IP交换和局域网交换课程设计任务书.doc

一、TCP/IP协议： 目前，因特网上使用的通信协议TCP/IP协议与OSI相比，简化了高层的协议，简化了会话层和表示层，将其融合到了应用层，使得通信的层次减少，提高了通信的效率。 下图示意了TCP/IP 与 ISO OSI 参考模型之间的对应关系。网络接口层物理层是定义物理介质的各种特性： 1、机械特性。 2、电子特性。 3、功能特性。 4、规程特性。 数据链路层是负责接收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。 常见的接口层协议有： Ethernet 802.3、Token Ring 802.5、X.25、Frame relay、HDLC、PPP ATM等。 网络层负责相邻计算机之间的通信。其功能包括三方面。 一、处理来自传输层的分组发送请求，收到请求后，将分组装入IP数据报，填充报头，选择去往信宿机的路径，然后将数据报发往适当的网络接口。 二、处理输入数据报：首先检查其合法性，然后进行寻径-假如该数据报已到达信宿机，则去掉报头，将剩下部分交给适当的传输协议；假如该数据报尚未到达信宿，则转发该数据报。 三、处理路径、流控、拥塞等问题。 网络层包括：IP(Internet Protocol）协议、ICMP(Internet Control Message Protocol) 控制报文协议、ARP(Address Resolution Protocol）地址转换协议、RARP(Reverse ARP)反向地址转换协议。 IP是网络层的核心，通过路由选择将下一跳IP封装后交给接口层。IP数据报是无连接服务。 ICMP是网络层的补充，可以回送报文。用来检测网络是否通畅。 Ping命令就是发送ICMP的echo包，通过回送的echo relay进行网络测试。 ARP是正向地址解析协议，通过已知的IP，寻找对应主机的MAC地址。 RARP是反向地址解析协议，通过MAC地址确定IP地址。比如无盘工作站还有DHCP服务。 传输层提供应用程序间的通信。其功能包括：一、格式化信息流；二、提供可靠传输。为实现后者，传输层协议规定接收端必须发回确认，并且假如分组丢失，必须重新发送。 传输层协议主要是：传输控制协议TCP(Transmission Control Protocol）和用户数据报协议UDP(User Datagram protocol）。 应用层向用户提供一组常用的应用程序，比如电子邮件、文件传输访问、远程登录等。远程登录TELNET使用TELNET协议提供在网络其它主机上注册的接口。TELNET会话提供了基于字符的虚拟终端。文件传输访问FTP使用FTP协议来提供网络内机器间的文件拷贝功能。 应用层一般是面向用户的服务。如FTP、TELNET、DNS、SMTP、POP3。 FTP(File Transfer Protocol）是文件传输协议，一般上传下载用FTP服务，数据端口是20H，控制端口是21H。 Telnet服务是用户远程登录服务，使用23H端口，使用明码传送，保密性差、简单方便。 DNS(Domain Name Service）是域名解析服务，提供域名到IP地址之间的转换。 SMTP(Simple Mail Transfer Protocol）是简单邮件传输协议，用来控制信件的发送、中转。 POP3(Post Office Protocol 3）是邮局协议第3版本，用于接收邮件。二、IP协议 1、介绍 IP是英文Internet Protocol（网络之间互连的协议）的缩写，中文简称为“网协”，也就是为计算机网络相互连接进行通信而设计的协议。在因特网中，它是能使连接到网上的所有计算机网络实现相互通信的一套规则，规定了计算机在因特网上进行通信时应当遵守的规则。任何厂家生产的计算机系统，只要遵守 IP协议就可以与因特网互连互通。 2、IP地址所谓IP地址就是给每个连接在Internet上的主机分配的一个32bit地址。按照TCP/IP协议规定，IP地址用二进制来表示，每个IP地址长32bit，比特换算成字节，就是4个字节。