网络实用技术基础

当需要获得子网的地址时，主机通过把IP地址与子网掩码进行
“按位与”的运算，就可得到子网地址。例如：当IP地址为
202.112.143.171、子网掩码为255.255.255.224时，写成二进制的形
式后，IP地址的二进制形式为：

11001010.01110000.10001111.10101011
Internet网络的IP层上面有两种协议，即TCP协议和UDP 协议，它们均属于传输层协议。

UDP（User Datagram Protocol）用户数据报协议是
一种简单的、面向数据报的传输层协议。所谓面向数据报
是指该协议每次均精确地输出一个UDP数据报，并导致IP
层产生一个IP数据报进行发送。
目前，Internet的另一个最重要的特点是对数据的尽力而为（best effort）的转发 特性。Internet的通信机制是尽可能地对数据进行转发，但并不能保证数据一定可 以到达其目的地，通常情况下也不对通信的质量（带宽、时延等）提供保证。这 对于只是进行浏览的Internet用户来说不会有太多的问题，但为了满足诸如声音、 视频等应用对通信质量的要求，Internet还必须提供有质量保证的数据通信服务， 这也正是Internet技术的一个发展方向。
1983年，扩充成了Internet，采用TCP/IP协议，标志 实验网络向实用网络转变。
1985年在美国国会科学基金会（NSF)的支持下，用 高速通信线路把 分布在各地的一些超级计算机连 接起来，以NFSNET接替ARPANET。
1992年ANS接管，用ANSnet取代NSFnet 成为骨干网。 90年代以后， Internet进入商业领域，企业参与使
此外，作为Internet网络基础的TCP/IP协议提供了强有力的网络连接能力。简便而 强大的网络连接能力造就了今天Internet的成功。
再有，TCP/IP协议是一个开放的标准，用RFC文件的方式公布，因此任何设备的厂 商都可遵循统一的标准。TCP/IP协议适用于不同结构和范围的网络，并且提供了 对其上层服务的良好支持，使Internet上的应用种类繁多，如WWW、EMAIL、 FTP、NFS等等。丰富的网络应用必然使Internet成为人们兴趣的焦点。
（1）提供了校验机制，可对每一帧进行检查； （2）提供了IP地址的动态协商机制，使通信的双方能够得知
对方的IP地址；
网络控制协议 （3）在一条串行链路上提供了对多协议的支持；
（4）提供了对TCP和IP头的压缩机制。
IP协议
IP协议是TCP/IP协议中的承载协议，位于internet模 型中的网络层。
②TCP的数据封装与TCP头的格式：TCP传给IP层的数 据称为“段”（segment），TCP数据段在IP数据报中 的封装方式与UDP数据报的封装类似。
路由器与路由选择协议
Internet网络中IP数据包的路由选择是保证数据可以根 据目的地址到达接收端的核心机制，通常是通过路由 器来完成路由选择的。
IP协议的面向无连接的数据报传送功能实现了IP向 TCP协议所在的传输层提供统一的IP数据报，其中，必须 实现LAN与WAN 之间报文格式的转换，如分段（满足 LAN中MAC帧长与WAN中帧长之间的长度转换）和重装， 并负责将各种不同物理网络的物理地址转化为具有统一格 式的IP地址，把各种不同的帧统一转换成IP数据报，使上 层屏蔽IP层的帧差异。
IP协议的主要功能（1）
IP协议是TCP/IP的核心协议之一，其作用主要是用于主机 与网关、网关与网关、主机与主机之间的通信。功能包括 IP的寻址、面向无连接数据报传送和数据报路由选择等。
IP协议的寻址功能体现在必须能唯一地标识Internet中 每一个可寻址的通信实体，以完成根据目的IP地址确定通 信的下一跳的问题。因此，IP为网络中的每一个实体赋予 了一个全局标示符----IP地址。
路由器及其在网络中的作用
TCP／IP协议最重要的功能是能够完成IP寻址与数据的路由转发。通常，在网 络中这一功能是通过路由器来实现的。

路由器是一种网络连接设备，它能够将使用不同网络协议、不同的网
络介质和不同的网段等连接在一起。与工作在第二层的网桥不同，路由器工
作在第三层，并通过对第三层地址的寻址，为不同的网络之间数据包或数据
流的端到端传送提供路由。

路由器的作用主要有以下这些方面：
①提供了局域网、广域网等之间的物理连接性；

TCP是Internet传输层和TCP/IP协议集中的重要协
议，与UDP不同，TCP协议是一个面向连接的通信协议，
也即使用TCP协议进行通信的双方在进行数据传输之前必
须首先建立TCP的连接。TCP协议为所要传送的信息提供
了一种简单统一的格式，为数据报提供了可靠的数据流传
输服务。
TCP协议
①TCP协议的主要功能：完成对数据报的确认、流量 控制和网络拥塞；自动检测数据报，并提供错误重发 的功能；将多条路径传送的数据报按照原来的顺序进 行排列，并对重复数据进行择取；控制超时重发，自 动调整超时值；提供自动恢复丢失数据的功能。
子网的划分与子网掩码
所谓IP子网，是指把IP地址中主机地址的部分进一步划分为两个部分： 其中一个部分为子网地址，而另外一个部分为主机地址。

