毕业设计-静态路由配置的模拟的设计与实现论文.doc

静态路由配置的模拟实现静态路由配置的模拟实现 摘摘 要要 : 本文主要分析了静态路由配置的模拟实现的一些基本功能和组成本文主要分析了静态路由配置的模拟实现的一些基本功能和组成 情况，包括系统的需求分析、系统结构，功能模块划分以及数据库模式分析等。情况，包括系统的需求分析、系统结构，功能模块划分以及数据库模式分析等。 同时介绍了同时介绍了 vc+6.0vc+6.0 编程，网络，路由器的一些基本知识。编程，网络，路由器的一些基本知识。 关键词：关键词：静态路由配置的模拟、静态路由配置的模拟、vc+6.0vc+6.0，网络，路由器，网络，路由器 abstract: thatthat thethe simulationsimulation havinghaving analysedanalysed staticstatic routeroute allocationallocation mainlymainly realizesrealizes thethe mainmain bodybody ofof a a bookbook somesome fundamentalfundamental functionsfunctions andand compositioncomposition condition,condition, includeinclude thethe systematicsystematic needneed analysisanalysis , , systemsystem structure,structure, functionfunction modulemodule partitionpartition andand datadata basebase patternpattern analysisanalysis etc.etc. havehave introducedintroduced vc+6.0vc+6.0 thethe programmingprogramming , , thethe networknetwork ，thethe routerrouter basebase knowledgeknowledge atat thethe samesame time.time. 2 2 目目 录录 摘摘 要要1 目目 录录2 第一章第一章 绪言绪言0 1.1 网络教学和模拟实验.0 1.2 教学实践需求.0 第二章网络基础知识第二章网络基础知识2 2.1 网络的定义及特点.2 2.2 网路的分类及组成.3 2.2.1局域网-lan(local area network)3 2.2.2 城域网- man(metropolitan area network).4 2.2.3广域网-wan(wide area network)4 2.2.4 网间网.6 2.3 协议的定义及意义.6 2.3.1定义网络协议，意义6 2.3.2 tcp/udp协议8 2.3.3 ip协议的定义、ip地址的分类及特点8 2.4 网络发展简史.9 2.4.1网络发展简史9 2.4.2 internet发展简史10 2.4.3 internet的应用集锦11 2.5 下 internet发展面临的问题.13 3 3 第三章子网掩码与子网划分第三章子网掩码与子网划分18 3.1 子网掩码的概念及作用.18 3.2 为什么需要使用子网掩码.18 3.3 如何用子网掩码得到网络/主机地址 .18 3.4 子网掩码的分类.19 3.4.1缺省子网掩码：19 3.4.2自定义子网掩码19 3.5 子网编址技术.20 3.6 如何划分子网及确定子网掩码.21 第四章第四章 路由器基础知识路由器基础知识24 4.1 路由器是什么.24 4.2 路由器的作用.25 4.3 路由器的类型.26 4.4 路由器的结构.28 4.5 路由器的基本协议与技术.30 4.6 路由器的配置与调试35 第五章第五章 系统的总体设计系统的总体设计40 51 系统模块分析40 5.2 系统结构图.40 5.3 成员变量.42 第六章第六章 静态路由配置的模拟实现静态路由配置的模拟实现43 6.1 设置ip地址设置.43 6.1.1初始设置43 6.1.2 ip地址设置43 4 4 6.2 静态路由设置.44 6.2.1初始设置44 6.2.2 ip静态路由设置45 6.3 主机 a ip设置.46 6.4 主机 b ip设置.47 6.5 路由器 a 广域网端口ip地址设置.48 6.6 路由器 b 广域网端口ip地址设置.49 6.7 路由器 a 静态路由设置49 6.8 路由器 b 静态路由设置50 6.9 计算各节点的网络号.52 6.10 检查路由器广域网端口ip地址设置.53 6.11 检查主机 a 与路由器 a 广域网端口地址设置.53 6.12 检查主机 b 与路由器 a 广域网端口地址设置.54 6.13 检查主机 a 到主机 b 路由.54 6.14 检查主机 a 到主机 b 路由.55 第七章第七章 测试测试55 7.1 程序主界面.56 7.2 ip 地址配置测试.56 7.3 静态路由设置.57 7.4 路由设置正确性测试.58 7.5 检查路由器广域网端口设置.58 7.6 测试小结.59 第七章第七章 设计总结设计总结59 致谢致谢59 参考文献参考文献60 5 5 6 6 第一章第一章 绪言绪言 1.1 网络教学和模拟实验网络教学和模拟实验 当前，中国高校信息化建设正处在飞跃的新时期，基于校园网的 应用正受到前所未有的重视，中国传统高校工作模式也正进入到一 个实质性的数字化变革时代。