第6章 网际层 IP
TCPIP体系结构
TCPIP体系结构TCP/IP体系结构及相关协议开放系统互联参考模型属于理论上的结构模型，在实际⽹络中并没有具体的⽹络采⽤这样的体系结构，⽽使⽤最多的体系结构是TCP/IP结构。
TCP/IP体系结构使⽤最多的⽹络协议是TCP/IP协议。
在安装操作系统时，系统会默认安装TCP/IP协议。
⽤户可以在计算机的⽹络属性中查找到该协议。
本章着重介绍TCP/IP体系结构及TCP/IP协议的相关内容。
5.1 TCP/IP体系结构20世纪70年代，当时的ARPA为了实现异种⽹络间的互联，⼤⼒资助⽹间⽹技术的开发与研究。
1973年9⽉，美国斯坦福⼤学的⽂顿·瑟夫与卡恩提出了TCP/IP协议。
1983年，ARPANET 全部转换成了TCP/IP协议。
⽬前，⼤部分的计算机系统都安装有相应的TCP/IP协议。
TCP/IP 协议是⼀个协议族，其中TCP和IP是两个重要的协议。
TCP/IP是国际互联⽹（Internet）采⽤的标准协议。
Internet的迅速发展和普及，使得TCP/IP协议成为全世界计算机⽹络中使⽤最⼴泛、最成熟的⽹络协议，并成为事实上的国际标准。
TCP/IP协议是⼀种异构⽹络互联的通信协议，它同样也适⽤于在⼀个局域⽹中实现不同种类的计算机间的互联通信。
5.1.1 基本概念1．TCP/IP的层次结构TCP/IP体系结构如图5-1所⽰分为4层，分别是物理和数据链路层、⽹际层、传输层和应⽤层，都是建⽴在硬件基础上的。
TCP/IP体系结构与OSI参考模型相⽐结构更简单，如图5-2所⽰。
2．TCP/IP体系结构的重要性（1）Internet从理论到应⽤与TCP/IP是密不可分的。
（2）TCP/IP是⼀些常⽤操作系统内置的⽹络协议。
（3）⼀些⽹络应⽤系统，如Oracle数据库系统等都⽀持TCP/IP协议。
传输层⽹际层物理和数据链路层图5-1 TCP/IP体系结构图5-2 TCP/IP体系结构与OSI参考模型相对⽐5.1.2客户机/服务器模型客户机/服务器⽅式是TCP/IP的进程间经常使⽤的通信⽅式，这种⽅式所描述的是进程间的服务与被服务的关系。
Internet基础 IPv4、IPv6和域名
b、行政域名是横向域名，使用直辖市和各省（自治区）的名称缩 写，直辖市和各省（自治区）所属单位可以在其下建立三级域名。 主机域名的三级域名一般代表主机所在的域或组织。四级域名一般 表示主机所在单位的下一级单位。
6.4.4 Internet的域名服务
前八个域名属于组织模式，最后一个域属于地域模式。
6.4.4 域名服务
从理论上讲，域名可以无限 细化，但通常不超过五级。
4、中国的域名体系
除顶级域名外，各个国家有权决定如何进一步划分域名。大部分国 家按组织模式进一步划分。 1) 中国在国技互联网络信息中心（InterNIC）正式注册并运行的顶 级域名是“cn”，中国互联网络信息中心（CNNIC）工作委员会在 国务院信息办的授权和领导下，负责管理和运行中国顶级域名cn。 2) 中国互联网的二级域名分为“类别域名”和“行政域名”。
6.4.4 Internet的域名服务
DNS包含两方面：主机域名的管理和主机域名与IP地址间 的映射。 1、DNS概念（1984年公布）
1) 采用层次化、分布式、面向客户机/服务器模式的名字管理来代 替原来的集中管理，允许命名管理者在较低的结构层次上管理他们 自己的名字。 2) 可以把名字空间划分的足够小，由不同的组织进行分散管理，使 名字管理更加灵活方便。
6.4.4 Internet的域名服务
5、域名解析
1) 定义：字符型主机域名比数字型IP地址更容易记忆，但在通信时 必须将其映射成能直接用于TCP/IP协议通信的数字型IP地址，将主 机域名映射为IP地址的过程称为域名解析。
2) 方向：从主机域名到IP地址的正向解析；从IP地址到主机域名的 反向解析。域名解析是由一系列的域名服务器DNS来完成。域名服 务器实际是运行在指定的主机上的软件，能够完成从域名到IP地址 的映射。
网际协议(IP,Internet Protocol)
网际协议（IP，Internet Protocol）网际协议（IP，Internet Protocol）网际协议（IP）是开放系统互联模型（OSImodel）的一个主要协议，也是TCP/IP中完整的一部分。
尽管“因特网”（Internet）这个词在协议的名字里出现，但其使用范围却超出了因特网，事实上，因特网上的所有系统都使用或兼容IP，而IP却可以用在与因特网无关的各种网络上。
准确地说，只要是需要有效地连接众多机器的网络，使用IP都很合适，尽管现在IP面临一些竞争者，例如适用于中小型网络微机的NovellNetWare IPX。
IP完成什么工作呢？它主要的任务有两个：一是寻址，二是管理分割数据片（Datagrams）。
用IP传输数据片十分可靠，它决定数据片传送的目标，当传输通道发生问题时还会选择其他路径。
IP的第二个重要特性常用作处理网路不理想的情况，例如数据片输送延时，传输路径出错，数据在分割或重组时出错等。
然而IP并不保证信息被准确接收，因为它只检测标题信息（HeaderInformation），不会检测数据片的数据，这些是其他层模型的工作（说起这一点，IP 对较早期传送的包处理也不恰当，它仅仅猜测周围的节点中哪个最好，却不能保证该节点是最快和最有效的）。
IP中的一部分定义了网关如何管理数据片，在什么时候以及如何产生出错信息，和怎样恢复错误。
