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1、网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,2.1 计算机网络概念,计算机网络是指把若干台地理位置不同，且具有独立功能的计算机，通过通信设备和线路相互连接起来，通过实现数据传输和资源共享。,第2章TCP/IP协议,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,2.2 数据通信分类,单播Unicast,广播Broadcast,多播Muticast,第2章TCP/IP协议,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,2.3 OSI参考模型,4.传输层,2.数据链路层,3.网络层,1.物理层,面向用户应用,面向数据传输,1. OSI的核心是两个终端用户在远程通讯网络中的通讯可以分成层，每层有自己的功能集。2.层与
2、层之间相互独立而又相互依靠,第2章TCP/IP协议,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,2.3.1 OSI应用层,用户接口 (如:http,ftp,telnet,dns,dhcp,smtp,pop3,远程教育,在线考试,视频点播),第2章TCP/IP协议,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,2.3.2 OSI表示层,数据在计算机系统中的表示方法 (如:ASCII,JPEG，MPEG) 以ASCII为例:“A”表示为41H“a”表示为61H 数据的编码解码；数据的加密解密,第2章TCP/IP协议,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,2.3.3 OSI会话层,会话的概念:请求方与应答方
3、交换的一组数据流 操作系统负责隔离不同的应用数据流 SQL查询,第2章TCP/IP协议,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,2.3.4 OSI物理层,1、物理层（Physical layer）主要特点是： 完成相邻结点之间原始比特流的传输。 提供为建立、维护和释放物理连接所需要的机械、电气、功能与规程的特性。,第2章TCP/IP协议,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,2.3.4 OSI物理层(做线的两种国际标准),1,8,1,EIA/TIA 568B,EIA/TIA 568A,第2章TCP/IP协议,2、双绞线制作的国际标准,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,2.3.4 OSI
4、物理层(互联网络设备),计算机或路由器,Hub或交换机,异种设备之间：直连线,Hub或交换机,同种设备之间：交叉线,Hub或交换机,同种设备之间：交叉线,直连线：568A-568A或568B-568B,交叉线：568A-568B,第2章TCP/IP协议,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,2.3.4 OSI物理层(HUB工作在物理层),A,B,C,D,特点:1.所有端口同在一个广播域内 2.所有端口共享带宽 3.所有端口同在一个冲突域内 4.广播式转发数据,第2章TCP/IP协议,3、物理层设备,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,2.3.4 OSI物理层(Ethernet数据发送机制
5、),载波侦听多路访问/冲突检测(CSMA/CD),第2章TCP/IP协议,4、 Ethernet数据发送机制,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,2.3.5 OSI数据链路层,数据链路层（ Data link layer）的主要功能： 数据链路的建立与拆除。 数据的检错与纠错。 IEEE802模型将OSI的 L2进行划分 上层:逻辑链路控制子层(LLC) 指明上一层所对应的协议 底层:媒介访问控制子层(MAC) 定义了数据发送的机制,差错检测,第2章TCP/IP协议,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,1、 Ethernet的帧格式,数据,源地址,帧检测序列,类型,目的地址,可变,2,
6、6,6,4,XXXXXX XXXXXX,由厂商分配给设备,由IEEE分配给厂商(如:锐捷网络00-D0-F8),前导位,MAC 地址,8,单位:字节,第2章TCP/IP协议,2.3.5 OSI数据链路层,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,2、 数据链路层设备,特点: 1.交换机的所有端口都在一个广播域内 2.交换机每个端口带宽是独立的 3.交换机每个端口都是独立的冲突域 4.交换机能够识别 L2的控制信息,1,2,3,第2章TCP/IP协议,2.3.5 OSI数据链路层,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,2.3.6 OSI网络层,1、网络层（Network layer)的功能: 为
7、互连网中每个设备分配逻辑地址 互连多种数据链路 决定数据传输路径(根据路由信息),第2章TCP/IP协议,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,2、 网络层的设备,特点: 1.路由器每个端口都是独立的广播域 2.路由器每个端口都是独立的冲突域 3.路由器能够识别L3的控制信息,第2章TCP/IP协议,2.3.5 OSI数据链路层,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,2.3.6 传输层,传输层（ Transport layer）的主要功能: 建立端到端的连接 将上层应用加以区分(端口号) 面向连接的可靠服务(如:TCP,SPX)或无连接的不可靠服务(如:UDP),第2章TCP/IP协议,网