例如一个采用二进制形式的IP地址是“00001010000000000000000000000001”，这么长的地址，人们处理起来也太费劲了。为了方便人们的使用，IP地址经常被写成十进制的形式，中间使用符号“.”分开不同的字节。于是，上面的IP地址可以表示为“”。IP地址的这种表示法叫做“点分十进制表示法”。3、IP地址分类我们把计算机的IP地址也分成两部分，分别为网络标识（net-id）和主机标识（host-id）。同一个物理网络上的所有主机都用同一个网络标识，网络上的一个主机（包括网络上工作站、服务器和路由器等）都有一个主机标识与其对应。这样IP地址的4个字节划分为2个部分，一部分用以标明具体的网络段，即网络标识；另一部分用以标明具体的节点，即主机标识，也就是说某个网络中的特定的计算机号码。 其中A、B、C3类（如下表格）由InternetNIC在全球范围内统一分配，D、E类为特殊地址。 由于网络中包含的计算机有可能不一样多，有的网络可能含有较多的计算机，也有的网络包含较少的计算机，于是人们按照网络规模的大小，把32位地址信息设成五种定位的划分方式，分别对应于A类、B类、C类、D类、E类IP地址。 IP地址及相关总结分类网段数主机数地址范围A1126224-2=16777254B214-2=16382 216-2=6553454C221-2=2097150，54D到55用于多点广播 E到54保留特殊IP地址net-idhost-id源地址目的地址代表的意思00可以不可本网络的本主机0Host-id可以不可本网络的某个主机全1全1不可可以本地广播地址对本网络内广播（路由器不转发）net-id全1不可可以直接广播地址对net-id内的所有主机广播127任何数可以可以用作本地软件环回测试分配IP的机构所有的IP地址都由国际组织NIC（Network Information Center）负责统一分配，目前全世界共有三个这样的网络信息中心。 InterNIC：负责美国及其他地区； ENIC：负责欧洲地区； APNIC：负责亚太地区。 我国申请IP地址要通过APNIC，APNIC的总部设在澳大利亚布里斯班。申请时要考虑申请哪一类的IP地址，然后向国内的代理机构提出。 1998年，APNIC从原先位于东京的总部搬迁到澳大利亚布里斯班。 公有IP和私有IP公有地址公有地址（Public address）由Inter NIC（Internet Network Information Center 因特网信息中心）负责。这些IP地址分配给注册并向Inter NIC提出申请的组织机构。通过它直接访问因特网。 私有地址私有地址（Private address）属于非注册地址，专门为组织机构内部使用。 以下列出留用的内部私有地址 A类 -55 B类 -55 C类 -55 IPV4和IPV6现有的互联网是在IPv4协议的基础上运行的。IPv6是下一版本的互联网协议，也可以说是下一代互联网的协议，它的提出最初是因为随着互联网的迅速发展，IPv4定义的有限地址空间将被耗尽，而地址空间的不足必将妨碍互联网的进一步发展。为了扩大地址空间，拟通过IPv6以重新定义地址空间。IPv4采用32位地址长度，只有大约43亿个地址，估计在20052010年间将被分配完毕，而IPv6采用128位地址长度，几乎可以不受限制地提供地址。按保守方法估算IPv6实际可分配的地址，整个地球的每平方米面积上仍可分配1000多个地址。在IPv6的设计过程中除解决了地址短缺问题以外，还考虑了在IPv4中解决不好的其它一些问题，主要有端到端IP连接、服务质量（QoS）、安全性、多播、移动性、即插即用等。 与IPv4相比，IPv6主要有如下一些优势。第一，明显地扩大了地址空间。IPv6采用128位地址长度，几乎可以不受限制地提供IP地址，从而确保了端到端连接的可能性。第二，提高了网络的整体吞吐量。由于IPv6的数据包可以远远超过64k字节，应用程序可以利用最大传输单元（MTU），获得更快、更可靠的数据传输，同时在设计上改进了选路结构，采用简化的报头定长结构和更合理的分段方法，使路由器加快数据包处理速度，提高了转发效率，从而提高网络的整体吞吐量。