前面已经提及数据是如何分割和重组的，IP所提供的包（Packet）最大是65,535字节，这不是大部分网络能处理的，因此IP在有必要的情况下会自动把数据片分割成较小的数据片。
当第一个从大数据片分割出来的小数据片到达目的地的时候，接收方的IP层就开始重组这些数据，重组数据的顺序依照IP标题的一个域。
如果预定时间之内没有收到所有数据片的话，接收方就会放弃以接收的数据片。
因此，理论上一个完整的数据片能成功地发送的机会比一个被分割的数据片大，这也是很多程序避免分割数据的原因。
第6章IP协议
（2）因特网主干网上的路由表中的项目数急剧增长
（3）整个IPv4地址空间最终将全部耗尽
无类域间路由CIDR
CIDR 最主要的特点有两个： （1）CIDR消除了传统的A类、B类和C类地址以及划分子网 的概念，可更有效地分配IPv4地址空间，并且可以在IPv6 使用之前容许因特网的规模继续增长。它的记法是： IP地址：：＝{<网络前缀>,<主机号>} （2）CIDR将网络前缀相同的连续的IP地址组成“CIDR地址 块”。一个CIDR地址块是由该块的起始地址和地址块中的 地址数来定义的。这样，地址块也可用斜线记法来表示
支持路由聚合，能够将路由表中的许多路由条目合并为 成更少的数目
无类域间路由CIDR
网络前缀 划分子网在一定程度上缓解了因特网在发展中遇到到的困 难。然而在1992年因特网仍然面临三个必须尽早解决的问
题，这就是：
（1）B类地址在1992年已分配了近一半，眼看就要在1994 年3月全都分配完毕
192.168.1.192/27 192.168.1.224/27 30
无类域间路由CIDR
CIDR（Classless Inter-Domain Routing）：无类 域间路由
减缓IP地址的消耗和解决路由表增大的问题
允许不再使用标准的A、B、C三类IP地址，网络位和主 机位的区分将完全依靠子网掩码
192.168.10.61 /28
可变长子网掩码VLSM
VLSM（Variable-length subnet mask）：可变长子网掩码
一个主网络中定义多个子网，多个子网可能使用不同长度的掩码
172.16.1.0/24 172.16.14.32/27 172.16.14.132/30
TCPIP模型及OSI七层参考模型各层的功能和主要协议
TCPIP模型及OSI七层参考模型各层的功能和主要协议TCP/IP模型和OSI七层参考模型是两种不同的网络协议体系架构，用于描述和管理计算机网络中传输数据的过程。
虽然它们是两个独立的模型，但是它们之间存在着很多相似之处。
下面详细介绍TCP/IP模型和OSI七层参考模型各层的功能和主要协议。
一、TCP/IP模型TCP/IP模型是互联网常用的网络协议体系架构，由四个层次构成，即网络接口层、网际层、传输层和应用层。
1.网络接口层：网络接口层是通过物理连接和电流，将数据变成二进制电信号以便于在网络中传输。
它负责将数据包转换成比特流传输，是数据在局域网中的传输介质，主要包含物理层和数据链路层。
物理层：负责物理传输介质的传输细节，如光纤、电缆等。
数据链路层：负责数据在物理网络中的传输，通过帧传输保证数据的准确性，如以太网、WiFi等。
主要协议：Ethernet、PPP、ARP等。
2.网际层：网际层是在网络中定位和标识主机的过程，它负责通过IP地址将数据传输到目标主机。
网际层是TCP/IP模型中最重要的层，提供传送和路由数据包的功能。
主要协议：IP、ICMP、ARP、RARP等。
3.传输层：传输层主要是为应用层提供可靠的数据传输，负责数据的分段、传输和排序，确保数据的有序、可靠和无差错。
主要协议：TCP、UDP。
4.应用层：应用层是TCP/IP模型最上层的层次，主要是用户和网络应用之间的接口层。
应用层的协议提供了网络应用之间的通信。
主要协议：HTTP、FTP、SMTP、DNS等。
二、OSI七层参考模型OSI（Open System Interconnection）七层参考模型是国际标准化组织（ISO）提出的通信协议模型，它将数据传输过程分成了七个不同层次，分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
1.物理层：物理层是物理媒介上数据的传输和传输的电流、光信号转换的功能部分，负责传输原始的比特流。
《数据通信与计算机网络》电子教案第6章 网际层 IP
B
16382
20971 50
128.1
191.254
65 534
C
192.0.1
233.255.254
254
网络和现代通信技术基础——Internet网际层
6.2 IP地址与ARP
IP地址的转换： 标志主机地址的是机器的物理地址，又称为MAC地址。 MAC地址是集成在网卡上的，所以又叫做硬件地址。MAC地址是一个 6字节（48bit）二进制数，采用16进制表示法例如：09 E0 AC 00 9B 0D。 从IP地址到物理地址的转换是由地址解析协议ARP来完成。 主机A的ARP工作过程如下： （设：寻找主机B的物理地址） （1）ARP进程在本局域网上广播发送一个ARP请求分组，上面有主机 B的IP地址； （2）在本局域网上的所有主机上运行的ARP进程都收到此ARP请求分 组； （3）主机B在ARP请求分组中见到自己的IP地址，就向主机A发送一个 ARP响应分组，写入自已的物理地址； （4）主机A收到主机B的ARP响应分组后，就在其ARP高速缓存中写入
6.2 IP地址与ARP
