互联网原理及应用v6
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互联网原理及 应用
湖北工业大学计算机学院
互联网怎样改变我们的生活
湖北工业大学计算机学院
我们生活在一个网络的世界
互联网已深入到我们生活的方方面面， 请同学们谈谈互联网是怎样改变了你的生 活？
湖北工业大学计算机学院
我们生活在一个网络的世界
湖北工业大学计算机学院
互联网典型应用
视频：微信智能生活
local ISP Tier-2 ISP
local ISP
Tier 1 ISP 网络的网络 Tier 1 ISP
Tier-2 ISP local local ISP ISP
NAP 百度 Tier-2 ISP 服务器 H2 local
ISP
Tier 1 ISP
Tier-2 ISP local ISP
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A B
C
2,097,151 (221 1) 192.0.1 223.255.255
254
湖北工业大学计算机学院
子网划分
二级结构
网络号 IP地址
主机号
三级结构
网络号
子网号
主机号
IP地址
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一个未划分子网的 B 类网络145.13.0.0
我的网络地址 是 145.13.0.0 R2 145.13.3.11 145.13.3.10 145.13.3.101 145.13.7.34 145.13.7.35
数据
From: 168.113.2.144
cc:mail
To: 155.233.25.76 IP数据包
☆IP地址是标识互联网中的一台主机或路由器的一个
接口，是一个身份标识，具有唯一性。
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IP地址及网络地址
现主要使用IPv4地址是32位，IPv6地址是128位。 两级的 IP 地址及对应的网络IP地址可以记为：
网络号（net-id） 主机号（host-id） IP地址
网络号
主机号全为0 网络IP地址
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点分十进制记法
机器中存放的 IP 地址 是 32 bit 二进制代码
每 8 bit 进行分隔 能够提高可读性 将每 8 bit 的二进制数 转换为十进制数 采用点分十进制记法 则进一步提高可读性
“谁”指的是？
浏览器（IE、搜狗等）、APP、QQ、服务器处理软件等 软件是以进程的形式存在的 软件是静态的，进程是动态的，一个软件可以对应多个进 程，也可能一个进程也没有
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应用进程之间的通信
数据到达主机后，怎样把它们交给各自的进程呢？
AP1 AP 2 应用进程 应用进程 端口 运输层提供应用进程间的逻辑通信 端口 IP 层 AP3 AP4 5 4 3 2 1
R2
3 2 1
R3
3 2 1 R3 2 1
R5 R5 3 2 2 1 1
间接交付
R4
R4 3 2 2 1 1
主机 H1
5 4 3 2 1
H1
来自百度文库
路由器为数据包选路， 导向传送到主机H1
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互联网简化
互联网简化依据： 路由器主要功能工作在第三层； 路由器连接不同的网络； 一个网络中的设备有交换机、集线器、ADSL modem、AP等， 它们运行的协议都工作在第一或第二层； 协议是水平的，第三层设备是看不见下面层次的设备的； 下图中还减少了路由器，因为它们工作的原理大致相同。
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网络边缘—家庭网络
中国典型家庭宽带上网设施:
无线AP(wireless access point) 宽带猫(ADSL modem) 以太网(Ethernet):可以增加交换机扩展以太网规模 路由器(router) Internet (ISP) router ADSL modem Ethernet
10000000000010110000001100011111 10000000 00001011 00000011 00011111 128 11 3 31
128.11.3.31
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分类IP 地址结构
A 类地址 0 net-id 8 bit B 类地址 1 0 net-id 16 bit C 类地址 1 1 0 net-id 24 bit D 类地址 1 1 1 0 E 类地址 1 1 1 1 0 多播地址 host-id 8 bit host-id 16 bit host-id 24 bit
1111111111111111 11111111 00000000 net-id subnet-id 00000000
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【例2】已知 IP 地址是 141.14.72.24，子网掩码是 255.255.192.0, 试求网络地址。
(a) 点分十进制表示的 IP 地址 141 (b) IP 地址转化为二进制 10001101 00001110 01001000 00011000 (c) 子网掩码是 255.255.192.0 1111111111111111 11000000 00000000 (d) 保留子网掩码为“1”位对应的IP地址位，其余为“0” 10001101 00001110 01000000 00000000 (e) 网络地址（点分十进制表示） 141 . 14 . 64 . 0 . 14 . 72
查找路由表
路由器 R2 IP1 → IP2 IP5 IP6 局域网2
百度 服务器 H2
IP2
通信的路径：H1→经过 R1 转发→再经过 R2 转发→H2。 路由器中路由表所表达的信息是”要到某个目的网络去应该往哪 里转发“； 路由器在收到IP数据报后根据目的IP计算目的网络地址，再查找 路由表找到转发端口或目标，然后从相应端口转发IP数据报；
址是否相同；
•相同，说明它们同属一个网络，直接发给目的主机； •不同，说明它们在不同的网络，源主机将IP数据报发给网关。
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IP地址及网关配置
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互联网原理及应用
PART3: WEB应用的实现
湖北工业大学计算机学院
交互主体
在前面介绍的百度搜索应用中，是主机H1中“谁” 发出的请求IP数据报，IP数据报进入百度服务器后 交给“谁”处理了呢？
.
