第02章网络体系结构与TCPIP协议

1、 计算机网络基础计算机网络基础121世纪高职高专新概念教材计算机网络技术实用教程计算机网络技术实用教程安徽新闻出版职业技术学院计算机中心安徽新闻出版职业技术学院计算机中心第二章第二章 网络体系结构与网络体系结构与TCP/IP协议协议 计算机网络基础计算机网络基础3本章学习目标本章学习目标 本章主要讲解计算机网络的体系结构与本章主要讲解计算机网络的体系结构与TCP/IP协议。通过本章的学习协议。通过本章的学习 ，读者应掌握以下内容：读者应掌握以下内容： 计算机网络通信协议计算机网络通信协议 TCP/IP协议协议 IP地址的规划地址的规划 计算机网络新技术计算机网络新技术安徽新闻出版职业技术学院计

2、算机中心安徽新闻出版职业技术学院计算机中心2.1 计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构 计算机网络基础计算机网络基础52.1.1 计算机网络体系结构的形成计算机网络体系结构的形成计算机网络是个非常复杂的系统。相互通信的两个计算机系统必须能够计算机网络是个非常复杂的系统。相互通信的两个计算机系统必须能够高度高度协调协调工作，而这种工作，而这种“协调协调”是相当复杂的。是相当复杂的。 “分层分层”可将庞大而复杂可将庞大而复杂的问题，转化为若干较的问题，转化为若干较小的局部问题，而这些小的局部问题，而这些较小的局部问题就比较较小的局部问题就比较易于研究和处理。易于研究和处理。 计算机网络基础计算

3、机网络基础6关于开放系统互连参考模型关于开放系统互连参考模型OSI/RMq只要遵循只要遵循 OSI 标准，一个系统就可以和位于世界上任何地标准，一个系统就可以和位于世界上任何地方的、也遵循这同一标准的其他任何系统进行通信。方的、也遵循这同一标准的其他任何系统进行通信。q在市场化方面在市场化方面 OSI 却失败却失败vOSI 的专家们在完成的专家们在完成 OSI 标准时没有商业驱动力；标准时没有商业驱动力；vOSI 的协议实现起来过分复杂，且运行效率很低；的协议实现起来过分复杂，且运行效率很低；vOSI 标准的制定周期太长，因而使得按标准的制定周期太长，因而使得按 OSI 标准生产标准生产的设备

4、无法及时进入市场；的设备无法及时进入市场；vOSI 的层次划分并也不太合理，有些功能在多个层次的层次划分并也不太合理，有些功能在多个层次中重复出现。中重复出现。 计算机网络基础计算机网络基础7两种国际标准两种国际标准q法律上的法律上的(de jure)国际标准国际标准 OSI 并没有得到市场的认可。并没有得到市场的认可。q是非国际标准是非国际标准 TCP/IP 现在获得了最广泛的应用。现在获得了最广泛的应用。qTCP/IP 常被称为事实上的常被称为事实上的(de facto) 国际标准。国际标准。 计算机网络基础计算机网络基础82.1.2 划分层次的必要性划分层次的必要性 在计算机网络中要做到

5、有条不紊地交换数据，就在计算机网络中要做到有条不紊地交换数据，就必须遵守一必须遵守一些事先约定好的规则些事先约定好的规则。为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定即网络协议即网络协议(network protocol)，简称为，简称为协议协议。这些这些规则规则明确规定了所交换的明确规定了所交换的数据数据的格式的格式以及有关的以及有关的同步问题同步问题（同步（同步含有含有时序时序的意思）。的意思）。 计算机网络基础计算机网络基础9网络协议的组成要素网络协议的组成要素语法语法：数据与控制信息的结构或格式：数据与控制信息的结构或格式 。语义语义：需

6、要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何：需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应。种响应。同步同步：事件实现顺序的详细说明。：事件实现顺序的详细说明。 计算机网络基础计算机网络基础10分层的好处分层的好处 v 各层之间是独立的。各层之间是独立的。v 灵活性好。灵活性好。v 结构上可分割开。结构上可分割开。v 易于实现和维护。易于实现和维护。v 能促进标准化工作。能促进标准化工作。 计算机网络基础计算机网络基础11层数多少要适当层数多少要适当 v 若层数太少，就会使每一层的协议太复杂。若层数太少，就会使每一层的协议太复杂。v 层数太多又会在描述和综合各层功能的系统工程任务时遇层数太

