计算机网络技术基础教程-第六讲.ppt

1 第6讲 因特网基础 2 主要内容 因特网概述TCP IP模型IP地址因特网的接入方式 3 学习要求 了解因特网的起源和发展 了解因特网在中国的发展现状 了解因特网提供的主要信息服务 掌握TCP IP模型及各层主要功能 理解TCP IP模型与OSI参考模型之间的关系 掌握IP编址方案 理解子网掩码的概念 能够进行子网划分 了解常用的因特网接入方式及各自的特点 4 6 1因特网概述 因特网的起源和发展因特网在中国因特网提供的信息服务 5 6 1 1因特网的起源和发展 1962年首次提出了 分布式通信网络 和 报文分组交换 的概念 1969年美国国防部高级研究计划署决定采用该思想建立一个分布式计算机网络 这就是著名的ARPA网 1983年 DARPA和美国国防部通信局研制成功了互连异构网络的TCP IP协议 6 1986年 在美国国家科学基金会 NSF NationalScienceFoundation 的资助下 建立了NSFnet广域网 将全美五大超级计算中心连接起来 并与ARPA网互连 1989年春 欧洲粒子物理实验室 CERN EuropeanOrganizationforNuclearResearch 提出了一种分布式超媒体技术 两年以后 CERN开发出了全世界第一个原型万维网WWW 8 6 1 2因特网在中国 中国于1988年实现了与欧洲和北美地区的E mail通信 1994年3月中国作为第71个国家级网正式加入因特网 并建立了中国顶级域名服务器 实现了网上全部功能 我国的几大主干网络 中国科技网 CSTNET 9 中国公用计算机互联网 CHINANET 中国联通互联网 UNINET 中国移动互联网 CMNET 中国长城互联网 CGWNET 10 6 1 3因特网提供的信息服务 1 全球信息网 WWW 2 电子邮件 E mail 3 文件传输 FTP 4 远程登录 Telnet 5 电子公告板 BBS 6 即时通信 QQ MSN 飞信 7 网络电话 IPPhone 8 搜索引擎 Google baidu youdao 11 6 2TCP IP模型 12 网络接口层 网络接口层是TCP IP模型的最低层 但它在TCP IP模型中并没有具体定义 该层的主要功能是传输经网络互联层处理过的信息 并提供主机与实际网络的接口 即负责接收从网络互联层交来的IP数据报并将IP数据报通过低层物理网络发送出去 或者从低层物理网络上接收物理帧 抽出IP数据报 交给网络互联层 主机与实际网络具体的接口关系则由实际网络的类型决定 这些网络可以是局域网 广域网或点对点连接等 13 网络互联层 网络互联层是TCP IP模型的第2层 它的主要功能是负责相邻节点之间的数据传送 具体来讲 其功能包括三个方面 第一 处理来自传输层的报文发送请求 将报文装入IP数据报 第二 处理输入数据报 首先检查数据报的合法性 然后进行路由选择 第三 处理网络的路由选择 流量控制和拥塞控制等问题 完成网络互联层主要功能的协议是网际协议IP 还有网际控制报文协议ICMP 地址转换协议ARP和反向地址转换协议RARP 14 传输层 传输层位于TCP IP模型的第3层 它的主要功能是在源节点和目的节点的两个进程实体之间提供可靠的端到端的数据传输 为保证数据传输的可靠性 传输层协议规定接收端必须发回确认 并且报文丢失后必须重新发送 另外 传输层还要解决不同应用程序的标识问题 TCP IP模型提供了两个传输层协议 传输控制协议TCP和用户数据报协议UDP 15 应用层 应用层是TCP IP模型的最高层 它是TCP IP系统的终端用户接口 是专门为用户提供应用服务的 TCP IP模型的应用层包含所有的高层协议 如远程登录协议 Telnet 文件传输协议 FTP 简单邮件传输协议 SMTP 域名服务 DNS DomainNameService 网络新闻传输协议 NNTP 超文本传输协议 HTTP 16 17 6 3IP编址 IP编址方案划分子网 18 1 IP地址及其表示方法2 IP地址的分类3 保留IP地址4 IP地址的分配和管理5 IP编址方案举例 6 3 1IP编址方案 19 1 IP地址及其表示方法 IP标准规定每台主机分配一个32位二进制数作为该主机的IP地址 点分十进制表示法 将32位二进制数中的每8位作为一组 以十进制数表示 并利用英语中的句点分割每一组 20 从概念上讲 每个32位的IP地址被分割成两部分 前缀和后缀 这样的两级层次结构设计使得IP寻址有效 地址前缀部分用于确定计算机所在的物理网络 后缀部分用于确定该网络上的一台计算机 