2010 【三级网络技术】 分章考点总结——【第5章Inter.doc

第五章 Internet 基础（by崔巍）2010最新版从网络设计者的角度考虑，Internet是计算机（互联网络）的一个实例。从Internet使用者的角度考虑，Internet是一个（信息资源网）。Internet的四大组成部分：通信线路、路由器、服务器与客户机、信息资源。Internet的接入：1）通过电话网接入：用户的计算机和ISP处的RAS通过调制解调器Modem与电话网相连。用户在访问Internet时，通过（拨号方式）与RAS建立连接，借助RAS访问Internet。2）利用ADSL接入：ADSL使用比较复杂的调制解调技术，在普通的电话线路上进行高速的数据传输。下行通道的数据传输速率远远大于上行通道的数据传输速率，这就是所谓的“非对称”性。ADSL无需拨号，全天候连通。3）使用HFC接入：HFC混合光纤/同轴电缆网。与ADSL相似，HFC也采用非对称的数据传输速率。4）通过数据通信线路接入。IP协议与互联层服务主机A的应用层形成要发送的数据并将该数据经传输层传送到互联层处理。主机A的互联层将该数据封装成IP数据报，并对该数据报进行路由选择，最终决定将它投递到路由器X。运行IP协议的互联层可以为其高层用户提供如下3种服务：不可靠的数据投递服务（数据包可能在线路延迟、路由错误、数据报分片和重组等过程中受到损坏，但IP不检测这些错误。在错误发生时，IP也没有可靠的机制来通知发送方或接收方。）、面向无连接的传输服务、尽最大努力投递服务。IP地址IP协议提供了一种互联网通用的地址格式，该地址由32位的二进制数表示，用于屏蔽各种物理网络的地址差异。IP协议规定的地址称为IP地址。IP地址指定的不是一台计算机，而是计算机到一个网络的连接。因此，具有多个网络连接的互联网设备就应具有多个IP地址。IP地址的分类：A类IP地址（0-）用7位表示网络，24位表示主机，用于大型网络。B类IP地址（10-）用14位表示网络，16位表示主机，用于中型网络。C类IP地址（110-）用21位表示网络，仅用8位表示主机，用于小规模的网络，一个C类网络中最多只能连接256-2=254台设备。点分十进制标记法：将4个字节的二进制数值转换成4个十进制数值，每个数值小于等于255，数值中间用.隔开。特殊的IP地址IP地址除了可以表示主机的一个物理连接外，还有几种特殊的表现形式。1、网络地址：网络地址包含了一个有效的网络号和一个全0的主机号。2、广播地址：IP广播地址有两种形式，直接广播和有限广播。3、直接广播：如果广播地址包含一个有效的网络号和一个全1的主机号，就称之为直接广播地址。例如，C类地址55就是一个直接广播地址。4、有限广播：有限广播地址为555、回送地址：A类网络地址是一个保留地址，称为回送地址。子网编码：IP地址具有层次结构，标准的IP地址分为网络号和主机号两层。为了避免IP地址的浪费，子网编码将IP地址的主机号部分进一步划分成子网部分和主机部分。IP协议规定，在子网掩码中，与IP地址的网络号和子网号部分相对应的位用1表示，与IP地址的主机号部分相对应的位用0表示。将IP地址和它的子网掩码相结合，就可以判断出IP地址中的哪些位表示网络和子网，那些位表示主机。地址解析协议ARP：ARP是以太网经常使用的映射方法，将IP地址与物理地址进行动态绑定，即进行IP地址到物理地址的映射。可以采用（高速缓存）方法对基本的ARP进行改进。IP数据报IP数据报是IP协议使用的数据单元。IP数据报的格式可以分为（报头区）和（数据区）两大部分，其中数据区包括高层需要传输的数据，而报头区是为了正确传输高层数据而增加的控制信息。报头区：版本与协议类型、长度（报头中有两个表示长度的字段，报头长度以32b即4B为单位，总长度以8b即1B为单位）、服务类型、生存周期、头部校验和、地址（源IP地址和目的IP地址）。IP数据报最终也需要封装成帧进行传输。主机和路由器只在内存中保留了整个IP数据报而没有附加的帧头信息。只有当IP数据报通过一个物理网络时，才会被封装进一个合适的帧中。在数据报通过互联网的整个过程中，帧头并没有累积起来。