7、多又会在描述和综合各层功能的系统工程任务时遇到较多的困难。到较多的困难。 计算机网络基础计算机网络基础12分层时应注意使每一层的功能非常明确。通常每一层所要实现的一般功能分层时应注意使每一层的功能非常明确。通常每一层所要实现的一般功能往往是下面的一种或几种：往往是下面的一种或几种：（1）差错控制差错控制：使得和网络对端的相应层次的通信更加可靠。：使得和网络对端的相应层次的通信更加可靠。（2）流量控制流量控制：控制发送端的发送速率不要太快，使接收端来得及接收。：控制发送端的发送速率不要太快，使接收端来得及接收。（3）分段和重装分段和重装：发送端将要发送的数据块划分为更小的单位，在接收：发送端将要

8、发送的数据块划分为更小的单位，在接收端将其还原。端将其还原。（4）复用和分用复用和分用：发送端几个高层会话复用一条低层的连接，在接收端：发送端几个高层会话复用一条低层的连接，在接收端再进行分用。再进行分用。（5）连接建立和释放连接建立和释放：交换数据前先建立一条逻辑连接，数据传送结束：交换数据前先建立一条逻辑连接，数据传送结束后释放连接。后释放连接。 计算机网络基础计算机网络基础13计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构 计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构(architecture)是计算机网络的各层是计算机网络的各层及其协议的集合。及其协议的集合。 计算机网络体系结构就是计算机网络计

9、算机网络体系结构就是计算机网络及其部件所应完成的功能的及其部件所应完成的功能的精确定义精确定义。 体系结构是抽象的，而实现则是具体的，是真正在运行的体系结构是抽象的，而实现则是具体的，是真正在运行的计算机硬件和软件。计算机硬件和软件。 计算机网络基础计算机网络基础142.1.3 网络标准化组织网络标准化组织所谓所谓标准标准是文档化的协议中包含的推动某一特定产品或服务应如何被设是文档化的协议中包含的推动某一特定产品或服务应如何被设计或实施的技术规范。计或实施的技术规范。vANSI（美国国家标准协会）（美国国家标准协会）vEIA（电子工业联盟）（电子工业联盟）vIEEE（电气与电子工程师学会或称为

10、（电气与电子工程师学会或称为I-3-E）vISO（国际标准化组织）（国际标准化组织）vITU（国际电信同盟）（国际电信同盟） 计算机网络基础计算机网络基础152.1.4 计算机网络通信协议计算机网络通信协议前面已经提到前面已经提到OSI开放系统互连参考模型采用了开放系统互连参考模型采用了7个层次的体系结构，由低层至个层次的体系结构，由低层至高层分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。高层分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。 计算机网络基础计算机网络基础16OSI参考模型两台主机的层次结构参考模型两台主机的层次结构 计算机网络基础计算机网络

11、基础17物理层物理层（Physical Layer）物理层的任务就是物理层的任务就是透明地传送比特流透明地传送比特流。在物理层上传输数据的单位是。在物理层上传输数据的单位是比比特特。物理层并不是指物理传输介质，它是介于数据链路层和物理传输介质之物理层并不是指物理传输介质，它是介于数据链路层和物理传输介质之间的一层，间的一层，起着数据链路层到物理传输介质之间的逻辑接口的作用起着数据链路层到物理传输介质之间的逻辑接口的作用。 L L2 2 DATADATA0100101101011011010101001001011010110110101010物理层物理层比特流比特流L L2 2 DATADAT

12、A0100101101011011010101001001011010110110101010物理层物理层比特流比特流传输媒体传输媒体发送端数据链路层的数据发送端数据链路层的数据接收端数据链路层的数据接收端数据链路层的数据传输介质的改变是否会影响物理层以上的层次？传输介质的改变是否会影响物理层以上的层次？ 计算机网络基础计算机网络基础18物理层的主要功能物理层的主要功能 确定连接缆线材质，确定连接器引线的数目及定义、接头的几何尺寸和锁紧确定连接缆线材质，确定连接器引线的数目及定义、接头的几何尺寸和锁紧装置等。装置等。 物理层要考虑用多大的电压代表物理层要考虑用多大的电压代表“l”或或“0”，以

