数据通信与网络技术 课件 第6章
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《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
大学计算机(第5版蒋加伏)第6章课件
首次阿帕网连接实验的工作日志
阿帕网早期工作人员
6.1.1 网络基本类型
联合国宽带数字发展委员会报告： 2013年全球互联网用户为28亿左右； 每增加10%的宽带接入，可带来1.38%的GDP增长。 2013年全球互联网数据流量为：56EB（1EB=10亿GB）；全球有1万亿台设备接入互联网。 互联网受欢迎的原因：使用成本低，信息价值高。
6.1.2 网络体系结构
TCP协议“三次握手”过程：
请求
应答
确认
TCP协议建立连接时的“三次握手”过程
6.1.2 网络体系结构
安全隐患 第1次握手：客户端发SYN包到服务器，并等待服务器确认。 • 第2次握手：服务器收到SYN包，发送SYN+ACK应答包，然后计时等待。 • 第3次握手：客户端收到SYN+ACK包，向服务器发送ACK确认包。 • 客户端和服务器进入连接状态，完成三次握手过程。 • 客户端与服务器可以传送数据了。
TCP是议互联网中使用最广泛的网络协议。可见，网络协议在设计中存在安全“漏洞”。
6.1.2 网络体系结构
【扩展】
TCP协议“建立连接→数据传送→关闭连接“的 通信全过程。
6.1.2 网络体系结构 4. 网络协议的计算思维特征
网络层次结构有助于清晰地描述和理解复杂的网络系统。
（1）
分层不能模糊，每一层必须明确定义，不引起误解。
【案 例】 水库大坝控制系统局域网。
6.1.1 网络基本类型
（2）城域网（MAN） 城域网特征： • 覆盖区域为数百平方千米的城市内。 • 城域网由许多大型局域网组成。 • 城域网为个人、企业提供网络接入。
城域网结构： • 网络结构较为复杂； • 采用点对点、环形、树形等混合结构。
数据通信与计算机网络基础PPT课件
1 数据通信系统概述
二、数据通信系统的性能指标 1. 误码率
误码率是指二进制数据被错误传输的概率。这 是衡量一个数据通信系统传输可靠性的指标。 2. 数据传输速率
单位：比特/秒或位/秒，记为bit/s。 3. 协议效率
衡量一个数据通信系统传输有效性的指标。
2 数据编码技术
一、数字数据的模拟信号编码
1. 幅移键控法ASK 2. 频移键控法FSK 3. 相移键控法PSK
2 数据编码技术
二、数字数据的数字信号编码 1. 单极性不归零码 2. 双极性不归零码 3. 单极性归零码 4. 双极性归零码
2 数据编码技术
三、数字同步方式 1. 位同步
（1）外同步法 （2）自同步法
2 数据编码技术
三、数字同步方式
数据通信的基本概念
• 定义：信息从一处传输到另一处。 • 组成：发送装置、接收装置、信道、信息。 • 概念： 1.数据信息----编码、格式、字长 传输速率----bps 3.传输方式----单工、半双工、全双工
数据信息定义
• 具有一定编码、格式和字长的数字信息被称为数据信息
数据通信的基本概念
T2
L3 数 据
H2
0101000111010101011001010011101
传输媒介
OSI模型中的各层
•1.物理层：
✓协调在物理媒体中传送比特流所需的各种功能，涉及接 口和传输媒体的机械和电气规约。 ✓物理层的功能包括：接口和媒体的物理特性；比特的表 示；数据率，即传输速率（即每秒发送的位数）；比特的 同步；线路配置；物理拓扑以及传输模式。
三、执行器与驱动器 • 台达变频器 • RS-485接口 • Modbus协议 • 可安装PROFIBUS、 DeviceNet、LonWorks、 CANopen通信扩展卡
《数据通信与计算机网络》电子全套课件
网络协议
NETBEUI网络、IPX/SPX网络、 TCP/IP网络等
拓扑
总线型网络、星型网络、环型网络等
体系结构
以太网、令牌环网、AppleTalk网络等
Hale Waihona Puke 网络和现代通信技术基础——计算机网络的概述
12
1.2计算机网络的分类
LAN MAN WAN的距离标准 ：
网络和现代通信技术基础——计算机网络的概述
1.1.3 计算机网络的定义 定义 ：计算机网络是自主计算机的互联集合。 它是具有独立功能的计算机、终端及其它设备， 用通信线路连接起来，按一定的方式进行通信 并实现资源共享的系统