1. IP地址及其表示方法 点分十进制记法： 130.9.44.192。 IP地址的结构分为两部分： 网络号：net-id 主机号：host-id IP地址的类别： 常用的有A、B、C三类地址。
网络和现代通信技术基础——Internet网际层
6.2 IP地址与ARP
IP 地址的结构与分类：
IP地址的分配与管理 ：
网络互连时IP地址分配示意
网络和现代通信技术基础——Internet网际层
6.2 IP地址与ARP
子网划分 为了使IP地址的使用更加灵活，在IP地址中又 增加了一个“子网号字段”，为获得地址的 单位进行二次分配提供了方便
计算机网络基础 第6章 常用网络命令
① 知名端口的范围为0～1023。
② 注册端口的范围为1024～49151。
③ 动态和/或私有端口的范围为49152～65535。
管理好端口号对于保证网络安全有着非常重要 的意义，黑客往往通过探测目的主机开启的端 口号进行攻击。所以，对那些没有用到的端口 号，最好将它们关闭。
6.2 ARP和RARP协议
(3) 参数出错报告
路由器或目的主机在处理收到的数据包时，如果发现 包头参数中存在无法继续完成处理任务的错误，则将 该丢弃该数据包，并向源主机发送参数出错报告，指 出可能出现错误的参数位置。
6.3.2 ICMP控制报文
ICMP控制报文包括拥塞控制和路由控制两部分。
(1) 拥塞控制与源抑制报文
[Adapter]] [/flushdns] [/displaydns] [/registerdns] [/showclassid Adapter] [/setclassid Adapter [ClassID]]
位，最小为8。 (3) 校验和：计算对象包括伪协议头、UDP报头和数据。校验和为可
选字段，如果该字段设置为0，则表示发送者没有为该UDP数据报 提供校验和。
6.1.6 TCP/UDP 端口
端口号被设计用来区分运行在单个设备上的 多个应用程序。
由于在同一台机器上可能会运行多个网络应 用程序，所以计算机需要确保目的计算机上 接收源主机数据包的软件应用程序的正确性， 以及响应能被发送到源主机的正确应用程序 上。该过程正是通过使用TCP或UDP端口号来 实现的。
(5) 保留：占6位，为将来的应用而保留，目前置为“0”。 (6) 标识：占6位，有6个标识位(以下是设置为1时的意义)。
① 紧急位(URG)：紧急指针有效。 ② 确认位(ACK)：确认号有效。 ③ 急迫位(PSH)：接收方收到数据后，立即送往应用程序。 ④ 复位位(RST)：复位由于主机崩溃或其他原因而出现的错误 的连接。 ⑤ 同步位(SYN)：SYN=1，ACK=0表示连接请求消息（第一次握 手）；SYN=1，ACK=1表示同意建立连接消息（第二次握手）； SYN=0，ACK=1表示收到同意建立连接消息（第三次握手）。 ⑥ 终止位(FIN)：表示数据已发送完毕，要求释放连接。
计算机网络课后习题与答案
计算机⽹络课后习题与答案第⼀章计算机⽹络概论第⼆章数据通信技术1、基本概念（1）信号带宽、信道带宽，信号带宽对信道带宽的要求答：信号带宽是信号所占据的频率范围；信道（通频）带宽是信道能够通过的信号的频率范围；信号带宽对信道带宽的要求：信道（通频）带宽>信号带宽。
（2）码元传输速率与数据传输速率概念及其关系？答：码元传输速率（调制速率、波特率）是数据信号经过调制后的传输速率，表⽰每秒传输多少电信号单元，单位是波特；数据传输速率（⽐特率）是每秒传输⼆进制代码的位数，单位是b/s或bps；两者的关系：⽐特率＝波特率×log2N，N为电脉冲信号所有可能的状态。
（3）信道容量与数据带宽答：信道容量是信道的最⼤数据传输速率；信道带宽W是信道能够通过的信号的频率范围，由介质的质量、性能决定。
（4）数字信号的传输⽅式、模拟信号的传输⽅式答：数字信号传输:数据通信1）数/模转换-->模拟通信系统-->模/数转换2）直接通过数字通信系统传输模拟信号传输1）模拟通信：直接通过模拟通信系统2）数字通信:模/数转换-->数字通信系统-->数/模转换2、常⽤的多路复⽤技术有哪些？时分复⽤与统计复⽤技术的主要区别是什么？答：常⽤的多路复⽤技术有空分多路复⽤SDM、频分多路复⽤FDM、时分多路复⽤TDM 和波分多路复⽤WDM；时分复⽤与统计复⽤技术的主要区别是：时分多路复⽤：1）时隙固定分配给某⼀端⼝2）线路中存在空闲的时隙统计时分多路复⽤（按排队⽅式分配信道）：1）帧的长度固定2）时隙只分配给需要发送的输⼊端3、掌握T1和E1信道的带宽计算⽅法。
答：每⼀个取样值⽤8位⼆进制编码作为⼀个话路，则24路电话复⽤后T1标准的传输⽐特率为多少？8000×(8×24+1)=1544000b/sE1 标准是32路复⽤（欧洲标准）传输⽐特率为多少？8000×(8×32)= 2048000bps 4、⽐较电路交换、报⽂交换、分组交换的数据报服务、分组交换的虚电路服务的优缺点？5、指出下列说法错误在何处：（1）“某信道的信息传输速率是300Baud”；（2）“每秒50Baud的传输速率是很低的”；（3）“600Baud和600bps是⼀个意思”；（4）“每秒传送100个码元，也就是每秒传送100个⽐特”。
第六章计算机网络及其应用
同轴电缆
同轴电缆由一对导体组成，它们是按“同轴”的形式构成 线对，最里面是内导体，外包一层绝缘材料，外面再套一 个空心的圆柱形外导体，最外面则是起保护作用的塑料外 皮。内导体和外导体构成一组线对，外导体也可由编织线 来实现。
光缆
光缆由包裹在一起的一根或多根光纤构成。光纤是一根很 细的可传导光线的纤维媒体，其半径仅几微米至一二百微 米。制造光纤的材料可以是超纯硅、合成玻璃或塑料。