当数据报到达它的最终目的地时，数据报的大小与其最初发送时是一样的。每种网络都规定了一个帧最多能够携带的数据量，这一限制称为最大传输单元MTU。分片与重组技术。当一个数据报的尺寸大于将发送网络的MTU值时，路由器将会将IP数据报分成若干较小的部分，称为分片，然后将每片独立地进行发送。最后由（最终的目的主机）才可以对分片进行重组。在IP数据报报头中，标识、标志和片偏移3个字段与控制分片和重组有关。片偏移字段指出本片数据在初始IP数据报数据区中的位置，重组的分片顺序由片偏移提供。IP数据报选项：源路由选项、记录路由选项、时间戳选项。在使用选项的过程中，有可能造成数据报的头部不是32b整数倍的情况，如果这种情况发生，则需要使用（填充域）凑齐。差错与控制报文互联网控制报文协议ICMP。ICMP不仅用于传输控制报文，而且还用于传输差错报文。ICMP报文是作为IP数据报的数据部分而传输的。ICMP差错控制：ICMP差错报告是伴随着抛弃出错IP数据报而产生的。IP软件一旦发现传输错误，它首先把出错报文抛弃，然后调用ICMP向源主机报告差错信息。ICMP出错报告包括：目的地不可达报告、超时报告、参数出错报告。ICMP控制报文：互联层控制主要包括拥塞控制、路由控制两大内容。与之对应，ICMP提供相应的控制报文。1）拥塞控制与源抑制报文：为了控制拥塞，IP软件采用了源站抑制技术，利用ICMP源抑制报文抑制源主机发送IP数据报的速率。注意，当拥塞解除后，路由器并不主动通知源主机。 2）路由控制与重定向报文：ICMP重定向机制的优点是保证主机拥有一个动态的、既小且优的路由表。路由器与路由选择路由器须运行IP协议。在IP互联网中，路由选择一条路径发送IP数据报的过程，而进行这种路由选择的计算机就称为路由器。1 标准路由选择算法：一个标准的IP路由表包含许多（N，R）对序偶，其中N指的是目的网络的IP地址，R是网络N路径上的下一个路由器的IP地址。2 子网选择路由标准路由选择算法的扩充：扩充子网掩码后的IP路由表可以表示为（M，N，R）三元组。其中，M表示子网掩码，N表示目的网络地址，R表示到网络N路径上的下一个路由器的IP地址。3 路由表中的特殊路由：默认路由（在路由选择过程中，如果路由表没有明确指明一条到达目的网络的路由信息，就可以把数据报转发到默认路由指定的路由器）、特定主机路由（对单个主机而不是网络指定一条特别的路径就是所谓的特定主机路由）路由可以分为静态路由和动态路由两类。静态路由是通过人工设定的，而动态路由则是路由器通过自己学习得到的。RIP协议利用向量距离算法，OSPF则使用链路状态算法。静态路由、RIP路由选择协议、OSPF路由选择协议的选择。静态路由：适合小型的（包含210个网络）、单路径的、静态的IP互联网环境下使用。RIP路由选择协议：适合于小型到中型的（包含1050个网络）、多路径的、动态的IP互联网环境。OSPF路由选择协议：适合较大到特大型（包含50个以上的网络）、多路径的、动态的IP互联网环境。IPv6协议IPv6采用128位地址长度。IPv6数据报由一个IPv6基本头、多个扩展头和一个高层协议数据单元组成，基本头采用固定的40字节长度，一些可选的内容放在扩展头部分实现。TCP与UDP传输层是TCP/IP网络体系结构中至关重要的一层，它的主要作用就是保证端对端数据传输的可靠性。在IP互联网中，传输控制协议TCP和用户数据报协议UDP是传输层最重要的两种协议。TCP可以提供面向连接的、可靠的（没有数据重复或丢失）、全双工的数据流传输服务。数据丢失与重发：如果说TCP的重发方案是它获得成功的关键， 那么，自适应重发时间的确定则是重发方案的基石。连接的可靠建立与优雅关闭：为确保连接建立和终止的可靠性，TCP使用了三次握手法。可以证明，在数据包丢失、重复和延迟的情况下 ，三次握手法是保证连接无二义性的充要条件。TCP使用（窗口机制）进行流量控制。TCP连接与端口：端口用一个16位的二进制数表示。在TCP的所有端口中，有些端口被指派给一些著名的应用程序，这些端口称为著名的TCP端口。（TCP 21端口：FTP、23：Telnet、25：SMTP、 53：DOMAIN域名服务器 、 80