在IP协议中，是通过子网掩码来标识子网的。子网掩码也是一个
32位的二进制数字，写成与IP地址相同的形式，即用三个“.”分为四
个部分，如255.255.255.0。
P149开始，全部重点
应
用 层Ping来自EmailFTP WWW
SMTP
Traceroute
传
输 层
TCP
TFTP DNS RPC SNMP UDP
网
间 网
ICMP
IP
IGMP
层
网
络 接
ARP
链路协议
RARP
口
层
物理介质
名词解释
Ping 网络命令之一 Email 电子邮件 FTP/TFTP 文件传输协议 SMTP 邮件传输协议 Traceroute 网络诊断 RPC 远程控制 SNMP 网络管理 TCP 传输控制协议 UDP 用户数据报协议 IMCP 互联网控制信息协议 IGMP 互联网组管理协议 ARP 地址解析协议 RARP 逆向地址解析协议
PPP/SLIP协PPP议协议由三部分组成
SLIP协议
IP数据报的封装 串行线路因特网协议主要应用场合是通过串行端口使用调制 解调器拨号来把计算机连接到Internet上。 优点：规则简单，适用于串行线路。 缺点：不完善。
PPP协议
链路控制协议 PPP协议改进了SLIP协议的不足，与SLIP相比，具有如下优 点：
Internet迅速发展起来。
Internet的特点
首先，Internet是一个开放的网络。Internet的基础是TCP/IP协议，只要是支持 TCP/IP协议的网络，都可以方便地连入Internet。这使得Internet的网络规模可以 很容易得到扩大。
其次，Internet是一个自由的网络。由于Internet中没有严格逻辑意义上的网络中 心，它的网络节点、服务器和网络客户端可以随时加入网络，也可以随时离开， 使得网络规模的扩大不受固定国家、政府或企业的限制，这一特点让Internet具有 了任意增长的空间。
IP层的主要特点
在Internet中，IP层作为通信子网的最高层，有如下三大特点： 其一，是提供无连接的数据报传输机制。IP为TCP、UDP等提
供了一种无连接的数据传送服务。无连接是指IP不维护连续数 据报的任何状态信息，因此，IP数据报可能会不按照发送的顺 序到达，即后发的数据报可能先到达。 其二，是能完成点对点的通信。IP协议是点对点的，其对等实 体之间的通信不需经过中间机器，而中间机器之间具有实际的 物理链路的连接，要求IP协议能支持点对点的寻径以保证点对 点协议的可实现性。 第三，是在IP协议中，数据的传送是不可靠的。这种不可靠的 含义是：数据在传送过程中，没有一种机制来监控数据是否被 成功地送达了目的地。当数据在传送的过程中，如果发生错误， IP协议只是简单地丢弃数据报，并用ICMP消息通知数据的发送 方。要实现可靠的传输，必须通过高层的协议来保证。
Internet技术及应用
本章概览
Internet概述 Internet协议分析 路由器与路由选择协议 Internet应用 Internet的接入 IP协议的发展
Internet的产生与发展
1969年美国国防部远景研究规划局(ARPA)为军事实 验用而建立的网络，名为ARPANET，并于70年代 末研制出TCP/IP协议，奠定了基础。
IP协议的主要功能（2）
数据报路由选择功能是IP协议最重要的功能之一，它应能 完成如下操作：在同一网段上，IP数据报可以沿实际物理路径 传送；当需要经过不同网段时，IP数据报要能够经由路由器或 网关进行传送。由于Internet涉及到多个不同的网络，其网络的 物理实现有所不同，因此，IP层必须具有屏蔽物理网络的功能， 并提供独立于物理网络之上的路由选择机制。IP的路由选择分 为直接路选和间接路选，所谓直接路选是指由物理网络直接负 责在同一网络内的数据报的传送；间接路选则是指在需要跨越 不同网络时由IP协议所提供间接路由选择。Internet的间接路由 选择采用路由表机制，每一台机器（主机、路由器、网关等） 开机时会产生一张路由表，该表包含了可能的目标信息。当IP 分组到达一个网关时，IP协议软件找到目标IP地址，并抽取其 中的网络号进行对比，当需要执行间接路由选择时，由网关使 用该网络标识决定路由，因此可以说，Internet路由选择是基于 目标网络号而不是主机号的。