24
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IP 地址的默认子网掩码
A 类 地 址 B 类 地 址 网络地址 net-id host-id 为全 0 默认子网掩码 11111111 000000000000000000000000 255.0.0.0 网络地址 net-id host-id 为全 0
默认子网掩码 255.255.0.0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 网络地址 net-id host-id 为全 0
主机 H1
IP1
百度 服务器 H2 路由器 R1 路由器 R2 广域网 局域网2
IP2
局域网1
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互联网基本原理
PART2: IP地址及路由转发
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IP地址的作用
寄信或包裹 发件人地址信息 收件人地址信息 传送IP数据包 源主机:源IP地址 目的主机 :目的IP地址
网2
网3
接口1
路由器 R2
直接 交付
间接 交付
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网 关
主机 H1 IP1 IP1 → IP2 网1
IP数据报是如何传给R1呢？
路由器 R1 接口0 接口1 网2 路由器 R2 接口0 接口1 网3
百度 服务器 H2
IP2
一个边缘网络的IP数据报到其它网络的出入口称为网关； 当主机在发IP数据报之前，先要判断源主机和目的主机的网络地
R2
子网 145.13.3.0 子网 145.13.7.0 … 145.13.7.56 子网 145.13.21.0 … 145.13.21.23 145.13.21.9 145.13.21.8
R3
R1
网络 145.13.0.0 湖北工业大学计算机学院
子网掩码与网络地址计算
因特网部分 两级 IP 地址 网络号 net-id 因特网部分 三级 IP 地址 net-id 网络号 子网掩码 划分子网时 的网络地址 本地部分 主机号 host-id 本地部分 subnet-id 子网号 host-id 主机号
.
10
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常用的三种类别的 IP 地址
IP 地址的使用范围
网络 类别 最大 网络数 126 (27 – 2) 16,383(214 1) 第一个 可用的 网络号 1 128.1 最后一个 可用的 网络号 126 191.255 每个网络 中最大的 主机数 16,777,214 65,534
R1 R3
网络 145.13.0.0
145.13.7.56
所有到网络 145.13.21.23 145.13.0.0的分组均 145.13.21.9 到达此路由器
145.13.21.8
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所有到达网络 145.13.0.0 的分组均到达 此路由器
划分为三个子网后对外仍是一个网络
145.13.3.101 145.13.3.11 … 145.13.3.10 145.13.7.34 145.13.7.35
5
4
3 2
1
IP层提供主机之间点到点的通信， 并不负责进程间的数据交付
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端口
端口
端口属于运输层，用一 个 16 bit 端口号进行 标识。 端口的作用就是让应用层的各种应用进程 都能将其数据通过端口向下交付给运输层， 或者让运输层通过端口将收到的数据报交付 给应用层相应的进程。
C 类 地 址
默认子网掩码 111111111111111111111111 00000000 255.255.255.0
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互联网IP数据报传送过程
H1发给H2的IP数据报 主机 H1
IP1 IP1 → IP2 局域网1
查找路由表
路由器 R1IP1 → IP2 IP3 IP4 广域网
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互联网应用关键：交互
角色
客户端 服务端
客户端
客户/服务器模式
请求Request 响应Response
服务内容：
硬件资源 软件资源 数据
服务端
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互联网应用关键：交互
HOW？
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互联网基本原理
1 2 3
互联网与因特网
互联网 VS 因特网 网络的网络：internet 最大的互联网：Internet 资源共享
硬件 软件 数据
路由器
网络 网络
网络
网络
网络
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互联网结构
互联网结构 核心：通讯子网
路由器 网络的网络
边缘：资源子网
计算机 手机 ipad 其他终端
wireless access point
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互联网核心传输模式
信息交互是如何在互联 网核心传输的?
