1201110132 杜幸旺 第一次作业.

1、第1次作业：图示OSI参考模型、TCP/IP模型及其二者之间的对应关系；描述发送方对数据包的封装过程与接收方对数据包的拆分过程；ipv4地址的子网划分及了解ipv6的地址结构 要求：掌握OSI与TCP/IP模型结构，数据包的封装与解封装过程；掌握ipv4与ipv6地址格式与子网划分图示OSI参考模型、TCP/IP模型及其二者之间的对应关系数据封装描述发送方对数据包的封装过程与接收方对数据包的拆分过程 当主机跨越网络向其他设备传输数据时，就要进行数据封装，就是在OSI模型的每一层加上协议信息。每一层只与接受设备上相应的对等层进行通信。 为了实现通信并交换信息，每一层都使用协议数据单元(Proto

2、col Data Units,PDU)。在模型中的每一层，这些含有控制信息的PDU被附加到数据上。他们通常被附加到数据字段的报头中。但它们也可以附加在数据字段的报尾中。在OSI模型的每一层，通过封装使每个PDU被附加到数据上，而且每个PDU都有特定的名称（物理层：比特流；链路层：数据帧；网络层：数据包；传输层：数据段；）其名称取决于在每个报头中所提供的信息。这种PDU信息只能呢个由接收方设备中的对等层读取，在读取之后，报头就被剥离，然后把数据交给上一层。图1.28显示了PDU，以及PDU怎样给每一层附加控制信息。这个图演示了上层用户数据怎样被转换，以便在网络上进行传输。数据流被送到传输层，通过

3、发送天内哦公布包，传输层能够建立一条到接收方设备的虚电路。然后数据流被分割成更小的块，并且根据协议创建一个传输层报头（PDU），将它附加到数据字段的报头中。现在这种数据块就称为数据段。每个数据段要进行排序，以便数据流能够在接收方精确地重现，与它在发送时的顺序完全一样。图1.28数据封装。然后，每个数据段被交到网络层，以便通过互联网实现网络寻址和路由选择。在网络层，使用逻辑寻址（比如IP）将每个数据段送到正确的网络中。网络层协议向来自传输层的数据段中添加控制报头，现在所得到数据块就称为数据包或数据报。记住传输层和网络层一起工作，以在接收方主机中重建数据流，但他们并不将他们的PDU放在本地网段上这

4、时得到由关路由器或主机信息的唯一方式。链路层负责从网络层接收数据包并将它们放到网络介质（有线或无线）上。数据链路层将每个数据包封装成帧，帧的报头中包含了源和目的主机的硬件地址。如果目的设备在以个远程网络中，帧就会被送往路由器，以通过互联网络传送到目的地。一旦它达到了目的网络，就会使用以个新的帧将数据包送往目的主机。在传输过程中，帧会变，但是数据包不会变。为了将帧送到网络上，它首先必须被转换成数字信号的形式。帧实际上时1和0的逻辑组，物理层负责将这些数值封装为数字信号，在同1个本地网络中就可以直接传输了。接收方设备将使数字信号实现同步（靠时钟频率Clock Rate）并从数字信号中提取出1和0，

5、这是设备就可以构建帧，执行循环冗余效验（CRC），并根据帧的FCS字段中的结果来检验数据是否被正确传送。如果他们匹配，就从阵中提取出数据包，然后丢弃声誉的部分。这个过程就称为解封装。数据包被提交到网络层，在这里对地址进行检查。如果地址匹配，就从数据包中取出数据段。然后丢弃声誉的部分。在传输层对数据段进程处理，这里将重建数据流，并向发送方站点去确认它收到了每个数据块。然后，它将数据流送往高层的应用程序。在发送方设备中，数据封装过程如下：1.用户信息转换为数据，以便在网络上传输。2.数据转换为数据段，并在发送方和接收方主机之间建立以条可靠的连接。3.数据段转换为数据包或数据报，并且在报头中放上逻辑