8、络互联技术,提升网络技术打造未来世界,2.3.7 发送数据：数据封装,传输层,数据链路层,物理层,网络层,数据,数据,传输层报头,数据,网络层报头,数据,数据链路层报头,0101110101001000010,表示层,应用层,会话层,数据段 Segment,数据包 Packet,比特 Bit,数据帧 Frame,第2章TCP/IP协议,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,2.3.8 接收数据：数据拆封,数据,网络层报头 + 传输层报头 + 数据,数据链路层报头,传输层报头+ 数据,网络层报头,数据,传输层报头,0101110101001000010,传输层,数据链路层,物理层,网络层,表示
9、层,应用层,会话层,第2章TCP/IP协议,网络互联技术,第2章TCP/IP协议,提升网络技术打造未来世界,2.4 TCP/IP协议,应用层,表示层,会话层,传输层,网络层,数据链路层,物理层,应用层,传输层,Internet层,物理层,数据链路层,协议栈：利用一组协议完成OSI所实现的功能。 TCP/IP协议栈：是一组由不同的协议组合在一起构成的协议栈。,1、TCP/IP协议栈,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,2、 TCP/IP协议栈功能,第2章TCP/IP协议,2.4 TCP/IP协议,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,2.4.1 网络层IP地址的分类,一、 IP地址构成1、
10、IP地址功能：地址是为了跨越任何数量的网络，跨越互联网，从世界上任何位置找到目的计算机，网关或路由器根据地址将数据帧传送到它们的目的地；直到数据帧到达本地网络，硬件地址才发挥作用。 2、地址分配方案：地址由位二进制码组成，通常表现为用圆点隔开的个位数字。如：202.101.55.98，这个数字就代表了一个计算机在互联网上的唯一标识。 3、子网掩码作用：来确认一个计算机的网络地址。使用个位二进制数表示，某位为“”，则代表该位对应的地址的相应位上的数字表示的是子网标识，用以唯一确定这个子网；否则为计算机地址，用以区分子网中的其他计算机。,第2章TCP/IP协议,网络互联技术,提升网络技术打造未来世
11、界,例如： IP地址：192.168.10.48 子网掩码：255.255.255.0 地址192.168.10.0 为网络地址，以192.168.10.X为地址的计算机属于一个网段，这些计算机之间的通讯不通过网络或路由器等设备； 48为特定计算机的地址，用以与子网192.168.10中的其他计算机相区分。,第2章TCP/IP协议,2.4.1 网络层IP地址的分类,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,二、 回路地址、网络地址和广播地址 1、回路地址 网络地址127.x.x.x已经分配给当地回路地址。这个地址的目的是提供对本地主机的网络配置的测试。 2、网络地址 当I P地址中的主机地址中的
12、所有位都设置为0时，它指示为一个网络，而不是哪个网络上的特定主机。 如：192.168.1.0 3、泛洪广播 当I P地址中的所有位都设置为1时，产生的地址255.255.255.255，用于向所有网络中的所有主机发送广播消息。,第2章TCP/IP协议,2.4.1 网络层IP地址的分类,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,4、面向一个网络中的所有主机的广播 如果将I P地址中的所有主机位设置为1，则这将解释为面向那个网络中的所有主机的广播。 例： 192.168.1.255 将对192.168.1.0网段中的所有主机进行广播。 路由器隔离广播信息。,第2章TCP/IP协议,2.4.1 网络
13、层IP地址的分类,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,网络地址：1 1 2 6(128个可能网络) 0.0.0.0 缺省地址，用于路由器。 127.X.X.X 测试回送地址 主机个数：16,777,216-2 个主机数,三、 IP地址的类别 1、A类地址,第2章TCP/IP协议,2.4.1 网络层IP地址的分类,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,网络地址：128 1 91(16，384个网络) 主机个数：65，536-2 个主机数 例：B类IP地址 169.228.240.5 255.255.0.0,2、B类地址,例 ：A类IP: 15.230.40.1 255.0.0.0,第2章T
14、CP/IP协议,2.4.1 网络层IP地址的分类,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,网络地址：192 223(2,097,152个网络) 主机个数：256-2 个主机数 例：C类IP地址：198.168.67.2 255.255.255.0,3、C类地址,第2章TCP/IP协议,2.4.1 网络层IP地址的分类,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,网络地址：224 239 保留用做组播地址，其范围从224.0.0.0到239.255.255.255,4、D类地址,第2章TCP/IP协议,2.4.1 网络层IP地址的分类,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,网络地址：240 254
15、 保留用做实验用途,5、E类地址,第2章TCP/IP协议,2.4.1 网络层IP地址的分类,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,6、三类私有地址 10.0.0.0 10.255.255.255 172.16.0.0 172.31.255.255 192.168.0.0 192.168.255.255,第2章TCP/IP协议,2.4.1 网络层IP地址的分类,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,四、 二进制和十进制互相转换 二进制到十进制的转换 例如：将二进制的11001011转换为十进制 二进制 1 1 0 0 1 0 1 1 128 64 32 16 8 4 2 1 转换为十进制就是
