网络通信协议

第五章网络通信协议

5．1 引言、

网络基础结构：物理层和数据链路层协议构成网络硬件支撑环境

网络传输协议在此基础上提供面向连接或无连接的数据传输服务，支持各种网络应用。

TCP/IP是OSI/RF的简化，

基于硬件层次是上的四个概念性层次构成：

应用层、传送层、网络层、（IP层）、和网络接口层（数据链路层）

功能：

1）链路层（网络接口层）

TCP/IP的最低层

负责接收IP数据报并送至选定的网络

数据链路层通过网络接口方式与下层进行通信，网络接口一般包括操作系统的设备驱动程序以及计算机中相应的网络接口卡，通过网络接口处理与电缆接口的物理硬件细节。

2）网络层

IP层或Internet层

IP层处理机器之间的通信，接收来自传输层的请求，将带有目的地址的分组分发出去。具体过程：

将分组封装到数据中

切入数据报头

使用路由算法以决定是直接将数据报送到目的主机还是传给路由器

把数据报送至相应的网络接口来传送

IP层还要处理接口收到的数据报，检验其正确性，并决定是本地接收还是路由至相应的目的站

IP（网络网际协议）、ICMP（国际控制报文协议）、IGMP（国际组管理协议）构成了TCP/IP协议簇中的网络层

3）传输层

提供应用层之间的通信（端到端的通信）

管理信息流，提供可靠的传输服务，以确保数据无差错地按顺序到达

传输层软件将要传送的数据流划分成分组，并连同目的地传至下一层

TCP/IP协议簇中有两类非常不同的传输层协议：TCP，UDP

TCP协议提供了两主机之间的可靠数据流

将应用层传递给它的数据分割为适于网络的数据块

接收分组数据包的确认

为发送的分组设置超时间隔以保证对方收到该分组等

UDP只为应用层提供了相当简单的服务

负责向对方发送称为数据报的分组，但不保证这些数据报可以到达对方

因此必须在应用层设置一些可靠机制以保证数据的正确接收

4）应用层

在最高层，用户通过调用应用程序来访问TCP/IP互相网络提供的多种服务

应用程序负责接收和发送数据流

每个应用程序选择所需的传送服务类型，可以是独立的报文序列或是连续的字节流应用程序将数据按要求的格式传送给传输层

在TCP/IP许多应用程序中都提供了一些公共的应用服务

Telnet, FTP, SMTP（简单的邮件传输协议，邮件服务），SNMP（简单的网络管理协议）管理TCP/IP协议的因特网协会

因特网结构委员会

因特网工程任务组因特网研究任务组

网络接口定义了一种接口规范，任何物理网络只要按照这个接口规范开发网络接口驱动程序，都能与TCP/IP协议集成起来。

网际层提供了专门的协议解决IP地址与网络物理地址的转换问题

TCP/IP协议的概念性层次包括两个重要的分界线：

协议地址分界线：区分高层和低层的寻址

高层寻址使用IP地址，低层寻址使用物理地址

应用程序IP层之上的所有协议软件只使用IP地址

网络接口层处理物理地址

操作系统分界线：区分系统和应用程序

当协议软件集成到操作系统中后，在协议软件中的低层之间进行数据传送的开销比应用程序和传输层之间进行数据传送的开销少得多。

TCP/IP概念层模型的分界

IP层又叫网际层或网络层。

IP层协议集主要由IP（因特网协议）、ICMP（因特网控制协议报文）、ARP（地址解析协议）、RARP（反向地址解析协议）构成。

网际层协议的主要功能是由IP协议提供。IP协议的功能是处理数据在Internet中的路由。此外，提供了许多扩充功能：如标识网络号及主机节点号的地址功能。

为了克服数据链路层帧大小的限制，网际层还提供了数据分段和重新组装的功能

网际层的一个重要任务是在互相独立的局域网上建立互联网络。通过路由器可将不同类型的异构网络连接成广域的互联网络。网间的数据可通过路由器相互传送。

5．3．1、IP地址

网络上的每一台主机都要预先分配一个唯一的32位地址作为该主机的标识符。

网络上物理设备只要符合下列特性之一者就可成为主机：

●用于访问网络上的其他设备

●可以连接这个设备，把它当作共享网络部件

●需要管理这个设备，保证它能正常地行使某功能

IP地址的分配

由国际因特网网络信息中心Inter NIC（hostmaster@）提出申请

通常是向一些授权的代理机构提出申请

中国：CNNIC申请

地址分配有以下两种方式：

静态地址：

路由器：配置简单，利用率低

动态地址：

按需动态使用

1、IP地址的格式与分类

IP V4地址由四个字节构成(每个字节8位，共32位)，每个字节所表示数的范围是：0～255。在书写IP地址的时候，为了便于记忆，一般都用四个十进制数表示，中间用英文符号“.”隔开，如地址：210.34.128.33 。

在IP地址的四个数字中，包含了两部分的信息：即网络地址(Net ID)和主机地址(Host ID)。IP地址常用的被分为三类：A类、B类、C类、D类、E类、。

类型网络节点

表1 IP地址分类表示

A类地址：它用四个字节中的第一个字节的低7位表示网络地址，最高位为0；后三个字节表示网络内计算机的地址。这类IP 地址主要用于拥有大量主机的大型网络。网络数少而主机数多是它的特点。

127个A类网络（27-1=127），其中的“0”不能用于一个网络

B类地址：它用前两个字节中的低14位表示网络的地址，高两位为二进制10；后两个字节标记网内的主机地址。B类地址适用于中等规模的网络，它的特点是网络数和主机数大致相当。

C类地址：它用前三个字节表示的网络地址，其中高三位固定为二进制110，最后一个字节表示主机地址。它的特点是网络数多，主机数少，适合小型局域网络。

D类地址：保留给多点播送组使用，并且不分配给网络上的主机

E类地址：试验性的地址，不为公众所用，留给将来使用

224.0.0.0 ~ 239.255.255.255

240.0.0.0 ~ 247.255.255.255