IP模型的对照
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TCP/IP协议各层的功能
应用层的功能
服务请求 应 用 服务应答 层
传输层的功能 在传输层中，要识别从高层传递来的信息应该 传送到对方哪个应用程序，并将该信息作为端口号 添加在报头信息中。 同时，对于从低层的网络层中传递来的信息， 要确认数据包是否缺失，如果数据包发生缺失等情 况，会请求再次发送。 传输层中存在TCP和UDP两种功能不同的协议。
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格式（format） 格式是交换信息的结构 需要预先设定好信息的结构 如果相互之间不理解该结构，是不能建立通信的
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网络中协议的必要性
这次野餐 大家都去 吗？ 嗯？为什么 不去
通过会话 进行交流 我不去。 ×&^&% $&^%# @^(
由人组成的网络 人们集中的情况下存在预先设定好的规则和语言 体系。遵守这些规则就可以参加到网络中，而如 果使用其他语言，网络的交流就会变得很困难
划分后IP地址由三部分组成： 网络号、子网号以及主机号。
Network -number 网络号（ ） 主 机 号（Host-number ）
Network -number 子网号（ Subnet-number 主机号（Host-number 网络号（ ） ） ）
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IP地址的划分 子网掩码 用来区分IP地址中哪些位属于网络地址，哪些 位属于主机地址 子网掩码中的“1”表示IP地址中对应的位属于 网络地址，“0”则表示主机地址 通常情况下，子网掩码由一串连续的“1”和一 串连续的“0”组成，也采用“点分十进制记法” 来书写 简化书写方式：202.120.88.0/24
实用网络技术
张凯旺 电子邮件：kw@xtu.edu.cn
第3讲 网络互连
张凯旺 电子邮件：kw@xtu.edu.cn
3.1 OSI/RM OSI/RM
（Open System Interconnection/Reference Model）
——开放系统互连参考模型 3.1.1 基本概念
1.协议（protocol）:是通信双方为了实 现通信所进行的约定或所作的对话规则， 由三大要素构成：
思考：何时需要计算网络地址？
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地址规划
通常规划一个网络时划分子网的步骤如下： （1）确定子网掩码 1. 确定需要多少个子网号来惟一标识每一个子网。 2. 确定需要多少个主机号来标识每个物理网络 (子网)上的每 台主机。 3. 综合考虑子网数和子网中的主机数后，确定一个符合要求 的子网掩码。 （2）确定标识每个子网的网络号。 （3）确定每个子网上可以使用的主机号的范围。
00 000000 01 000000 10 000000 11 000000
每个子网的网络地址 每个子网的地址范围 每个子网的可用地址范围
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IP地址的划分 C类网络可能的子网划分方式及其子网掩码
子网地址位数 思 0 考 1 ： 为 2 能 为何 3 子 、网 4 地 ？址 5 位 6 数 不 子网数 子网掩码 1 255.255.255.0 2 4 8 16 32 最大主机数 254 255.255.255.128 126 255.255.255.192 62 255.255.255.224 30 255.255.255.240 255.255.255.248 14
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子网与子网掩码
一个标准的A类、B类和C类网络可以进一
步划分为子网。
子网划分技术能够使单块网络地址横跨几
个物理网络，这样路由器所连接的多个物
理网络可以是同属于一个网络的不同子网。
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划分子网的方法 将IP地址的主机号部分划分成两部分 一部分标识子网，另一部分仍然作主机号
• 语法：信息构成格式 • 语义：信息的含义 • 规则：信息的顺序与速率
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协议（protocol）
通信中的约定。由格式和过程来构成
你好！ 你好！
过程（procedure）
过程是信息交换的方法 在左边的例子中发出“你 好”的问候后，对方也会 回答“你好”，这样就开 始通信了
喂！你 好！
电话之间通过 电气信号进行 通信，不区分 声音和语言
你好！
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3.1.2 OSI/RM
通过网络进行信息交互的过程是一项非常复杂的工程：
发送方：信息——>数据——>电磁信号； 接收方：电磁信号——>数据——>信息； 必须解决数据传输中的寻址、流量控制、差错控 制等问题；
IP地址的划分 特殊的IP地址 网络地址：IP地址中主机地址部分全为0 广播地址：IP地址中主机地址部分全为1 0.0.0.0
• 代表路由表的缺省路由 • 代表主机本身（尚未获得IP地址情况下）
255.255.255.255：受限广播或本地广播 127.0.0.0/8：Loopback地址，用于测试TCP/IP
网络层
3.3 IP地址与地址规划
思考：IP地址有什么用？
为了使信息能够在Internet上准确快捷地 传送到目的地，连接到Internet上的每台 计算机必须拥有一个唯一的地址。
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IP地址表示方法
⑴ 二进制表示
11001010 . 01100000 . 10000000 . 01000100
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3.2 TCP/IP
TCP/IP是一种异构网络环境的网络互联协议，其 目的在于通过它实现异构网络的互联通信。 TCP/IP协议的开发应用早于OSI/RM标准， TCP/IP协议因简洁、实用而得到广泛应用，已成 为事实上的工业标准和国际标准。 TCP/IP分为4层结构，与OSI/RM的7层结构相对 应。
• 127.0.0.1, 127.0.0.2, ……
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特殊的IP地址
