IP技术原理及其技术
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IP层技术 传输层技术及其高层应用
IP层——Internet Protocol
是TCP/IP网络层协议的核心
• 通信子网的最高层 • 采用无连接的方式传输数据包/分组； • 通过IP数据报和IP地址将各种物理网络技术统一起来，达到屏蔽低层细节，
提供一致性的目的。
IP数据报
IP
以太网 帧 令牌环 帧 ATM信 元 … ARPANE T帧
2.语义:即需要发出何种控制信息,完成何种动作及作出何种 响应.
3.同步:即事件实现顺序的详细说明
计算机网络分层协议
分层协议的优势: 1.各层之间是互相独立的:降低系统的复杂程度 2.灵活性好:某层发生变化时,其他各层不受影响 3.结构上可以分割:可以采用最合适的技术来实现 4.能够促进标准化工作 我们把计算机网络的各层和协议集合,称为体系结构.体系结 构就是这个计算机网络及其不见所应完成功能的精确定义. 体系结构是抽象的,而实现是具体的,是真正在运行中的计算 机硬件和软件
网络接口层 Network Interface Layer MAC地址
这些名称中除了MAC地址是硬地址不可变之外（特殊的极意外的情况 下也会有MAC地址重复的时候），其它名称都是逻辑标识、是可变的。
IP地址的格式
在Ipv4中，IP地址由四个八位域（叫作octets）组成。Octets被点号分 开代表在0到达55范围内的十进制数字。用二进制格式时共有32位组 成，为了方便记忆，用点号每八位一分割，称为点分十进制。 如：dotted decimal notation：131.107.1.1 193.1.1.200 二进制格式：11001100.10000001.00001000.11101100 从理论上计算全部32位都用上可以允许有232超过四十亿的地址！这 几乎可以为地球三分之二的人提供一个地址。但事实上，随着Internet 的发展，可用的IP地址已经快要用完了。 在将来的Ipv6中，IP地址由十六个八位域组成，共128位二进制形式的 IP地址组成，还是用点号每八位一分割，在现在看来是足够了，但不 知道还会有什么意想不到的事情令IP地址又不够用了
标准化组织
国际标准化组织ISO 电子电器工程师协会IEEE
美国国家标准局ANSI
电子工业协会EIA/TIA 国际电信联盟ITU INTERNET行动委员会IAB（IETF、IRTR、IANA)
计算机网络的主要性能指标
带宽 数字信道的带宽指的是传送数据的速率,通常单位 是bit/s. 时延 时延指一个报文或分组从一个网络的一端传送到 另一端所用的时间.可分为: 1.发送时延 2.传播时延 3.处理时延
IP原理与技术简介
主要内容
计算机网络基本知识
IP层技术 传输层技术及其高层应用
计算机网络的发展
我们已经进入了21世纪,21世纪的一个重要特征就是数字化, 网络化和信息化,它是一个以网络为核心的信息时代.我们的 工作,学习以及娱乐都已离不开网络.
我们所说的网络指的是三网:
电信网络(电话,传真等业务) 有线电视网络 计算机网络 我们主要讨论的是计算机网络
IP地址的范围
Bits: 1 0NNNNNNN 8 9 Host 8 9 Network 16 17 Host 16 17 Host 16 17 24 25 Host 24 25 Host 24 25
32
Class A:
Bits:
Range (1-126)
1 10NNNNNN
32
Class B:
因特网时代
进入20世纪80年代末期以来,在网络领域最引人注目的就是起源于美国 的因特网的飞速发展.因特网发展经历了三个阶段的演化. 第一阶段是从单个网络ARPANET向互联网发展的过程:1969年美国国 防部创建的第一个分组交换网络ARPANET并非一个互联网,直到1983 到1984年间,因特网internet终于形成. 第二个阶段是形成三级结构的因特网.1986年,NSF(美国国家科学基金 会)建立了国家科学基金网,也是三级结构的雏形,分为主干网,地区网和 校园网. 第三阶段形成多级结构的因特网.从1994年到现在,因特网逐渐演变成 为了多级结构网络.
因特网的标准化工作
因特网的标准化工作对因特网的发展起到了非常重要的作用.标准化对 一种技术的发展有着很大的影响.缺乏国际标准会使得技术的发展处于 混乱的状态,盲目的自由竞争可能导致多种技术体制的并存和互不兼容 的状态,给用户带来很大的不便. 所有因特网的标准都以RFC的形式在互连网上发表.RFC(request for comments) 请求评论.