加快教育信息化建设的步伐，适应时 代的需求，抢占未来教育发展的制高点，已经成为中国教育界和众 多致力于服务教育信息化的 it 企业之间的共识。 与此同时，针对社会对网络技术人才需求激增的现状，我国高校 也纷纷开设了计算机网络课程，旨在培养专业网络人才以满足社会 发展需求。因此，通过建设网络实验室提高学生的实际动手能力， 为社会培养网络人才，成为我国高校急需解决的问题。 1.2 教学实践需求教学实践需求 伴随着校园信息化建设的大步前进，我国高校纷纷建立了计算机 教学中心，用于计算机/网络技术专业教学、职业培训或科研。但是， 许多学校的计算机中心还停留在“pc 机房”的水平：实验专用设备 的种类、数量有限，设备趋于陈旧，跟不上业界先进技术发展的脚 步；或是投资兴建了大规模的机房却缺乏高效率的教学管理。此外， 专家级师资力量和专业教材的匮乏也制约了计算机/网络技术专业教 学水平提高。 针对这种现状，研究高校网络实验室建设和教学的需 7 7 求，创造性地推出集丰富的网络实验内容、先进的实验教学管理、 完善的职业认证培训体系于一体的全新高校网络实验室解决方案。 网络实验室解决方案紧紧围绕着高校网络实验教学的具体需要， 针对实验教学的开展提供了从硬件、软件、教材、师资培训到教学 成果认证的一系列支撑，最大限度实现了网络教学的专门化、集中 化与规模化。网络实验室不再只是一个简单的网络设备的堆砌，全 面满足了网络实验室的建设和教学需求，为我国高校实现“施教于 人，学有所用，创新教育，培养人才”提供了便捷有效的模式，真 正解决了高校网络教学和科研应用的燃眉之急。 vc+代表了基于 windows 的 c+语言产品，它完美地集成了传 统的编程工具，如编译器、编辑器、调试器和原代码剖析器。同时， 它也集成了 windows 中特殊的工具箱，如 mfc（microsoft foundation classes）和 windows 资源编辑器（app studio） 。另外 还加入了几种新工具，如轮廓应用程序生成器（app wizard） 、c+ 类管理器（class wizard）和类浏览器（class browser） ，以及各 种各样为开发 microsoft windows 下的 c/c+程序而设计的工具。 这些工具给我们的编程带来了极大的方便。mfc 类库为我们提供了 丰富的类资源，而 vc+语言具有指针、结构等丰富的数据类型， 。 本设计实现网络拓扑图的生成，各主机 ip 地址配置界面，路 由器的静态路由的设置，模拟数据包的传输路径。 8 8 第二章网络基础知识第二章网络基础知识 2.1 网络的定义及特点网络的定义及特点 计算机网络，就是把分布在不同地理区域的计算机与专门的外部 设备用通信线路互连成一个规模大、功能强的网络系统，从而使众 多的计算机可以方便地互相传递信息，共享信息资源。 一般来说，计算机网络可以提供以下一些主要功能： * 资源共享 网络的出现使资源共享变得很简单，交流的双方可以跨 越时空的障碍，随时随地传递信息。 9 9 * 信息传输与集中处理 数据是通过网络传递到服务器中，由服务器 集中处理后再回送到终端。 * 负载均衡与分布处理 负载均衡同样是网络的一大特长。举个典型 的例子：一 个大型 icp（internet 内容提供商）为了支持更多的用户访问他的 网站，在全世界多个地方放置了相同内容的 www 服务器；通过一定 技巧使不同地域的用户看到放置在离他最 近的服务器上的相同页面，这样来实现各服务器的负荷均衡，同时 用户也省了不少冤枉路。 * 综合信息服务 网络的一大发展趋势是多维化，即在一套系统上提 供集成的信息服务，包括来自政治、经济、等各方面资源，甚至同 时还提供多媒体信息，如图象、 语音、动画等。在多维化发展的趋势下，许多网络应用的新形式不 断涌现，如： 电子邮件这应该是大家都得心应手的网络交流方式之一。发 邮件时收件人不一定要在网上，但他只要在以后任意时候打开邮箱， 都能看到属于自己的来信。 网上交易就是通过网络做生意。其中有一些是要通过网络直 接结算，就要求网络的安全性要比较高。 视频点播这是一项新兴的娱乐或学习项目，在智能小区、酒 店或学校应用较多。它的形式跟电视选台有些相似，不同的是节目 内容是通过网络传递的。 10 10 联机会议也称视频会议，顾名思义就是通过网络开会。它与 视频点播的不同在于所有参与者都需主动向外发送图像，为实现数 据、图像、声音实时同传，它对网络的处理速度提出了最高的要求。 2.2 网路的分类及组成网路的分类及组成 网络依据什么划分，又是如何组成的呢？计算机网络的类型有 很多，而且有不同的分类依据。网络按交换技术可分为：线 路交换网、分组交换网；按传输技术可分为：广播网、非广播多 路访问网、点到点网；按拓朴结构可分为总线型、星型、环形、 树形、全网状和部分网状网络；按传输介质又可分为同轴电缆、 双纽线、光纤或卫星等所连成的网络。