1. 互联可以通过电缆（电话线、网线或光纤等）来实现，也可以 采用无线连接，使用无线电信号、激光或红外技术、或者卫星 传输。总之，两台计算机如果能互相交换信息即称为互联。
FDDI Dual Ring
网络和现代通信技术基础——计算机网络的概述
8
1.1 计算机网络的发展过程
4.标准化网络
20世纪70年代后期，开始提出发展计算机网络 的国际标准化问题。ISO、CCITT、IEEE等都 成立了专门的研究机构，研究计算机系统的互 连、计算机网络协议标准化等问题。
1984年，ISO正式颁布了一个称为“开放系统互 连基本参考模型”（OSI模型）的国际标准 ISO7498。
网络和现代通信技术基础——计算机网络的概述
2
1.1 计算机网络的发展过程
1.1.1 计算机网络的产生与发展 1．计算机—终端通信网络
50年代中期出现了“具有通信功能的单主机多终端 系统”。在这种系统中，一台计算机通过通信线路与 若干近地终端及远方终端连接，或多个终端共享一条 通信线路和一台主机连接，形成“终端—通信线路— 计算机”简单的通信系统，构成了计算机网络的雏形
数据通信与网络技术精品PPT课件
络层协议。配置完成后，通信双方可以发送各自的网络层协议 数据报。 4. 关闭链路：通信链路将一直保持到LCP或NCP帧关闭链路，或者 是发生一些外部事件（如空闲时间超长或用户干预）。
22
PAP和CHAP原理
1. PPP提供了两种可选的身份认证方法：口令验证协议（Password Authentication Protocol，PAP）和质询握手协议（Challenge Handshake Authentication Protocol，CHAP）。
2. 信道服务单元（CSU）/数据服务单元（DSU）类似数据终端设 备到数据通信设备的复用器，可以提供以下几方面的功能：信 号再生，线路调节，误码纠正，信号管理，同步和电路测试等。
12
常用的广域网设备
1. ISDN终端适配器是用来连接ISDN基本速率接口（BRI）到其它 接口，如EIA/TIA-232的设备。从本质上说，ISDN终端适配器 就相当于一台ISDN调制解调器。
2. 下面我们将简单介绍几种常用的PPP、ISDN、ATM、帧中继、 SDH和PPPOE等广域网技术和协议。
15
16
17
18
PPP协议的特点
1. 能够控制数据链路的建立。 2. 能够对IP地址进行分配和使用。 3. 允许同时采用多种网络层协议。 4. 能够配置和测试数据链路。 5. 能够进行错误检测。 6. 有协商选项，能够对网络层的地址和数据压缩等进行协商。
23
PAP和CHAP原理
24
ISDN概述
1. ISDN（Integrated Service Digital Network）是一种由交换机 和数字信道构成，可提供语音、数据、图像等综合业务信息传 输的数字通信网络。
2. 它可以使用户通过一条通信线路获得各种电信服务。ISDN有三 个基本特征： 1) 端到端的数字连接。 2) 综合的业务。 3) 标准的入网接口（两种速率标准—基本速率和基群速率）。
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PAP和CHAP原理
1. PPP提供了两种可选的身份认证方法：口令验证协议（Password Authentication Protocol，PAP）和质询握手协议（Challenge Handshake Authentication Protocol，CHAP）。
2. 信道服务单元（CSU）/数据服务单元（DSU）类似数据终端设 备到数据通信设备的复用器，可以提供以下几方面的功能：信 号再生，线路调节，误码纠正，信号管理，同步和电路测试等。
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常用的广域网设备
1. ISDN终端适配器是用来连接ISDN基本速率接口（BRI）到其它 接口，如EIA/TIA-232的设备。从本质上说，ISDN终端适配器 就相当于一台ISDN调制解调器。
2. 下面我们将简单介绍几种常用的PPP、ISDN、ATM、帧中继、 SDH和PPPOE等广域网技术和协议。
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PPP协议的特点
1. 能够控制数据链路的建立。 2. 能够对IP地址进行分配和使用。 3. 允许同时采用多种网络层协议。 4. 能够配置和测试数据链路。 5. 能够进行错误检测。 6. 有协商选项，能够对网络层的地址和数据压缩等进行协商。
