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计算机网络技术 信息工程系黄雪峰 第十一讲局域网常用协议 一 NetBIOS协议二 IPX SPX协议三 TCP IP协议 一 NetBIOS协议 全称NetWorkBasicInput OutputSystem 网络基本输入 输出系统 该协议是由IBM公司开发 主要用于数十台计算机的小型局域网 NetBIOS协议是一种在局域网上的程序可以使用的应用程序编程接口 API 为程序提供了请求低级服务的统一的命令集 作用是为了给局域网提供网络以及其他特殊功能 几乎所有的局域网都是在NetBIOS协议的基础上工作的 在当今的环境中 NetBIOS是使用很普遍的协议 以太网 令牌环 IBMPC网都支持NetBIOS 1 NetBIOS名称 NetBIOS名称用来在网络上鉴别资源 用户可通过NetBIOS名称直接访问网上的计算机 局域网PC上的程序用NetBIOS名称开始和结束会话 实现PC间程序的通信 局域网PC要实现互相访问 必须设置PC的NetBIOS名字 NetBIOS命名允许16个字母 而微软系统只允许15个字母用在NetBIOS名称中 第十六个为NetBIOS后缀 在一台使用NetBIOS的PC机在网络上能完全工作起来之前 PC必须先登记NetBIOS名称 当客户端A活跃时 客户端A广播它的名称 当它成功广播自己 并没有其他人和它重名 客户端就登记成功 登记过程如下 1 在登陆上 客户端A在所有地方广播它自己和它的NetBIOS信息6到10次 确保其他网络成员收到信息 2 如果有另一客户端B已用此名 另一客户端B发布它自己的广播 包括它正在使用的名字 请求登陆的客户端A停止所有登记的企图 3 如无其他客户端反对登记 请求登陆的客户端A完成登记过程 4 当A机正常关机时 重新广播释放刚才注册的这个名字 同一网段上的计算机收到后把这个名字在网上邻居里就没有了 2 NetBIOS会话 NetBIOS会话服务提供给用户程序一种面向连接 可靠的 完全双重的信息服务 NetBIOS要求一个是客户端程序 一个是服务器端程序 NetBIOS会话的建立需要双方预定的合作 一个程序必须先发出listen命令 其他程序才可以发出call命令 listen命令参考在它的NetBIOS名称表中的名称 或windows服务器中的 也参考用于作为会话另一端的远端程序的名称 如果聆听者不在聆听 call命令将不会成功 如果call成功 各程序将接到会话id 以作为会话建立的确认 send和receive命令操作传输数据 在会话最后 各程序将执行挂起命令 没有为会话服务的实际流控制 因为假定局域网足够快 能够传输需要的数据 3 NetBIOS数据报 数据报可以发送到特定的地点 或组中所有成员 或广播到整个局域网 与其它数据服务相比 NetBIOS数据报是无连接 非可靠的 NetBIOS使应用程序能和另一个设备建立会话 使网络转发器和处理协议处理收到 发送到另一台机器的请求 NetBIOS实际上不操作数据 NetBIOS定义规定了用来到达这些服务的协议的网络接口 而非协议本身 4 NetBEUI解释 NetBEUI是网络操作系统使用的NetBIOS协议的加强版本 它规范了在NetBIOS中未标准化的传输帧 还加了额外的功能 传输层驱动器经常被MicrosoftsLANManager 微软局域网操作器 使用 NetBEUI执行OSILLC2协议 NetBEUI是原始的PC网络协议和IBM为LanManger 局域网操作器 服务器设计的接口 本协议稍后被微软采用作为它们的网络产品的标准 它规定了高层软件通过NetBIOS帧协议发送 接收信息的方法 本协议运行在标准802 2数据链协议层上 NetBIOS使用的机器端口 用NetBIOS协议进行PC间通信 需要使用137 138 139端口 137端口是NetBIOS名称UDP 138端口是NetBIOS数据报UDP 139端口是NetBIOS会话tcp NetBIOS通常和TCP IP协议或IPX SPX协议一起使用 实现网络PC间的通信 二 IPX SPX协议 IPX SPX协议即IPX与SPX协议的组合 它是Novell公司为了适应网络的发展而开发的通信协议 