这里我们主要讲述的是根 据网络分布规模来划分的网络：局域网、城域网、广域网和网间 网。 2.2.1 局域网局域网-lan(local area network) 将小区域内的各种通信设备互连在一起所形成的网络，覆盖范 围一般局限在房间、大楼或园区内。局域网的特点是：距离短、 延迟小、数据速率高、传输可靠。 目前常见的局域网类型包括：以太网（ethernet） 、令牌环网 （token ring） 、光纤分布式数据接口（fddi） 、异步传输模式（atm）等， 11 11 它们在拓朴结构、传输介质、传输速率、数据格式等多方面都 有许多不同。其中应用最广泛的当属以太网 一种总线结构 的 lan，是目前发展最迅速、也最经济的局域网。 局域网的常用设备有： * 网卡（nic） 插在计算机主板插槽中，负责将用户要传递的 数据转换为网络上其它设备能够识别的格式，通过网络介质传 输。它的主要技术参数为带宽、总线方式、电气接口方式等。 * 集线器（hub） 是单一总线共享式设备，提供很多网络接口， 负责将网络中多个计算机连在一起。所谓共享是指集线器所有 端口共用一条数据总线，因此平均每用户（端口）传递的数据 量、速率等受活动用户（端口）总数量的限制。它的主要性能 参数有总带宽、端口数、智能程度（是否支持网络管理） 、扩展 性（可否级联和堆叠）等。 * 交换机（switch） 也称交换式集线器。它同样具备许多接口， 提供多个网络节点互连。但它的性能却较共享集线器大为提高： 相当于拥有多条总线，使各端口设备能独立地作数据传递而不 受其它设备影响，表现在用户面前即是各端口有独立、固定的 带宽。此外，交换机还具备集线器欠缺的功能，如数据过滤、 网络分段、广播控制等。 * 线缆 局域网的距离扩展需要通过线缆来实现，不同的局域网 有不同连接线缆，如光纤、双绞线、同轴电缆等。 12 12 2.2.2 城域网城域网- man(metropolitan area network) man 的覆盖范围限于一个城市，目前对于市域网少有针对性 的技术，一般根据实际情况通过局域网或广域网来实现。 2.2.3 广域网广域网-wan(wide area network) wan 连接地理范围较大，常常是一个国家或是一个洲。其目 的是为了让分布较远的各局域网互连，所以它的结构又分为末 端系统（两端的用户集合）和通信系统（中间链路）两部分。 通信系统是广域网的关键，它主要有以下几种： * 公共电话网 即 pstn（public swithed telephone network） ， 速度 9600bps28.8kbps，经压缩后最高可达 115.2kbps，传输 介质是普通电话线。它的特点是费用低，易于建立，且分布广 泛。 * 综合业务数字网 即 isdn（integrated service digital network） ，也是一种拨号连接方式。低速接口为 128kbps（高 速可达 2m） ，它使用 isdn 线路或通过电信局在普通电话线上加 装 isdn 业务。isdn 为数字传输方式，具有连接迅速、传输可 靠等特点，并支持对方号码识别。isdn 话费较普通电话略高， 但它的双通道使其能同时支持两 路独立的应用，是一项对个人或小型办公室较适合的网络接入 方式。 * 专线 即 leased line，在中国称为 ddn，是一种点到点的连 接方式，速度一般选择 64kbps2.048mbps。专线的好处是数 13 13 据传递有较好的保障，带宽恒定；但价格昂贵，而且点到点的 结构不够灵活。 * x.25 网 是一种出现较早且依然应用广泛的广域网方式，速 度为 9600bps64kbps；有 冗余纠错功能，可 靠性高，但由 此带来的副效应是速度慢,延迟大； * 帧中继 即 frame relay，是在 x.25 基础上发展起来的较新 技术，速度一般选择为 64kbps2.048mbps。帧中继的特点是 灵活、弹性：可实现一点对 多点的连接，并且在数据量大时可 超越约定速率传送数据，是一种较好的商业用户连接选择。 *异步传输模式 即 atm（asynchronous transfer mode） ，是一 种信元交换网络，最大特点的速率高、延迟小、传输质量有保 障。atm 大多采用光纤作为连接介质，速率可高达上千兆 （109bps） ，但成本也很高。广域网与局域网的区别在于：线路 通常需要付费。多数企业不可能自己架设线路，而需要租用已 有链路，故广域网的大部分花费用在了这里。人们常常考虑如 何优化 使用带宽，将“好刀用在刀刃上” 。 广域网常用设备有： * 路由器（router） 广域网通信过程根据地址来寻找到达目的 地的路径，这个过程在广域网中称为“路由（routing）“。路由 器负责在各段广域网和局域网间根据地址建立路由，将数据送 到最终目的地。 14 14 * 调制解调器（modem） 作为末端系统和通信系统之间信号转 换的设备，是广域网中必不可少的设备之一。分为同步和异步 两种，分别用来与路由器的同步和异步串口相连接，同步可用 于专线、帧中继、x.25 等，异步用于 pstn 的连接。 