通信概论讲义-第十章
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8
互联网的相关术语和概念
通俗而言：TCP负责发现传输的问题，一有 问题就发出信号，要求重新传输，直到所有 数据安全正确地传输到目的地。而IP是给因 特网的每一台电脑规定一个地址。
9
互联网络的体系结构
TCP/IP 协议栈定义了四个层次
数据链路
定义各种介质物理连接的特性 定义在不同介质上信息帧的格式 IP（Internet protocol）层 转发和路由功能：根据分组的目的 IP 地址， 将分组从源端转发到目的地。 路由器（router）：TCP/IP 网络中专用的 IP 分组转发设备。 IP协议是无连接的，不能避免有分组丢失，也 不能保证分组到达的顺序。(效率、无记忆)
互联网：通过网桥或路由器相互连接的通信网络的 集合； Intranet：指的是一个相互合作的网络，在一个组 织内运作，满足内部需求，存在方式可以是一个独 立的自包容的互联网，也可以具有连接到Internet 的链路； Internet：一个起源于美国，其覆盖范围遍布全球 的互联网； 端系统（主机）：与互联网中的某个网络相连的设 备，用于支持端用户的应用或服务；
成员网络都能支持与该网络相连的 设备之间的通信，这些设备被称为
端系统或主机；
网络互联设备：网络和网络之间
通过中间系统的设备相连接，执行 必要的中继和路由选择功能，以使 得连接到互联网的不同网络上的设 备之间能够交换数据，两种具有特 殊用途的中间系统分别是网桥和路
由器。
4
互联网的相关术语和概念
解除或建立与别的接点的联系 提供端对端的接口
TCP/IP协议的产生背景
在阿帕网（ARPA）产生运作之初，大部分电脑相互之间不 兼容，在一台电脑上完成的工作，很难拿到另一台电脑上去
用，想让硬件和软件都不一样的电脑联网，也有很多困难。
当时美国的状况是，陆军用的电脑是DEC系列产品，海军用 的电脑是Honeywell中标机器，空军用的是IBM公司电脑，每 一个军种的电脑在各自的系里都运行良好，但却有一个大弊 病：不能共享资源。
接个人用户）而局域网络个数较少的大型网络。
18
IP地址
2． B类地址 B类地址的表示范围为： 128.0.0.1~191.255.255.255，默认网络屏蔽为 ：255.255.0.0；B类地址分配给一般的中型网 络。B类网络用第一、二组数字表示网络的地 址，后面两组数字代表网络上的主机地址。
16
IP 地址的分类
IPv4 地址长度为 32bit，包括网络号（网络前缀）和主机号； 不同的地址类型定义了地址中网络前缀和主机号所占的位数； 利用地址类型，可以快速区分出地址中的网络前缀和主机号。
15 16 23 24 31
01234 56 7 8
A类 0
网络前缀
主机号
B类 1 0
C类 1 1 0
应用 TCP/UDP
IP 数据链路
TCP/UDP （传输层）
TCP 提供面向连接的、可靠的传输服务。 UDP 提供无连接的、不可靠的传输服务。 利用底层的TCP/IP网络服务设计的应用程序。 Telnet、Web、FTP、e-Mail ……
应用层
10
互联网的体系结构
由于ARPNET的设计者注重的是网络互联， 允许通信子网（网络接口层）采用已有的 或是将来有的各种协议，所以这个层次中 没有提供专门的协议。实际上，TCP/IP协
网络前缀
网络前缀
主机号
主机号
D类 1 1 1 0
E类 1 1 1 1 0
组播（Multicast）地址
保留使用
17
IP地址
一般将IP地址按节点计算机所在网络规模的大小分为A，B，C 三类，默认的网络屏蔽是根据IP地址中的第一个字段确定的。 1． A类地址 A类地址的表示范围为：1.0.0.1~126.255.255.255，默认 网络屏蔽为：255.0.0.0；A类地址分配给规模特别大的网络使 用。A类网络用第一组数字表示网络本身的地址，后面三组数 字作为连接于网络上的主机的地址。分配给具有大量主机（直
20
IP地址
D类地址不分网络地址和主机地址，它的第1个字节 的前四位固定为1110。D类地址范围：224.0.0.1到 239.255.255.254。D类地址用于多点播送。D类地址 称为广播地址，供特殊协议向选定的节点发送信息时 用。
E类地址保留给将来使用。
21
IP地址
目前出现了IP地址不够用的现象，一方面
6
7
互联网的相关术语和概念
