计算机等级考试三级网络教程第5章 因特网基础.ppt

第5章（因特网）Internet基础,Internet是由成千上万个网络互联起来的规模空前的超级计算机网络,返回本章首页,5.1Internet为我们提供什么,5.1.1丰富信息资源5.1.2快捷的通信服务5.1.3方便的电子商务,5.2Internet的构成,5.2.1什么是Internet呢?对Internet一词，目前国内尚无统一精确的译名，常见的译法有“互联网”，“网间网”，“网际网”等，现在定位为“因特网”。一般认为，Internet是指以美国国家科学基金会NSF（NationalScienceFoundation）的主干网NSFnet为基础的全球最大的计算机互联网。Internet由全世界几万个网络互联组成，它们共同遵循TCP/IP协议。,返回本节,图5-1使用自治系统组成Internet的体系结构,5.2.2Internet的组成,图5-2Internet分层体系结构,返回本节,5.2.3Internet的连接方式,电话拨号仿真终端（即通过联机服务系统）接入Internet；SLIP/PPP接入Internet；专线连接（即网络）接入Internet。,图5-3给出了以上三种接入方法的网络结构示意图,1电话拨号仿真终端方式,电话拨号仿真终端方式是用户进入Internet最简单的方式，通过电话拨号进入一个提供Internet服务的联机（On-Line）服务系统，通过联机服务系统使用Internet服务的方法。用户使用这种方式需要以下配备：计算机（PC386以上）；调制解调器（Modem，速率为14.4Kbps、28.8Kbps、33.6Kbps、56Kbps）；电话线；标准的通信软件；在所选择的ISP那里申请一个账号。,2SLIP/PPP方式,使用这种方式，用户需要以下配备：计算机（PC386以上）；调制解调器（Modem，速率为14.4Kbps，28.8Kbps，33.6Kbps，56Kbps）；电话线附加了SLIP/PPP的TCP/IP软件；还需要在ISP申请一个SLIP/PPP账号。,3专线连接,以这种方式入网的用户需要以下配置：计算机（需增加一块网卡）；路由器；租用通信专线或建立无线通信。,返回本节,5.3.1IP协议与IP层服务5.3.2IP地址1IP地址Internet上的每台计算机（包括路由器）在通信之前必须指定一个IP地址。IP地址是Internet赖以工作的基础。Internet中的计算机与路由器的IP地址采用分层结构，它是由网络号与主机号两部分组成，其结构如图5-8所示。网络号用来标识一个网络，主机号用来标识这个网络上的某一台主机。,5.3IP协议,2.IP地址及其表示方法,我们把整个因特网看成为一个单一的、抽象的网络。IP地址就是给每个连接在因特网上的主机（或路由器）分配一个在全世界范围是惟一的32bit的标识符。IP地址现在由因特网名字与号码指派公司ICANN(InternetCorporationforAssignedNamesandNumbers)进行分配,IP地址的编址方法,分类的IP地址。这是最基本的编址方法，在1981年就通过了相应的标准协议。子网的划分。这是对最基本的编址方法的改进，其标准RFC950在1985年通过。构成超网。这是比较新的无分类编址方法。1993年提出后很快就得到推广应用。,分类IP地址,每一类地址都由两个固定长度的字段组成，其中一个字段是网络号net-id，它标志主机（或路由器）所连接到的网络，而另一个字段则是主机号host-id，它标志该主机（或路由器）。两级的IP地址可以记为：IP地址:=,(5-1),:=代表“定义为”,net-id24bit,host-id24bit,net-id16bit,net-id8bit,IP地址中的网络号字段和主机号字段,0,A类地址,host-id16bit,B类地址,C类地址,0,1,1,D类地址,1110,多播地址,E类地址,保留为今后使用,11110,0,1,net-id24bit,host-id24bit,net-id16bit,net-id8bit,IP地址中的网络号字段和主机号字段,0,A类地址,host-id16bit,B类地址,C类地址,0,1,1,D类地址,1110,多播地址,E类地址,保留为今后使用,11110,0,1,A类地址的网络号字段net-id为1字节,net-id24bit,host-id