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PAP和CHAP原理
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ISDN概述
1. ISDN（Integrated Service Digital Network）是一种由交换机 和数字信道构成，可提供语音、数据、图像等综合业务信息传 输的数字通信网络。
2. 它可以使用户通过一条通信线路获得各种电信服务。ISDN有三 个基本特征： 1) 端到端的数字连接。 2) 综合的业务。 3) 标准的入网接口（两种速率标准—基本速率和基群速率）。
第6章计算机网络与通信
苏州大学
4．码分多路复用
码分多路复用（CDM）是一种真正的动态复用技术，它既共享信道频 率，也共享时间。 码分多路复用技术的原理是每比特时间被分成m个更短的时间槽，称 为码片，一般每比特有64或128个码片，每个通道被指定一个唯一的 m位的代码或码片序列。当发送“1”时站点就发送码片序列，发送 “0”时就发送码片序列的反码。当两个或多个站点同时发送时，各路 数据在信道中被线性相加。为了便于从信道中分离出各路信号，各个 站点的码片序列是相互正交的。 码分多路复用是一种用于移动通信系统的新技术，笔记本电脑和掌上 电脑等移动性计算机的联网通信就使用该技术。
（2）误码率
误码率是指二进制比特流在数据传输系统中被传错的概率，是衡量通信系统可靠性的重要指标。 误码率的计算公式为： 误码率=接收时出错的比特数/发送的总比特数 在计算机网络中，一般要求误码率低于10-6，即百万分之一
（3）带宽
带宽是信道能传输的信号的频率宽度，是信号的最高频率和最低频率之差。在一定程度上体现了 信道的传输性能。 一般来说，信道的带宽越大，其传输速率也越高。
苏州大学
6.1.3数据编码技术
数据编码是将数据表示成合适的信号形式，以便于数据的传输和处理 计算机网络中主要采用两种数据编码技术：模拟数据编码方法和数字 数据编码方法
苏州大学
1．模拟数据编码方法
模拟数据编码方法就是把数字信号转换为模拟信号的编码方法。 由于导体存在电阻，电信号直接传输的距离有限。但研究发现，高频 振荡的正弦波信号在长距离通信中能够比其他信号传送得更远，因此 ，人们利用这种高频正弦波作为载波，携带信息进行传送 。 信息传输时，利用信源信号去调整（改变）载波的某个参数（幅度、 频率或相位），这个过程称为“调制”。经过调制后的载波携带着被 传输的信号在信道中进行长距离传输，到达目的地后，接收方再把载 波携带的信号检测出来恢复为原始的信号，这个过程称为“解调” 。 调制的基本思想是把数字信号的“0”和“1”用某种载波（正弦波）的 变化表示，常用的调制方式有移幅键控法ASK（调幅）、移频键控法 FSK（调频）和移相键控法PSK（调相） 。
数据通信与网络chapter06.ppt
Solution We shift (modulate) each of the three voice channels to a different bandwidth, as shown in Figure 6.6. We use the 20- to 24-kHz bandwidth for the first channel, the 24- to 28-kHz bandwidth for the second channel, and the 28- to 32-kHz bandwidth for the third one. Then we combine them as shown in Figure 6.6.
6.7
Figure 6.4 FDM process
6.8
Figure 6.5 FDM demultiplexing example
6.9
Example 6.1
Assume that a voice channel occupies a bandwidth of 4 kHz. We need to combine three voice channels into a link with a bandwidth of 12 kHz, from 20 to 32 kHz. Show the configuration, using the frequency domain. Assume there are no guard bands.