IP地址的种类
Class A: Class B: Class C: Class D:
8 bits 8 bits 8 bits 8 bits Network Host Host Host Network Network Host Host Host
Network Network Network
计算机网络的发展
传统电路交换
在通信之前要在通信双方之间建立一条被双方独占的物理 通路（由通信双方之间的交换设备和链路逐段连接而成
报文交换
报文交换是以报文为数据交换的单位，报文携带有目标地 址、源地址等信息，在交换结点采用存储转发的传输方式
分组交换
分组交换仍采用存储转发传输方式，但将一个长报文先分 割为若干个较短的分组，然后把这些分组（携带源、目的 地址和编号信息）逐个地发送出去
Bits:
Range (128-191) 1 8 9
32
Class C:
Bits:
110NNNNN
Network
Network
16 Leabharlann Baidu7
Multicast Group
Host
24 25
Multicast Group
Range (192-223) 1 8 9
32
Class D:
分组交换的缺点
分组交换也带来了一些新的问题: ①尽管分组交换比报文交换的传输时延少，但仍存在存储转发时延， 而且其结点交换机必须具有更强的处理能力。 ②分组交换与报文交换一样，每个分组都要加上源、目的地址和分组 编号等信息，使传送的信息量大约增大5%～10%，一定程度上降低了 通信效率，增加了处理的时间，使控制复杂，时延增加。 ③当分组交换采用数据报服务时，可能出现失序、丢失或重复分组， 分组到达目的结点时，要对分组按编号进行排序等工作，增加了麻烦 以分组交换为中心的计算机网络相比传统网络功能扩大了很多,成为了 20世纪70年代计算机网络的主要形式.
网络接口卡（以太网 令牌环网 PPP HDLC FR etc） 传输介质（双绞线 同轴电缆 光纤 无线）及其接口
TCP/IP结构体系
应用层:体系结构的最高层,确定进程之间通信的性质,以满足用户的需 要. 运输层:负责主机中两个进程间的通信.主要包括面向连接的传输控制协 议TCP,无连接的拥护数据报协议UDP.运输层的数据传输单位是报文段 或者是用户数据报 网络层:负责网络中不同的主机提供通信.在通信中.网络层将运输层产 生的报文段封装成分组或者包进行传送.网络层还负责选择合适的路由.
Multicast
Class E:
Research
采用分层结构，由网络号和主机号组成 IP地址通常采用点分十进制表示IP地址 如：202.114.208.240 国际网络信息中心组织InterNIC 公有IP地址和私有IP地址 10.0.0.0-10.255.255.255 172.16.0.0-172.31.255.255 192.168.0.0-192.168.255.255
计算机网络的发展
分组的概念 通常,我们将欲发送的整块数据称为一个报文,在发 送报文前,将报文划分成为一个个更小的数据段,并 在数据段前,加上一些必要的控制信息组成的首部, 这样就构成了一个分组. 在一个分组中,首部是非常重要的,其中包含了目的 地址和源地址等重要控制信息.
分组交换的优势
分组交换相比传统电路交换有着无可比拟的优势:
OSI体系结构
国际标准化组织ISO于1983年研究制定了著名了ISO 7498国际标准, 也就是所谓的七层协议的体系结构 实际在国际上得到广泛应用的并不是国际标准OSI,而是非国际标准 TCP/IP.
ISO-OSI体系结构
Application
Presentation PH SH TH NH DH
AH
PDU PDU
Application
Presentation Session Transport Network Data Link Physical
Session
Transport Network Data Link Physical
PDU PDU PDU
PDU
bits
解封装
封装
TCP/IP体系结构
计算机网络的体系结构
在计算机网络中,要正确高效地传播数据,就必须要遵守一些 事先约定好的规则,这些规则明确规定了所交换数据的格式 和有关的同步问题.这些为了进行网络中数据交换而建立的 规则,标准或者约定,我们把它叫做协议. 网络协议主要由以下三个要素组成:
1.语法:数据传输与控制信息的结构和格式
因特网时代
目前可以对因特网作如下的分级: 1.网络接入结点:NAP(最高级接入点) 向不同的ISP提供交换 设施. 2.由多个公司经营的国家主干网 3.地区ISP(商用,国家的) 4.本地(ISP) 5.校园网,企业或家庭PC
计算机网络的分类和定义
定义：一些互相连接的,自治的计 算机的集合 特点： • 众多计算机网络互联组成 • 世界性的网络 • 主要采用TCP/IP协议 • 采用分组交换技术 • 由众多路由器连接
电子邮件 文件传输 终端仿真 网络管理
应用层
WWW SMTP HTTP POP3 IMAP4
FTP TFTP NFS
TELNET SNMP RPC DNS XDR 提供端到端的传送 寻址和路由选择 物理介质访问 二进制数据流传输 提供应用程序的网络接口
传输层 网络层
网络 接口层
TCP UDP IP ICMP ARP RARP IGMP
主要内容
计算机网络概述
IP层技术
IP地址与子网划分 IP数据包格式 IP路由协议
传输层技术及其高层应用
IP地址及子网划分
应用层 Application Layer 传输层 Transport Layer 网络层 Internet Layer 主机名或NetBIOS名 端口 IP地址
高效: 灵活:
在分组传输的过程中,动态的分配传输带宽,对通 信链路是逐段占用 为一个分组独立的选择转发路由
迅速: 可靠:
以分组为传送单位,可以不先建立连接就能向其 他主机发送分组;网络使用高速链路 完善的网络协议,分布式多路由的分组交换网,使 网络有很好的生存性.