主机号，也叫做主机地址，用于标识同一个网络上的各个计算 机。
IP地址有二进制和十进制两种格式。十进制格式是由二 进制翻译过来的，用十进制表示为了便于使用和记忆。 二进制的IP地址共有32位，如：11001010 01100011 01100000 01000100，若将每个字节用一个十进制数表 示，并用“．”分隔，上例就变为 202.99.96.68。
收点（目的）之间构成一条实际连接的专用物理线路，最 典型的电路交换网络就是公用电话交换网（PSTN）。 （2）报文交换网络 报文交换又称为存储转发技术，该方式不需要建立一条专 用的物理线路。信息先被分解成报文，然后一站一站地从 源头送达目的地，这有点类似通常的邮政寄信方式。 （3）分组交换网络 分组交换网络的基本原理与报文交换相同，它也不需要建 立专用的物理线路，但信息传送的方式不是报文而是分组， 分组的最大长度比报文短得多。
按网络的拓扑结构分类:
网络拓扑结构是指组成计算机网络的计算 机、通信设备和通信线路的物理布局，即 计算机网络是怎样构成的一种图示。
网络的基本拓扑结构主要有四种：总线型、 星型、环型、网状型。实际网络的拓扑结 构可以是这些基本结构的扩展或混合使用。
总线型
总线结构是使用同一条通信线路连接所有计算 机的一种方式，也就是说，所有计算机共用同 一条通信线路
TCPIP协议分析总结
第一章计算机网络基础1.协议是指在计算机网络中，为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定的集合，如交换数据的格式、编码方式、同步方式等。
协议定义了通信的方式和进行通信的时间，主要包括语法、语义和同步3个关键要素。
语法：定义了所交换数据的格式和结构，以及数据出现的顺序。
语义：定义了发送者或接受者所要完成的操作，包括对协议控制报文组成成分含义的约定。
同步：定义了事件实现顺序以及速度匹配。
体现在当两个实体进行通信时，数据发送的事件以及发送的速率。
2.OSI参考模型3.TCP/IP协议族Tcp表示传输控制协议，ip表示网际协议，tcp/ip实际上是一系列协议。
4.网络层也称为互联网层，由于该层的主要协议为IP，通常也简称为IP层。
该层主要负责相邻计算机之间的通信，把某主机（信源）上的数据包发送到因特网中的任何一台目标主机（信宿）上，即点到点通信。
其包括三方面功能。
处理来自传输层的数据报发送请求处理输入数据报处理路径、流控、拥塞等问题。
5.数据传输过程1.在信源上利用所需的应用层协议(FTP)将数据流传送给信源上的传输层。
2.在传输层将应用层的数据流截成若干分组，加上tcp首部生成tcp段，送交网络层。
3.网络层给tcp报文段封装上源、目的主机IP的ip首部生成ip数据报，送交链路层。
4.信源的链路层封装上源、主机mac帧的mac帧头和帧尾，根据目的mac地址，将mac帧发往中间路由器。
5.路由器根据目的ip地址进行选择传输路径，转发ip数据报。
6.数据传输到信宿，链路层去掉mac帧的mac帧头和帧尾，送交信宿的网络层。
7.信宿网络层检查ip数据报首部，如果与计算结果不一致则丢弃，一致则去掉ip首部送交信宿传输层。
8.传输层检查tcp报文段的顺序号，若正确，则向信源发送确认信息。
9.信宿传输层去掉tcp首部，将排好顺序的分组组成的应用数据流传给信宿上的相应程序。
6.客户机、服务器模式基本工作流程客户机程序首先发起连接请求，而服务器程序响应请求，通过确认与客户机程序建立通信连接。
TCPIP协议簇网际层协议
网络和主机号
地址类型
A B C
网络号码
126 16,384 2,097,152
主机号码
16,777,214 65,534 254
网络
126= 27-1 (127.0.0.0 Reserved) 16384 = 214 2,097,152 = 221
主机
16,777,214 = 224 - 2 65,534 = 216 - 2 254 = 28 - 2
36
练习：IP地址分类
Address 10.2.1.1 128.63.2.100 201.222.5.64 192.6.141.2 130.113.64.16 256.241.201.10
net-id 24 bit
host-id 8 bit
D 类地址 1 1 1 0
多播地址
E 类地址 1 1 1 1 0
保留为今后使用
22
IP 地址分类
A类:
N
H
H
H
B类:
N
N
H
H
C类:
N
N
N
H
D类: 组播地址
E类: 保留为今后使用
N = 网络号 H = 主机号
23
点分十进制记法
机器中存放的 IP 地址 是 32 bit 二进制代码
D 类地址 1 1 1 0
多播地址
E 类地址 1 1 1 1 0
保留为今后使用
21
IP 地址中的网络号字段和主机号字段
A 类地址 0
net-id 8 bit
host-id 24 bit
B 类地址 1 0
E 类n1地6etb-i址idt 保留为今后使用
host-id 16 bit
ipv6 分层分类方法
ipv6 分层分类方法
IPv6（互联网协议第6版）是下一代互联网协议，用于在计算机网络中分配和标识主机地址。
IPv6地址的分层分类方法主要包括以下三个层次：
1. 接口层（Physical Layer）：这一层主要负责处理物理传输介质的细节，包括电信号的发送和接收、物理连接的建立和维护等。