Note
Bandwidth utilization is the wise use of available bandwidth to achieve specific goals.
Efficiency can be achieved by multiplexing; privacy and anti-jamming
6.7
Figure 6.4 FDM process
6.8
Figure 6.5 FDM demultiplexing example
6.9
Example 6.1
Assume that a voice channel occupies a bandwidth of 4 kHz. We need to combine three voice channels into a link with a bandwidth of 12 kHz, from 20 to 32 kHz. Show the configuration, using the frequency domain. Assume there are no guard bands.
Note
Bandwidth utilization is the wise use of available bandwidth to achieve specific goals.
Efficiency can be achieved by multiplexing; privacy and anti-jamming
大学课件-数据通信与网络技术(全套)
如（0.1011）2的按权相加展开格式为：
1 21 0 22 1 23 1 24 0.5 0 0.125 0.0625 (0.6875)10
7/18
2、八进制转换为十进制 八进制转换成十进制也是采取“按权相加”法，只是这 里的权值是8的相应幂次方。如八进制整数部分的格式为： bn-1…b1b0，则按权值相加，展开后的格式就为（从左往右 幂次是从高到低下降的）：
14/18
1、二进制四则算术运算
被加数 加数 进位
+
10010 11010 11
101100
被加数和加数要从最 低位开始逐位地对齐
被减数 减数
- 借位
111010 101011
1111
被减数和减数要从最 低位开始逐位地对齐
001111
（10010）2+（11010）2的运算结果为（101100）2 （111010）2-（101011）2的运算结果是（001111）2
15/18
被乘数
× 乘数
+
积
1010 101
1010 0000 1010
110010
每行的最低位一定要 和对应的乘数位对齐
商 101 除数 101 11001
- 101
101 - 101
000
被除数
二进制乘法运算示例（1010）2×（101）2的结果得到 （110010）2
二进制除法运算示例（11001）2÷（101）2的结果是 （101）2
bn1 16n1 bn2 16n2 b1 161 b0 160 如十六进制数(26345)16的按权相加，展开后的格式为：
2164 6163 3162 4161 5160 131072 24576 768 64 5 (156485)10
1 21 0 22 1 23 1 24 0.5 0 0.125 0.0625 (0.6875)10
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2、八进制转换为十进制 八进制转换成十进制也是采取“按权相加”法，只是这 里的权值是8的相应幂次方。如八进制整数部分的格式为： bn-1…b1b0，则按权值相加，展开后的格式就为（从左往右 幂次是从高到低下降的）：
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1、二进制四则算术运算
被加数 加数 进位
+
10010 11010 11
101100
被加数和加数要从最 低位开始逐位地对齐
被减数 减数
- 借位
111010 101011
1111
被减数和减数要从最 低位开始逐位地对齐
001111
（10010）2+（11010）2的运算结果为（101100）2 （111010）2-（101011）2的运算结果是（001111）2
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被乘数
× 乘数
+
积
1010 101
1010 0000 1010
110010
每行的最低位一定要 和对应的乘数位对齐
商 101 除数 101 11001
- 101
101 - 101
000
被除数
二进制乘法运算示例（1010）2×（101）2的结果得到 （110010）2
二进制除法运算示例（11001）2÷（101）2的结果是 （101）2
bn1 16n1 bn2 16n2 b1 161 b0 160 如十六进制数(26345)16的按权相加，展开后的格式为：