6、地址，这样，每以个数据包都可以通过互联网进行传输。4.数据包或数据报转换为帧，以便在本地网络中传输。在本地网段上，使用硬件（以太网）地址唯一表示每一台主机。5.帧转换为比特流，并采用数字编码和时钟方案。6.为了详细说明这个过程，用图1.29来详细解释分层寻址的概念。请记住，数据流是从高层送往传输层的。作为技术员，我们确实不用关心数据流时从那里来的，因为那时程序员关心的问题。我们的工作时可靠地重建是数据流，并将它送往接收方设备的高层。在进一步讨论图1.29之前。我们线讨论端口号的概念。传输层使用端口号来等译虚电路和上层进程，如图1.30所示。传输层接收到数据流，将它们组合成段。并通过创建虚电路来

7、建立可靠的绘画，然后它将每个段排序（编号），并使用确认技术和流量控制。如果你正在使用TCP，虚电路就由源端口号定义。记住，主机的源端口号时从1024开始分配的 （01023是为周知端口保留的）。当数据流在接收方主机中可靠的重建时，目的端口号就定义了准备接收数据流的上层进程（应用程序）。图1.29既然我们了解了端口号的概念，以及它们时怎样用在传输时的，现在让我们再回到图1.30图1.30一旦传输层数据头信息被加到数据片中，它就变成了数据段并交给网络层，一起交付的还由目的IP地址（目的IP地址随数据流一起从上层交给传输层，它时通过位于高层的名字解析方法可能时DNS来找到的。）网络层在每个数据段的前

8、面添加报头，病假逻辑地址（IP地址）。一旦在数据段前面添加了报头，PDU就称为数据包。在数据包中由以个协议字段，用来描述数据时从哪里来的（即上层协议的类型，可能时UDP或TCP），当数据包到达接收方主机时，这会使网络层将数据段交给正确的传输协议。网络层负责找到目的地址和硬件地址，这个硬件地址指示了数据包将被送到本地网络的哪一台主机中。通过使用地址解析协议ARP就可以做到这一点。网络层的IP协议将查看目的IP地址，并将此地址与它自己的源IP地址和子网掩码进行比较，如果时以个本地网络请求，本机主机的硬件地址就会通过ARP请求来得到：如果数据包时被送往远程主机的，IP协议就查找默认网关（路由器）的I

9、P地址。然后，数据包就与本地主机或默认网关的目的硬件地址一起被送交给数据链路层。数据链路层将在数据包的前面添加1个报头，并添加其他一些数据，从而将数据包变成了帧（我们称之为帧，时因为在数据包中添加了报头和报尾，这使得数据就像书挡或帧），这一切就如图1.29所示。帧使用Ether类型字段来描述数据包来自网络层的哪一个协议。现在，对帧运行循环冗余效验CRC，运行CRC的结果就放在帧的“帧效验序列FCS”字段中，FCS就是帧的报尾。现在帧 就可以交给物理层了，一次一位，这里将使用位定时规则来对数字信号中的数据进行编码。网段中的每台设备将与时钟同步，并从数字信号中抽取1和0来构建一帧。在重建出以帧之后

10、，就运行CRC，以确保帧时正确无误的。如果一切正常，主机就检查目的地址，看帧时不时给它们的。IP地址基础。 子网划分的目的。 基本的固定长度掩码。 ipv4地址的子网划分及了解ipv6的地址结构 IP地址基础 IPv4的地址管理，用于给一个物理设备分配一个逻辑地址。一个以太网上的两个设备，之所以能够交换信息，就是因为在物理以太网上，每个设备都有一块网卡，并拥有唯一的以太网地址。5.1.1 地址的分类 IPv4的设计者，面临一个地址管理困境。在20世纪70年代初期，网络很小，互连设备很多，建立 Internet的工程师们并未意识到计算机和通信在未来的迅猛发展。局域网和个人电脑的发明对未来的网络产

11、生了巨大的冲击。开发者们依据当时的环境，根据那时对网络的理解，认为32位的地址已足够使用，能够提供2的32次方=4，294，967，296（约42亿）个独立地址。建立了逻辑地址分配策略。针对网络大小不同，为有效管理，地址以分组方式分配。有的分组较大，有的分组中等，而有的分组较小。这种管理上的分组也叫地址类。 地址是由固定长度的4个八位字节组成（32位）。地址的开始部分是网络号，随后是本地地址（也叫做“剩余”字段）。Ipv4网络地址的三种格式：A类地址，最高位是0，随后的7位是网络地址，最后24位是本地地址；B类地址，最高两位是10，随后的14位是网络地址，最后16位是本地地址；C类地址，最高三