因此IP地址的前缀和后缀分别称为网络号和主机号 21 2 IP地址的分类 22 IP地址范围 A类 0 0 0 0 127 255 255 255B类 128 0 0 0 191 255 255 255C类 192 0 0 0 223 255 255 255 23 3 保留IP地址 举例 网络地址 211 71 75 0定向广播地址 211 71 75 255回送地址 127 0 0 1 24 4 IP地址的分配和管理 IP地址具有惟一性 即连接到因特网上的不同计算机具有不同的IP地址 为了确保惟一性 所有的IP地址都由一个中央管理机构进行分配 互联网名称与数字地址分配机构ICANN 承担IP地址分配 域名系统管理等职能的非盈利机构 25 5 IP编址方案举例 考虑一个单位 它要建立了一个包含100台主机的物理网络 并打算连入因特网 26 6 3 2划分子网 有些网络规模较小 给它分配一个C类网络地址仍会造成浪费 另外 随着许多单位开始拥有多个网络 需要开发出某种机制来区别同一个地点内的多个逻辑网络 作为因特网的另一个层次 一种较好的解决方法是采用分层的方法组织这些逻辑网络 或称为子网 并且在它们之间进行路由 28 1 子网和子网掩码 29 为了指定有多少个二进制位用来表示子网的地址 IP协议提供了子网掩码的概念 子网掩码使用了与IP地址相同的格式和表示方法 其构成规则是 所有标识网络号和子网号的部分用 1 表示 标识主机号的部分用 0 表示 举例来讲 对于一个B类网166 168 0 0 选取第三字节的最高两位用于标识子网号 划分子网后 网络号占16位 子网号占2位 主机号占14位 因此166 168 0 0网络的子网掩码为 11111111111111111100000000000000 用点分十进制的形式表示为255 255 192 0 30 如果一个网络没有划分子网 子网掩码是网络号各位全为1 主机号各位全为0 这样得到的子网掩码为缺省子网掩码 A B C三类网络的缺省子网掩码如下 A类网络 255 0 0 0B类网络 255 255 0 0C类网络 255 255 255 0 31 子网掩码的用途 用来区分不同的主机是否处在相同的子网 处于同一子网上的主机间可以直接通信 并且广播信息也被局限在子网内部 不同子网间的主机进行通信时 必须经过路由器才能互相访问 如何判断信源主机和信宿主机是否位于同一子网上呢 方法 把信源主机的IP地址和信宿主机的IP地址分别与所在子网的掩码进行二进制 与 运算 如果得到的结果相同则表明两台主机处于同一子网 否则表面两台主机处于不同的子网 32 示例 用户对一个C类网络211 71 75 0划分子网 子网掩码为255 255 255 224 例 某单位内部设A B C共3个部门 A部门有100台计算机 B部门有50台计算机 C部门有40台计算机 假设该单位申请到了一个C类网络地址块 网络号为211 72 5 请问如何给该单位划分子网 取主机号的前1位 可划分2个子网 子网分别为0和1 用二进制数表示 子网掩码为255 255 255 128 取主机号的前2位 可划分4个子网 子网分别为00 01 10和11 用二进制数表示 子网掩码为255 255 255 192 取主机号的前1位 划分2个子网 子网号分别为0 和1 用二进制数表示 子网掩码为255 255 255 128 再将子网号为1的子网划成两个子网号为10和11的子网 子网掩码为255 255 255 192 则最终可划分3个子网 划分结果如下 33 2 可变长度子网掩码 上文介绍的划分子网方法受到一个基本的限制 整个网络只能有一个子网掩码 这种子网划分规则称为固定长度子网掩码 FLSM 使用FLSM 当用户选择了一个子网掩码之后 就不能支持不同尺寸的子网了 任何对更大规模子网的要求意味着必须改变整个网络的子网掩码 1987年提出了可变长度子网掩码VLSM 使用VLSM技术 网络管理员能够按子网的特殊需要定制子网掩码 使一个组织的IP地址空间得到更灵活 更有效的使用 34 VLSM划分实例 地址 211 71 75 0 35 3 主机IP地址的分配 1 IP地址管理机构在分配IP地址时只分配网络号 而剩下的主机号则由得到该网络号的单位自行分配 这样就方便了IP地址的管理 2 路由器仅根据目的主机所连接的网络号来转发分组 而不考虑目的主机号 这样就可以使路由表中的项目数大幅度减少 从而减小了路由表所占的存储空间 每个连接网络的路由器端口都分配一个该网络的主机IP地址 3 实际上IP地址是标志一个主机 或路由器 和一条链路的接口 