具有很强的适应性 其中 IPX协议负责数据包的传送 SPX负责数据包传输的完整性 IPX SPX及其兼容协议不需要任何配置 它可通过 网络地址 来识别自己的身份 Novell网络中的网络地址由两部分组成 标明物理网段的 网络ID 和标明特殊设备的 节点ID 其中网络ID集中在NetWare服务器或路由器中 节点ID即为每个网卡的ID号 网卡卡号 所有的网络ID和节点ID都是一个独一无二的 内部IPX地址 正是由于网络地址的唯一性 使IPX SPX具有较强的路由功能 IPX SPX协议一般可以应用于大型网络 比如Novell 和局域网游戏环境中 比如反恐精英 星际争霸 不过 如果不是在Novell网络环境中 一般不使用IPX SPX协议 而是使用IPX SPX兼容协议 尤其是在Windows9x 2000组成的对等网中 在微软的NT操作系统中 一般使用NWLinkIPX SPX兼容协议和NWLinkNetBIOX两种IPX SPX的兼容协议 即NWLink协议 该兼容协议继承了IPX SPX协议的优点 更适应Windows的网络环境 在windows2000server及XP中 NWLinkIPX SPX兼容协议和NWLinkNetBIOX合为NWLinkIPX SPX NetBIOS协议 安装NWLinkIPX SPX NetBIOS后不需要单独安装IPX SPX兼容协议和NetBIOX协议 三 TCP IP协议 TCP IP 中文译名 传输控制协议 互联网络协议 协议是Internet最基本的协议 他由底层的IP协议和TCP协议组成的 TCP IP包括两个协议 传输控制协议 TCP 和网际协议 IP 但TCP IP实际上是一组协议 它包括上百个各种功能的协议 如 远程登录 文件传输和电子邮件等 而TCP协议和IP协议是保证数据完整传输的两个基本的重要协议 通常说TCP IP是Internet协议族 而不单单是TCP和IP TCP IP独立于特定的网络硬件 可以运行在局域网 广域网 更适用于互联网 TCP IP协议组 IP协议 IP协议是TCP IP网络层核心协议 其定义了实现面向无连接服务的网络层分组格式 包括IP寻址方式 其把不同网络技术在TCP IP网际层统一在IP协议下 以统一的IP分组传输 从而实现异构网络的互联 IP数据报的组成 由一个头部和一个数据区构成 IP数据报的头部有20字节的固定长度和一个任意长的可选项 0481631 报头 数据区 版本字段 记录数据报属于哪个版本的协议 头标长 头部有多长 以32位为一个单位 最小值为5 服务类型字段 TypeOfService 告诉子网想要什么样的服务 8bit 优先级3bit 时延1bit 吞吐量1bit 可靠性1bit 费用1bit总长字段 头部和数据部分的总长度 标识字段 用来让目的主机判断新来的分段属于哪个分组 所有属于同一分组的分段包含同样的标识值 标志位 DF表示不要分段 MF示还有进一步的分段 分段偏移 说明分段在当前数据报中的位置 生命期TTL TimeToLive 或称生存时间字段 限制分组的最大生存时间 最大值为255 协议推荐以秒为单位 实际上 TTL值以结点数计数 TTL在经过每个结点时都递减 若排队等待转发 则会成倍递减 一旦TTL的值小于等于0 便将该分组从网中删除 并向信源机发回一个出错信息 TTL可以防止分组在网间网中无休止地流动 协议字段 指出该数据报携带的传输层所使用的协议类型 比如TCP或UDP 还有其他协议 如ICMP EGP IGP OSPF等 头部校验和字段 用来校验头部 IP地址 包括源IP地址和目标IP地址 2 IP地址 IP地址是TCP IP的网络层用以标识网络中主机的逻辑地址 可以唯一标识Internet中的一台主机 转发设备 如路由器 可以根据分组中的目的IP地址将分组转发到目的网络 然后再根据ARP 地址解析协议 将目的主机的物理地址 MAC地址 将数据传送给该目的主机 IP地址是一个32位的二进制数 通常用打点十进制数字表示 每个IP地址分为4段 每段8位二进制数 分别用小数点隔开 如210 33 46 59 1 IP地址组成 一个IP地址由部分组成 网络地址 网络号 网络标识 和网络中的主机地址 主机号 