电路交换
分组交换
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H2 5 4 3 2 1 百度 服务器 H2
百度首页从百度服务器通过互联网传送到主机H1
R1 3 2 1 间接交付 R1 间接交付 2 1 R2 间接交付 2 1
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路由表
主机 H1 IP1 网1 路由器 R1 接口0 接口1 网2 路由器 R2 接口0 接口1 网3
百度 服务器 H2
IP2
R1路由表
目的 网络
网1
R2路由表
目的 网络
网1 网2 网3
转发
接口0
说明
直接 交付
转发
路由器 R1 接口0 接口1
说明
间接 交付 直接 交付 直接 交付
保留为今后使用
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【例1】已知某计算机的 IP 地址是 145.13.3.10，试对该IP地址进 行划分,并求该计算机所在的网络地址。
(a) 点分十进制表示的 IP 地址 145 (b) IP 地址转化为二进制 10010001 00001101 00000011 00001010 (c) 分级判断及划分 10010001 00001101 00000011 00001010 (d) 网络地址（二进制） 10010001 00001101 00000000 00000000 (e) 网络地址（点分十进制表示） 145 . 13 . 0 . 0 . 13 . 3
网络互联基本概念 IP地址及路由转发
WEB应用的实现
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互联网基本原理
PART1: 互联网基本概念
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场景：百度搜索
主机 H1 Request:
http://www.baidu.com
local ISP Tier 3 ISP Tier-2 ISP local ISP
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互联网怎样改变我们的生活
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我们生活在一个网络的世界
互联网已深入到我们生活的方方面面， 请同学们谈谈互联网是怎样改变了你的生 活？
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我们生活在一个网络的世界
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互联网典型应用
视频：微信智能生活
local ISP Tier-2 ISP
local ISP
Tier 1 ISP 网络的网络 Tier 1 ISP
Tier-2 ISP local local ISP ISP
NAP 百度 Tier-2 ISP 服务器 H2 local
ISP
Tier 1 ISP
Tier-2 ISP local ISP
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A B
C
2,097,151 (221 1) 192.0.1 223.255.255
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子网划分
二级结构
网络号 IP地址
主机号
三级结构
网络号
子网号
主机号
IP地址
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一个未划分子网的 B 类网络145.13.0.0
我的网络地址 是 145.13.0.0 R2 145.13.3.11 145.13.3.10 145.13.3.101 145.13.7.34 145.13.7.35
数据
From: 168.113.2.144
cc:mail
To: 155.233.25.76 IP数据包
☆IP地址是标识互联网中的一台主机或路由器的一个
接口，是一个身份标识，具有唯一性。
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IP地址及网络地址
现主要使用IPv4地址是32位，IPv6地址是128位。 两级的 IP 地址及对应的网络IP地址可以记为：
网络号（net-id） 主机号（host-id） IP地址
网络号
主机号全为0 网络IP地址
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点分十进制记法
机器中存放的 IP 地址 是 32 bit 二进制代码
每 8 bit 进行分隔 能够提高可读性 将每 8 bit 的二进制数 转换为十进制数 采用点分十进制记法 则进一步提高可读性
“谁”指的是？
浏览器（IE、搜狗等）、APP、QQ、服务器处理软件等 软件是以进程的形式存在的 软件是静态的，进程是动态的，一个软件可以对应多个进 程，也可能一个进程也没有
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应用进程之间的通信
数据到达主机后，怎样把它们交给各自的进程呢？
AP1 AP 2 应用进程 应用进程 端口 运输层提供应用进程间的逻辑通信 端口 IP 层 AP3 AP4 5 4 3 2 1
R2
3 2 1
R3
3 2 1 R3 2 1
R5 R5 3 2 2 1 1
间接交付
R4
R4 3 2 2 1 1
主机 H1
5 4 3 2 1
H1
来自百度文库
路由器为数据包选路， 导向传送到主机H1
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互联网简化