16、： 128*1+ 64*1+ 32*0+ 16*0+ 8*1+ 4*0+ 2*1+ 1*1=203,第2章TCP/IP协议,2.4.1 网络层IP地址的分类,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界, 十进制到二进制的转换(将十进制的 203 转换为二进制) 1 1 1 1 1 1 1 1 128 64 32 16 8 4 2 1 203大于128,因此128的位为1, 203-128=75, 6475128, 因此 64的位为1 75-64=11, 81116, 因此 8的位为1 11-8=3, 234, 因此 2的位为1 3-2=1, 因此 1的位为1 换成二进制就是 ： 1 1 0 0 1
17、 0 1 1,第2章TCP/IP协议,2.4.1 网络层IP地址的分类,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,2.4.2 网络层子网划分及子网掩码,1、划分子网的目的 将网络分割成较小的网络，更好地管理，减少网络流量 进一步分割有类地址，以便有效地使用IP地址 2、划分方法 在默认子网掩码中加入位,第2章TCP/IP协议,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,例：,网络 子网 主机,B类地址,子网掩码,172.16.5.0网络的主机范围： 172.16.5.1-172.16.5.254,第2章TCP/IP协议,2.4.2 网络层子网划分及子网掩码,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,2
18、56个子网： 1:172.16.0.0 - 172.16.0.255 2:172.16.1.0 - 172.16.1.255 3:172.16.2.0 - 172.16.2.255 4:172.16.3.0 - 172.16.3.255 5:172.16.4.0 - 172.16.4.255 6:172.16.5.0 - 172.16.5.255 ,第2章TCP/IP协议,2.4.2 网络层子网划分及子网掩码,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,例：,网络 子网 主机,B类地址,子网掩码,网络的主机范围： 172.16.0.1-172.16.7.254 每个子网有2048-2个主机数,子网
19、掩码,第2章TCP/IP协议,2.4.2 网络层子网划分及子网掩码,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,32个子网： 1:172.16.0.0 - 172.16.7.255 2:172.16.8.0 - 172.16.15.255 3:172.16.16.0 - 172.16.23.255 4:172.16.24.0 - 172.16.31.255 5:172.16.32.0 - 172.16.39.255 ,第2章TCP/IP协议,2.4.2 网络层子网划分及子网掩码,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,B类地址,子网掩码,子网掩码,网络地址,网络地址,广播地址,广播地址,第2章TC
20、P/IP协议,2.4.2 网络层子网划分及子网掩码,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,2.4.3 网络层子网规划,子网规划 根据主机性质划分网段 确定子网数及每一子网的主机数 子网掩码 根据子网数及主机数确定子网掩码 子网数不受0、1的限制,第2章TCP/IP协议,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,例：某公司现申请了一个C类地址200.200.200.0，公司有生产部门和市场部门需要划分为单独的网络，也应是需要划分为2个子网，每个子网必须至少支持40台主机，两个子网用路由器相连，如何来划分子网？ 1、决定子网掩码 分析：2个子网，2位主机位，从第四位地址中借用2位。,第2章TCP/
21、IP协议,2.4.3 网络层子网规划,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,子网掩码分配： 网络部分 子网 主机 IP地址：200. 200. 200. X 11001000. 11001000. 11001000. XX XXXXXX 掩码： 255. 255. 255. 192 11111111. 11111111. 11111111. 11 000000 网络ID：11001000. 11001000. 11001000. XX 000000,第2章TCP/IP协议,2.4.3 网络层子网规划,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,2、计算新的子网网络ID： 1#网络： 200. 2
22、00. 200. 0 11001000. 11001000. 11001000. 00 000000 2#网络： 200. 200. 200. 64 11001000. 11001000. 11001000. 01 000000 3#网络： 200. 200. 200. 128 11001000. 11001000. 11001000. 10 000000 4#网络： 200. 200. 200. 192 11001000. 11001000. 11001000. 11 000000,第2章TCP/IP协议,2.4.3 网络层子网规划,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,3、每个子网有多少