2.2.4 网间网网间网 即 internetwork，是一系列局域网和广域网的组合，因此包 含的技术也是现有的局域网和广域网技术的综合。internet 便 是一个当前最大也最为典型的网间网。 2.3 协议的定义及意义协议的定义及意义 2.3.1 定义网络协议，意义定义网络协议，意义 协议是对网络中设备以何种方式交换信息的一系列规定的组 合，它对信息交换的速率、传输代码、代码结构、传输控制步 骤、出错控制等许多参数作出定义。 网络是一个相互联结的大群体，因此要想加入到这个群体中 来，就不能随心所欲，任由兴之所发。就好象一个国家或一个 种族拥有自己的语言，大家都必须通晓并凭借这种语言来对话 一样，相互联结的网络中各个节点也需要拥有共同的“语言” ， 依据它所定义的规则来控制数据的传递，这种语言便是大家经 常听说的 “协议” 。协议是对网络中设备以何种方式交换信息 的一系列规定的组合，它对信息交换的速率、传输代码、代码 结构、传输控制步骤、出错控制等许多参数作出定义。 15 15 最初人们在小范围内建立网络，只需要自己作一些简单的约 定，保证这一有限范围内的用户遵守就可以了；到后来网络规 模越来越大，才考虑到制定更严格的规章制度即协议；而为了 实现多个不同网络的互联，又会增加不少新协议作为补充，或 成长为统一的新标准。数据在网络中由源传输到目的地，需要 一系列的加工处理。计算机网络有不同的封装、传输层面，为 此国际标准化组织 iso 于 1978 年提出“开放系统互连参考模 型” ，即著名的 osi(opensystem interconnection)七层模型， 它将是我们后续篇幅中要介绍的内容，这里先不展开论述。 网 络的协议就是用作这些不同的网络层的行为规范的。网络在发 展过程中形成了很多不同的协议族，每一协议族都在网络的各 层对应有相应的协议，其中作为 internet 规范的是 icp/ip 协 议族，什么是 tcp/ip 协议，划为几层，各有什么功能？ tcp/ip 协议族包含了很多功能各异的子协议。tcp/ip 层次 模型共分为四层：应用层、传输层、网络层、数据链路层。 tcp/ip 网络协议 tcp/ip(transmission control protocol/internet protocol，传输控制协议/网间网协议)是 目前世界上应用最为广泛的协议，它的流行与 internet 的迅猛 发展密切相关tcp/ip 最初是为互联网的原型 arpanet 所设计 的，目的是提供一整套方便实用、能应用于多种网络上的协议， 事实证明 tcp/ip 做到了这一点，它使网络互联变得容易起来， 16 16 并且使越来越多的网络加入其中，成为 internet 的事实标准。 * 应用层应用层是所有用户所面向的应用程序的统称。 icp/ip 协议族在这一层面有着很多协议来支持不同的应用，许 多大家所熟悉的基于 internet 的应用的实现就离不开这些协议。 如我们进行万维网（www）访问用到了 http 协议、文件传输用 ftp 协议、 电子邮件发送用 smtp、域名的解析用 dns 协议、 远程登录用 telnet 协议等等，都是属于 tcp/ip 应用层的；就用户而言， 看到的是由一个个软件所构筑的大多为图形化的操作界 面，而实际后台运行的便是上述协议。 * 传输层这一层的的功能主要是提供应用程序间的通信， tcp/ip 协议族在这一层的协议有 tcp 和 udp。 * 网络层是 tcp/ip 协议族中非常关键的一层，主要定义了 ip 地址格式，从而能够使得不同应用类型的数据在 internet 上通畅地传输，ip 协议就是一个网络层协议。 * 网络接口层这是 tcp/ip 软件的最低层，负责接收 ip 数据 包并通过网络发送之，或者从网络上接收物理帧，抽出 ip 数据 报，交给 ip 层。 2.3.2 tcp/udp 协议协议 tcp (transmission control protocol)和 udp(user datagram protocol)协议属于传输层协议。其中 tcp 提供 ip 环 17 17 境下的数据可靠传输，它提供的服务包括数据流传送、可靠性、 有效流控、全双工操作和多路复用。通过面向连接、端到端和 可靠的数包发送。通俗说，它是事先为所发送的数据开辟出连 接好的通道，然后再进行数据发送；而 udp 则不为 ip 提供可靠 性、流控或差错恢复功能。一般来说，tcp 对应的是可靠性要 求高的应用，而 udp 对应的则是可靠性要求低、传输经济的应 用。tcp 支持的应用协议主要有：telnet、ftp、smtp 等；udp 支持的应用层协议主要有：nfs（网络文件系统） 、snmp（简单 网络管理协议） 、dns（主域名称系统） 、tftp（通用文件传输协 议）等。 2.3.3 ip 协议的定义、协议的定义、ip 地址的分类及特点地址的分类及特点 为了便于寻址和层次化地构造网络，ip 地址被分为 a、b、c、d、e 五类，商业应用中只用到 a、b、c 三类。 ip 协议(internet protocol)又称互联网协议，是支持网间互连的 数据报协议，它与 tcp 协议（传输控制协议）一起构成了 tcp/ip 协 议族的核心。