分组交换的优势
分组交换相对于报文交换也有很多优点: ①加速了数据在网络中的传输。因为分组是逐个传输，可以使后一个 分组的存储操作与前一个分组的转发操作并行，这种流水线式传输方 式减少了报文的传输时间。此外，传输一个分组所需的缓冲区比传输 一份报文所需的缓冲区小得多，这样因缓冲区不足而等待发送的机率 及等待的时间也必然少得多。 ②简化了存储管理。因为分组的长度固定，相应的缓冲区的大小也固 定，在交换结点中存储器的管理通常被简化为对缓冲区的管理，相对 比较容易。 ③减少了出错机率和重发数据量。因为分组较短，其出错机率必然减 少，每次重发的数据量也就大大减少，这样不仅提高了可靠性，也减 少了传输时延。 ④由于分组短小，更适用于采用优先级策略，便于及时传送一些紧急 数据，因此对于计算机之间的突发式的数据通信，分组交换显然更为 合适些。
数据链路层:在发送数据时,数据链路层将网络中交下来的IP数据包组装 成帧.
物理层:透明传送比特流
网络互联设备
网卡：完成物理层和部分数据链路层功能
集线器：工作在物理层 网桥：工作在数据链路层 路由器：工作在网络层 交换机：以太网交换机、IP交换
主要内容
计算机网络基本知识
IP层——Internet Protocol
是TCP/IP网络层协议的核心
• 通信子网的最高层 • 采用无连接的方式传输数据包/分组； • 通过IP数据报和IP地址将各种物理网络技术统一起来，达到屏蔽低层细节，
提供一致性的目的。
IP数据报
IP
以太网 帧 令牌环 帧 ATM信 元 … ARPANE T帧
2.语义:即需要发出何种控制信息,完成何种动作及作出何种 响应.
3.同步:即事件实现顺序的详细说明
计算机网络分层协议
分层协议的优势: 1.各层之间是互相独立的:降低系统的复杂程度 2.灵活性好:某层发生变化时,其他各层不受影响 3.结构上可以分割:可以采用最合适的技术来实现 4.能够促进标准化工作 我们把计算机网络的各层和协议集合,称为体系结构.体系结 构就是这个计算机网络及其不见所应完成功能的精确定义. 体系结构是抽象的,而实现是具体的,是真正在运行中的计算 机硬件和软件
网络接口层 Network Interface Layer MAC地址
这些名称中除了MAC地址是硬地址不可变之外（特殊的极意外的情况 下也会有MAC地址重复的时候），其它名称都是逻辑标识、是可变的。
IP地址的格式
在Ipv4中，IP地址由四个八位域（叫作octets）组成。Octets被点号分 开代表在0到达55范围内的十进制数字。用二进制格式时共有32位组 成，为了方便记忆，用点号每八位一分割，称为点分十进制。 如：dotted decimal notation：131.107.1.1 193.1.1.200 二进制格式：11001100.10000001.00001000.11101100 从理论上计算全部32位都用上可以允许有232超过四十亿的地址！这 几乎可以为地球三分之二的人提供一个地址。但事实上，随着Internet 的发展，可用的IP地址已经快要用完了。 在将来的Ipv6中，IP地址由十六个八位域组成，共128位二进制形式的 IP地址组成，还是用点号每八位一分割，在现在看来是足够了，但不 知道还会有什么意想不到的事情令IP地址又不够用了
标准化组织
国际标准化组织ISO 电子电器工程师协会IEEE
美国国家标准局ANSI
电子工业协会EIA/TIA 国际电信联盟ITU INTERNET行动委员会IAB（IETF、IRTR、IANA)
计算机网络的主要性能指标
带宽 数字信道的带宽指的是传送数据的速率,通常单位 是bit/s. 时延 时延指一个报文或分组从一个网络的一端传送到 另一端所用的时间.可分为: 1.发送时延 2.传播时延 3.处理时延
IP原理与技术简介
主要内容
计算机网络基本知识
IP层技术 传输层技术及其高层应用
计算机网络的发展
我们已经进入了21世纪,21世纪的一个重要特征就是数字化, 网络化和信息化,它是一个以网络为核心的信息时代.我们的 工作,学习以及娱乐都已离不开网络.