TCP/IP协议：传输控制协议/因特网互联协 议，是Internet最基本的协议、Internet国际 互联网络的基础，由网络层的IP协议和传输 层的TCP协议组成。 TCP/IP 定义了电子设备如何连入因特网，以 及数据如何在它们之间传输的标准。 协议采用了4层的层级结构，每一层都呼叫 它的下一层所提供的网络来完成自己的需求。
瑟夫（Vinton G.Cerf）: “互联网之父”。
14
互联网的基本原理
IP地址 域名 地址解析 域名解析 IP网络的基本工作原理
15
IP地址的引入
为了在网络环境下实现计算机之间的通信，网络 中任何一台计算机必须有一个地址，而且该地址 在网络上是唯一的，用这个地址可以在这个网络 中唯一地标识出这台计算机； 在进行数据传输时，通信协议必须在所传输的数 据中增加发送信息的计算机地址(源地址)和接收 信息的计算机地址(目的地址)； 互联网中为每个计算机分配了一个唯一识别的地 址，该地址称为1P地址，IP地址是互联网主机的 一种数字型标识，它由网络标识Net ID和主机标 识(Host ID)组成。
将IP地址转换为物理地址(或MAC地址)的过程称为地 址解析（采用ARP协议）。 将物理地址（MAC地址）转换为IP地址的过程成为逆 向地址解析（采用RARP协议）。
26
域名解析
用户不愿意使用难于记忆的主机号，愿意使用易于记忆 的主机名字(域名)，因此需要在主机域名和IP地址之间 进行转换。域名到IP地址的转换过程称为域名解析。 把域名翻译成IP地址的软件称为域名系统 。(DNS： Domain Name System）； 域名解析的功能相当于一本电话号码薄。已知一个姓名 就可以查到一个电话号码。号码的查找是自动完成的， 完整的域名系统可以双向查找，即可以完成域名和IP地 址的双向映射。装有域名系统的主机叫做域名服务器。 从理论上讲，可以只使用一个域名服务器，但是，随着 互联网规模的扩大，服务器的负载会过大，因此将域名 系统设计成为一个联机分布式数据库，即使单个DNS出 现故障，也不会影响整个系统的正常运行。
23
域名
因特网地址中的第一级域名和第二级域名由网 络信息中心(NIC)管理。因特网目前有三个网络 信息中心，TERNIC负责北美地区，APNIC负责 亚太地区，还有一个NIC负责欧洲地区。 由于因特网起源于美国，所以美国通常不使用 国家代码作为第一级域名，其他国家一般采用 国家代码作为第一级域名。 第三级以下的域名由各个子网的NIC或具有NIC 功能的节点自己负责管理。 我国国家域名的国家代码是cn。
一台计算机可以有多个域名(一般用于不同的目的)， 但只能有一个IP地址。 一台主机从一个地方移到另一个地方，当它属于不同 的网络时，其IP地址必须更换，但是可以保留原来的 域名；
25
地址解析
IP地址不能直接用来通信，这是因为IP地址只是 主机在抽象的网络层中的地址，不能直接在链路 层寻址，若要将网络层中传送的IP数据报交给目 的主机，还需要将IP数据报传送到链路层转换为 帧后才能发送到实际的网络上，因此需要做IP地 址和物理地址之间的转换，这个过程称为地址解 析。 地址解析采用的具体方法因底层网络的不同而不 同。
5
互联网的相关术语和概念
中间系统：用于连接两个网络的设备，支持与不同 网络相连的端设备之间的通信； 网桥：一种中间系统，用于连接两个使用相同 局域网协议的局域网络，其功能处于OSI参考模 型的二层； 路由器：一种中间系统，用于连接两个相同或 不相同的网络，在不同网络之间为分组选择路 由，其功能处于OSI参考模型的三层；
24
域名
域名采用层次结构．每一层构成一个子域名， 子域名之间用圆点隔开，自左至右分别为计算 机名、网络名、机构名、最高域名。
XXX.三级域名.二级域名.顶级域名
例如：www. bupt.edu.cn，该域名表示中国(cn) 教育科研单位(edu)北京邮电大学(bupt)的一台 web服务器(www)。
是因为IP地址被大量分配，另外一个重要
的原因在于许多地址已分配给申请者而没
有充分利用。
因此，合理地使用地址资源是每个用户必
须注意的问题。
22
域名
IP地址是一种数字型网络和主机标识，数字型 标识对使用网络的人来说有不便于记忆的缺点， 因而提出了字符型的域名标识。 目前因特网上使用的域名是一种层次型命名法， 它与因特网的层次结构相对应。 域名使用的字符包括字母、数字和连字符，而 且必须以字母或数字开头和结尾。整个域名总 长度不得超过255个字符。在实际使用中，每个 域名的长度一般小于8个字符。