13、及当发送端发出比特，以及当发送端发出比特“l”时，时，在接收端如何识别出这是比特在接收端如何识别出这是比特“l”而不是比特而不是比特“0”。 指出传输指出传输1比特信息占用多长时间。比特信息占用多长时间。 采用何种传输方式。采用何种传输方式。 初始连接如何建立。初始连接如何建立。 当双方结束通信时如何拆除连接。当双方结束通信时如何拆除连接。RS-232是物理层的一个重要标准，是物理层的一个重要标准，哪么它是如何实现物理层功能的？哪么它是如何实现物理层功能的？ 计算机网络基础计算机网络基础19EIA RS-232 EIA RS-232 接口标准接口标准EIAEIA: Electronic Ind

14、ustries Association : Electronic Industries Association 美国电子工业协会。美国电子工业协会。EIA RS-232 的主要特性：的主要特性：机械特性：机械特性：使用使用ISO 2110关于插头座的标准，有关于插头座的标准，有25根引脚，分根引脚，分2排：排：13根和根和12根。根。 电气特性：电气特性：与与CCITT的的V.28建议书一致。采用负逻辑，即建议书一致。采用负逻辑，即0表示表示+3V或更高的电压；或更高的电压；1表示表示-3V或更负的电压。电缆长度在或更负的电压。电缆长度在15m以内，传输以内，传输速率不超过速率不超过20kb/

15、s，长度越短，速度越快。，长度越短，速度越快。 规程特性：规程特性：与与CCITT的的V.24建议书一致。规定各事件发生的次序。建议书一致。规定各事件发生的次序。 计算机网络基础计算机网络基础20功能特性：功能特性：与与CCITTCCITT的的V.24V.24建议书一致，它规定了建议书一致，它规定了2525根引脚的功能及电路连接。根引脚的功能及电路连接。图图2-282-28画出了画出了2525根引脚中的根引脚中的1010根的信号定义。根的信号定义。（1）保护地）保护地（2）发送数据）发送数据（3）接收数据）接收数据（4）请求发送）请求发送（5）允许发送）允许发送（6）DCE就绪就绪（7）信号地

16、）信号地（8）载波检测）载波检测（20）DTE就绪就绪（22）振铃指示）振铃指示DTEDCE计算机计算机或或终端终端调制解调制解调器调器图图2-28 EIA-232/V.24的信号定义的信号定义 计算机网络基础计算机网络基础21数据链路层数据链路层（Data Link Layer） 数据链路层数据链路层OSI/RM的第的第2层，它通过物理层提供的比特流服务，在相邻节点之层，它通过物理层提供的比特流服务，在相邻节点之间建立链路，传送以帧间建立链路，传送以帧(Frame)为单位的数据信息，并且对传输中可能出现的差为单位的数据信息，并且对传输中可能出现的差错进行检错和纠错，向网络层提供无差错的透明传

17、输。错进行检错和纠错，向网络层提供无差错的透明传输。 110101111101011101010110101011L L3 3 DATADATADHDHDTDT数据链路层数据链路层数据帧数据帧发送端网络层的数据发送端网络层的数据发送端物理层发送端物理层110101111101011101010110101011L L3 3 DATADATADHDHDTDT数据链路层数据链路层数据帧数据帧接收端网络层的数据接收端网络层的数据接收端物理层接收端物理层 数据链路层数据链路层OSI/RM的第的第2层，它通过物理层提供的比特流服务，在相邻节点之层，它通过物理层提供的比特流服务，在相邻节点之间间建立链路建

18、立链路，传送以，传送以帧帧(Frame)为单位的数据信息，并且对传输中可能出现的差为单位的数据信息，并且对传输中可能出现的差错进行检错和纠错，错进行检错和纠错，向网络层提供无差错的透明传输向网络层提供无差错的透明传输。 如何从比特流中获取帧的？如何从比特流中获取帧的？ 计算机网络基础计算机网络基础22数据链路层的功能数据链路层的功能1.透明性问题透明性问题 数据链路层要将网络层的数据分成可以管理和控制的数据单元，称数据链路层要将网络层的数据分成可以管理和控制的数据单元，称其为帧。数据链路层要将比特流划分成具体的帧，同时确保帧的同步。其为帧。数据链路层要将比特流划分成具体的帧，同时确保帧的同步。