我们所说的网络指的是三网:
电信网络(电话,传真等业务) 有线电视网络 计算机网络 我们主要讨论的是计算机网络
IP地址的范围
Bits: 1 0NNNNNNN 8 9 Host 8 9 Network 16 17 Host 16 17 Host 16 17 24 25 Host 24 25 Host 24 25
32
Class A:
Bits:
Range (1-126)
1 10NNNNNN
32
Class B:
因特网时代
进入20世纪80年代末期以来,在网络领域最引人注目的就是起源于美国 的因特网的飞速发展.因特网发展经历了三个阶段的演化. 第一阶段是从单个网络ARPANET向互联网发展的过程:1969年美国国 防部创建的第一个分组交换网络ARPANET并非一个互联网,直到1983 到1984年间,因特网internet终于形成. 第二个阶段是形成三级结构的因特网.1986年,NSF(美国国家科学基金 会)建立了国家科学基金网,也是三级结构的雏形,分为主干网,地区网和 校园网. 第三阶段形成多级结构的因特网.从1994年到现在,因特网逐渐演变成 为了多级结构网络.
因特网的标准化工作
因特网的标准化工作对因特网的发展起到了非常重要的作用.标准化对 一种技术的发展有着很大的影响.缺乏国际标准会使得技术的发展处于 混乱的状态,盲目的自由竞争可能导致多种技术体制的并存和互不兼容 的状态,给用户带来很大的不便. 所有因特网的标准都以RFC的形式在互连网上发表.RFC(request for comments) 请求评论.
IP地址的种类
Class A: Class B: Class C: Class D:
8 bits 8 bits 8 bits 8 bits Network Host Host Host Network Network Host Host Host
Network Network Network
计算机网络的发展
传统电路交换
在通信之前要在通信双方之间建立一条被双方独占的物理 通路（由通信双方之间的交换设备和链路逐段连接而成
报文交换
报文交换是以报文为数据交换的单位，报文携带有目标地 址、源地址等信息，在交换结点采用存储转发的传输方式
分组交换
分组交换仍采用存储转发传输方式，但将一个长报文先分 割为若干个较短的分组，然后把这些分组（携带源、目的 地址和编号信息）逐个地发送出去
Bits:
Range (128-191) 1 8 9
32
Class C:
Bits:
110NNNNN
Network
Network
16 Leabharlann Baidu7
Multicast Group
Host
24 25
Multicast Group
Range (192-223) 1 8 9
32
Class D:
分组交换的缺点
分组交换也带来了一些新的问题: ①尽管分组交换比报文交换的传输时延少，但仍存在存储转发时延， 而且其结点交换机必须具有更强的处理能力。 ②分组交换与报文交换一样，每个分组都要加上源、目的地址和分组 编号等信息，使传送的信息量大约增大5%～10%，一定程度上降低了 通信效率，增加了处理的时间，使控制复杂，时延增加。 ③当分组交换采用数据报服务时，可能出现失序、丢失或重复分组， 分组到达目的结点时，要对分组按编号进行排序等工作，增加了麻烦 以分组交换为中心的计算机网络相比传统网络功能扩大了很多,成为了 20世纪70年代计算机网络的主要形式.
网络接口卡（以太网 令牌环网 PPP HDLC FR etc） 传输介质（双绞线 同轴电缆 光纤 无线）及其接口
TCP/IP结构体系
应用层:体系结构的最高层,确定进程之间通信的性质,以满足用户的需 要. 运输层:负责主机中两个进程间的通信.主要包括面向连接的传输控制协 议TCP,无连接的拥护数据报协议UDP.运输层的数据传输单位是报文段 或者是用户数据报 网络层:负责网络中不同的主机提供通信.在通信中.网络层将运输层产 生的报文段封装成分组或者包进行传送.网络层还负责选择合适的路由.