2164 6163 3162 4161 5160 131072 24576 768 64 5 (156485)10
6无线通信技术PPT课件
802.11a
与传统无线信号 的重叠
FCC 第 15 部分的功率限制
UWB 信号
1.0 1.6 1.9 2.4 3.1 4
5
6
7
8 9 10.6
频率（GHz）
。
P5
❖ UWB的多入多出系统
MIMO 系统的多入多出是针对多径无线信道而言,多径会 引起衰落,通常是不利于通信的因素,而MIMO系统却将多 径作为一个有利因素利用, MIMO 系统在发射端和接收端 均采用多天线(或阵列天线) 和多通道,多天线接收机利用 先进的空时编码处理能够分开并解码这些数据子流，从 而实现最佳的处理,抑制信道衰落。
P12
❖ UWB技术的特点
(1) 系统结构简单、成本低、易数字化。 (2) 超高速、超大容量、抗截获性好等诸多优点，超宽 带的低功耗特点对于用便携式电池供电的系统长时间工 作是非常重要的。 (3)保密性强 (4)定位精确 (5)多径分辨能力强 (6) 穿透能力强。
P13
❖UWB系统的应用
超宽带无线通信应用按照通信距离分大体可以分为两类， 一类是短距离高速应用，数据传输速率可以达到数百 Mbit/s，主要是构建短距离高速个域网、家庭无线多媒体 网络以及替代高速短程有线连接，如无线USB和DVD，典型 的通信距离是10m。 另一类中长距离（几十米以上）低速率应用，通常传输速 率为1Mbit/量级，主要应用于无线传感器网络和低速率连 接。比如智能交通系统，以及应用于军事、公安、救援、 医疗、测量等多个领域。
• Z-Wave技术专门针对窄带应用并采用创新的软件 解决方案取代成本高的硬件，因此只需花费其它 类似技术的一小部份成本就可以组建高质量的无 线网络
Z-wave网络结构
• 每一个Z-Wave网络都拥有自己独立的网络地址 (HomeID);网络内每个节点的地址(NodeID)，由控 制节点(Controller)分配。每个网络最多容纳232 个节点(Slave)，包括控制节点在内。控制节点可 以有多个，但只有一个主控制节点，即所有网络 内节点的分配，都由主控制节点负责，其他控制 节点只是转发主控制节点的命令。已入网的普通 节点，所有控制节点都可以控制。超出通信距离 的节点，可以通过控制器与受控节点之间的其他 节点，以路由(Routing)的方式完成控制
《无线通信技术》教学课件-第6章中继与异构网络
第6章 中继与异构网络
18
中继站管理 • 功率分配
✓ 在基站、中继站和用户之间合理分配功率资源，以解决远近效应，增加 系统容量，提高系统误码率性能。
✓ 基于中继站的协作网络的功率分配的研究主要包括性能准则、功率限制、 功率分配策略、系统架构等方面。
一、中继技术
中继站管理与资源优化
资源优化
基站
第6章 中继与异构网络
第6章 中继与异构网络
1
第6章 中继与异构网络
知识点
KNOWLEDGE
第6章 中继与异构网络
2
掌握中继技术的概念，比较不同工作模 式下的中继站及其特点
掌握异构网络的概念，了解异构网络在 5G系统中的研究进展
了解中继技术及异构网络的关键技术
内容 导航
CO、中继技术
中继站的概念
中继站工作模式 • 按信号处理方式不同分类 • 按接收/发射信号的关系分类 • 选择模式
第6章 中继与异构网络
11
一、中继技术
中继站的概念
• 按信号处理方式不同分类
第6章 中继与异构网络
12
放大转发（Amplify Forward，AF）模式 解码转发（Decoding Forward，DF）模式 编码协作（Cooperative Coding，CC）模式
一、中继技术
中继站的概念
中继技术的发展
IEEE 802.16中 的中继技术研究
第6章 中继与异构网络
14
WINNER计划中的 中继技术研究
5G系统中的中继技术研 究
一、中继技术
中继站的概念
5G系统中的中继技术研究
第6章 中继与异构网络
15
内容 导航
计算机应用基础课件——网络基础知识
6.6 共享文档和文件夹
❖6.6.1 设置共享资源
用户可以将自己计算机上的文件、文件夹以 及打印机共享到网络上。
❖6.6.2 访问共享资源 ❖6.6.3 安装和使用网络打印机
在“资源管理器”中输入\\计算机名就可以在 打 开的窗口中看到该打印机。但要使用该共享打印 机，还必须先在自己的计算机上安装该打印机的 驱动程序。
6.2 数据通信的基本概念
❖6.2.3 计算机网络的分类
• 局域网(Local Area Network，LAN) • 城域网(Metropolitan Area Network，MAN) • 广域网(Wide Area Network，WAN)
❖6.2.4 数据通信技术
•调制解调技术 •多路复用技术 •数据交换技术
➢通过本章的学习应了解计算机网络的发展、局 域网的拓扑结构、局域网中共享资源的使用方法、 Internet基础知识、网页的浏览、资源的搜索与 下载、电子邮件的收发等内容。