23、主机地址 主机数：26 2 =64-2=62个。 子网内主机ID不能全为1或全为0。 1#子网地址：200.200.200.0 200.200.200.63 2#子网地址：200.200.200.64 200.200.200.127 3#子网地址：200.200.200.128 200.200.200.191 4#子网地址：200.200.200.192 200.200.200.255,第2章TCP/IP协议,2.4.3 网络层子网规划,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,2.4.4 超网和路由汇总,目前大型用户对IP地址的大量需求： 1、直接提供一个B类地址 2、提供多个C类地址 直接提
24、供一个B类地址： 一个B类网络地址有65535个不同的主机地址 如只需3000个，浪费62535个 提供多个C类地址 路由表迅速扩大。,第2章TCP/IP协议,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,解决问题办法： 获得一块连续的C类地址空间，然后从默认掩码(255.255.255.0)中删除位，从最右边的位开始，并一直向左边处理，直到它们的网络ID一致为止。 如：200.200.192.0 11001000.11001000.11000000.00000000 200.200.193.0 11001000.11001000.11000001.00000000 200.200.194.0 11
25、001000.11001000.11000010.00000000 200.200.195.0 11001000.11001000.11000011.00000000 用掩码：255.255.255.0，各个子网是独立的网络 用掩码：255.255.192.0，这些地址是一个网络。,第2章TCP/IP协议,2.4.4 超网和路由汇总,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,第2章TCP/IP协议,版本号(4比特),目的 IP 地址(32比特),其它IP控制信息,数据,生存周期 (8比特),上层协议 (8比特),源 IP 地址 (32比特),20字节,2.4.5 网络层-IP数据包格式,网络互联
26、技术,提升网络技术打造未来世界,第2章TCP/IP协议,主要用于:1.测试目的端的可达性(ping)2.测试到达目的端的路径(tracert,pathping,traceroute,扩展ping),2.4.6网络层-ICMP(网际信息协议),网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,第2章TCP/IP协议,172.16.3.1,以单播回应:IP为172.16.3.2 的MAC为0800.0020.1111,172.16.3.2,以FFFF.FFFF.FFFF询问:IP为172.16.3.2的MAC,（1）本地ARP(一个IP网络内),（2）远程ARP(跨越多个IP网络),2.4.7 网络层-AR
27、P(地址解析协议),网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,第2章TCP/IP协议,2.4.8 TCP/IP协议传输层,TCP(传输控制协议)属于面向连接的网络协议 UDP(用户报文协议)属于无连接的网络协议,应用层,传输层,Internet层,物理层,数据链路层,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,第2章TCP/IP协议,FTP TCP 20，21 TelnetTCP 23 HTTPTCP 80 DNS TCP,UDP 53 TFTPUDP 69,Well-known端口：0-1023 注册端口：1024-49151 动态或私有端口：49152-65535,2.4.9 传输层-常见端口号
28、,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,第2章TCP/IP协议,2.4.10 传输层-TCP段格式,源端口号 (16比特),目的端口号(16比特),顺序号(32比特),应答号 (32比特),窗口大小 (16比特),校验和 (16比特),其它TCP控制信息（如SYN,ACK等）,数据,20字节,目的端口,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,第2章TCP/IP协议,2.4.11 传输层-源/目的端口号,主机 A,1028,23,源端口,主机 B,应用客户端使用的源端口号一般为系统中未使用的且大于1023 目的端口号为所进行的操作。如telnet为23。,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界
29、,第2章TCP/IP协议,2.4.11 传输层-TCP三次握手过程,发送 SYN1 (seq#=100),接收SYN,发送SYN1, ACK1 (seq#=300 ack#=101),建立连接，ACK1 (ack#=301),主机A,主机B,接收SYN,ACK,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,第2章TCP/IP协议,2.4.12 传输层-TCP工作过程,1028,23,SP.,DP.,102,Seq.,302,Ack.,1028,23,DP.,101,Seq.,301,Ack.,1028,23,SP.,DP.,102,Seq.,301,Ack.,1028,23,SP.,DP.,103,
30、Seq.,302,Ack.,SP.,hostA,hostB,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,第2章TCP/IP协议,2.4.13 传输层-TCP窗口数的应用,Window size = 3 发送 2,发送方,Window size = 3 发送 3,Window size = 2 发送 4,Window size = 2 发送 3,接收方,Window size = 3 发送 1,第三个数据段被丢弃,ACK 5 Window size = 2,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,第2章TCP/IP协议,2.4.14 传输层-UDP段格式,源端口号(16比特),目的端口号 (16比特),其它UDP控制信息,数据,校验和 (16比特),8字节,