当一个主机同时连接到两个网络上时 该主机就必须同时具有两个相应的IP地址 其网络号net id必须是不同的 这种主机称为多归属主机 multihomedhost 由于一个路由器至少应当连接到两个网络 这样它才能将IP数据报从一个网络转发到另一个网络 因此一个路由器至少应当有两个不同的IP地址 4 在因特网中 一个网络是指具有相同网络号的主机的集合 用中继器或网桥 二层交换机 连接起来的若干个局域网仍为一个网络 因此这些局域网都具有同样的网络号 互联网中的IP地址 B 222 1 1 222 1 1 1 222 1 1 2 222 1 1 3 222 1 1 4 R1 222 1 2 5 222 1 2 2 222 1 2 1 222 1 2 3 222 1 2 4 222 1 2 222 1 6 1 222 1 5 1 222 1 5 2 222 1 6 2 222 1 4 1 222 1 4 2 222 1 3 3 222 1 3 2 222 1 3 1 R3 R2 222 1 3 LAN3 N3 N2 222 1 4 222 1 5 222 1 6 N1 LAN2 LAN1 互联网 在同一个局域网上的主机或路由器的IP地址中的网络号必须是一样的 图中的网络号就是IP地址中的net id 互联网中的IP地址 B 222 1 1 222 1 1 1 222 1 1 2 222 1 1 3 222 1 1 4 R1 222 1 2 5 222 1 2 2 222 1 2 1 222 1 2 3 222 1 2 4 222 1 2 222 1 6 1 222 1 5 1 222 1 5 2 222 1 6 2 222 1 4 1 222 1 4 2 222 1 3 3 222 1 3 2 222 1 3 1 R3 R2 222 1 3 LAN3 N3 N2 222 1 4 222 1 5 222 1 6 N1 LAN2 LAN1 互联网 在同一个局域网上的主机或路由器的IP地址中的网络号必须是一样的 图中的网络号就是IP地址中的net id 互联网中的IP地址 B 222 1 1 222 1 1 1 222 1 1 2 222 1 1 3 222 1 1 4 R1 222 1 2 5 222 1 2 2 222 1 2 1 222 1 2 3 222 1 2 4 222 1 2 222 1 6 1 222 1 5 1 222 1 5 2 222 1 6 2 222 1 4 1 222 1 4 2 222 1 3 3 222 1 3 2 222 1 3 1 R3 R2 222 1 3 LAN3 N3 N2 222 1 4 222 1 5 222 1 6 N1 LAN2 LAN1 互联网 在同一个局域网上的主机或路由器的IP地址中的网络号必须是一样的 图中的网络号就是IP地址中的net id 互联网中的IP地址 B 222 1 1 222 1 1 1 222 1 1 2 222 1 1 3 222 1 1 4 R1 222 1 2 5 222 1 2 2 222 1 2 1 222 1 2 3 222 1 2 4 222 1 2 222 1 6 1 222 1 5 1 222 1 5 2 222 1 6 2 222 1 4 1 222 1 4 2 222 1 3 3 222 1 3 2 222 1 3 1 R3 R2 222 1 3 LAN3 N3 N2 222 1 4 222 1 5 222 1 6 N1 LAN2 LAN1 互联网 在同一个局域网上的主机或路由器的IP地址中的网络号必须是一样的 图中的网络号就是IP地址中的net id 互联网中的IP地址 B 222 1 1 222 1 1 1 222 1 1 2 222 1 1 3 222 1 1 4 R1 222 1 2 5 222 1 2 2 222 1 2 1 222 1 2 3 222 1 2 4 222 1 2 222 1 6 1 222 1 5 1 222 1 5 2 222 1 6 2 222 1 4 1 222 1 4 2 222 1 3 3 222 1 3 2 222 1 3 1 R3 R2 222 1 3 LAN3 N3 N2 222 1 4 222 1 5 222 1 6 N1 LAN2 LAN1 互联网 路由器总是具有两个或两个以上的IP地址 路由器的每一个接口都有一个不同网络号的IP地址 互联网中的IP地址 B 222 1 1 222 1 1 1 222 1 1 2 222 1 1 3 222 1 1 4 R1 222 1 2 5 222 1 2 2 222 1 2 1 222 