第三，使得整个服务质量得到很大改善。报头中的业务级别和流标记通过路由器的配置可以实现优先级控制和QoS保障，从而极大改善了IPv6的服务质量。第四，安全性有了更好的保证。采用IPSec可以为上层协议和应用提供有效的端到端安全保证，能提高在路由器水平上的安全性。第五，支持即插即用和移动性。设备接入网络时通过自动配置可自动获取IP地址和必要的参数，实现即插即用，简化了网络管理，易于支持移动节点。而且IPv6不仅从IPv4中借鉴了许多概念和术语，它还定义了许多移动IPv6所需的新功能。第六，更好地实现了多播功能。在IPv6的多播功能中增加了“范围”和“标志”，限定了路由范围和可以区分永久性与临时性地址，更有利于多播功能的实现。 目前，随着互联网的飞速发展和互联网用户对服务水平要求的不断提高，IPv6在全球将会越来越受到重视。4、网络掩码与子网分割1、网络掩码（netmask)又称子网掩码，也为32位， 用于从IP地址中提取网络号或主机号。网络掩码就是结构为与网络号对应的全部是1，与主机号对应的全部是0。默认子网掩码 A 网络 节点 节点 节点 B 网络 网络 节点 节点 C 网络 网络 网络 节点 2、子网分割： 从主机号中拿出若干位作为子网的编号（子网号），以区分不同的子网，并由此产生子网掩码。5、IP路由 1）、路由表：所谓路由表，指的是路由器或者其他互联网网络设备上存储的表，该表中存有到达特定网络终端的路径，在某些情况下，还有一些与这些路径相关的度量。 路由表项如下： 首先，路由表的每个项的目的字段含有目的网络的网络号。其次，每个项还有一个附加字段，还有用于指定网络号位数的子网掩码（subnet mask）.第三，当下一跳字段代表路由器时，下一跳字段的值使用路由的IP地址。2）、路由原理 当IP子网中的一台主机发送IP分组给同一IP子网的另一台主机时，它将直接把IP分组送到网络上，对方就能收到；而要送给不同IP子网上的主机时，它要选择一个能到达目的子网的路由器，把IP分组送给该路由器，由此类推IP分组被若干个中间路由器送到目的地。 原理演示 补充：路由器路由协议配置一、 实验目的： 1熟悉路由器常用的命令。2掌握路由器RIP协议的配置方法。二、实验器材、Pc机，BOSON NETSIM （simulator）三、实验地点：四、实验日期： 五、 实验内容：1掌握路由器常用命令的功能2绘出实验拓扑图 3写出其中一台路由器的配置。六、实验具体操作过程（一）路由器常用命令功能 1.帮助在IOS操作中，无论任何状态和位置，都可以键入“？”得到系统的帮助。2.改变命令状态进入特权命令状态 enable 退出特权命令状态 disable 进入全局设置状态 config terminal 退出全局设置状态 end 进入端口设置状态 interface type slot/number 如：int s0进入路由设置状态 router protocol 如：router rip退出局部设置状态 Exit3.显示命令查看运行设置 show running-config 显示端口信息 show interface type slot/number 显示路由信息 show ip router（二）实验拓扑图（三）设备配置 1、路由器1的配置说明：两个路由器分别通过自己的串口（S0）相连，分别通过自己的以太网接口（E0）和计算机的网卡相连。配置路由器R1时首先设定R1的S0，E0的IP地址和子网掩码，并激活端口；然后加载路由协议RIP ，版本为2；最后指定与R1相连的两个网络。注意行首为%的是路由器执行命令后的提示信息。R2的配置由此类推，只是S0，E0的IP地址不同，与其相连的网络是。另同学们不要都写R1的配置，IP地址同学们不要设置得都一样，应该几个人一组自行设定。七、实验结果分析 补充：利用 PING 实用程序可进行网络连通性的测试。若 PING 给出了正确的结果，则说明网络工作状态正常。 下面直接用语言描述，如： 在PC1上PING PC2不能原因如下：1、 R1的E0口网址错误如：192.