12、位是110，随后的21位是网络地址，最后8位是本地地址。” IPv4使用点分十进制数来描述地址。例如，用二进制描述的32位地址，为了容易阅读，将32位地址进行分组（8位为一组）： 01111110 10001000 00000001 00101111将每8位数据转换成十进制，并用小数点隔开。IPv4点分十进制描述的地址如下： 126 . 136 . 1 . 47与记忆二进制位串相比，记忆IP地址126.136.1.47更加容易。 PV6产生背景 Internet协议的第四版（IPv4）为TCP/IP族和Internet提供了基本的通信机制。IP技术已经广泛应用了10年，互联网的影响已经渗透到社

13、会的各个方面。同时，互联网的发展也成为国家信息化和现代化建设的重要部分，并产生了重大的经济效益和社会效益。随着Internet的指数增长，互联网的体系结构有NSFNET核心网络演变为ISP（Internet Service Provider，互联网络提供商）运营的分散的体系结构。当前互联网面临的一个严峻问题是地址消耗严重，即没有足够的地址来满足全球的需要。IPv4的问题逐渐显露出来，32位的IP地址空间枯竭、路由表急剧膨胀、路由选择效率不高、对网络安全和多媒体应用的支持不够，配置复杂，对移动性支持不好，很难开展端到端的业务等，这些问题已经成为制约互联网发展的重要障碍。而IETF开发的IPv6下

14、一代网络彻底、有效地解决了目前IPv4所存在的上述问题。IPv6新特性扩展的地址空间 IPv6的地址结构中除了把32位地址空间扩展到了128位以外，还对IP主机可能获得的不同类型地址作了一些调整。IPv4中用于制定一个网络接口的单播地址和用于指定由一个或多个主机侦听的组播地址基本不变。在IPv6的庞大地址空间中，目前全球联网设备已分配掉的地址仅占其中极小一部分，有足够的余量可供未来的发展之用，同时由于有充足可用的地址空间，NAT之类的地址转换技术将不再需要。简化的包头 IPv6中包括总长为40字节的8个字段。它与IPv4包头的不同在于，IPv4中包含至少12个不同字段，且长度在没有选项时为20

15、字节，但在包含选项时可达60字节。IPv6使用了固定格式的包头并减少了需要检查和处理的字段的数量，这将使得选路的效率更高。流 在IPv4中，对所有包大致同等对待，这意味着每个包都是由中间路由器按照自己的方法来处理。路由器并不跟踪任意两台主机间发送的包，因此不能记住如何对将来的包进行处理。IPv6实现了流概念，其定义为：流指的是从一个特定源发向一个特定目的地的包序列，源点希望中间路由器对这些包进行特殊处理。路由器需要对流进行跟踪并保持一定的信息，这些信息再流中的每个包中都是不变的。这种方法使路由器可以对流中的包进行高效处理。对流中的包的处理可以与其他包不同。但无论如何，对于它们的处理更快，因为路

16、由器无需对每个包头重新处理。身份验证和保密 IPv6全面支持IPSec，这要求提供基于标准的网络安全解决方案，以便满足和提高不同的IPv6实现之间的协同工作能力。IPv6使用了两种安全性扩展：IP身份验证头（AH）和IP封转安全性净荷（ESP）。应用优势与IPV4相比，IPV6具有以下几个优势：一、IPv6具有更大的地址空间。IPv4中规定IP地址长度为32，最大地址个数为232；而IPv6中IP地址的长度为128，即最大地址个数为2128。与32位地址空间相比，其地址空间增加了2128-232个。二、IPv6使用更小的路由表。IPv6的地址分配一开始就遵循聚类（Aggregation）的原则，这使得路由器能在路由表中用一条记录（Entry）表示一片子网，大大减小了路由器中路由表的长度，提高了路由器转发数据包的速度。三、IPv6增加了增强的组播（Multicast）支持以及对流的控制（Flow Control），这使得网络上的多媒体应用有了长足发展的机会，为服务质量（QoS，Quality of Service）控制提供了良好的网络平台。四、IPv6加入了对自动配置（Auto Configuration）的支持。这是对DHCP协议的改进和扩展，使