6.1 计算机网络基础
❖6.1.1 计算机网络概述
图6.1 计算机网络组成示意图 图6.2 现代计算机网络结构示意图
❖6.1.2 计算机网络的体系结构
❖6.7.5 其他服务
6.8 连接到Internet
目前因特网的接入技术发展迅速，各种新颖 的接入技术不断出现。就接入技术而言，主要有 针对家庭、小型企事业单位的小规模用户因特网 接入技术和针对政府部门或大型企事业单位用户 因特网接入技术两类。
6.8 连接到Internet
❖6.8.1 计算机连入Internet的方法
第6章 网络基础知识
➢ 6.1 计算机网络基础 ➢ 6.2 数据通信的基本概念 ➢ 6.3 局域网知识 ➢ 6.4 实现Internet连接的相关技术 ➢ 6.5 网络互连 ➢ 6.6 共享文档和文件夹 ➢ 6.7 Internet提供的服务 ➢ 6.8 连接到Internet ➢ 6.9 共享上网
数据通信与网络cha(6)
In this section, we define two widely used terms: protocols and standards. First, we define protocol, which is synonymous with rule. Then we discuss standards, which are agreed-upon rules.
1.11
Figure 1.9 A hybrid topology: a star backbone with three bus networks
1.12
Figure 1.10 An isolated LAN connecting 12 computers to a hub in a closet
Topics discussed in this section:
A Brief History The Internet Today (ISPs)
1.16
Figure 1.13 Hierarchical organization of the Internet
1.17
1-4 PROTOCOLS AND STANDARDS
1.8
Figure 1.6 A star topology connecting four stations
1.9
Figure 1.7 A bus topology connecting three stations
1.10
Figure 1.8 A ring topology connecting six stations
1.13
Figure 1.11 WANs: a switched WAN and a point-to-point WAN
1.11
Figure 1.9 A hybrid topology: a star backbone with three bus networks
1.12
Figure 1.10 An isolated LAN connecting 12 computers to a hub in a closet
Topics discussed in this section:
A Brief History The Internet Today (ISPs)
1.16
Figure 1.13 Hierarchical organization of the Internet
1.17
1-4 PROTOCOLS AND STANDARDS
1.8
Figure 1.6 A star topology connecting four stations
1.9
Figure 1.7 A bus topology connecting three stations
1.10
Figure 1.8 A ring topology connecting six stations
1.13
Figure 1.11 WANs: a switched WAN and a point-to-point WAN
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8/20
为了解决IPv4的不足，提高网络划分的灵活性，诞生了 两种非常重要的技术，那就是可变长子网掩码（VLSM） 和无分类域间路由选择（CIDR），把传统的标准IPv4有类 网络演变成一个更为高效、更为实用的无类网络。
VLSM用于IPv4子网的划分，也就是把一个大的网络划 分成多个小的子网；而CIDR则用于IPv4子网的聚合，当然 主要是指路由方面的聚合，也就是路由汇总。
11/20
ARP是一个独立的三层协议，所以ARP报文在向 数据链路层传输时不需要经过IP协议的封装，而是直 接生成自己的报文，其中包括ARP报头，到数据链路 层后再由对应的数据链路层协议（如以太网协议）进 行封装。ARP报文分为ARP请求和ARP应答报文两种。 它们的报文格式可以统一为如图：
14 2
192.168.1.0