当主机不清楚本网络地址的时候，广播地址 用255.255.255.255, 否则按规则2
1.若网络和主机地址全为0，即0.0.0.0,是表示主机地址未知。 若网络和主机地址全为1，即255.255.255.255,是表示该网络 的广播地址。 2.IP地址中主机地址全0表示网络地址 IP地址中主机地址全1表示该网络的广播地址 3.网络中第一段不能以127开头，A类地址中，127开头的IP地址 留给诊断专用。 因此：A类地址第一段范围为：1-126 4. 内网保留地址。用于用户组建局域网（内部网）。 A类：10.0.0.0 B类：172.16.0.0-172.31.0.0 C类：192.168.0.0-192.168.255.0
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网络中协议的必要性
其他网络
遵守协议规 则的连接
遵守协议规 则的连接
通过通信协 议进行交流
以互联网为代表的网络 网络中有各种特定的通信协议存在。在 遵守该协议的基础上，可以通过网络进 行通信，即使他们的操作系统不相同。
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3.1.1 基本概念
分层模型
B类 C类 A类
这些地址的网络地址分别是多少？
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IP地址分配的缺点
IP地址空间 使用空间 我们公司得到的是B类IP地址， 但是实际使用的IP地址只有 1000个，非常抱歉！
未使用空间
A公司得到 的空间
约 43 亿
在B类IP地址中，可以使用 65000个IP地址，但得到它的A 公司实际才使用了1000个地址， 浪费了64000个IP地址。 而B公司得到的是C类IP地址， 该类中只拥有254个IP地址。因 我们公司得到的是C类IP地址， 此如果B公司需要使用的IP地址 B公司得到但要有500台计算机使用互联 网，IP地址空间不足 超过254个，就无法应对了。 的空间
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TCP/IP协议
Application Layer HTTP FTP Transport Layer TCP UDP
应用层 传输层 Internet 层
IP
Internet Layer ICMP IGMP
ARP
Network Interface Layer ATM Ethernet
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IP地址的划分 子网掩码相关计算
202.120.88.0 ~ 202.120.88.255
11001010 11001010 11001010 11001010
01111000 01111000 01111000 01111000
01011000 01011000 01011000 01011000
应 用 层
客户端程 序（Web 浏览器、 邮件发送 程序） 低层
服务器程序 （HTTPd和 邮件等后台 程序）
低层
实际的通信控制是由低层来完成
应用层通过相互之间的确认识别，来进行请求和 应答等交换在应用层中运行的很多应用程序都是 在客户端与服务器端之间实现功能的。
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TCP/IP协议各层的功能
将较大的问题分解成若干的小任务，然 后逐一解决
这种将大任务分解为若干个小任务的解 决问题的方法称为分层模型。
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实际邮政系统信件发送、接收过程示意图
发信者 书写信件 贴邮票 送邮箱
收信者
通信者活动
通信者活动
阅读信件
收集信件 盖邮戳 信件分拣
邮局服务业务
邮局服务业务
信件投递 信件分拣
TCP/IP协议各层的功能
网络层的功能
B站 C站
A站
D站
只要明确知道目的地是D站，而并不需要知道中途 经过了多少个车站。在互联网中也是同样，如果 明确接收方，就可以决定传送的路线
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TCP/IP协议各层的功能
网络接口层的功能 主要负责数据包（帧）的物理接收和发送功能， 可以分为物理层和数据链路层。
⑵ 点分十进制表示
上述IP地址为：202.96.128.68
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IP 地址分类
A类
B类
C类
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IP地址的划分 IP地址分类
各类IP地址的范围 各类IP地址的网络数：2n 各类IP地址每个网络内的主机数：2m-2
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练习： 判断下列IP地址的类型，该地址的网络标识和主机标 识分别是多少？
IP地址 ⑴ 138.69.35.38 类型 网络标识 138.69 210.32.128 66 主机标识 35.38 6 80.58.18
138.69.35.38 ⑴ ⑵ 210.32.128.6 210.32.128.6 ⑵ ⑶ 66.80.58.18 ⑶ 66.80.58.18
信件打包 送运输部门
邮局转送业务
邮局转送业务
分发邮件 邮件拆包
路由选择 运输
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运输部门的邮件运输业务
转送邮局 接收邮包
协议中层的概念
人们之间通过声音发 出的语言进行交流， 而不识别电气信号
由声音组 2 成的语言 协议 由电气信 1 号组成的 电话协议 由声音组 2 成的语言 协议 由电气信 1 号组成的 电话协议
采用分层模型来解决网络通信问题：将网络通信问题分解为 若干个小问题——分层，为每个小问题设计单独的协议，这 样利于每个协议的设计、编码与测试。
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OSI/RM 7层模型
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OSI参考模型中的信息流
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相邻层次关系
1） 模型中每一层都是依靠下一层提供的服务 实现本层功能。 2） 模型中每一层的功能都是为上一层提供服 务，且屏蔽实现的方法与细节。