19、 2.流量控制流量控制 数据链路层对发送数据帧的速率必须进行控制，如果发送的数据帧数据链路层对发送数据帧的速率必须进行控制，如果发送的数据帧太多，就会使目的节点来不及处理而造成数据丢失。太多，就会使目的节点来不及处理而造成数据丢失。3.差错控制差错控制 为了保证物理层传输数据的可靠性，数据链路层需要在数据帧中使为了保证物理层传输数据的可靠性，数据链路层需要在数据帧中使用一些控制方法，检测出错或重复的数据帧，并对错误的帧进行纠错或用一些控制方法，检测出错或重复的数据帧，并对错误的帧进行纠错或重发。重发。 4.链路管理链路管理 包括建立、维护和释放数据链路，并可以为网络层提供几种不同质包括建立、维

20、护和释放数据链路，并可以为网络层提供几种不同质量的链路服务量的链路服务 。 计算机网络基础计算机网络基础23网络层网络层（Network Layer）网络层负责为分组交换网上的不同主机提供通信网络层负责为分组交换网上的不同主机提供通信。在发送数据时，网络层将传。在发送数据时，网络层将传输层产生的报文段或用户数据报封装成分组或包进行传送。在输层产生的报文段或用户数据报封装成分组或包进行传送。在TCP/IP体系中，体系中，分组也叫做分组也叫做IP数据报数据报，或简称为，或简称为数据报数据报。 另一个功能是另一个功能是路由选择。路由选择。L L3 3 DATADATAL L4 4 DATADATAN

21、HNH网络层网络层数据包数据包发送端传输层的数据发送端传输层的数据发送端数据链路层发送端数据链路层L L3 3 DATADATAL L4 4 DATADATANHNH网络层网络层数据包数据包接收端传输层的数据接收端传输层的数据接收端数据链路层接收端数据链路层什么是路由选择？为什么需要路由选择？什么是路由选择？为什么需要路由选择？ 计算机网络基础计算机网络基础24网络层的功能网络层的功能v 路由功能路由功能 路由选择就是根据一定的原则和算法在传输通路中选出路由选择就是根据一定的原则和算法在传输通路中选出一条通向目的节点的最佳路由。一条通向目的节点的最佳路由。v 流量控制流量控制 在数据链路层中介

22、绍过流量控制，在网络层同样也存在在数据链路层中介绍过流量控制，在网络层同样也存在流量控制问题。流量控制问题。 v 拥塞控制拥塞控制 在通信子网中，由于出现过量的数据包而引起网络性能在通信子网中，由于出现过量的数据包而引起网络性能下降的现象称为拥塞下降的现象称为拥塞。 计算机网络基础计算机网络基础25 传输层传输层（Transport Layer）传输层是资源子网与通信子网的接口和桥梁，它完成了资源子网中两节点间的传输层是资源子网与通信子网的接口和桥梁，它完成了资源子网中两节点间的直接逻辑通信，直接逻辑通信，实现了通信子网端到端的可靠传输实现了通信子网端到端的可靠传输。因为如果没有传输层，数。因

23、为如果没有传输层，数据将不能被接收方验证或解释，所以，传输层常被认为是据将不能被接收方验证或解释，所以，传输层常被认为是OSI模型中最重要的一模型中最重要的一层。层。 除此之外，除此之外，传输层按照网络能处理的最大尺寸将较长的数据包进行强制分割传输层按照网络能处理的最大尺寸将较长的数据包进行强制分割。工作在传输层的一种服务是工作在传输层的一种服务是TCP/IP协议套中的协议套中的TCP（传输控制协议）（传输控制协议），另一项，另一项传输层服务是传输层服务是IPX/SPX协议集的协议集的SPX（序列包交换）（序列包交换）。如何去实现这种可靠传输哪？如何去实现这种可靠传输哪？ 计算机网络基础计算机

24、网络基础26会话层（会话层（Session Layer）会话层是用户应用程序与网络的接口，属于进程级的层次。会话层是用户应用程序与网络的接口，属于进程级的层次。会话层提供给表示层的服务有：会话层提供给表示层的服务有：(1) 数据交换数据交换(2) 会话管理会话管理(3) 差错恢复和控制差错恢复和控制 计算机网络基础计算机网络基础27表示层表示层（Presentation Layer）表示层管理这些抽象数据结构和数据类型，并负责在计算机表示层管理这些抽象数据结构和数据类型，并负责在计算机内部表示和网络的标准表示法之间进行转换。内部表示和网络的标准表示法之间进行转换。表示层的主要功能有：表示层的主