互联网简化依据： 路由器主要功能工作在第三层； 路由器连接不同的网络； 一个网络中的设备有交换机、集线器、ADSL modem、AP等， 它们运行的协议都工作在第一或第二层； 协议是水平的，第三层设备是看不见下面层次的设备的； 下图中还减少了路由器，因为它们工作的原理大致相同。
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网络边缘—家庭网络
中国典型家庭宽带上网设施:
无线AP(wireless access point) 宽带猫(ADSL modem) 以太网(Ethernet):可以增加交换机扩展以太网规模 路由器(router) Internet (ISP) router ADSL modem Ethernet
10000000000010110000001100011111 10000000 00001011 00000011 00011111 128 11 3 31
128.11.3.31
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分类IP 地址结构
A 类地址 0 net-id 8 bit B 类地址 1 0 net-id 16 bit C 类地址 1 1 0 net-id 24 bit D 类地址 1 1 1 0 E 类地址 1 1 1 1 0 多播地址 host-id 8 bit host-id 16 bit host-id 24 bit
1111111111111111 11111111 00000000 net-id subnet-id 00000000
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【例2】已知 IP 地址是 141.14.72.24，子网掩码是 255.255.192.0, 试求网络地址。
(a) 点分十进制表示的 IP 地址 141 (b) IP 地址转化为二进制 10001101 00001110 01001000 00011000 (c) 子网掩码是 255.255.192.0 1111111111111111 11000000 00000000 (d) 保留子网掩码为“1”位对应的IP地址位，其余为“0” 10001101 00001110 01000000 00000000 (e) 网络地址（点分十进制表示） 141 . 14 . 64 . 0 . 14 . 72
查找路由表
路由器 R2 IP1 → IP2 IP5 IP6 局域网2
百度 服务器 H2
IP2
通信的路径：H1→经过 R1 转发→再经过 R2 转发→H2。 路由器中路由表所表达的信息是”要到某个目的网络去应该往哪 里转发“； 路由器在收到IP数据报后根据目的IP计算目的网络地址，再查找 路由表找到转发端口或目标，然后从相应端口转发IP数据报；
址是否相同；
•相同，说明它们同属一个网络，直接发给目的主机； •不同，说明它们在不同的网络，源主机将IP数据报发给网关。
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IP地址及网关配置
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互联网原理及应用
PART3: WEB应用的实现
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交互主体
在前面介绍的百度搜索应用中，是主机H1中“谁” 发出的请求IP数据报，IP数据报进入百度服务器后 交给“谁”处理了呢？
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IP 地址的默认子网掩码
A 类 地 址 B 类 地 址 网络地址 net-id host-id 为全 0 默认子网掩码 11111111 000000000000000000000000 255.0.0.0 网络地址 net-id host-id 为全 0
默认子网掩码 255.255.0.0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 网络地址 net-id host-id 为全 0
主机 H1
IP1
百度 服务器 H2 路由器 R1 路由器 R2 广域网 局域网2
IP2
局域网1
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互联网基本原理
PART2: IP地址及路由转发
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IP地址的作用
寄信或包裹 发件人地址信息 收件人地址信息 传送IP数据包 源主机:源IP地址 目的主机 :目的IP地址
网2
网3
接口1
路由器 R2
直接 交付
间接 交付
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网 关
主机 H1 IP1 IP1 → IP2 网1
IP数据报是如何传给R1呢？
路由器 R1 接口0 接口1 网2 路由器 R2 接口0 接口1 网3
百度 服务器 H2
IP2
一个边缘网络的IP数据报到其它网络的出入口称为网关； 当主机在发IP数据报之前，先要判断源主机和目的主机的网络地
R2
子网 145.13.3.0 子网 145.13.7.0 … 145.13.7.56 子网 145.13.21.0 … 145.13.21.23 145.13.21.9 145.13.21.8
R3
R1
网络 145.13.0.0 湖北工业大学计算机学院
子网掩码与网络地址计算
因特网部分 两级 IP 地址 网络号 net-id 因特网部分 三级 IP 地址 net-id 网络号 子网掩码 划分子网时 的网络地址 本地部分 主机号 host-id 本地部分 subnet-id 子网号 host-id 主机号
.