24bit,net-id16bit,net-id8bit,IP地址中的网络号字段和主机号字段,0,A类地址,host-id16bit,B类地址,C类地址,0,1,1,D类地址,1110,多播地址,E类地址,保留为今后使用,11110,0,1,B类地址的网络号字段net-id为2字节,net-id24bit,host-id24bit,net-id16bit,net-id8bit,IP地址中的网络号字段和主机号字段,0,A类地址,host-id16bit,B类地址,C类地址,0,1,1,D类地址,1110,多播地址,E类地址,保留为今后使用,11110,0,1,C类地址的网络号字段net-id为3字节,net-id24bit,host-id24bit,net-id16bit,net-id8bit,IP地址中的网络号字段和主机号字段,0,A类地址,host-id16bit,B类地址,C类地址,0,1,1,D类地址,1110,多播地址,E类地址,保留为今后使用,11110,0,1,A类地址的主机号字段host-id为3字节,net-id24bit,host-id24bit,net-id16bit,net-id8bit,IP地址中的网络号字段和主机号字段,0,A类地址,host-id16bit,B类地址,C类地址,0,1,1,D类地址,1110,多播地址,E类地址,保留为今后使用,11110,0,1,B类地址的主机号字段host-id为2字节,net-id24bit,host-id24bit,net-id16bit,net-id8bit,IP地址中的网络号字段和主机号字段,0,A类地址,host-id16bit,B类地址,C类地址,0,1,1,D类地址,1110,多播地址,E类地址,保留为今后使用,11110,0,1,C类地址的主机号字段host-id为1字节,net-id24bit,host-id24bit,net-id16bit,net-id8bit,IP地址中的网络号字段和主机号字段,0,A类地址,host-id16bit,B类地址,C类地址,0,1,1,D类地址,1110,多播地址,E类地址,保留为今后使用,11110,0,1,D类地址是多播地址,net-id24bit,host-id24bit,net-id16bit,net-id8bit,IP地址中的网络号字段和主机号字段,0,A类地址,host-id16bit,B类地址,C类地址,0,1,1,D类地址,1110,多播地址,E类地址,保留为今后使用,11110,0,1,E类地址保留为今后使用,3点分十进制记法,采用点分十进制记法则进一步提高可读性,1,12811331,将每8bit的二进制数转换为十进制数,4.常用的三种类别的IP地址,IP地址的使用范围,网络最大第一个最后一个每个网络类别网络数可用的可用的中最大的网络号网络号主机数A126(272)112616,777,214B16,384(214)128.0191.25565,534C2,097,152(221)192.0.0223.255.255254,5IP地址的一些重要特点,(1)IP地址是一种分等级的地址结构。分两个等级的好处是：第一，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。第二，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。,5IP地址的一些重要特点,(2)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。这种主机称为多接口主机(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。,5IP地址的一些重要特点,(3)用转发器或网桥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net-id。(4)所有分配到网络号net-id的网络，范围很小的局域网，还是可能覆盖很大地理范围的广域网，都是平等的。,5.3IP协议,5.3.3几种特殊的IP地址形式（P.115）5.3.4子网地址与子网掩码（P.116）5.3.5IP数据报（P.116）5.3.6路由器和路由选择（P.117）5.3.7IP地址的传输（P.119）,6.3.4子网地址与子网掩码划分子网和构造超网,1.