1 2 3 222 1 2 4 222 1 2 222 1 6 1 222 1 5 1 222 1 5 2 222 1 6 2 222 1 4 1 222 1 4 2 222 1 3 3 222 1 3 2 222 1 3 1 R3 R2 222 1 3 LAN3 N3 N2 222 1 4 222 1 5 222 1 6 N1 LAN2 LAN1 互联网 路由器总是具有两个或两个以上的IP地址 路由器的每一个接口都有一个不同网络号的IP地址 互联网中的IP地址 B 222 1 1 222 1 1 1 222 1 1 2 222 1 1 3 222 1 1 4 R1 222 1 2 5 222 1 2 2 222 1 2 1 222 1 2 3 222 1 2 4 222 1 2 222 1 6 1 222 1 5 1 222 1 5 2 222 1 6 2 222 1 4 1 222 1 4 2 222 1 3 3 222 1 3 2 222 1 3 1 R3 R2 222 1 3 LAN3 N3 N2 222 1 4 222 1 5 222 1 6 N1 LAN2 LAN1 互联网 路由器总是具有两个或两个以上的IP地址 路由器的每一个接口都有一个不同网络号的IP地址 互联网中的IP地址 B 222 1 1 222 1 1 1 222 1 1 2 222 1 1 3 222 1 1 4 R1 222 1 2 5 222 1 2 2 222 1 2 1 222 1 2 3 222 1 2 4 222 1 2 222 1 6 1 222 1 5 1 222 1 5 2 222 1 6 2 222 1 4 1 222 1 4 2 222 1 3 3 222 1 3 2 222 1 3 1 R3 R2 222 1 3 LAN3 N3 N2 222 1 4 222 1 5 222 1 6 N1 LAN2 LAN1 互联网 两个路由器直接相连的接口处 可指明也可不指明IP地址 如指明IP地址 则这一段连线就构成了一种只包含一段线路的特殊 网络 现在常不指明IP地址 76 6 4因特网的接入方式 主要介绍几种常用的单台计算机接入因特网的方法 电话拨号接入ISDN接入ADSL接入局域网接入 77 6 4 1电话拨号接入 最简单 最经济的方式 硬件设备 一台微型计算机 一条电话线 一台调制解调器和一根RS 232电缆 78 申请帐号向ISP申请拨号入网的帐号上网卡方式主叫计费拨入方式软硬件安装连接好硬件安装Modem的驱动程序新建与ISP的拨号连接并配置拨号参数使用动态IP地址速度较慢 逐渐被其他接入方式所取代 79 80 6 4 2ISDN接入 ISDN是综合业务数字网的简称 它主要提供两种速率接口 基本速率 BRI 接口和基群速率 PRI 接口 电信局公司向普通用户提供的均为BRI接口 采用原有的电话线 速率可达144Kbps 81 软硬件安装 将ISDN卡插入计算机的扩展槽安装ISDN卡的驱动程序新建一个ISDN连接 同电话拨号 访问Internet与电话拨号方式相比 通过ISDN方式接入因特网能够提供更大的传输速率 但是随着各种宽带接入方式的出现 ISDN接入方式并没有得到非常广泛的应用 82 6 4 3ADSL接入 ADSL是不对称数字用户线的简称 它将上行和下行带宽设计为不对称方式 目前 ADSL提供的最大传输速率上行能够达到640Kbps 1Mbps 下行能够达到6 8Mbps 83 硬件连接好之后 同样需要新建一个ADSL连接 连接建立方法与建立电话拨号连接类似 只是连接方式选择 用要求用户名和密码的宽带连接来连接 然后输入ADSL用户名和密码 ADSL连接建立完之后 点击该连接即可拨号上网了 作为一种宽带接入方式 ADSL接入具有传输速率快 投资小 安装方便等特点 它在因特网接入 特别是家庭用户接入因特网领域得到了非常广泛的应用 84 6 4 4局域网接入 现在很多单位都建立了自己的局域网 并且已经与因特网连通 这种环境下 用户的计算机只需要配置一块网卡并连至本地局域网 就可以接入因特网 以太网为例 85 硬件连好之后 需要安装网卡驱动程序 然后添加和配置TCP IP协议 对IP地址 子网掩码 网关和域名服务器进行设置 网络配置完成后 用户就可以启动各种网络应用程序来访问因特网了 86 由于局域网接入方式需要利用已经建成的局域网 这种方式以前一般只能适合单位用户使用 近年来 随着光纤到小区 FTTZ FiberToTheZone 光纤到大楼 FTTB FiberToTheBuilding 光纤到家 FTTH FiberToThe