互联网IP地址使用示例
5/20
IP地址分解为数量有限的特大型网络（A类），数量较 多的中等网络（B类）和数量非常多的小型网络（C类）。 特殊的地址类，包括D类（用于多点传送，如组播）和E类， 通常指试验或研究类。
每一类地址都由两个固定长度的字段组成，其中一个字
段是网络号（net-id），它标志主机（或路由器）所连接到 的网络，而另一个字段则是主机号（host-id），它标志该 主机（或路由器）。两级的 IP 地址可以记为：
网络ID
主机ID
网络ID 子网ID 主机ID 新的net-id 新的host-id
三级IP地址的结构
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子网掩码定义了构成IP地址的32位中的多少位用于子
网位，由连续位个“1”与连续位个“0”组成。
网络号
主机号
IP地址
172
16
0
0
默认子网掩码 划分子网掩码
网络号
255 255
11111111 11111111
路由器和目标主机发送“无法到达目标”消息，通知发送主机它们 的数据报无法传送。类型值为3
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6.5 下一代因特网的网际协议（IPv6）
随着因特网的指数增长，前互联网面临的一个严峻问 题是地址消耗严重，即没有足够的地址来满足全球的需要。 IPv4的问题逐渐显露出来，32位的IP地址空间枯竭、路由 表急剧膨胀、路由选择效率不高、对网络安全和多媒体应 用的支持不够，配置复杂，对移动性支持不好，很难开展 端到端的业务等。这些问题已经成为制约互联网发展的的 重要障碍，而IETF开发的IPv6下一代网络彻底、有效地解 决了目前IPv4所存在的上述问题。
●IPv4数据报 IP数据报是Internet的基本传送单元，包括数据报报头 和数据区两部分。如图表示IPv4数据报格式。
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bit0
bit15 bit16
版本(4)
头部长度 (4)
服务类型(8)
标识(16)
标识(3)
bit31 总长度(16)
片偏移(13)
报
生存时间(8)
头
协议(8)
首部校验和(16)
（1）屏蔽网络差异，提供透明传输 （2）为网络间通信提供路由选择 （3）数据包封装和解封装 （4）拥塞控制
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6.2 网际协议（IP）
IP协议是用于将多个分组交换网络连接起来的最典型 通信协议。IP提供了不可靠、无连接的数据报传送服务， 不可靠的意思是它不能保证IP数据报能成功地到达目的地。 无连接的意思是IP并不维护任何关于后续数据报的状态信 息。由于IP协议的第4版本（IPv4）在网络中仍广泛使用， 所有本节所有内容都有IPv4标准为主。
（3）任播地址：这是IPv6增加的一种类型，任播的目 的站是一组接口。例如，都属于同一个公司的计算机。当 来自用户的数据报在交付时，只交付给这组计算机中的任 何一个，通常是距离最近的一个（用户向公司请求服务， 公司的这组计算机中的任何一个可以进行应答）。
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●IPv4向IPv6过渡的技术
因为现在整个因特网上使用老版本IPv4的路由器的数 量太大，所以向IPv6 过渡只能采用逐步演进的办法，同 时，还必须使新安装的 IPv6 系统能够向后兼容。
（1）10.2.1.1 （2）128.63.2.100 5、（2）一个B类地址的子网掩码是255.255.240.0.试 问在其中每一个子网上的主机数最多是多少？
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源IP地址(32)
目的IP地址(32)
选项(0或32的整数倍)
数据部分
●IPv4地址
IPv4数据报格式
为了使连入Internet的众多主机在通信时能够相互识 别，Internet上的每一台主机和路由器都分配有一个唯一 的32位地址，即IP地址，也称作网际地址。IP地址一般采 用国际上通行的点分十进制表示。
第6章 网络互连技术
6.1 网络层功能概述 6.2 网际协议（IP） 6.3 IP地址与硬件地址 6.4 因特网控制报文协议（ICMP） 6.5 下一代因特网的网际协议（IPv6）
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6.1 网络层功能概述
网络层（网际互连层）是网络体系结构中非常重要的 一层，在技术上又是非常复杂的一层，因为它既要解决不 同网络的节点间通信的路由和协议识别问题，又要通过路 由选择策略解决网络拥塞问题，尽可能提高网络通信的可 靠性。网络层的主要功能表现在以下几个方面：