它提供网间连接的完善功能， 包括 ip 数据报规定互 连网络范围内的 ip 地址格式。 internet 上，为了实现连接到互联网上的结点之间的通信， 必须为每个结点（入网的计算机）分配一个地址，并且应当保证这 个地址是全网唯一的，这便是 ip 地址。 目前的 ip 地址（ipv4：ip 第 4 版本）由 32 个二进制位表示，每 8 * a 类地址：a 类地址的网络标识由第一组 8 位二进制数表示，网 18 18 络中的主机标识占 3 组 8 位二进制数，a 类地址的特点是网络标识 的第一位二进制数取值必须为“0” 。不难算出，a 类地址允许有 126 个网段，每个网络大约允许有 1670 万台主机，通常分配给拥 有大量主机的网络（如主干网） 。 * b 类地址：b 类地址的网络标识由前两组 8 位二进制数表示，网络 中的主机标识占两组 8 位二进制数，b 类地址的特点是网络标识的 前两位二进制数取值必须为“10” 。b 类地址允许有 16384 个网段， 每个网络允许有 65533 台主机，适用于结点比较多的网络 如区域网） 。 * c 类地址：c 类地址的网络标识由前 3 组 8 位二进制数表示，网络 中主机标识占 1 组 8 位二进制数，c 类地址的特点是网络标识的前 3 位二进制数取值必须为“110” 。具有 c 类地址的网络允许有 254 台主机，适用于结点比较少的网络（如校园网） 。 为了便于记忆，通常习惯采用 4 个十进制数来表示一个 ip 地址，十 进制数之间采用句点“.”予以分隔。这种 ip 地址的表示方法也被 称为点分十进制法。如以这种方式 表示，a 类网络的 ip 地址范围为 54；b 类 网络的 ip 地址范围为： 54；c 类网络的 ip 地址范围为： 54。由于网络地址紧张、主机地址相对 过剩，采取子网掩码的方式来指定网段号。tcp/ip 协议与低层的数 据链路层和物理层无关，这也是 tcp/ip 的重要特点。正因 19 19 为如此 ，它能广泛地支持由低两层协议构成的物理网络结构。目前 已使用 tcp/ip 连接成洲际网、全国网与跨地区网。 2.4 网络发展简史网络发展简史 2.4.1 网络发展简史网络发展简史 纵观近几十年信息时代的风云变换，人们可以了解网络的发展 是与计算机、尤其是个人电脑（pc）的发展密切相关的。 第一台计算机诞生于 1945 年，标志着人类自学会使用工具的漫 岁月中，终于拥有了可以替代人类脑力劳动的“工具” ；到六、七十 年代，进而衍生出计算机互连系统严格说来还算不上真正的网络 它是 ibm 和 digital 的中央处理系统，网络主体是一 台或多台大型主机，被隔离在一个相对封闭的机房（那时人们通常 称这种机房为“玻璃屋” ） ，然后由一群身穿白大褂的工作人员小心 维护；大多数网络用户面对的是一台台非智能化的终端，所有对终 端的操作都将通过低速链路传递到主机去进行处理，网络的效率主 要由链路的速率和主机的性能决定。这样的网络不是面向大众的， 仅局限于一些专业领域，如：金融行业、研究机构等。对大多数人 而言，网络是陌生的、神秘的甚至是虚无缥缈的东西。 直到八十年代 pc 的出现，才给网络吹来一股清新之风相对终 端而言，pc 具备自己的处理引擎（cpu）和文件存贮区域（硬盘） ， 能够装载多种应用程序，独立地完成许多工作，从而将强大的计算 能力交到个人手里；相对大型主机而言，这种轻便的机器内部结构 20 20 大大简化，其价格远低于大型机，并且随着批量生产和技术的迅速 成熟还在不断下降，使越来越多的用户能享受到这种智能设备带来 的迅速、方便、功能强大的服务。因此可以说 pc 的出现首先是满足 了个人用户信息处理的需要。但与个人信息处理紧密相联的便是信 息的交换，于是联网的需求应运而生人们购买网络设备和连线， 在自己的办公室内搭建起局域网，实现本地通讯；为了扩展网络距 离，又向提供服务的电话公司租用电话线或其它线路，在城市的各 个角落甚至城市之间建立起广域网；再进一步发展下去，又出现了 一类专门的服务行业，可以通过主干连接将原本隔离的多个网络互 联起来，构成跨越国度的网际网。在这一过程中，internet（国际 互联网）的蓬勃兴起 毫无疑问地成为网络技术成长的催化剂。 2.4.2 internet 发展简史发展简史 internet 的应用范围由最早的军事、国防，扩展到美国国内的学 术机构，进而迅速覆盖了全球的各个领域，运营性质也由科研、教 育为主逐渐转向商业化。 在科学研究中，经常碰到“种瓜得豆”的事情，internet 的出现 也正是如此：它的原型是 1969 年美国国防部远景研究规划局 （advanced research projects agency）为军事实验用而建立的网 络，名为 arpanet，初期只有四台主机，其设计目标是当网络中的 一部分因战争原因遭到破 坏时，其余部分仍能正常运行；80 年代 初期 arpa 和美国国防部通信局研制成功用于异构网络的 tcp/ip 协 21 21 议并投入使用；1986 年在美国国会科学基金会（national science foundation)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；进而又经过十几年的发 展形成 internet。