从两级IP地址到三级IP地址在ARPANET的早期，IP地址的设计确实不够合理。IP地址空间的利用率有时很低。给每一个物理网络分配一个网络号会使路由表变得太大因而使网络性能变坏。两级的IP地址不够灵活。,从1985年起在IP地址中又增加了一个“子网号字段”，使两级的IP地址变成为三级的IP地址。这种做法叫作划分子网(subnetting)。划分子网已成为因特网的正式标准协议。,三级的IP地址,划分子网纯属一个单位内部的事情。单位对外仍然表现为没有划分子网的网络。从主机号借用若干个比特作为子网号subnet-id，而主机号host-id也就相应减少了若干个比特。IP地址:=,(5-2),划分子网的基本思路,凡是从其他网络发送给本单位某个主机的IP数据报，仍然是根据IP数据报的目的网络号net-id，先找到连接在本单位网络上的路由器。然后此路由器在收到IP数据报后，再按目的网络号net-id和子网号subnet-id找到目的子网。最后就将IP数据报直接交付给目的主机。,划分子网的基本思路（续）,0,1,01,4,5,6,3,,,所有到网络的分组均到达此路由器,我的网络地址是,R1,R3,R2,一个未划分子网的B类网络,划分为三个子网后对外仍是一个网络,0,1,01,4,5,6,3,,,子网,子网,子网,所有到达网络的分组均到达此路由器,网络,R1,R3,R2,当没有划分子网时，IP地址是两级结构，地址的网络号字段也就是IP地址的“因特网部分”，而主机号字段是IP地址的“本地部分”。划分子网后IP地址就变成了三级结构。划分子网只是将IP地址的本地部分进行再划分，而不改变IP地址的因特网部分。,划分子网后变成了三级结构,从一个IP数据报的首部并无法判断源主机或目的主机所连接的网络是否进行了子网的划分。使用子网掩码(subnetmask)可以找出IP地址中的子网部分。,2.子网掩码,IP地址的各字段和子网掩码,网络号net-id,主机号host-id,两级IP地址,网络号,net-id,host-id,三级IP地址,主机号,子网掩码,因特网部分,本地部分,因特网部分,本地部分,划分子网时的网络地址,net-id,subnet-id,host-id为全0,(IP地址)AND(子网掩码)=网络地址,网络号net-id,主机号host-id,两级IP地址,网络号,三级IP地址,主机号,子网号,子网掩码,因特网部分,本地部分,因特网部分,本地部分,划分子网时的网络地址,AND,net-id,net-id,host-id为全0,net-id,网络地址,A类地址,默认子网掩码,网络地址,B类地址,默认子网掩码,网络地址,C类地址,默认子网掩码,111111111111111111111111,000000000000000000000000,1111111111111111,0000000000000000,11111111,00000000,host-id为全0,host-id为全0,A类、B类和C类IP地址的默认子网掩码,无分类的两级编址的记法是：IP地址:=,(5-3)CIDR还使用“斜线记法”(slashnotation)，它又称为CIDR记法，即在IP地址后面加上一个斜线“/”，然后写上网络前缀所占的比特数（这个数值对应于三级编址中子网掩码中比特1的个数）。CIDR将网络前缀都相同的连续的IP地址组成“CIDR地址块”。,*无分类的两级编址简介,CIDR地址块,/20表示的地址块共有212个地址（因为斜线后面的20是网络前缀的比特数，所以主机号的比特数是12）。这个地址块的起始地址是。在不需要指出地址块的起始地址时，也可将这样的地址块简称为“/20地址块”。/20地址块的最小地址：/20地址块的最大地址：5555全0和全1的主机号地址一般不使用。,CIDR地址块,/20表示的地址块共有212个地址（因为斜线后面的20是网络前缀的比特数，所以主机号的比特数是12）。这个地址块的起始地址是。在不需要指出地址块的起始地址时，也可将这样的地址块简称为“/20地址块”。/20地址块的最小地址：/20地址块的最大地址：5555全0和全1的主机号地址一般不使用。