2. 链路层（Link Layer）：链路层负责处理数据帧的传输和接收，包括帧的封装、错误检测和纠正、链路状态的维护等。
3. 网络层（Network Layer）：网络层负责进行路由选择和数据包的转发，包括IP地址的分配、路由表的更新、数据包的分段和重组等。
此外，IPv6地址还可以根据其类型进一步分类，包括单播地址、任播地址和组播地址。
其中，单播地址用于标识一个接口，用于传输数据到某个接口上。
单播地址又可以分为全球单播地址、唯一本地地址、链路本地地址和未指定地址等。
以上信息仅供参考，如有需要，建议咨询专业技术人员。
网络层(IP层)知识总结
网络层1.网络层提供的两种服务虚电路(VC):面向的，由网络确保提供可靠的服务。
借鉴与电信网络。
两个计算机通信前先建立。
数据报服务：网络层向上只提供简单灵活的，无连接的，尽最大努力交付数据报服务。
网络层不提供服务质量承诺。
依据：计算机比机智能，有很强的差错处理能力。
由于传输网络不提供端到端的可靠服务，因此路由器可以设计的简单，价格低廉。
2.网际协议IP网际协议IP是TCP/IP体系中最主要的协议之一。
IP协议配套使用的有：●地址解析协议ARP(Address Resolution Protocol)●逆地址解析协议RARP(Reverse Address Resolution Protocol)●网际控制报文协议ICMP(Internet Control Message Protocol)●网际组织管理协议IGMP(Internet Group Management Protocol)ICMP和IGMP使用IP协议IP协议使用ARP和RARP协议IP协议实现网络互连，使参与互连的性能各异的网络从用户看起来好像是一个统一的网络3.什么是虚拟互联网络(逻辑互联网络)互连起来的物理网络的异构性本来是客观存在的，但利用IP协议可以使这些性能各异的网络在网络层看起来好像是一个统一的网络。
网络的异构性：由于用户需求不同，网络技术发展，导致网络体系中存在不同性能，不同网络协议的网络。
(那么如何使这种存在差别的网络连接到一起，感觉像是一种网络没有障碍的通信——>使用相同的网际协议IP，构成一个虚拟互联的网络。
比如我们通信的过程中，有段网络使用了卫星链路，有的使用了无限局域网，但是IP协议可以使信息在这些网络传输)。
用来连接异构网络的设备：路由器。
4.将网络互连起来要使用一些中间设备，根据中间设备所在层次不同分为：(1)物理层使用的中间设备转发器(repeater)(2)数据链路层使用的中间设备网桥或桥接器(bridge)(3)网络层使用的中间设备路由器(router)(4)网络层以上使用的中间设备网关(gateway)转发器和网桥只是把网路扩大(因此，由转发器和网桥连接起来的若干个局域网仍属于一个网路，只能有一个网路号(主机号不同))路由器实现网络互连（路由器的每一个接口都有不同的网络号IP地址）5.IP地址和物理地址物理地址：数据链路层和物理层使用的地址IP地址：网络层和以上各层使用的地址，是一种逻辑地址(因为IP使用软件实现的)1.IP地址放在IP数据报首部，硬件地址则放在MAC帧首部2.在局域网中，只能看见MAC帧。
计算机网络重点总结
计算机网络技术重点总结计算机网络的含义；将分布在不同的地理位置具有独立功能的多台计算机及其外部设备，用通讯设备和通信线路连接起来，在网络操作系统和通信协议及网络管理软件管理协调下，实现资源共享、信息传递的系统。
计算机网络的特点；1，具有独立功能 2,相互间资源共享 3，网络协议 4将分布在不同地理外置的计算机连接起来计算机网络的功能；1，实现计算机系统资源共享 2，实现数据信息的快速传递 3，提高可靠性 4，提供负载均衡与分布式处理能力 5，集中管理6，综合信息服务计算机网络的应用；1，办工自动化 2，管理信息系统 3，过程控制 4，Internet 应用（电子邮件服务，信息发布，电子商务，远程音频、视频应用）1.3计算机网络的系统组成计算机网络有网络硬件系统和网络软件系统组成，从拓扑结构看计算机网络是有一些网络节点和连接这些网络节点的通信链路构成的；从逻辑功能上看，计算机网络则由资源自网和通信子网组成的。
1.3.1网络节点和与通信链路1网络节点计算机网络中节点又称网络单元，一般分为三类；访问节点、转接节点和混合节点。
访问节点又称端节点，是指拥有计算机资源的用户设备，主要起信元和信宿的作用，常见的访问节点由用户主机和终端。
转接节点又称中间节点，网络通信中其数据交换和转接作用，常见的转接节点有；集线器、交换机、路由器混合节点也称全功能节点，是指那些可以作为访问节点又可作为转接节点的网络节点。
2.通信链路通信链路又分为物理链路和逻辑链路。
1.3.2资源子网和通信子网1，资源子网2,通信子网（分为公用型专用型）1.3.3 网络硬件系统和网络软件系统网络硬件系统；是指构成计算机网络的硬件设备，包括计算机系统、终端及通信设备。
常见的网络硬件有以下几种；1,主机系统 2,终端 3，传输介质 4，网卡 5，集线器 6，交换机 7，路由器网络软件系统主要包括网络通信协议、网络操作系统和各类网络应用系统。
1. 服务器操作系统2.工作站操作系统3.网络通信协议4.设备驱动程序5.网络管理系统软件6.网络安全软件1.4 计算机网络的分类1.4.1 大计算机网络覆盖范围分类局域网（LAN ）, 广域网（WAN ）, 城域网（MAN）.1.4.2按计算机网络拓扑结构分类1.星状网2.环状网3.总线型网4.树状网5.网状网1.4.3 按网络所有权划分1.公用网2.专用网1.4.4 按网络中计算机所处地位划分1.对等网络2.基于服务器网络第二章数据通信基础2.1 数据通信的基本概念数据通信是两个实体间的数据传输和交换，它是通过各种不同的方式和传输介质，把处在不同位置的终端和计算机，或计算机与计算机连接起来，从而完成数据传输、信息交换和通信处理等任务。
