计算机网络应用 6

第三章网络体系结构目录【知识目标】1．理解网络体系结构概念。2．理解网络协议的概念。3．掌握ISO/OSI参考模型的层次结构和各层的功能。4．掌握TCP/IP体系结构的各层的功能。5．掌握IP地址的概念、子网掩码及下一代IPv6的概念。【技能目标】1．能够清晰地描述ISO/OSI参考模型与TCP/IP体系结构的共同点和差别2．能够进行简单的网络设计及进行子网的规划3．能够清晰的描述IPv4和IPv6的差别3．1网络体系结构概述网络体系结构是了解计算机网络的工作原理。网络体系结构CNA（ComputerNetworkArchitect）是指为了完成计算机之间的通信，把每台计算机互连的功能划分成有明确定义的层次，并规定了同层次进程通信的协议及相邻之间的接口及服务，用分层研究方法定义网络各层的功能，各层协议和接口的集合。1.

分层结构分层可以把一个复杂的大系统分解为若干个容易处理的小系统，然后逐个解决。计算机网络体系结构就采用分层的方法。2．分层结构优点易于实现和维护各层功能明确，相对独立灵活性好易于标准化工作3．分层的原则结构清晰，层数适中层间接口清晰，跨越接口的通信量尽可能少每一层都通过层间接口使用下层的服务，并为上层提供服务网络中各节点都有相同的层次，各个节点的对等层按照协议实现对等层之间的通信4．层次结构模型5．相关概念实体（Entity）协议（Protocol）接口（Interface）服务（Service）6．网络协议要素网络协议的3要素分别是语法、语义和同步。语法（Syntax）规定通信双方“如何讲”，确定数据与控制信息的结构、格式、信号电平等，一般以二进制形式表示。语义（Semantics）规定通信双方“讲什么”，确定协议元素的种类，即需要发出何种控制信息，完成何种动作及做出何种应答。同步（Timing）包括速度匹配和排序等，即事件实现顺序的详细说明。3．2OSI参考模型国际标准化组织（ISO）提出了一种让各种计算机在世界范围内实现互联的标准框架，就是：开放系统互联参考模型（OSI/RM）。标准化开放式计算机网络层次结构模型，只要遵循OSI标准，世界上任何地方的两个系统都能够互相连接通信。1．OSI/RM结构OSI/RM各层功能简介1．物理层机械特性电气特性功能特性规程特性2．数据链路层数据链路层通过在通信的实体之间建立数据链路连接传输称为“帧”（Frame）的数据单元，并且进行差错控制，使有差错的物理线路变成无差错的数据链路数据链路层分成两个子层：逻辑链路控制子层（LogicLinkControl，LLC）和介质访问控制子层（MediaAccessControl，MAC）3．网络层IP地址寻址路由选择流量和拥塞控制4．传输层传输层传输的信息单位被称为报文（Message），其功能是提供无差错的可靠的端到端的服务，提供端到端的差错控制和流量控制。5．会话层会话层的作用是建立、维护、和释放面向用户的连接，并且对会话质量进行管理和控制，保证会话数据可靠传输。6．表示层表示层的作用是处理传输信息的语法和语义，就是从一个系统应用层发出的信息能被另一个系统的应用层所识别。7．应用层用户能直接使用相关服务的一层，是用户与网络系统之间的接口和界面。应用层能识别并证实通信双方的可用性，协调各个应用程序间的工作使其保持同步，监督和管理各种资源和服务的使用情况。8．OSI/RM数据封装过程3．3TCP/IP参考模型TCP/IP（TransmissionControlProtocol/InternetProtocol）是传输控制协议/因特网协议的英文缩写，这两个协议主要是解决网络互联问题。TCP/IP是指一组通信协议所组成的协议簇，而TCP和IP是其中的两个最重要的协议。TCP/IP体系结构1．网络接口层TCP/IP的网络接口层和OSI/RM的物理层及数据链路层对应，该层没有具体的特定协议，只是给出了支持物理通信的网络接口，基本上已有的各种逻辑链路控制和介质访问控制协议都支持。2．网际层因特网协议IP因特网控制报文协议ICMP地址解析协议ARP