Multicast
Class E:
Research
采用分层结构，由网络号和主机号组成 IP地址通常采用点分十进制表示IP地址 如：202.114.208.240 国际网络信息中心组织InterNIC 公有IP地址和私有IP地址 10.0.0.0-10.255.255.255 172.16.0.0-172.31.255.255 192.168.0.0-192.168.255.255
计算机网络的发展
分组的概念 通常,我们将欲发送的整块数据称为一个报文,在发 送报文前,将报文划分成为一个个更小的数据段,并 在数据段前,加上一些必要的控制信息组成的首部, 这样就构成了一个分组. 在一个分组中,首部是非常重要的,其中包含了目的 地址和源地址等重要控制信息.
分组交换的优势
分组交换相比传统电路交换有着无可比拟的优势:
OSI体系结构
国际标准化组织ISO于1983年研究制定了著名了ISO 7498国际标准, 也就是所谓的七层协议的体系结构 实际在国际上得到广泛应用的并不是国际标准OSI,而是非国际标准 TCP/IP.
ISO-OSI体系结构
Application
Presentation PH SH TH NH DH
AH
PDU PDU
Application
Presentation Session Transport Network Data Link Physical
Session
Transport Network Data Link Physical
PDU PDU PDU
PDU
bits
解封装
封装
TCP/IP体系结构
计算机网络的体系结构
在计算机网络中,要正确高效地传播数据,就必须要遵守一些 事先约定好的规则,这些规则明确规定了所交换数据的格式 和有关的同步问题.这些为了进行网络中数据交换而建立的 规则,标准或者约定,我们把它叫做协议. 网络协议主要由以下三个要素组成:
1.语法:数据传输与控制信息的结构和格式
因特网时代
目前可以对因特网作如下的分级: 1.网络接入结点:NAP(最高级接入点) 向不同的ISP提供交换 设施. 2.由多个公司经营的国家主干网 3.地区ISP(商用,国家的) 4.本地(ISP) 5.校园网,企业或家庭PC
计算机网络的分类和定义
定义：一些互相连接的,自治的计 算机的集合 特点： • 众多计算机网络互联组成 • 世界性的网络 • 主要采用TCP/IP协议 • 采用分组交换技术 • 由众多路由器连接
电子邮件 文件传输 终端仿真 网络管理
应用层
WWW SMTP HTTP POP3 IMAP4
FTP TFTP NFS
TELNET SNMP RPC DNS XDR 提供端到端的传送 寻址和路由选择 物理介质访问 二进制数据流传输 提供应用程序的网络接口
传输层 网络层
网络 接口层
TCP UDP IP ICMP ARP RARP IGMP
主要内容
计算机网络概述
IP层技术
IP地址与子网划分 IP数据包格式 IP路由协议
传输层技术及其高层应用
IP地址及子网划分
应用层 Application Layer 传输层 Transport Layer 网络层 Internet Layer 主机名或NetBIOS名 端口 IP地址
高效: 灵活:
在分组传输的过程中,动态的分配传输带宽,对通 信链路是逐段占用 为一个分组独立的选择转发路由
迅速: 可靠:
以分组为传送单位,可以不先建立连接就能向其 他主机发送分组;网络使用高速链路 完善的网络协议,分布式多路由的分组交换网,使 网络有很好的生存性.
分组交换的优势
分组交换相对于报文交换也有很多优点: ①加速了数据在网络中的传输。因为分组是逐个传输，可以使后一个 分组的存储操作与前一个分组的转发操作并行，这种流水线式传输方 式减少了报文的传输时间。此外，传输一个分组所需的缓冲区比传输 一份报文所需的缓冲区小得多，这样因缓冲区不足而等待发送的机率 及等待的时间也必然少得多。 ②简化了存储管理。因为分组的长度固定，相应的缓冲区的大小也固 定，在交换结点中存储器的管理通常被简化为对缓冲区的管理，相对 比较容易。 ③减少了出错机率和重发数据量。因为分组较短，其出错机率必然减 少，每次重发的数据量也就大大减少，这样不仅提高了可靠性，也减 少了传输时延。 ④由于分组短小，更适用于采用优先级策略，便于及时传送一些紧急 数据，因此对于计算机之间的突发式的数据通信，分组交换显然更为 合适些。
数据链路层:在发送数据时,数据链路层将网络中交下来的IP数据包组装 成帧.
物理层:透明传送比特流
网络互联设备
网卡：完成物理层和部分数据链路层功能
集线器：工作在物理层 网桥：工作在数据链路层 路由器：工作在网络层 交换机：以太网交换机、IP交换
主要内容
计算机网络基本知识