物理层
12
互联网的体系结构
OSI中的层 应用层 表示层 功能 TCP/IP协议族 TFTP，HTTP，SNMP， 文件传输，电子邮件，文件服务， FTP，SMTP，DNS，RIP 虚拟终端 ，Telnet 数据格式化，代码转换，数据加密 没有协议
会话层 传输层
wenku.baidu.com
没有协议 TCP，UDP IP，ICMP，OSPF，BGP， 网络层 为数据包选择路由 IGMP，ARP，RARP SLIP，CSLIP，PPP，MTU 数据链路层 传输有地址的帧以及错误检测功能 ，ARP，RARP 以二进制数据形式在物理媒体上传 ISO2110，IEEE802， 物理层 输数据 IEEE802.2 13
将所有的特性合并到一个网络中；（不合理） 将各种不同类型的网络互相连接起来，一组相互连接的 网络可以简化成一个大网络。
如果每个网络成员都保持它自身的特性，并且需要 使用一些特殊的机制来完成经过多个网络间的通信， 那么这整个网络配臵通常就被称为是一个互联网。
3
常见的互联网结构
端系统或主机：互联网中的每个
第十章 互联网技术
互联网概述
互联网的基本原理
互联网的关键技术 因特网
1
互联网概述
互联网的引入
常见的互联网结构
互联网的相关术语和概念
2018/8/3
2
互联网的引入
单个网络内的资源经常无法满足所有用户的需求， 在一个网络上的用户经常需要与另一个网络上的用 户通信。 为了使连接在不同网络上的任意两台计算机之间能 够进行通信，可以采用多种方法：
19
IP地址
3． C类地址 C类地址的表示范围为： 192.0.0.1~223.255.255.255，默认网络屏蔽 为：255.255.255.0；C类地址分配给小型网络 ，如一般的局域网，它可连接的主机数量是最 少的，采用把所属的用户分为若干的网段进行 管理。C类网络用前三组数字表示网络的地址 ，最后一组数字作为网络上的主机地址。
28
28
IP网络的基本工作原理
IP服务的特点
1P数据报的封装与传输
29
IP服务的特点
27
主机名字、主机物理地址和IP地址的转换
网卡 目的主机名 lion
DNS
目的主机 IP地址 209.0.0.6 源主机名 IP=209.0.0.5 tiger
08002B00EE0A
目的主机名 lion
IP=209.0.0.6
ARP
目的主机 物理地址 08002B00EE0A
• 名字为tiger的主机要与名字为lion的主机通信，通过DNS从 目的主机名字lion得出其IP地址为209.0.0.6； • 再从IP地址209.0.0.6通过ARP得到目的主机48bit的物理地 址08002B00EE0A
议可以通过网络接口层连接到任何网络上，
例如X.25交换网或IEEE802局域网。
11
网络接口层
互联网的体系结构
TCP/IP结构对应OSI结构 TCP/IP 应用层 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 OSI
主机到主机层（TCP）（又称传输层） 网络层（IP） 网络接口层（又称链路层）
数据链路层
互联网的相关术语和概念
通俗而言：TCP负责发现传输的问题，一有 问题就发出信号，要求重新传输，直到所有 数据安全正确地传输到目的地。而IP是给因 特网的每一台电脑规定一个地址。
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互联网络的体系结构
TCP/IP 协议栈定义了四个层次
数据链路
定义各种介质物理连接的特性 定义在不同介质上信息帧的格式 IP（Internet protocol）层 转发和路由功能：根据分组的目的 IP 地址， 将分组从源端转发到目的地。 路由器（router）：TCP/IP 网络中专用的 IP 分组转发设备。 IP协议是无连接的，不能避免有分组丢失，也 不能保证分组到达的顺序。(效率、无记忆)
互联网：通过网桥或路由器相互连接的通信网络的 集合； Intranet：指的是一个相互合作的网络，在一个组 织内运作，满足内部需求，存在方式可以是一个独 立的自包容的互联网，也可以具有连接到Internet 的链路； Internet：一个起源于美国，其覆盖范围遍布全球 的互联网； 端系统（主机）：与互联网中的某个网络相连的设 备，用于支持端用户的应用或服务；