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IP地址的划分 子网掩码 根据IP地址和子网掩码计算对应的网络地址
• 将IP地址和子网掩码进行“位与”运算 • 举例：202.120.88.166 / 26
11001010 01111000 01011000 10100110 位与 11111111 11111111 11111111 11000000 11001010 01111000 01011000 10000000
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TCP/IP的分层结构
OSI的参考模式 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 网络接口层 物理层 传输层 网络层 应用层 TCP/IP的参考模式
OSI模型与TCP/IP模型的对照
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TCP/IP协议各层的功能
应用层的功能
服务请求 应 用 服务应答 层
传输层的功能 在传输层中，要识别从高层传递来的信息应该 传送到对方哪个应用程序，并将该信息作为端口号 添加在报头信息中。 同时，对于从低层的网络层中传递来的信息， 要确认数据包是否缺失，如果数据包发生缺失等情 况，会请求再次发送。 传输层中存在TCP和UDP两种功能不同的协议。
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格式（format） 格式是交换信息的结构 需要预先设定好信息的结构 如果相互之间不理解该结构，是不能建立通信的
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网络中协议的必要性
这次野餐 大家都去 吗？ 嗯？为什么 不去
通过会话 进行交流 我不去。 ×&^&% $&^%# @^(
由人组成的网络 人们集中的情况下存在预先设定好的规则和语言 体系。遵守这些规则就可以参加到网络中，而如 果使用其他语言，网络的交流就会变得很困难
划分后IP地址由三部分组成： 网络号、子网号以及主机号。
Network -number 网络号（ ） 主 机 号（Host-number ）
Network -number 子网号（ Subnet-number 主机号（Host-number 网络号（ ） ） ）
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IP地址的划分 子网掩码 用来区分IP地址中哪些位属于网络地址，哪些 位属于主机地址 子网掩码中的“1”表示IP地址中对应的位属于 网络地址，“0”则表示主机地址 通常情况下，子网掩码由一串连续的“1”和一 串连续的“0”组成，也采用“点分十进制记法” 来书写 简化书写方式：202.120.88.0/24
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第3讲 网络互连
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3.1 OSI/RM OSI/RM
（Open System Interconnection/Reference Model）
——开放系统互连参考模型 3.1.1 基本概念
1.协议（protocol）:是通信双方为了实 现通信所进行的约定或所作的对话规则， 由三大要素构成：
思考：何时需要计算网络地址？
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地址规划
通常规划一个网络时划分子网的步骤如下： （1）确定子网掩码 1. 确定需要多少个子网号来惟一标识每一个子网。 2. 确定需要多少个主机号来标识每个物理网络 (子网)上的每 台主机。 3. 综合考虑子网数和子网中的主机数后，确定一个符合要求 的子网掩码。 （2）确定标识每个子网的网络号。 （3）确定每个子网上可以使用的主机号的范围。
00 000000 01 000000 10 000000 11 000000
每个子网的网络地址 每个子网的地址范围 每个子网的可用地址范围
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IP地址的划分 C类网络可能的子网划分方式及其子网掩码
子网地址位数 思 0 考 1 ： 为 2 能 为何 3 子 、网 4 地 ？址 5 位 6 数 不 子网数 子网掩码 1 255.255.255.0 2 4 8 16 32 最大主机数 254 255.255.255.128 126 255.255.255.192 62 255.255.255.224 30 255.255.255.240 255.255.255.248 14
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子网与子网掩码
一个标准的A类、B类和C类网络可以进一
步划分为子网。
子网划分技术能够使单块网络地址横跨几
个物理网络，这样路由器所连接的多个物
理网络可以是同属于一个网络的不同子网。
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划分子网的方法 将IP地址的主机号部分划分成两部分 一部分标识子网，另一部分仍然作主机号
• 语法：信息构成格式 • 语义：信息的含义 • 规则：信息的顺序与速率
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协议（protocol）
通信中的约定。由格式和过程来构成
你好！ 你好！
过程（procedure）
过程是信息交换的方法 在左边的例子中发出“你 好”的问候后，对方也会 回答“你好”，这样就开 始通信了
喂！你 好！
电话之间通过 电气信号进行 通信，不区分 声音和语言
你好！
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3.1.2 OSI/RM
通过网络进行信息交互的过程是一项非常复杂的工程：
发送方：信息——>数据——>电磁信号； 接收方：电磁信号——>数据——>信息； 必须解决数据传输中的寻址、流量控制、差错控 制等问题；
IP地址的划分 特殊的IP地址 网络地址：IP地址中主机地址部分全为0 广播地址：IP地址中主机地址部分全为1 0.0.0.0
• 代表路由表的缺省路由 • 代表主机本身（尚未获得IP地址情况下）
255.255.255.255：受限广播或本地广播 127.0.0.0/8：Loopback地址，用于测试TCP/IP