,正确,不正确,/20表示的地址（212个地址）,1000000000001110001000000000000010000000000011100010000000000001100000000000111000100000000000101000000000001110001000000000001110000000000011100010000000000100100000000000111000100000000001011000000000001110001011111111101110000000000011100010111111111100100000000000111000101111111111011000000000001110001011111111111010000000000011100010111111111111,所有地址的20bit前缀都是一样的,,55,一个CIDR地址块可以表示很多地址，这种地址的聚合常称为路由聚合，它使得路由表中的一个项目可以表示很多个（例如上千个）原来传统分类地址的路由。路由聚合也称为构成超网(super-netting)。CIDR虽然不使用子网了，但仍然使用“掩码”这一名词（但不叫子网掩码）。对于/20地址块，它的掩码是20个连续的1。斜线记法中的数字就是掩码中1的个数。为什么还要使用掩码？,路由聚合(routeaggregation),5.3.5IP数据报（P.116）,一个IP数据报由首部和数据两部分组成。首部的前一部分是固定长度，共20字节，是所有IP数据报必须具有的。在首部的固定部分的后面是一些可选字段，其长度是可变的。,固定部分,可变部分,0,4,8,16,19,24,31,版本,标志,生存时间,协议,标识,服务类型,总长度,片偏移,填充,首部检验和,源地址,目的地址,可选字段（长度可变）,比特,首部长度,0,1,2,3,4,5,6,7,D,T,R,C,未用,优先级,数据部分,比特,数据部分,首部,传送,IP数据报,可变部分,首部,0,4,8,16,19,24,31,版本,标志,生存时间,协议,标识,服务类型,总长度,片偏移,填充,首部检验和,源地址,目的地址,可选字段（长度可变）,比特,首部长度,0,1,2,3,4,5,6,7,D,T,R,C,未用,优先级,数据部分,比特,数据部分,首部,传送,IP数据报,首部,0,4,8,16,19,24,31,版本,标志,生存时间,协议,标识,服务类型,总长度,片偏移,填充,首部检验和,源地址,目的地址,可选字段（长度可变）,比特,首部长度,0,1,2,3,4,5,6,7,D,T,R,C,未用,优先级,数据部分,比特,数据部分,首部,传送,IP数据报,固定部分,首部,0,4,8,16,19,24,31,版本,标志,生存时间,协议,标识,服务类型,总长度,片偏移,填充,首部检验和,源地址,目的地址,可选字段（长度可变）,比特,首部长度,0,1,2,3,4,5,6,7,D,T,R,C,未用,优先级,数据部分,比特,固定部分,可变部分,首部,0,4,8,16,19,24,31,版本,标志,生存时间,协议,标识,服务类型,总长度,片偏移,填充,首部检验和,源地址,目的地址,可选字段（长度可变）,比特,首部长度,0,1,2,3,4,5,6,7,D,T,R,C,未用,优先级,数据部分,比特,固定部分,可变部分,首部,0,4,8,16,19,24,31,版本,标志,生存时间,协议,标识,服务类型,总长度,片偏移,填充,首部检验和,源地址,目的地址,可选字段（长度可变）,比特,首部长度,0,1,2,3,4,5,6,7,D,T,R,C,未用,优先级,数据部分,比特,固定部分,可变部分,首部,0,4,8,16,19,24,31,版本,标志,生存时间,协议,标识,服务类型,总长度,片偏移,填充,首部检验和,源地址,目的地址,可选字段（长度可变）,比特,首部长度,0,1,2,3,4,5,6,7,D,T,R,C,未用,优先级,数据部分,比特,固定部分,可变部分,首部,0,4,8,16,19,24,31,版本,标志,生存时间,协议,标识,服务类型,总长度,片偏移,填充,首部检验和,源地址,目的地址,可选字段（长度可变）,比特,首部长度,0,1,2,3,4,5,6,7,D,T,R,C,未用,优先级,数据部分,比特,固定部分,可变部分,首部,0,4,8,16,19,24,31,版本,标志,生存时间,协议,标识,服务类型,总长度,片偏移,填充,首部检验和,源地址,目的地址,可选字段（长度可变）,比特,首部长度,0,1,2,3,4,5,6,7,D,T,R,C,未用,优先级,数据部分,比特,固定部分,可变部分,首部,0,4,8,16,19,24,31,