成员网络都能支持与该网络相连的 设备之间的通信，这些设备被称为
端系统或主机；
网络互联设备：网络和网络之间
通过中间系统的设备相连接，执行 必要的中继和路由选择功能，以使 得连接到互联网的不同网络上的设 备之间能够交换数据，两种具有特 殊用途的中间系统分别是网桥和路
由器。
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互联网的相关术语和概念
解除或建立与别的接点的联系 提供端对端的接口
TCP/IP协议的产生背景
在阿帕网（ARPA）产生运作之初，大部分电脑相互之间不 兼容，在一台电脑上完成的工作，很难拿到另一台电脑上去
用，想让硬件和软件都不一样的电脑联网，也有很多困难。
当时美国的状况是，陆军用的电脑是DEC系列产品，海军用 的电脑是Honeywell中标机器，空军用的是IBM公司电脑，每 一个军种的电脑在各自的系里都运行良好，但却有一个大弊 病：不能共享资源。
接个人用户）而局域网络个数较少的大型网络。
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IP地址
2． B类地址 B类地址的表示范围为： 128.0.0.1~191.255.255.255，默认网络屏蔽为 ：255.255.0.0；B类地址分配给一般的中型网 络。B类网络用第一、二组数字表示网络的地 址，后面两组数字代表网络上的主机地址。
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IP 地址的分类
IPv4 地址长度为 32bit，包括网络号（网络前缀）和主机号； 不同的地址类型定义了地址中网络前缀和主机号所占的位数； 利用地址类型，可以快速区分出地址中的网络前缀和主机号。
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01234 56 7 8
A类 0
网络前缀
主机号
B类 1 0
C类 1 1 0
应用 TCP/UDP
IP 数据链路
TCP/UDP （传输层）
TCP 提供面向连接的、可靠的传输服务。 UDP 提供无连接的、不可靠的传输服务。 利用底层的TCP/IP网络服务设计的应用程序。 Telnet、Web、FTP、e-Mail ……
应用层
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互联网的体系结构
由于ARPNET的设计者注重的是网络互联， 允许通信子网（网络接口层）采用已有的 或是将来有的各种协议，所以这个层次中 没有提供专门的协议。实际上，TCP/IP协
网络前缀
网络前缀
主机号
主机号
D类 1 1 1 0
E类 1 1 1 1 0
组播（Multicast）地址
保留使用
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IP地址
一般将IP地址按节点计算机所在网络规模的大小分为A，B，C 三类，默认的网络屏蔽是根据IP地址中的第一个字段确定的。 1． A类地址 A类地址的表示范围为：1.0.0.1~126.255.255.255，默认 网络屏蔽为：255.0.0.0；A类地址分配给规模特别大的网络使 用。A类网络用第一组数字表示网络本身的地址，后面三组数 字作为连接于网络上的主机的地址。分配给具有大量主机（直
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IP地址
D类地址不分网络地址和主机地址，它的第1个字节 的前四位固定为1110。D类地址范围：224.0.0.1到 239.255.255.254。D类地址用于多点播送。D类地址 称为广播地址，供特殊协议向选定的节点发送信息时 用。
E类地址保留给将来使用。
21
IP地址
目前出现了IP地址不够用的现象，一方面
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互联网的相关术语和概念
TCP/IP协议：传输控制协议/因特网互联协 议，是Internet最基本的协议、Internet国际 互联网络的基础，由网络层的IP协议和传输 层的TCP协议组成。 TCP/IP 定义了电子设备如何连入因特网，以 及数据如何在它们之间传输的标准。 协议采用了4层的层级结构，每一层都呼叫 它的下一层所提供的网络来完成自己的需求。