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6.4 因特网控制报文协议（ICMP）
ICMP（Internet Control Message Protocol）是网 际控制报文协议，它是IPv4协议族中的一个子协议，工作 在OSI的网络层，用于在IP主机、路由器之间传递控制消 息。ICMP可以实现故障隔离和故障恢复。
网络本身是不可靠的，在网络传输过程中，可能会发 生许多突发事件并导致数据传输失败。网络层的IP协议是 一个无连接的协议，它不会处理网络层传输中的故障，而 位于网络层的ICMP协议恰好弥补了IP的缺限，它向数据 包发送方提供发生在网络层的错误信息反馈。
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ICMP消息 类型
回显请求
几种常用的ICMP消息
用途说明
Ping工具通过发送ICMP回显消息检查特定节点的IPv4连接以排查网 络问题。类型值为0
回显应答 节点发送回显答复消息响应ICMP回显消息。类型值为8
重定向
源抑制
超时 无法到达 目标
路由器发送“重定向”消息，告诉发送主机到目标IPv4地址更好的 路由。类型值为5
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6.3 IP地址与硬件地址
●两种地址的比较
从层次的角度看，硬件地址（物理地址、MAC地址） 是数据链路层和物理层使用的地址，而IP地址是网络层和 以上各层使用的地址。
IP地址
硬件地址
首部
首部
首部
应用层数据
TCP报文段或UDP数据报
IP数据报 MAC帧
网络层以上 使用IP地址
尾部
链路层以下 使用硬件地址
IP地址与硬件地址的区别
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●地址解析协议（ARP） IP地址是主机在抽象的网络层中的地址，不能直接用 来进行通信的。若要将网络层中传送的数据报交给目的主 机，还要传到链路层转变成MAC帧，才能发送到实际的网 络上。因此在实际网络的链路上传送数据帧时，最终还是 必须使用硬件地址。 地址解析协议（Address Resolution Protocol，ARP） 是将IP地址解析为以太网硬件地址（或MAC地址）的协议。 在局域网网络中存在大量的ARP报文，尤其是以广播形式 出现。
路由器发送“源结束”消息，告诉发送主机它们的IPv4数据报将被 丢弃——因为路由器上发生了拥塞。于是，发送主机将以较低的速 度发送数据报。类型值为4
这个消息有两种用途。第一，当超过IP生存期时向发送系统发出错 误信息。第二，如果分段的IP数据报没有在时限内重新组合，这个消 息将通知发送系统。类型值为11
网络号
255 255
主机号
0
0
00000000 00000000
主机号
255
0
子网掩码示例
子网掩码中的二进制位构成了一个过滤器，它通过 “按位求与”的逻辑运算，标识哪一部分是标志网络的部 分，哪一部分是标志主机的部分。按位求与是对IPv4地址 的每一位与子网掩码对应的每一位进行二进制逻辑“与” 运算（AND）。
IPv6数据报
使用双协议栈进行从IPv4到IPv6的过渡
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习题
1、试简单说明下列协议的作用：IP、ARP、ICMP、 IPv6。
2、试解释下列技术的作用：子网划分、VLSM、 CIDR、双栈、隧道。
3、作为中间系统，集线器、网桥、路由器和网关有 何区别。
4、IP地址分为几类？各如何表示？IP地址的主要特 点是什么？判断以下IP地址的网络类别，并写出网络地址 和主机地址。
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一般来说，互联网上的每个接口必须有一个唯一的IP 地址，因而多接口主机（比如路由器）具有多个IP地址， 其中每个接口都对应一个IP地址。
172.18.0.1
172.16.0.1
10.13.0.0
172.18.0.2 10.13.0.1 172.17.0.1
172.16.0.2 172.17.0.2 192.168.1.1
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IPv6数据报由IPv6的基本首部（base header）、扩 展首部（extension header）和上层协议数据单元三部分 组成。IPv6基本首部将不必要的功能取消了，虽然长度增 大了一倍，但首部的字段数减少到只有8个。考虑到数据 链路层和运输层都有差错检验功能，还取消了首部的检验 和字段，这样就加快了路由器处理数据报的速度。
IPv6
A
流标记：X 源地址：A 目的地址：F ……
数据部分
IPv6数据报
双协议栈 IPv6/IPv4
B
IPv4网络
C