其应用范围也由最早的军事、国防，扩展到美国 国内的学术机构，进而迅速覆盖了全球的各个领域，运营性质也由 科研、教育为主逐渐转向商业化。 90 年代初，中国作为第 71 个国家级网加入 internet，目前， internet 已经在我国开放，通过中国公用互连网络(chinanet)或中 国教育科研计算机网(cernet)都可与 internet 联通。只要有一台微 机，一部调制解调器和一部国内直拨电话就能够很方便地享受到 internet 的资源；这是 internet 逐步“爬“入普通人家的原因之一 原因之二，友好的用户界面、丰富的信息资源、贴近生活的人情化 感受使非专业的家庭用户既做到应用自如，又能大饱眼福，甚至利 用它为自己的工作、学习、生活锦上添花，真正做足不出户，可成 就天下事，潇洒作当代人“。 网络的神奇作用吸引着越来越多的用户加入其中，正因如此，网 络的承受能力也面临着越来越严峻的考验从硬件上、软件上、所 用标准上，各项技术都需要适时应势，对应发展，这正是网络迅速 走向进步的催化剂。到了今天，internet 能够负担如此众多用户的 参与，说明我们的网络技术已经成长到了相当成熟的地步，用户自 己也 能耳闻目睹不断涌现的新名词、新概念。但这还不是终结，仅仅是 22 22 历史长河的一段新纪元的开始而已。 2.4.3 internet 的应用集锦的应用集锦 internet 如此美妙，初入门者不免好奇：它究竟可以为我们做哪 些事？总的说来，internet 是一套通过网络来完成有用的通讯任务 的应用程序，下面的篇幅将从应用入手，展示 internet 的几项最广 为流行的功能，它包括：电子邮件、www、文件传输、 远程登 录、新闻组、信息查询等。 1电子邮件(email) 有了通达全球的 internet 后，人们首先想到的是可以利用它来提供 个人之间的通信，而且这种通信应能兼具电话的速度和邮政的可靠 性等优点。这种思路生根发芽成长起来，最终得到的果实便是 email。通过它，每人都可以有自己的私有信箱，用以储存 已收到但还未来得及阅读的信件，email 地址包括用户名加上主机 名,并在中间用符号隔开,如 。从最初的两人 之间的通信，如今的电子邮件软件能够实现更为复杂、多样的服务, 包括：一对多的发信，信件的转发和回复，在信件中包含声音、图 像等多媒体信息等；甚至可以做到只要有你的邮件到达，挂在你身 上的 bp 机就嘀嘀作响发出提示；人们还可以象订购报刊杂志一样在 网上订购所需的信息，通过电子邮件定期送到自己面前。 2www world wide web(通常被称为 www)在中文里常被译作“万维网” ，除 发音相近外，也体现了其变化万千的内涵。用户借助于一个浏览器 23 23 软件，在地址栏里输入所要查看的页面地址（或域名） ，就可以连接 到该地址所指向的 www 服务器，从中查找所需的图文信息。www 访 问的感觉有些象逛大商场，既可以漫无边际地徜徉，也可以奔着一 个 目标前进；但不论如何，当用户最终获得想要的内容时，也许已经 跨越了千山万水，故有时我们也称之为“web 冲浪” 。 www 服务器所存贮的页面内容是用 html 语言(hyper text mark-up language)书写的，它通过 http 协议(hyper text transfering protocol)传送到用户处。 3文件传输(ftp) 尽管电子邮件也能传送文件,但它一般用于短信息传递。internet 提供了称作 ftp（file transfer protocol）的文件传输应用程序， 使用户能发送或接收非常大的数据文件：当用户发出 ftp 命令，连 接到 ftp 服务器后，可以输入命令显示服务器存贮的文件目录，或 从某个目录拷贝文件，通过网络传递到自己的计算机中。ftp 服务 器提供了一种验证用户权限的方法（用到用户名、密码） ，限制非授 权用户的访问。不过,很多系统管理员为了扩大影响,打开了匿名 ftp 服务设置匿名 ftp 允许没有注册名或口令的用户在机器上 存取指定的文件，它用到的特殊用户名为“anonymous” 。 4远程登录(remote login) 远程登录允许用户从一台机器连接到远程的另一台机器上,并建立一 个交互的登录连接。登录后，用户的每次击键都传递到远程主机， 24 24 由远程主机处理后将字符回送到本地的机器中, 看起来仿佛用户直 接在对这台远程主机操作一样。远程登录通常也要有效的登录帐号 来接受对方主机的认证。常用的登录程序有 telnet、rlogin 等。 5usenet 新闻组 usenet 新闻是 internet 上的讨论小组或公告牌系统(bbs)。usene 在一套名为“新闻组“的标题下组织讨论，用户可以阅读别人发送的 新闻或发表自己的文章。新闻组包括数十大类、数千组“新闻“，平 均每一组每天都有成百上千条“新闻“公布出来。新闻组的介入方式 也非常随便,你可以在上面高谈阔论、问问题，或者只看别人的谈论。 上面所列举的仅是 internet 文化长廊中的主要内容，但绝不是全部。 internet 永远是在不断发展、推陈出新的，这将是我们下一篇的内 容internet 的发展趋势。 