反向地址解析协议RARP因特网组报文协议IGMP网际层是TCP/IP体系结构的关键，主要负责生成IP数据报、IP寻址、路由选择、校验数据报有效性、分段和包重组等功能。3．传输层传输层的功能是提供从发送主机应用程序到接收主机应用程序的通信，被称为端到端的通信。在传输层中，TCP/IP定义了两个主要的协议为传输控制协议TCP和用户数据报协议UDP。传输控制协议TCP（TransmissionControlProtocol）。用户数据报协议UDP（UserDatagramProtocol）。4．应用层常见的协议有负责文件传输的协议FTP（FileTransferProtocol），负责邮件发送和接受的协议SMTP（SimpleMailTransferProtocol）和POP（PostOfficeProtocol），负责域名系统解析的协议DNS（DomainNameSystem），负责超文本文件传输的协议HTTP（HyperTextTransferProtocol），负责动态主机地址分配的DHCP（DynamicHostConfigurationProtocol），以及远程登录访问协议TELNET（TelecommunicationsNetwork）等等。5．TCP/IP的功能3．4IP地址面向机器的名字有物理地址和IP地址，面向人的名字是域名。1．物理地址硬件地址或介质访问控制（MAC）地址，习惯称物理地址为网卡（NIC）地址，48位二进制数。

电脑上看：00-0C-29-CA-E4-660000000000001100001010011100101011100100011001102．IP地址IPV4版本。IPV4标准的IP地址结构要求一个IP地址由4段组成，每段包含8个二进制位，一共有32位二进制组成。点分十进制。3．IP地址IP分为二部分，网络地址、主机地址。4．IP地址分类按照网络规模的大小，IP地址分为A类、B类、C类、D类和E类共5类5．A、B、C类地址6．地址的数量类别地址的取值范围网络号数量主机号数量A1.x.y.z–126.x.y.z126（27-2）16777214（224-2）B128.0.y.z–191.255.y.z16348（214）65534（216-2）C192.0.0.z–223.255.255.z2097152（221）254（28-2）7．

特殊的IP地址1．广播地址2．有限广播地址3．网络ID4．回送地址5．内部保留地址8．IP地址的作用（1）IP地址在Internet上有唯一性。直接连接在Internet网络上的每一台计算机都被分配一个IP地址，这个IP地址在整个Internet上是唯一的。（2）地址格式统一通用。IP地址是供全球使用的通信地址，其地址格式由专门机构负责制定，全球通用，目前在使用的是32位的IPV4格式。（3）路由器、网关等网络连接设备也有IP地址。不仅仅是计算机要分配IP地址才能连接到Internet，Internet上的网络连接设备，例如路由器和网关也需要IP地址，而且这些网络连接设备的IP地址通常有两个或者更多，这样才能连接多个网络。（4）IP地址是运行TCP/IP协议的标识符。一旦运行TCP/IP协议的机器连入Internet均要获得IP地址才能访问网络。9．IP地址的配置管理静态IP地址动态IP地址1．静态IP地址2．动态IP地址3．IP地址操作IP地址的配置IP地址的查看自动专用的IP地址默认网关4．

子网掩码子网掩码技术的提出子网掩码的作用子网掩码的定义5．子网掩码的“逻辑与”运算6．子网掩码的“逻辑与”运算3．5子网规划与配置A类、B类和C类IP地址是经常使用的IP地址，它们适用于不同的网络规模。例如，一个B类网络地址170.54.0.0，该网络可以容纳6万多个主机，那么多台主机在不使用路由设备的单一网络中是没法正常工作的，而且也没有使用这么多台计算机的公司，通常只有一少部分IP地址得到使用，从而造成大量的地址浪费。1．子网划分2．子网规划的优点可以连接不同的网络提高网络的性能充分利用IP地址3．划分子网的方法子网划分的方法是将IP地址的网络号部分不变，主机号部分进一步划分为子网号和主机号。划分出来子网号后，IP地址的组成就有网络号和主机号变成了网络号、子网号和主机号，习惯上我们把网络号和子网号还合并在一起称为网络号或网络地址。4．子网划分的举例5．划分子网步骤（1）确定子网号的位数和主机号的位数。（2）确定子网掩码的值。（3）确定标识每个子网的网络地址。（4）确定每个子网上主机地址的