主机标识 网络号用于标识主机所在的网络 主机号用于表示主机在网络中的序号 由于32位二进制IP地址不容易书写和记忆 通常用十进制表示 32位被分为四个8位组 用小数点分割 最低IP地址为0 0 0 0最高 地址为247 255 255 255 1000000010000000000000000000010012812804 2 地址的特殊应用 位于同一网络中的主机必然具有相同的网络标识 同一网络内的主机可直接通信 不在同一网内的PC通信必须经过路由器或者第三层交换机转发 网络号全0表示本网中的主机 主机号全为1表示本网的广播地址 全为0表示本网 127 0 0 1用于表示本机127 x y z又称回送地址 用作回路 loopback 测试 私有地址仅供网络内部使用 其地址范围包括三个部分 即10 0 0 0 10 255 255 255172 16 0 0 172 31 255 255192 168 0 0 192 168 255 255以私有地址作为IP地址的主机若要访问外面的因特网 必须采用网络地址翻译NAT Networkaddresstranslation 或应用代理 proxy 进行转换 3 IP地址分类 Internet指导委员会IAB为IP地址定义了5种类型 分别适应不同规模的网络 每个IP地址都由网络标识和主机标识组成 但标号的长度不同 因此各类IP地址其可能容纳的网络数目及每个网络可能容纳的主机数目区别很大 具体分类与格式如下图所示 07152331 A类B类C类D类E类 07152331 0127152331 01237152331 01237152331 IP地址的分类及其结构 每类网络的网络数和可容纳主机数 A类 1 0 0 1 127 255 255 255最大网络数 126每个网络主机数 16777214台B类 128 0 0 0 191 255 255 255最大网络数 16382每个网络主机数 65534台C类 192 0 0 0 223 255 255 255最大网络数 2097150每个网络主机数 254台 4 子网及划分 任何一个A B和C类网络中都有可容纳的最大主机数 例如 一个C类网络最多只能安装254台机器 当超过这个数时 就要另外申请一个C类网络 一个B类网络最多可容纳65534台主机 如此大规模的单一的物理网络几乎是不可能的 引入子网划分技术的目的 有效提高IP地址的利用率 从而可节省宝贵的IP地址资源 这样 网络部分 网络标识 也称网间网标识 子网标识在一个网络内可以划分出若干个子网 例如 设子网部分占4比特 则子网个数为24 16 可用的有16 2 14个 全0和全1有特殊用途 子网编址技术 就是将原主机部分划分为子网部分和主机部分 下面是一个C类网络202 11 2 0 一个由路由器其分成了三个相对独立的网段 并且每个网段的主机数不超过30台 若使每个网段成为一个子网络 主机部分占5位 则每个子网中最多可安装25 2 30台主机 划分子网部分与主机部分的方法 不同网点的情况不同 有些网点网络多 但每个网络上的主机少 有些网点网络少 但每个网络上的主机多 首先要明确所需的子网数量和每个子网中所要拥有的主机数 然后再确定网络部分和主机部分的比特位数 以便选择最合理的子网划分 5 子网掩码 引入子网划分之后 主机或路由设备如何确定目的子网 IP协议规定 每一个使用子网的网点都选择一个32位的位模式与32位的IP地址相对应 对应网络部分的各位都为 1 对应主机部分的各位都为 0 这就是子网掩码 例如 从子网掩码255 255 255 0可知 网络部分占前3个字节 主机部分占后1个字节 而从255 255 252 0可知 网络部分占22位 主机部分占10位 注意 同一个网络的子网掩码相同 一个单位申请了一个B类网络 其部分子网如下所示 网间网其余部分 R2 R1 R3 R4 128 11 10 1 128 101 1 11 128 101 1 0 128 101 4 1 128 101 1 16 128 101 3 1 128 101 1 14 128 101 2 1 128 101 1 12 128 101 4 0 128 101 3 0 128 101 2 0 上述网络为B类网络 网间网的网络地址为128