版本,标志,生存时间,协议,标识,服务类型,总长度,片偏移,填充,首部检验和,源地址,目的地址,可选字段（长度可变）,比特,首部长度,0,1,2,3,4,5,6,7,D,T,R,C,未用,优先级,数据部分,比特,固定部分,可变部分,偏移=0/8=0,偏移=0/8=0,偏移=1400/8=175,偏移=2800/8=350,1400,2800,3799,2799,1399,3799,需分片的数据报,数据报片1,首部,数据部分共3800字节,首部1,首部2,首部3,字节0,数据报片2,数据报片3,1400,2800,字节0,IP数据报分片的举例,首部,0,4,8,16,19,24,31,版本,标志,生存时间,协议,标识,服务类型,总长度,片偏移,填充,首部检验和,源地址,目的地址,可选字段（长度可变）,比特,首部长度,0,1,2,3,4,5,6,7,D,T,R,C,未用,优先级,数据部分,比特,固定部分,可变部分,首部,0,4,8,16,19,24,31,版本,标志,生存时间,协议,标识,服务类型,总长度,片偏移,填充,首部检验和,源地址,目的地址,可选字段（长度可变）,比特,首部长度,0,1,2,3,4,5,6,7,D,T,R,C,未用,优先级,数据部分,比特,固定部分,可变部分,运输层,网络层,首部,TCP,UDP,ICMP,IGMP,OSPF,数据部分,IP数据报,ICMP-InternetControlmessageprotocolIGMP-InternetGroupManagementgprotocolOSPFOpenShortestPathFirst(开放最短路径优先),首部,0,4,8,16,19,24,31,版本,标志,生存时间,协议,标识,服务类型,总长度,片偏移,填充,首部检验和,源地址,目的地址,可选字段（长度可变）,比特,首部长度,0,1,2,3,4,5,6,7,D,T,R,C,未用,优先级,数据部分,比特,固定部分,可变部分,发送端,接收端,16bit,字1,16bit,字2,16bit,字n,数据报首部,IP数据报,16bit,字1,16bit,字2,16bit,字n,数据部分,首部,0,4,8,16,19,24,31,版本,标志,生存时间,协议,标识,服务类型,总长度,片偏移,填充,首部检验和,源地址,目的地址,可选字段（长度可变）,比特,首部长度,0,1,2,3,4,5,6,7,D,T,R,C,未用,优先级,数据部分,比特,固定部分,可变部分,2.IP数据报首部的可变部分,IP首部的可变部分就是一个选项字段，用来支持排错、测量以及安全等措施，内容很丰富。选项字段的长度可变，从1个字节到40个字节不等，取决于所选择的项目。增加首部的可变部分是为了增加IP数据报的功能，但这同时也使得IP数据报的首部长度成为可变的。这就增加了每一个路由器处理数据报的开销。实际上这些选项很少被使用。,网,网4,网3,网,,,,,,目的主机所在的网络,下一跳路由器的地址,,,,,,,直接交付，接口1,直接交付，接口0,路由器R2的路由表,,,,,,,,链路4,链路3,链路2,链路1,R2,R3,R1,0,1,R2,R3,R1,在路由表中，对每一条路由，最主要的是（目的网络地址，下一跳地址）,5.3.6路由器和路由选择,5.3.7IP地址的传输（P.119）,参照图5-15讲。,5.4TCP与UDP协议(119),(1)用户数据报协议UDP(UserDatagramProtocol)(2)传输控制协议TCP(TransmissionControlProtocol),运输层为相互通信的应用进程提供了逻辑通信,54321,运输层提供应用进程间的逻辑通信,主机A,主机B,应用进程,应用进程,路由器1,路由器2,AP1,LAN2,WAN,AP2,AP3,AP4,IP层,LAN1,AP1,AP2,AP4,端口,端口,54321,IP协议的作用范围,运输层协议TCP和UDP的作用范围,AP3,两个对等运输实体在通信时传送的数据单位叫作运输协议数据单元TPDU(TransportProtocolDataUnit)。TCP传送的数据单位协议是TCP报文段(segment)UDP传送的数据单位协议是UDP报文或用户数据报。,TCP与UDP,TCP/IP体系中的运输层协议,TCP,UDP,IP,应用层,与各种网络接口,运输层,TCP与UDP,UDP在传送数据之前不需要先建立连接。