25、要功能有： (1) 数据转换数据转换 (2) 数据压缩数据压缩 (3) 数据加密数据加密 计算机网络基础计算机网络基础28应用层应用层（Application Layer）应用层是应用层是OSI网络协议体系结构的最高层，是计算机网络与最终用户之网络协议体系结构的最高层，是计算机网络与最终用户之间的界面，间的界面，为网络用户之间的通信提供专用的程序为网络用户之间的通信提供专用的程序。 应用层的一个主要功能是应用层的一个主要功能是提供虚拟终端提供虚拟终端，使所有不同类型的终端都能通，使所有不同类型的终端都能通过这种终端协议与网络主机互连。这种终端协议就称为虚拟终端协议。过这种终端协议与网络主机互连

26、。这种终端协议就称为虚拟终端协议。应用层的另一个功能是应用层的另一个功能是提供文件传输协议提供文件传输协议FTP和收发电子邮件功能和收发电子邮件功能。 计算机网络基础计算机网络基础29数据封装过程数据封装过程计算机计算机 1计算机计算机 2应 用 程 序 数 据54321675432167H7应 用 程 序 数 据H7应 用 程 序 数 据H6H6H7应 用 程 序 数 据H5H4H6H7应 用 程 序 数 据H5H4H6H7应 用 程 序 数 据H5H3H4H6H7应 用 程 序 数 据H5H3H2物理传输媒体10100110100101 比 特 流 110101110101 计算机网络基础

27、计算机网络基础30 计算机网络基础计算机网络基础31对等层协议对等层协议安徽新闻出版职业技术学院计算机中心安徽新闻出版职业技术学院计算机中心2.2 TCP/IP协议体系协议体系 计算机网络基础计算机网络基础332.2.1 TCP/IP与与OSI体系结构的对比体系结构的对比TCP/IP是是Internet上所有网络和主机之间进行交流所使用得共同上所有网络和主机之间进行交流所使用得共同“语言语言”，是是Internet上使用得一组完整的标准网络连接协议。上使用得一组完整的标准网络连接协议。 计算机网络基础计算机网络基础34TCP/IP体系结构与体系结构与OSI参考模型的对应关系参考模型的对应关系

28、计算机网络基础计算机网络基础35TCP/IP与与OSI的对比的对比v TCP/IP一开始就考虑到多种一开始就考虑到多种异构网的互联问题异构网的互联问题，并将网，并将网际协议际协议IP作为作为TCP/IP的重要组成部分。的重要组成部分。v TCP/IP一开始就将一开始就将面向连接服务和面向无连接服务面向连接服务和面向无连接服务并重并重，而，而OSI在开始时只强调面向连接这种服务。在开始时只强调面向连接这种服务。v TCP/IP较早就有较好的较早就有较好的网络管理功能网络管理功能，而，而OSI到后来才开到后来才开始考虑这个问题。始考虑这个问题。 计算机网络基础计算机网络基础362.2.2 TCP/

29、IP体系结构体系结构 TCP/IP是是Internet采用的协议标准，也是全世界采用的最广泛的采用的协议标准，也是全世界采用的最广泛的工业标准工业标准。实际上。实际上TCP/IP是一个协议系列，包含是一个协议系列，包含100多个协议，多个协议，用来将各种计算机和数据通信设备组成计算机网络。这个协议系用来将各种计算机和数据通信设备组成计算机网络。这个协议系列的正确名字是列的正确名字是Internet协议系列，协议系列，TCP和和IP只是其中的两个协议。只是其中的两个协议。由于它们是最基本、最重要的两个协议，也是广为人知的，因此，由于它们是最基本、最重要的两个协议，也是广为人知的，因此，通常用通常

30、用TCP/IP来代表整个来代表整个Internet协议系列协议系列。 计算机网络基础计算机网络基础371. 网络接口层网络接口层 网络接口层定义了与某特定介质的物理连接特网络接口层定义了与某特定介质的物理连接特性，以及用于在该介质上发送和接收的信息帧的格性，以及用于在该介质上发送和接收的信息帧的格式。式。对应着对应着OSI的物理层和数据链路层的物理层和数据链路层。 TCP/IP支支持的数据链路技术很多：以太网、持的数据链路技术很多：以太网、ATM、令牌网、令牌网、FDDI、帧中继等。、帧中继等。TCP/IP的完美之处就在于的完美之处就在于它可以它可以在任何一种物理网络上运行。在任何一种物理网络