计算机网络PPT课件
第 6 章 网络互连
第 6 章 网络互连
*6.1 路由器在网际互连中的作用 6.1.1 路由器的构成 6.1.2 交换构件 6.1.3 互联网与因特网 *6.2 因特网的网际协议 IP 6.2.1 分类的 IP地址 6.2.2 IP 地址与硬件地址 6.2.3 地址解析协议 ARP 和逆地址解析协议 RARP 6.2.4 IP 数据报的格式 6.2.5 IP 层处理数据报的流程
6.1 路由器在网际互连中的作用
6.1.1 路由器的构成
直接交付和间接交付
A
间接交付 间接交付 间接交付 直接交付 C
直接交付
B
直接交付不需要使用路由器 但间接交付就必须使用路由器 路由器的转发分组是网络层主要工作
典型的路由器的结构
3——网络层 2——数据链路层 1——物理层
输入端口
1 2 … 输入端口 1 2 3 3 分组处理 转发表 3
第 6 章 网络互连（续）
6.6 IP 多播和因特网组管理协议 IGMP 6.6.1 IP 多播的基本概念 6.6.2 因特网组管理协议 IGMP 6.6.3 多播路由选择 *6.7 虚拟专用网 VPN 和网络地址转换 NAT 6.8 下一代的网际协议 IPv6 (IPng) *6.8.1 解决 IP 地址耗尽的措施 *6.8.2 IPv6 的基本首部 6.8.3 IPv6 的扩展首部 6.8.4 IPv6 的地址空间 6.8.5 从 IPv4 到 IPv6 的过渡 6.8.6 ICMPv6
IP 地址的一些重要特点
(1)
IP 地址是一种分等级的地址结构。 (2) 实际上 IP 地址是标志一个主机（或路由器）和一条链路的接口。 多接口主机(multihomed host)。 一个路由器至少应当有两个不同的 IP 地址。 (3) 用转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍为一个网络，因此这些局域网都 具有同样的网络号 net-id。 (4) 所有分配到网络号 net-id 的网络，范围很小的局域网，还是可能覆盖很大地 理范围的广域网，都是平等的。
计算机网络6课后习题答案(全而详细)
4
《计算机网络》第六版课后习题解答
对分组交换，当 t=x/b， 发送完最后一 bit； 为到达目的地，最后一个分组需经过 k-1 个分组交换机的转发， 每次转发的时间为 p/b， 所以总的延迟= x/C+(k-1)p/b+kd 所以当分组交换的时延小于电路交换 x/b+(k-1)p/b+kd＜s+x/b+kd 时， (k-1)p/C＜s 由上式可知，当 k 和 b 一定时，p 越小，分组交换的时延越小，即需要传送少量数据时（即 p<<x），分组交换的时延较小。
1-10 试在下列条件下比较电路交换和分组交换。要传送的报文共 x（bit），从源站到目的 站共经过 k 段链路，每段链路的传播时延为 d（s），数据率为 b（bit/s）。在电路交换时 电路的建立时间为 s（s）。在分组交换时分组长度为 p（bit），且各结点的排队等待时间 可忽略不计。问在怎样的条件下，分组交换的时延比电路交换的要小？ 答：对电路交换，当 t=s 时，链路建立； 当 t=s+x/b，发送完最后一 bit； 当 t=s+x/b+kd，所有的信息到达目的地。
1-7 小写和大些开头的英文名字 internet 和 Internet 在意思上有何重要区别？ 答：以小写字母 i 开始的 internet（互联网或互连网）是一个通用名词，它泛指由多个计 算机网络互联而成的网络。在这些网络之间的通信协议（即通信规则）可以是任意的。 以大写字母 I 开始的 Internet（因特网）则是一个专有名词，它指当前全球最大的、开放 的、由众多网络相互连接而成的特定计算机网络，它采用 TCP/IP 协议族作为通信的规则， 其前身是美国的 ARPANET。
IP地址管理
计算机网络管理技术
利用RFC中的一段定义“名字、地址和路由这些概念有很大 的不同。一个名字说明要找的东西；一个地址说明它在哪里；一 个路由说明如何到达那里”。它说明了设备名称、设备地址（包 括MAC地址和IP地址）和路由器之间的关系，这里路由器负责将 数据包转发到相应的网络，使用ARP来找到IP地址对应设备的MAC 地址，MAC地址与设备名称之间存在一一对应关系。 需要注意的是，在TCP/IP网络中，设备地址由IP地址和MAC 地址组成。IP地址是一个逻辑地址，可以由网络管理通过相应的 机制进行指定；而MAC地址是一个物理地址，在设备出厂时已经 被固定，一般是不能或不允许进行更改的。例如网卡在出厂时已 经被分配了一个全球唯一的MAC地址，在实际通信中，逻辑地址 最终要转换成物理地址。
计算机网络管理技术