2.5 下下 internet 发展面临的问题发展面临的问题 正是由于 internet 的丰富多彩，才会吸引越来越多的人加入 其中：对用户而言，internet 正一步步渗透到我们工作、生活 的各个方面，极大地改变了长久以来形成的传统思维和生活方 式；而对 internet 而言，用户的积极参与使得这一全球通行的 网络迅速膨胀起来，用户对它的需求也不断升级，使 internet 的耐受力面临带宽的短缺、ip 地址资源匮乏等严峻考验。 1带宽的短缺 据 1995 年年中的估计, 有 150 多个国家和地区的 6 万多个网络 25 25 同 internet 联结, 入网计算机约 450 万台, 直接使用 internet 的用户达 4000 万人。而到今天，internet 已经开通 到全世界大多数国家和地区，几乎每隔三十分钟就有一个新的 网络连入，主机数量每年翻两番，用户数量每月增长百分之十， 预计到本世纪末和下世纪初, internet 将连接近亿台计算机, 达到以十亿计的用户。而对更远的将来，人们很难精确估计。 不管怎么说，这些数字已足以说明 internet 的危机所在：就好 象一根悬挂了很多重物的钢丝绳，重量增加了，绳子就有断裂 的危险；而用户在 internet 上的游历实际上要走过很多 根这样的“钢丝绳” ，用户越多，绳子的负载越重，其中任一根 不结实，都会成为瓶颈，导致网络访问的失败。因此， “钢丝绳” 的加固带宽容量的增加势在必行，从 internet 主干到分支， 直至最终用户的接入，都出现了许多成熟的或正在发展的链路 技术来实现这项需求，我们将在后文着重介绍其中用户最为关 心的几种接入技术。 2 ip 地址资源的匮乏 我们曾介绍了 ip 地址的格式和分类，这里所指的都是现行的 ipv4它是一个 32 位二进制数，因此总地址容量为 232，也即 有数亿个左右。而按照 tcp/ip 协议（同很多其它协议一样）的 规定，相互联接的网络中每一个节点都必须有自己独一无二的 地址来作 为标识，那么很显然，相对前文日益增长的用户数，现有 ip 地 26 26 址资源已不堪重负，很快将被用光有预测表明，以目前 internet 发展速度计算，所有 ipv4 地址将在 20052010 年间 分配完毕。 解决 ip 地址缺乏的办法之一是想办法延缓资源耗尽的时间，目 前最广泛应用的技术当属 nat（network address translation，网络地址翻译）它使企业用户在内部网络应用 中采用自行定义的地址，只在需要作 internet 访问时才翻译为 合法的 internet 地址；它的最大好处是用户加入 internet 时 不需更改内部地址结构，而只需在内外交界处实施地址转换， 并且能够实现多个用户复用同一合法地址，从而大大节省地址 资源；但作 nat 转换的同时也增加了网络的复杂性，何况它并 不能阻止可用地址越来越减少的趋势。 作为对 ipv4 问题的解决，一种新的 ip 地址定义应运而生，它 便是下文讲的 ipv6。 internet 的发展技术 如何解决 internet 的发展瓶颈？internet 新的应用趋势是 什么？ internet 的发展首先是要走出困境，扩展容量，然后才有可能 继续推出各项新的应用并且运用自如。现在我们将从网络线路 的发展说起，谈谈近年来成为通信热点的宽带接入技术，以及 internet 新的应用趋势。 1接入技术的发展 27 27 接入技术也称“最后一公里”技术，表示从最终用户到本地电 信服务商之间的一段连接。大家已经熟悉的有 pstn 拨号、isdn 和专线等技术，而近几年接入技术发展迅猛，比较成熟的有： adsladsl 又称非对称数字用户线，是 dsl 家族系列技术 （hdsl、vdsl、idsl 等）中应用最广的一种。它的最大好处是 利用现有的电话双绞线作为传输介质，因此成本较低；接入带 宽却相对电话线传输的 pstn（目前最高 115.2kbps）快了许多， 从局端到用户的下行速率理论上可达 7-8m，实际使用的下行速 率一般为 1.5-2mbps，从用户到局端的上 行速率为几百 kbps，这也比 pstn 有了很大提高；adsl 的非对 称性与终端用户的网络访问特点是相一致的个人用户多数 应用都是以客户方式从网上去获取数据，如 www、ftp，只在个 别时候才向网络大量发送数据，如发送附带多媒体信息的电子 邮件，因此下行数据量大、上行数据量小，也为非对称方式。 线缆调制解调器 线缆调制解调器是一项非常适宜于家庭用户的接入技术。它在 电缆电视的基础上，将分配网络的主干部分改为光缆，在各个 服务节点处完成光电转换，再由同轴电缆将传输信号送到用户 家里，可有效地实现 internet 访问、电视点播和数据电话等业 务，市场前景广阔。线缆传输也是非对称方式，每服务节点下 行速率高达 10-30mbps，上行速率可达 2m 左右，但与 adsl 不 同，它是一个共享网络，实际每用户可用带宽与节点所连的上 28 28 网用户数成反比，即便如此，用户能享用的带宽也是相当可观 的。线缆调制解调器应用发展的最大障碍是线缆线路的双向改 造传统的有线电视 大多是单向传输；而数据的访问是双向 进行的，因此必须实施线路改造以适应这项新的应用。