第二章网络通信协议

第二章网络通信协议通信网是由许多传输、交换等设备构成的网络。这些设备之间交流中必须遵循用某种网络通用语言描述的规则（没有规则、不成网络）。这规则即通信协议，如IP协议（InternetProtocol）是最典型的网络通信协议。遵守通信协议的设备，都能享受通信网的服务，不遵守通信协议的设备，不能享受通信网的服务。（别以为随便弄个设备就能上网！）思考1什么是网络通信协议？为什么需要网络通信协议？2.1互联网互联网（Internet），也叫因特网，是由许多网络通经路由器（网关）连接一起最大国际网络，因特网中所有网络都遵守IP协议，见图1.上互联网、qq聊天、发收电子邮件与从前许多人都去一个图书馆获取信息、通过邮局发收信比，更方便、快速、廉价！下图是互联网的一部分，R是路由器。发送的数据包可以经不同路径，到达目的地时，重组。好像多人旅游可以分散出行，到达集合，灵活！图1路由器与网关的作用思考2网关的作用是什么？1.网关又称协议转换（翻译）器，它能将一网络的数据包（分组）转发给另一网络，这些网络可以使用不同协议，如广域网与局域网。经网关“翻译”，使双方都能“读”懂，实现不同网络互相通信。注：广域网是把局域网连接成为更大网络的网络，因特网是最大的广域网。局域网如校园网。路由器最基本的作用思考3路由器最基本的作用是什么？什么是路由选择？路由器最基本的作用是路由选择；（人生路有平坦宽阔，也有崎岖坎坷，君要慎重选择！）路由选择即根据路由表决定下一跳地址，即下一站路由器地址。（哈哈，路由器怎么像青蛙一样一跳一跳地！）注意：有些路由器兼有路由、网关的作用。路由器R2的路由表

目的网络地址 下一跳地址10.0.0.0 20.0.0.720.0.0.0 直接交付接口030.0.0.0 直接交付接口1设图1网络中数据包的目的地址是网络2，则下一跳是直接交付接口0。哈哈!路由表和交叉路口的交通指示牌差不多！2.2IP协议思考4IP协议做了哪些主要规定？IP协议是网络通信协议，也就是一些规则。在此协议（规则）中主要规定：

1IP数据格式；

2IP地址格式及分配规律；

3路由选择

因特网中广泛采用的IP协议分五层，记住它们的名字，弄清谁在上层，谁在下层，以后学计算机网络时，每层都要学哦!先做最要紧的事！这里重点学网络（IP）层（承上启下）。IP分层协议见下图。思考5为什么网络通信协议要分层？任何复杂问题都要分层研究。网络通信协议是非常复杂的，分层后，每层协议仅完成部分独立任务，这样无论设计、运维都简单多了，好像学校分成学校层、学院层、教师层、学生层后，管理简单多了。独立意味着如果某一层进行修改，不会影响其他层，大家可以分工合作，同时设计、运维各层协议，高效！各层间通过接口联系。接口即连接者，如考试成绩单是教课老师与学院教学管理者之间的一个接口，也是教课老师与学生之间的一个接口。思考6数据报是用来是做什么的？思考7为什么同一报文的不同分组到达目的节点时可能出现乱序？每个分组在传输中必须带什么？

数据报是通过网络传输数据的基本单元，特点：1.同一报文的不同分组可以由不同的传输路径（路由选择）通过通信网；2.同一报文的不同分组到达目的节点时可能出现乱序、丢失现象（好像有人可能误入歧途，甚至走上不归路！）；3.每个分组在传输中都必须带有目的地址与源地址。源IP地址是发送数据包的那个电脑的IP地址（从哪里来的），目的IP地址是数据包要发送的目标电脑IP地址（要到哪里去）。在整个发送和接收过程中，源IP地址、目的IP地址不变。思考8数据报为什么要分组？因要传的数据数据太长，超过下层（数据链路层）最大传送单元长度，需分成几片,每片数据加首部为分组。单元长度长点怕啥？听说过这词吗？小巧灵活！2.3IP数据报格式及参数解释思考9IP数据报是什么？它由哪几部分组成？IP协议定义了在因特网上传输的包，称为IP数据报(IPDatagram)。它包括首部（脑袋）和数据（身体）两部分。首部有一个20字节定长部分和一个可选的变长部分。所有IP数据报必须有首部。首部中必须有源地址和目的地址。IP数据报如图：

(1)版本指IP协议的版本，通信双方使用的IP协议版本必须一致。如IP协议版本号为4（即IPv4）。(2)首部长度首部长度固定部分是20字节。(3)区分服务（服务类型）：传输时延、可靠性和优先级等。一般不用，只有在使用区分服务时，这个字段才起作用。思考10数据报的总长度与首部长度、数据部分之间是什么关系？(4)总长度数据报的总长度即首部加上数据部分。不能超过下层最大传送单元长度。(5)标识数据报分成多个片后，须有相同的标识，如分散旅游的同一个学校的学生必须有相同的学生证，集合时能找到。(6)片偏移当数据超过下层最大传输值，要将数据包分片。片偏移指明该片相对原始数据报开始的位置。设每片长度1000，分3片。则第一片偏移值是0第二片偏移地址是0+1000=1000；第三片偏移地址是1000+1000=2000。思考11IP数据报首部中为什么有标识、片偏移？当IP数据报被分片后，每一片都成为一个分组，具有自己的IP首部，各分组可独立传输，当数据报的这些片到达目的端时有可能会失序。如果在相同数据报的各个分组中有相同的标识、再考虑片偏移，接收端就能正确重装成为原来的数据报。(7)生存时间生存时间表明数据报在网络中的寿命。是为防止无法交付的数据报无限制在因特网中兜圈子，消耗网络资源。(8)协议协议指明了当网络层组装完成一个完整的数据报之后，该将它交给哪个上层协议处理。若没有(8)协议，传输层会说：晕！你到底想交给TCP还是UDP？思考12数据报经过路由器时，路由器是否检验其首部和数据？思考13如果首部在传输过程检验和有错,IP层需要报告错误吗？(9)首部检验和该字段只检验数据报首部，不检验数据。数据报每经过一个路由器，路由器首部必须重新计算，即计算首部检验和（因为生存时间变化、标志、片偏移等有可能变化，如丢包）。为减小计算量，