瑟夫（Vinton G.Cerf）: “互联网之父”。
14
互联网的基本原理
IP地址 域名 地址解析 域名解析 IP网络的基本工作原理
15
IP地址的引入
为了在网络环境下实现计算机之间的通信，网络 中任何一台计算机必须有一个地址，而且该地址 在网络上是唯一的，用这个地址可以在这个网络 中唯一地标识出这台计算机； 在进行数据传输时，通信协议必须在所传输的数 据中增加发送信息的计算机地址(源地址)和接收 信息的计算机地址(目的地址)； 互联网中为每个计算机分配了一个唯一识别的地 址，该地址称为1P地址，IP地址是互联网主机的 一种数字型标识，它由网络标识Net ID和主机标 识(Host ID)组成。
将IP地址转换为物理地址(或MAC地址)的过程称为地 址解析（采用ARP协议）。 将物理地址（MAC地址）转换为IP地址的过程成为逆 向地址解析（采用RARP协议）。
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域名解析
用户不愿意使用难于记忆的主机号，愿意使用易于记忆 的主机名字(域名)，因此需要在主机域名和IP地址之间 进行转换。域名到IP地址的转换过程称为域名解析。 把域名翻译成IP地址的软件称为域名系统 。(DNS： Domain Name System）； 域名解析的功能相当于一本电话号码薄。已知一个姓名 就可以查到一个电话号码。号码的查找是自动完成的， 完整的域名系统可以双向查找，即可以完成域名和IP地 址的双向映射。装有域名系统的主机叫做域名服务器。 从理论上讲，可以只使用一个域名服务器，但是，随着 互联网规模的扩大，服务器的负载会过大，因此将域名 系统设计成为一个联机分布式数据库，即使单个DNS出 现故障，也不会影响整个系统的正常运行。
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域名
因特网地址中的第一级域名和第二级域名由网 络信息中心(NIC)管理。因特网目前有三个网络 信息中心，TERNIC负责北美地区，APNIC负责 亚太地区，还有一个NIC负责欧洲地区。 由于因特网起源于美国，所以美国通常不使用 国家代码作为第一级域名，其他国家一般采用 国家代码作为第一级域名。 第三级以下的域名由各个子网的NIC或具有NIC 功能的节点自己负责管理。 我国国家域名的国家代码是cn。
一台计算机可以有多个域名(一般用于不同的目的)， 但只能有一个IP地址。 一台主机从一个地方移到另一个地方，当它属于不同 的网络时，其IP地址必须更换，但是可以保留原来的 域名；
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地址解析
IP地址不能直接用来通信，这是因为IP地址只是 主机在抽象的网络层中的地址，不能直接在链路 层寻址，若要将网络层中传送的IP数据报交给目 的主机，还需要将IP数据报传送到链路层转换为 帧后才能发送到实际的网络上，因此需要做IP地 址和物理地址之间的转换，这个过程称为地址解 析。 地址解析采用的具体方法因底层网络的不同而不 同。
5
互联网的相关术语和概念
中间系统：用于连接两个网络的设备，支持与不同 网络相连的端设备之间的通信； 网桥：一种中间系统，用于连接两个使用相同 局域网协议的局域网络，其功能处于OSI参考模 型的二层； 路由器：一种中间系统，用于连接两个相同或 不相同的网络，在不同网络之间为分组选择路 由，其功能处于OSI参考模型的三层；
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域名
域名采用层次结构．每一层构成一个子域名， 子域名之间用圆点隔开，自左至右分别为计算 机名、网络名、机构名、最高域名。
XXX.三级域名.二级域名.顶级域名
例如：www. bupt.edu.cn，该域名表示中国(cn) 教育科研单位(edu)北京邮电大学(bupt)的一台 web服务器(www)。
是因为IP地址被大量分配，另外一个重要
的原因在于许多地址已分配给申请者而没
有充分利用。
因此，合理地使用地址资源是每个用户必
须注意的问题。
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域名