3． 传输层 TCP/IP参考模型的传输层主机负责在应用进程之间建立端到 端的可靠通信。传输层用来在源主机与目的主机的对等实体之间 建立用于会话的端到端连接。在TCP/IP参考模型的传输层上定义 了TCP（Transfer Control Protocol，传输控制协议）和UDP （User Datagram Protocol,用户数据报协议）两种协议。 其中，TCP是一种面向连接的可靠的通信协议。它允许将一 台主机的应用层产生的字节流（Byte Stream）在传输层划分成 多个字节段（Byte Segment），然后将每一个字节段传送到网际 层，再经IP封装后发送到目的主机，从而实现无差错的字节流的 传输。在这里我们引入了“流”（stream）的概念，在TCP/IP网 络中流是指无边界的数据，由应用层程序来识别。 UDP是一种面向非连接的不可靠的数据传输协议，它主要用 于不要求分组顺序到达的传输中，分组传输顺序检查与排序由应 用层完成。
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6.3 IP数据报 数据报
IP数据报主要字段的意义 :
3.服务类型 . 服务类型字段占8比特,它规定了本数据报的处理方式,并被分成 如图所示的5个子字段:
0 1
优先级
2
3
D
4
T
5
R
6
C
7
未用
3个比特的优先级子字段指明本数据报的优先级,允许发送方表示 本数据报的重要程度.优先级的值从0(普通优先级)到7(网络控 制) 比特D,T,R,C表示本数据报所希望的传输类型.这些比特的值为 1时,D代表低时延(Delay),T代表要求高吞吐量(Throughput), R要求高可靠性(Reliability),C表示要求选择费用更低廉的路 由(Cost)
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6.6 下一代网际协议 下一代网际协议IPv6
IPv6所引进的变化可以分成五类:
1.更大的地址空间 . 新的地址大小是IPv6最显著的变化.IPv6把IPv4的32比特地址增大到了 128比特 2.灵活的首部格式 . IPv6使用一种全新的,不兼容的数据报格式 3.增强的选项 4.支持资源分配 . 5.对协议扩展的保障 .
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6.4 ICMP
报文格式:
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6.4 ICMP
几个常用的ICMP询问报文. ICMP Echo请求报文:是由主机或路由器向一 个特定的目的主机发出的询问. ICMP时间戳请求报文:是请某个主机或路由器 回答当前的日期和时间. ICMP地址掩码请求报文:可使主机向子网掩码 服务器得到某个接口的地址掩码.
31
长度可变的任选字段 数 … 据
填充
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6.3 IP数据报 数据报
IP数据报主要字段的意义 :
1.版本 . 数据报的前4比特字段包含了生成该数据报的IP协议的版本信息. 2.首部长度 . 该字段也是4比特,给出以32比特字长为单位的首部长度
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6.3 IP数据报 数据报
数据报的一般格式 :
数据报首部
数据报的数据区
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6.3 IP数据报 数据报
IP数据报首部定义:
0
版本
4
首部长度 标 识 寿命
8
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ服务类型
16
总长度 标志 协议 源端IP地址 目的端IP地址 片偏移 首部检验和
第6章 Internet网际层
本章学习目标 本章是有关Internet网际层的相关描述,重点介绍Internet Protocol工作机理,同时 对下一代IP协议也有所涉及.通过本章的学习,读者应重点掌握和理解以下内容: 了解Internet网际层的功能以及在TCP/IP体系结构中的位置 掌握IP地址的分类,IP地址与MAC地址的转换与ARP协议 掌握IP地址的申请,分配管理与子网划分,子网掩码的运用 了解IP数据报的格式与工作原理,ICMP的作用 了解Internet路由选择协议 了解IPv6的机理和工作模式
6.2 IP地址与 地址与ARP 地址与
IP地址的分类 及特征
地址 类别 最大 网络 数 126 第一个可 用的网络 号 1 最后一个可 用的网络号 每个网络中的 最大主机数
A
126
16 777 214
B
16382 20971 50
128.1
191.254
65 534
C
192.0.1
233.255.254
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6.6 下一代网际协议 下一代网际协议IPv6
IPv6 使 用 冒 号 十 六 进 制 记 法 ( colon hexadecimal notation),它把每个16 位的二进制量用十六进制值表 示,各量之间用冒号分隔.例如: 6C6E:8C0B:0000:FFFF:0000:1D80:096A:FFFF 冒号十六进制记法还包含两个技术使它尤其有用.首先,冒 号十六进制记法可以允许零压缩(zero compression), 即一连串连续的零可以由一对冒号所取代.其次,冒号十 六进制记法可结合有点分十进制记法的后缀. 推广使用IPv6的一个重要问题就是要和IPv4兼容.现在采用 的方法是将32位的IPv4地址嵌入到IPv6地址中的低32位.