31、上运行。 计算机网络基础计算机网络基础382. 网络层网络层 网络层负责将数据分组从源地转发到目的地网络层负责将数据分组从源地转发到目的地。网际层是在。网际层是在Internet标准中正式定义的第一层。网际层所执行的主要功能是处标准中正式定义的第一层。网际层所执行的主要功能是处理来自传输层的分组，将分组形成数据包理来自传输层的分组，将分组形成数据包(IP数据包数据包)，并为该数据，并为该数据包进行路径选择，最终将数据包从源主机发送到目的主机。包进行路径选择，最终将数据包从源主机发送到目的主机。L L3 3 DATADATAL L4 4 DATADATANHNH网络层网络层数据包数据包发送端传输

32、层的数据发送端传输层的数据发送端数据链路层发送端数据链路层L L3 3 DATADATAL L4 4 DATADATANHNH网络层网络层数据包数据包接收端传输层的数据接收端传输层的数据接收端数据链路层接收端数据链路层 计算机网络基础计算机网络基础39IP不仅可以运行在各种主机上，也可以运行在分不仅可以运行在各种主机上，也可以运行在分组交换和转发设备上，这些设备称为组交换和转发设备上，这些设备称为路由器路由器。因为因为网络层是无连接的网络层是无连接的，所以，所以IP不能保证分组按不能保证分组按正确的顺序到达目的地，甚至不能保证分组能够正确的顺序到达目的地，甚至不能保证分组能够到达目的地。到达目

33、的地。 计算机网络基础计算机网络基础40与与IP协议配套使用的还有四个协议协议配套使用的还有四个协议： 地址解析协议地址解析协议ARP （Address Resolution Protocol） 逆地址解析协议逆地址解析协议RARP（Reverse Address Resolution Protocol） 因特网控制报文协议因特网控制报文协议ICMP（Internet Control Message Protocol） 因特网组管理协议因特网组管理协议IGMP（Internet Group Management Protocol）。）。 计算机网络基础计算机网络基础413. 传输层传输层 TC

34、P/IP的传输层也被称为主机至主机层，与的传输层也被称为主机至主机层，与OSI的传输的传输层类似，它层类似，它主要负责主机到主机之间的端到端通信主要负责主机到主机之间的端到端通信，该层使，该层使用了两种协议来支持两种数据的传送方法，它们是用了两种协议来支持两种数据的传送方法，它们是TCP协议协议和和UDP协议协议。 TCP提供一种提供一种面向连接的、可靠的面向连接的、可靠的传输服务。传输服务。 UDP提供一种提供一种无连接的、不可靠的无连接的、不可靠的传输服务。传输服务。TCP和和UDP都运行于主机上，能够分别为不同的应用程序提都运行于主机上，能够分别为不同的应用程序提供特定的服务。供特定的服

35、务。 计算机网络基础计算机网络基础424. 应用层应用层 应用层中各种应用程序都使用了低层应用层中各种应用程序都使用了低层TCP/IP的服务。例的服务。例如，用于终端仿真的如，用于终端仿真的Telnet、用于文件传输的文件传输协议、用于文件传输的文件传输协议（FTP）、用于主页浏览的超文本传输协议（）、用于主页浏览的超文本传输协议（HTTP）及用）及用于电子邮件的简单邮件传输协议（于电子邮件的简单邮件传输协议（SMTP）等，都是）等，都是TCP/IP许多著名的应用实例中的一部分。许多著名的应用实例中的一部分。 计算机网络基础计算机网络基础43沙漏计时器形状的沙漏计时器形状的TCP/IP协议族协

36、议族 HTTPSMTPDNSRTPTCPUDPIP网际层网络接口层运输层应用层网络接口 1网络接口 2网络接口 3安徽新闻出版职业技术学院计算机中心安徽新闻出版职业技术学院计算机中心2.3 IP编址方案编址方案 计算机网络基础计算机网络基础45IP地址地址在在TCP/IP协议栈中，编址由互联网协议（协议栈中，编址由互联网协议（Internet Protocol，IP）规定。）规定。IP标准规定每台主机分配一个标准规定每台主机分配一个32位二进制数作为位二进制数作为该主机的互联网协议地址（该主机的互联网协议地址（Internet Protocol Address），常），常简写为简写为IP地址或