IP地址是一种数字型网络和主机标识，数字型 标识对使用网络的人来说有不便于记忆的缺点， 因而提出了字符型的域名标识。 目前因特网上使用的域名是一种层次型命名法， 它与因特网的层次结构相对应。 域名使用的字符包括字母、数字和连字符，而 且必须以字母或数字开头和结尾。整个域名总 长度不得超过255个字符。在实际使用中，每个 域名的长度一般小于8个字符。
物理层
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互联网的体系结构
OSI中的层 应用层 表示层 功能 TCP/IP协议族 TFTP，HTTP，SNMP， 文件传输，电子邮件，文件服务， FTP，SMTP，DNS，RIP 虚拟终端 ，Telnet 数据格式化，代码转换，数据加密 没有协议
会话层 传输层
wenku.baidu.com
没有协议 TCP，UDP IP，ICMP，OSPF，BGP， 网络层 为数据包选择路由 IGMP，ARP，RARP SLIP，CSLIP，PPP，MTU 数据链路层 传输有地址的帧以及错误检测功能 ，ARP，RARP 以二进制数据形式在物理媒体上传 ISO2110，IEEE802， 物理层 输数据 IEEE802.2 13
将所有的特性合并到一个网络中；（不合理） 将各种不同类型的网络互相连接起来，一组相互连接的 网络可以简化成一个大网络。
如果每个网络成员都保持它自身的特性，并且需要 使用一些特殊的机制来完成经过多个网络间的通信， 那么这整个网络配臵通常就被称为是一个互联网。
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常见的互联网结构
端系统或主机：互联网中的每个
第十章 互联网技术
互联网概述
互联网的基本原理
互联网的关键技术 因特网
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互联网概述
互联网的引入
常见的互联网结构
互联网的相关术语和概念
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互联网的引入
单个网络内的资源经常无法满足所有用户的需求， 在一个网络上的用户经常需要与另一个网络上的用 户通信。 为了使连接在不同网络上的任意两台计算机之间能 够进行通信，可以采用多种方法：
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IP地址
3． C类地址 C类地址的表示范围为： 192.0.0.1~223.255.255.255，默认网络屏蔽 为：255.255.255.0；C类地址分配给小型网络 ，如一般的局域网，它可连接的主机数量是最 少的，采用把所属的用户分为若干的网段进行 管理。C类网络用前三组数字表示网络的地址 ，最后一组数字作为网络上的主机地址。
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IP网络的基本工作原理
IP服务的特点
1P数据报的封装与传输
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IP服务的特点
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主机名字、主机物理地址和IP地址的转换
网卡 目的主机名 lion
DNS
目的主机 IP地址 209.0.0.6 源主机名 IP=209.0.0.5 tiger
08002B00EE0A
目的主机名 lion
IP=209.0.0.6
ARP
目的主机 物理地址 08002B00EE0A
• 名字为tiger的主机要与名字为lion的主机通信，通过DNS从 目的主机名字lion得出其IP地址为209.0.0.6； • 再从IP地址209.0.0.6通过ARP得到目的主机48bit的物理地 址08002B00EE0A
议可以通过网络接口层连接到任何网络上，
例如X.25交换网或IEEE802局域网。
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网络接口层
互联网的体系结构
TCP/IP结构对应OSI结构 TCP/IP 应用层 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 OSI
主机到主机层（TCP）（又称传输层） 网络层（IP） 网络接口层（又称链路层）
数据链路层