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6.3 IP数据报 数据报
IP数据报主要字段的意义 :
6.寿命TTL(Time to live又称为生存时间) .寿命 又称为生存时间) ( 又称为生存时间 寿命字段设置了该数据报在互联网中允许存在的时间,以秒为单位 7.协议 . 占8bit,协议字段指出此数据报携带的运输层数据是使用何种协议,以便目的主机的 IP层知道应将此数据报上交给哪个进程 8.首部检验和 . 此字段只检验数据报的首部,不包括数据部分 9.地址 . 源站IP地址字段和目的站IP地址宇段都各占4字节. 10 选项字段 选项字段内容很丰富,它是IP协议的组成部分,一些协议内容靠此字段来实现,例如, 排错,安全措施,记录路由,源站选路由,时间戳等
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6.2 IP地址与 地址与ARP 地址与
IP地址的转换: 地址的转换: 地址的转换 标志主机地址的是机器的物理地址,又称为MAC地址 地址. 地址 MAC地址是集成在网卡上的,所以又叫做硬件地址.MAC地址是一个 6字节(48bit)二进制数,采用16进制表示法例如:09 E0 AC 00 9B 0D. 从IP地址到物理地址的转换是由地址解析协议ARP来完成. 主机A的 工作过程如下: 主机 的ARP工作过程如下: (设:寻找主机B的物理地址) 工作过程如下 (1)ARP进程在本局域网上广播发送一个ARP请求分组,上面有主机 B的IP地址; (2)在本局域网上的所有主机上运行的ARP进程都收到此ARP请求分 组; (3)主机B在ARP请求分组中见到自己的IP地址,就向主机A发送一个 ARP响应分组,写入自已的物理地址; (4)主机A收到主机B的ARP响应分组后,就在其ARP高速缓存中写入 主机B的IP地址到物理地址的映射. 数据通信与计算机网络——Internet网际层
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6.2 IP地址与 地址与ARP 地址与
子网划分 为了使IP地址的使用更加灵活,在IP地址中又 增加了一个"子网号字段",为获得地址的 单位进行二次分配提供了方便
子网掩码(Subnet Mask)
10 net-id host-id 00000000 00000000 subnet-id host-id B类地址 标准子网掩码 划分了子网的B类地址 该子网掩码从host-id中划 出高六位作为子网地址 11111111 11111111
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6.2 IP地址与 地址与ARP 地址与
IP 地址的结构与分类:
比特 0 8 16 24 32
A类 B类 C类
0 net-id 10 110 net – id net – id
host-id host – id host-id
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6.2 IP地址与 地址与ARP 地址与
IP地址的分配与管理 :
NIC管理IP地址中的net-id字段,而host-id部分则由 获得了地址的机构来管理
IP地址在本网内的分配示意
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6.2 IP地址与 地址与ARP 地址与
IP地址的分配与管理 :
网络互连时IP地址分配示意
6.6 下一代网际协议 下一代网际协议IPv6
IPv6基本首部格式 :
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6.6 下一代网际协议 下一代网际协议IPv6
IPv6的地址空间 的地址空间
在IPv6中,每个地址占128 bit,地址空间大于3.4x1038. 目的地址可以是以下三种基本类型之一: 单播(unicast):就是传统的点对点通信. 多播(multicast):是一点对多点的通信 . 任播(anycast):目的站是一组计算机,但数据报在交付 时只交付给其中的一个,通常是距离最近的一个. IPv6标准将实现IPv6的主机和路由器均称为结点,并将 IPv6地址分配给结点上面的接口.一个接口可以有多个单 播地址.一个结点接口的单播地址可用来唯一地标识该结 点.
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6.6 下一代网际协议 下一代网际协议IPv6
IPv6基本格式 :
IPv6数据报有一个固定大小的基本首部(Base Header),其后可以 允许有零个或多个扩展首部(Extension Header),再后的内容是数 据
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6.4 ICMP
为了让互联网中的路由器报告错误或 提供有关意外情况的信息,设计者在 TCP/IP中加入了一个特殊用途的报 文机制.这个机制叫做Internet控制报 Internet 文协议ICMP(Internet Control Message Protocol),作为IP的一部分, 在每个IP实现中都使用它.
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6.1 概述
TCP/IP体系结构与协议栈之间的关系:
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6.2 IP地址与 地址与ARP 地址与
1. IP地址及其表示方法 点分十进制记法: 点分十进制记法 130.9.44.192. IP地址的结构分为两部分 地址的结构分为两部分: IP地址的结构分为两部分 网络号:net-id 主机号:host-id IP地址的类别 地址的类别: IP地址的类别 常用的有A,B,C三类地址.