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常用的三种类别的 IP 地址
IP 地址的使用范围
网络 类别 最大 网络数 126 (27 – 2) 16,383(214 1) 第一个 可用的 网络号 1 128.1 最后一个 可用的 网络号 126 191.255 每个网络 中最大的 主机数 16,777,214 65,534
R1 R3
网络 145.13.0.0
145.13.7.56
所有到网络 145.13.21.23 145.13.0.0的分组均 145.13.21.9 到达此路由器
145.13.21.8
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所有到达网络 145.13.0.0 的分组均到达 此路由器
划分为三个子网后对外仍是一个网络
145.13.3.101 145.13.3.11 … 145.13.3.10 145.13.7.34 145.13.7.35
5
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1
IP层提供主机之间点到点的通信， 并不负责进程间的数据交付
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端口
端口
端口属于运输层，用一 个 16 bit 端口号进行 标识。 端口的作用就是让应用层的各种应用进程 都能将其数据通过端口向下交付给运输层， 或者让运输层通过端口将收到的数据报交付 给应用层相应的进程。
C 类 地 址
默认子网掩码 111111111111111111111111 00000000 255.255.255.0
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互联网IP数据报传送过程
H1发给H2的IP数据报 主机 H1
IP1 IP1 → IP2 局域网1
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路由器 R1IP1 → IP2 IP3 IP4 广域网
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互联网应用关键：交互
角色
客户端 服务端
客户端
客户/服务器模式
请求Request 响应Response
服务内容：
硬件资源 软件资源 数据
服务端
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互联网应用关键：交互
HOW？
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互联网与因特网
互联网 VS 因特网 网络的网络：internet 最大的互联网：Internet 资源共享
硬件 软件 数据
路由器
网络 网络
网络
网络
网络
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互联网结构
互联网结构 核心：通讯子网
路由器 网络的网络
边缘：资源子网
计算机 手机 ipad 其他终端
wireless access point
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互联网核心传输模式
信息交互是如何在互联 网核心传输的?
电路交换
分组交换
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H2 5 4 3 2 1 百度 服务器 H2
百度首页从百度服务器通过互联网传送到主机H1
R1 3 2 1 间接交付 R1 间接交付 2 1 R2 间接交付 2 1
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路由表
主机 H1 IP1 网1 路由器 R1 接口0 接口1 网2 路由器 R2 接口0 接口1 网3
百度 服务器 H2
IP2
R1路由表
目的 网络
网1
R2路由表
目的 网络
网1 网2 网3
转发
接口0
说明
直接 交付
转发
路由器 R1 接口0 接口1
说明
间接 交付 直接 交付 直接 交付
保留为今后使用
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【例1】已知某计算机的 IP 地址是 145.13.3.10，试对该IP地址进 行划分,并求该计算机所在的网络地址。
(a) 点分十进制表示的 IP 地址 145 (b) IP 地址转化为二进制 10010001 00001101 00000011 00001010 (c) 分级判断及划分 10010001 00001101 00000011 00001010 (d) 网络地址（二进制） 10010001 00001101 00000000 00000000 (e) 网络地址（点分十进制表示） 145 . 13 . 0 . 0 . 13 . 3
网络互联基本概念 IP地址及路由转发
WEB应用的实现
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互联网基本原理
PART1: 互联网基本概念
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场景：百度搜索
主机 H1 Request:
http://www.baidu.com
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