在改造 完成之前也有一种暂时的解决办法：即下行数据传递采用电视 线缆，上行数据则采用电话线回传。 无线接入技术 作为有线接入的补充，在不便于有线接入的地区，用无线通 信设备把用户接入市话交换网，统称为无线接入系统。无线本 地环路系统技术来源于以下三个方面： （1） 来源于蜂窝移动通信系统； （2） 来源于大区制通信系统、数字无绳电话系统、数字微波 和卫星通信系统。大区制系统主要指集群通信系统。 （3）来源于专用的无线本地环路系统，采用大功率、大覆盖、 低成本。以其独特的优点，很快被市场接受，发展十分迅速。 目前世界各大通信公司几乎都有典型产品。 cdma（码分多址）和其衍生的无线本地环路技术有着其他无线 接入技术不可比拟的优点，代表无线接入技术的发展方向。 接入技术的发展充分体现了“三网合一”的应用趋势：adsl 是 利用原来的语音载体电话线传递数据，线缆调制解调器则利用 原有的图像载体有线电视传递数据，大家熟悉的 ip 电话则是通 过各类数据载体传送语音。因此，今后的数据网、电视网和电 29 29 话网将不再相互隔离，共同承揽数据、语音、图像集成的业务， 缓解了 internet 的带宽压力。 2ipv6 技术 正当人们为 ipv4 面临的问题而焦头烂额时，ipv6 出现了，它 给人们带来了近乎完美的解决方案： 如同电话号码升位一样，ipv6 提供了 128 位的 ip 地址，使 地址数量大幅增加，从而解决了现在的 ip 地址资源危机； ipv6 采用了“可聚集全球统一计算地址”的构造，这使 ip 地址构造同网络的拓 扑结构（连接形态）相一致，从而缩小了路由表，使路由器能 够高效率地决定路由； ipv6 具有自动把 ip 地址分配给用户的功能大大减少了网络 管理费用。尽管 ipv6 比 ipv4 具有明显的优越性，但在全球范 围内实现地址的升级有许多实际 困难。为此，internet 研究组织 ietf 制定了一套 ipv4 向 ipv6 过渡的方案，其中包括三个机制：兼容 ipv4 的 ipv6 地址、双 ip 协议栈和基于 ipv4 隧道的 ipv6。 3应用的发展电子商务 在 internet 发展史第一篇中我们介绍了基于 internet 的各项 应用，但它们只是人们用以达到某些目标的手段，就象原始人 学会了利用工具一样。电子商务（e-commerce）便是基于网络 30 30 应用的各种技术在各行各业实施的全方位的改造，为人们展示 了一个全新、璀璨的世界。电子商务不一定都通过 internet 来 完成，但 internet 的高速发展却为其提供了生根萌芽的沃土。 大名鼎鼎的 amazon 公司应该说敢为勇者先，率先架筑起自己图 书购销配套服务的庞大帝国成为电子商务运作的典范。同以前 所提到的应用相比，电子商务更象一种理念，它的实现并没有 固定的格式。在 internet 或自己的网络上利用各种技术建设适 合自身特点的 intranet、extranet，其中策略的制定是发展 的关键。不论进度如何，电子商务必然是 internet 应用的一项 主要发展趋势。纵观十多年来 internet 的发展史，人们很难说 清，未来它究竟会是什么样，但 internet 还将继续改变我们的 生活，推动人类文明的发展，这是谁都否认不了的。 第三章子网掩码与子网划分第三章子网掩码与子网划分 3.1 子网掩码的概念及作用子网掩码的概念及作用 子网掩码是一个应用于 tcp/ip 网络的 32 位二进制值，它可以屏 蔽掉 ip 地址中的一部分，从而分离出 ip 地址中的网络部分与主 机部分，基于子网掩码，管理员可以将网络进一步划分为若干子 网。 3.2 为什么需要使用子网掩码为什么需要使用子网掩码 子网掩码可以分离出 ip 地址中的网络部分与主机部分。 31 31 在使用 tcp/ip 协议的两台计算机之间进行通信时，我们通过将本 机的子网掩码与接受方主机的 ip 地址进行与运算，即可得到目标 主机所在的网络号，又由于每台主机在配置 tcp/ip 协议时都设置了 一个本机 ip 地址与子网掩码，所以可以知道本机所在的网络号。通 过比较这两个网络号，就可以知道接受方主机是否在本网络上。如 果网络号相同，表明接受方在本网络上，那么可以通过相关的协议 把数据包直接发送到目标主机；如果网络号不同，表明目标主机在 远程网络上，那么数据包将会发送给本网络上的路由器，由路由器 将数据包发送到其他网络，直至到达目的地。在这个过程中你可以 看到，子网掩码是不可或缺的！ 3.3 如何用子网掩码得到网络如何用子网掩码得到网络/主机地址主机地址 既然子网掩码这么重要，那么它是如何分离出 ip 地址中的网络 地址和主机地址的呢？过程如下： 1 将 ip 地址与子网掩码转换成二进制； 2 将二进制形式的 ip 地址与子网掩码做与运算，将答案化为十 进制便得到网络地址； 3 将二进制形式的子网掩码取反； 4 将取反后的子网掩码与 ip 地址做与运算，将答案化为十进 制便得到主机地址。 假设有一个 i p 地址： 子网掩码为 32 32 化为二进制为： i p 地址 11000000.10101000.00000000.00000001 子网掩码 11111111.11111111.11111111.0000