对方的运输层在收到UDP报文后，不需要给出任何确认。虽然UDP不提供可靠交付，但在某些情况下UDP是一种最有效的工作方式。TCP则提供面向连接的服务。TCP不提供广播或多播服务。由于TCP要提供可靠的、面向连接的运输服务，因此不可避免地增加了许多的开销。这不仅使协议数据单元的首部增大很多，还要占用许多的处理机资源。,5.5.1域名与域名系统域名是由一些字母、数字以及连字符构成，字母不分大小写，整个地址的长度不超过255个字符。在整个Internet中，域名也是惟一的。一个完整的域名最多可包括五个子域名，各个域名之间用“.”分隔，如：。为了向一般用户提供一种直观、明了与容易记忆的主机标识符，TCP/IP专门设计了一种字符型的主机名字机制，这就是Internet域名系统DNS。主机名字是比IP地址更高级的地址形式。域名系统要解决主机命名、主机域名管理、主机域名与IP地址映射等问题。,5.5主机名与域名服务,美国的Internet的最高域名是组织类型代码。基本的组织类型代码有以下七种：int国际组织com商业组织edu教育组织gov政府组织mil军事组织org非商业组织net网络组织,中国的第二级域名类型有：edu教育机构com公司gov政府机构org非盈利组织edu大学、研究所内的学术机构bj北京地区tj天津地区sh上海地区wh武汉市,返回本节,5.6Internet网络基本服务,Internet的网络服务基本上可以归为两类：一类是提供通信服务的工具，如E-mail，Telnet等；另一类是提供网络检索服务的工具，如FTP，Gopher，WAIS，WWW等。Internet的基本服务功能主要有以下几种：电子邮件E-mail远程登录Telnet文件传输FTPWWW服务,l电子邮件E-mail,与传统邮件相比，E-mail具有如下优点：（1）不论发送多少邮件，费用是固定的。（2）由于电子邮件是通过邮件服务器来传递的，因此，即使对方不在，仍可将邮件发送到对方的邮箱。（3）收到邮件的对方可对其内容进行修改，再寄回原发送者。（4）发送一个电子邮件一般不超过一分钟，可谓高速高效。（5）如果收件人地址有误，立刻就会返回发送者的手里，对之进行修改后再发送出去。,l远程登录Telnet(P.127),（1）远程登录的概念及工作原理（2）远程登录服务的实现（参考）（3）远程登录的工作原理（图5.）,图5-21Telnet的客户机/服务器模型,l文件传输FTP,（1）文件传输的概念所谓文件传输是指用户直接将远程文件拷入本地系统，或将本地文件拷入远地系统。（2）如何使用FTP使用FTP的条件是用户计算机和向用户提供Internet服务的计算机能够支持FTP命令。UNIX系统与其他的支持TCP/IP协议的软件都包含有FTP实用程序。FTP服务的使用方法很简单，启动FTP客户端程序，与远程主机建立连接，然后向远程主机发出传输命令，远程主机在接收到命令后，会立即响应，并完成文件的传输。(参见P128图5.22),lWWW服务,WWW是Internet上最受欢迎的基于超文本（Hypertext）方式的多媒体信息查询服务系统。用户只要将计算机的鼠标轻轻一点，就可以从Internet上获得所希望的文本、声音、视频、图像信息。,返回本节,5.7WWW服务or(Web服务),1超文本（Hypertext）和超媒体（Hypermedia）(参见P130-131图5.23-5.24)（）超文本的传输协议()-.132会话过程：Connection/request/response/close（）页面地址：（统一资源定位符）在众多的服务中，就会使用户获得要的页面，由部分组成：(参见P132),照表5.6说明。2超文本标记语言HTML(参见P133)3客户机和服务器5主页,返回本节,（）概念（）特点（）主页的特点,5.8Internet其他应用工具（.139）,1网络新闻2电子公告牌3文件查询服务4WAIS,返回本节,InternetExplorer的基本功能,1浏览器简介2InternetExplorer窗口概貌3输入Internet地址4超级链接5前进与后退6刷新与停止,7主页的设置和返回8查看不同编码的网页9保存网页信息10多窗口浏览11收藏夹的使用12搜索栏的使用,图5-11浏览器窗口,图5-12武汉热线网页,图5-13设置浏览主页,图5-14“添加到收藏夹”对话框,图5-15搜索网页,返回本节,5.9接入因特网,5.9.1接入因特网