37、互联网地址地址或互联网地址（这三项在书中作为同义词使（这三项在书中作为同义词使用）。互联网地址（用）。互联网地址（IP地址）是一个分配给一台主机，并用地址）是一个分配给一台主机，并用于该主机所有通信的惟一的于该主机所有通信的惟一的32位二进制数。位二进制数。什么是什么是IP地址？地址？ 计算机网络基础计算机网络基础46互联网的层次结构互联网的层次结构 计算机网络基础计算机网络基础472.3.1 IP地址层次地址层次 IP地址层次保证了两个重要性质：地址层次保证了两个重要性质：（1）每台计算机分配一个惟一地址（即）每台计算机分配一个惟一地址（即一个地址不分配给多台计算机一个地址不分配给多台计算机

38、）。）。（2）虽然网络号分配必须全球一致，但后缀可本地分配，不需全球一致。）虽然网络号分配必须全球一致，但后缀可本地分配，不需全球一致。第一个性质得到保证，因为整个地址包括前缀和后缀，它们分配时保证第一个性质得到保证，因为整个地址包括前缀和后缀，它们分配时保证惟一性。如果两台计算机从属于同一个物理网络，惟一性。如果两台计算机从属于同一个物理网络， 它的地址有不同的后它的地址有不同的后缀。缀。 计算机网络基础计算机网络基础482.3.2 IP地址分类地址分类 一旦选择了一旦选择了IP地址的长度并决定把地址分为两部分，就必须决定每部分地址的长度并决定把地址分为两部分，就必须决定每部分包含多少位。包

39、含多少位。前缀部分需要足够的位数以允许分配惟一的网络号给互联前缀部分需要足够的位数以允许分配惟一的网络号给互联网上的每一个物理网络，后缀部分也需要足够位数以允许从属于一网络网上的每一个物理网络，后缀部分也需要足够位数以允许从属于一网络的每一台计算机都分配一个惟一的后缀。的每一台计算机都分配一个惟一的后缀。 由于一个互联网可包括任意的网络技术，所以可能一个互联网由少量大由于一个互联网可包括任意的网络技术，所以可能一个互联网由少量大的物理网络构成，而同时另外一个互联网由许多小的网络构成。的物理网络构成，而同时另外一个互联网由许多小的网络构成。这个方这个方案将案将IP地址空间划分为地址空间划分为5个

40、基本类：每类有不同长度的网络号和主机号。个基本类：每类有不同长度的网络号和主机号。 计算机网络基础计算机网络基础49 IP地址的组成：地址的组成： 地址类别地址类别：用来标识网络类型；：用来标识网络类型； 网网 络络 号号：用来标识一个逻辑网络；：用来标识一个逻辑网络； 主主 机机 号号：用来标识网络中的一台主机。一台：用来标识网络中的一台主机。一台Internet主机至少有一主机至少有一个个IP地址，而且这个地址，而且这个IP地址是全网惟一的。地址是全网惟一的。地地址址类类别别网网络络号号主主机机号号I IP P地地址址由由3 32 2位位二二进进制制比比特特组组成成2.3.2 IP地址分类

41、地址分类 计算机网络基础计算机网络基础50五类地址示意图五类地址示意图 计算机网络基础计算机网络基础51A类地址类地址：适用于大型网络，：适用于大型网络，B类地址类地址：适用于中型网络，：适用于中型网络，C类地址类地址：适用于小型网络，：适用于小型网络，D类地址类地址：用于组播，：用于组播，E类地址类地址：用于实验。：用于实验。一个单位或部门可拥有多个一个单位或部门可拥有多个IP地址，可拥有地址，可拥有2个个B类地址和类地址和50个个C类地类地址。址。 计算机网络基础计算机网络基础5211001010011011001111100111001110为方便阅读和从键盘上输入，可把每为方便阅读和从

42、键盘上输入，可把每 8 位二进制数字转换成位二进制数字转换成一个十进制数字，并用小数点隔开：一个十进制数字，并用小数点隔开：06这就是这就是“点分十进制点分十进制”记法。我们从键盘上输入点分十进制的记法。我们从键盘上输入点分十进制的 IP 地址，计算机就把它转换为地址，计算机就把它转换为 32位的二进制数字。位的二进制数字。二进制与点分十进制二进制与点分十进制 计算机网络基础计算机网络基础53 A类地址，用高类地址，用高8位的最高位的最高1位为位为“0”表示网络类别，表示网络类别，余下余下7位表示网络号，用低位表示网络号，用低24位表示主机号。位表示主机号。通过网络号

43、和主机号的位数就可以知道通过网络号和主机号的位数就可以知道A类地址的类地址的网络数为网络数为27共共128个，每个网络包含的主机数为个，每个网络包含的主机数为224共共16777216个。个。A类地址类地址 计算机网络基础计算机网络基础54A类地址的范围：类地址的范围：5500000000 00000000 00000000 0000000000000000 00000000 00000000 0 . 0 . 0 . 0 0 . 0 . 001111111 11111111 11111111 0000000011111111 1111111 111111

44、11127 . 255 . 255 . 255 255 . 255 . 25500000001 00000000 00000000 0000000000000000 00000000 00000001 1 . 0 . 0 . 0 0 . 0 . 101111110 11111111 11111111 0000000011111111 11111111 1111110126 . 255 . 255 . 255 255 . 255 . 254A类地址范围类地址范围A类有效地址范围类有效地址范围 计算机网络基础计算机网络基础55 由于由于网络号全为网络号全为0和全为和全为1保留用于特殊目的保留用于特

45、殊目的，所，所以，以，A类地址有效的网络数为类地址有效的网络数为126个个，其范围，其范围1126； 由于由于主机号全为主机号全为0和全为和全为1也有特殊作用也有特殊作用，所以每，所以每个网络号包含的主机数应该是个网络号包含的主机数应该是224216777214个；个； 一台主机能使用的一台主机能使用的A类地址的有效范围是：类地址的有效范围是：54；说说 明明 计算机网络基础计算机网络基础56B类地址类地址用高用高16位的最高位的最高2位为位为“10”表示网络类别号，余下表示网络类别号，余下14位表示网络号，低位表示网络号，低16位表示主机号。位表示主机

46、号。通过网络号和主机号的位数就可以知道通过网络号和主机号的位数就可以知道B类地址的类地址的网络数为网络数为214共共16384个，每个网络包含的主机数为个，每个网络包含的主机数为216共共65536个。个。 计算机网络基础计算机网络基础57B类地址的范围：类地址的范围：5510000000 00000000 00000000 0000000000000000 00000000128 . 0 . 0 . 0 0 . 010111111 11111111 11111111 000000001111111 11111111191 . 255 . 255 .

47、 255 255 . 25510000000 00000000 00000000 0000000000000000 00000001128 . 0 . 0 . 0 0. 110111111 11111111 11111111 0000000011111111 1111110191 . 255 . 255 . 255 255 . 254B类地址范围类地址范围B类有效地址范围类有效地址范围 计算机网络基础计算机网络基础58 由于没有网络号全为由于没有网络号全为0和全为和全为1，所以，所以，B类地址类地址有效的网络数为有效的网络数为16384个个，其范围，其范围128191； 由于由于主机号全为主机

48、号全为0和全为和全为1也有特殊作用也有特殊作用，所以每，所以每个网络号包含的主机数应该是个网络号包含的主机数应该是216265534个；个； 一台主机能使用的一台主机能使用的A类地址的有效范围是：类地址的有效范围是：54；说说 明明 计算机网络基础计算机网络基础59C类地址类地址用高用高24位的最高位的最高3位为位为“110”表示网络类别号，余下表示网络类别号，余下21位表示网络号，用低位表示网络号，用低8位表示主机号。位表示主机号。通过网络号和主机号的位数就可以知道通过网络号和主机号的位数就可以知道C类地址的类地址的网络数为网络数为221共共209

49、7152个，每个网络包含的主机数个，每个网络包含的主机数为为28共共256个。个。 计算机网络基础计算机网络基础60C类地址的范围：类地址的范围：5511000000 00000000 00000000 0000000000000000192 . 0 . 0 . 0 011011111 11111111 11111111 000000001111111223 . 255 . 255 . 255 25511000000 00000000 00000000 0000000000000001192 . 0 . 0 . 0 111011111 1111111

50、1 11111111 000000001111110223 . 255 . 255 . 255 254C类地址范围类地址范围C类有效地址范围类有效地址范围 计算机网络基础计算机网络基础61 由于没有网络号全为由于没有网络号全为0和全为和全为1，所以，所以，C类地址类地址有效的网络数为有效的网络数为2097152个个，其范围，其范围192223； 由于由于主机号全为主机号全为0和全为和全为1也有特殊作用也有特殊作用，所以每，所以每个网络号包含的主机数应该是个网络号包含的主机数应该是282254个；个； 一台主机能使用的一台主机能使用的A类地址的有效范围是：类地址的有效范围是：54；说说 明明 计算机网络基础计算机网络基础62D类地址类地址第一字节的前第一字节的前4位为位为“1110”。D类地址用于