计算机网络及应用电子教案第三章网络参考模型ppt课件

1、第第3章章 网络参考模型网络参考模型本章学习目的本章学习目的 本章主要讲述了本章主要讲述了OSI/RMOSI/RM参考模型、参考模型、TCP/IPTCP/IP参考模型、参考模型、IPv4IPv4与与IPv6IPv6两种互联网地址体系构造。两种互联网地址体系构造。经过本章学习，读者应该掌握以下内容：经过本章学习，读者应该掌握以下内容： 1. 1.了解什么是网络层次模型了解什么是网络层次模型 2.OSI/RM 2.OSI/RM、TCP/IPTCP/IP模型的分层情况及各模型的分层情况及各层的主要功能层的主要功能 3. 3.能进展中小网络的能进展中小网络的IPIP地址管理划分地址管理划分 4. 4.

2、掌握掌握PingPing指令的一些根本用法指令的一些根本用法 3.1 网络层次体系构造 学习目的：经过本节的的学习，使同窗们掌握网络层次体系构造的根本知识，掌握网络层次划分的原那么。 本节重点： 1 、 网络层次体系构造的根本概念 2、 网络层次划分的原那么 3、 常见的网络层次模型 本节难点： 1、 网络层次体系构造的根本概念 2、 常见的网络层次模型本节内容：一、 网络层次体系构造的根本概念 网络层次体系构造主要包括四个要素： 实体、系统、层、协议。软件元素如进程等或硬件元素智能I/O芯片等的包含一个或多个实体，具有信息处置和通讯功能的整体。通常一个系统总是硬件、软件两部分的有机结合。 是

3、处置复杂问题的一种构造化技术。 是在系统中两实体间完成通讯或效力所必需遵照的规那么和商定的集合。协议又包含三个要素：语法、语义、同步。 二、网络层次划分的原那么 1980年，H.Zimmerman提出了网络层次划分的根本原那么： (1) 层次适中，当必需求有不同级的笼统时，设立一层。 (2) 界面明晰，当所提供的效力容易描画时，作为层次间的界面，应使经过界面的信息量最少。 (3) 当某层功能实现技术明显地与别层不同时，单独设立一层。 (4) 功能类似的放在同一层。(5) 根据过去胜利的阅历分层。(6) 功能具有独立性,并能部分化时，单设一层。(7) 每层只与上下相邻层有接口关系，而与其他层无关

4、。(8) 对数据做不同处置时可分层。 (9)在现存的规范接口的可用途分层，每层的功能选择应着眼于国际规范的制定。 三、常见的网络层次模型 1. OSI/RM参考模型 OSI规范中采用体系构造、效力定义、协议规格阐明三级笼统，将网络分成：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、运用层。 2.TCP/IP参考模型 TCP/IP参考模型将网络分成：网络接口层、网络层、传输层、运用层。 LAN参考模型 LAN参考模型是IEEE制定的规范。它将网络分成：逻辑链路控制层、介质访问控制层、物理层。(1) 逻辑链路控制LLC，Logical Link Contral层(2) 介质访问控制MAC，M

5、edia Access Contral层(3) 物理层3.2 OSI参考模型 学习目的： 了解OSI参考模型的层次划分原那么，对OSI中的七层有个简单的掌握，以及它们之间的联络。 本节重点和难点：OSI参考模型中七层构造及它们之间的联络 一、OSI参考模型的层次划分原那么：1、层数应足够多，以防止不同的功能混合在同一层中。2、层次的划分应该有助于制定网络协议的国际规范。3、各层的功能要尽能够具有相对独立性。4、各层的划分要便于层与层之间的衔接。 5 、网络中各结点都有一样的层次，一样的层次具有一样的功能。 6、扩展某一层功能或协议时，不能影响整体模型的主体构造。7、每一层运用下层提供的效力，并

6、向其上层提供效力。二、按照以上的分层原那么， OSI/RM模型将整个网络分成七层构造，由低层到高层依次是：物理层 数据链路层 网络层 传输层 会话层 表示层 运用层physical layer data link layer network layer transport layer session layer presentation layer application layer1、 物理层 物理层是OSI模型的第一层，对传输方式而言，参考模型规定物理衔接可以是全双工的或半双工的； 2、 数据链路层 数据链路层是OSI模型的第二层，它控制网络层与物理层之间的通讯，并对网络层提供效力。3、

7、网络层 网络层是OSI模型的第三层，其主要功能是将网络地址翻译成对应的物理地址，并决议如何将数据从发送方路由到接纳方。 4、 传输层 传输层是整个网络体系构造中的关键部分，它利用通讯子网提供的效力，实现数据可靠、顺序、无过失地从源端传输到目的端。 5、 会话层 会话层的主要义务是在传输衔接的根底上提供增值效力，对端用户间的对话进展协调和管理。利用分段技术和拼接技术来提高数据交换的效率。 6、 表示层 表示层好像运用程序和网络之间的“翻译官 完成信息格式的转换。7、 运用层 运用层是用户和网络的界面，为用户运用网络提供接口或手段。用户的运用进程利用OSI提供的网络效力进展通讯，完成信息处置；而运

8、用层为用户提供许多网络效力所需求的运用协议。3.3 TCP/IP参考模型 学习目的： 掌握TCP/IP参考模型所包括的四个 层次，了解运用层中的几个协议。 本节重点和难点： TCP/IP参考模型 1、 TCP/IP概述 TCP/IP的中心思想是将运用不同低层协议的异构网络，在传输层、网络层建立一个一致的虚拟逻辑网络，以此来屏蔽、隔离一切物理网络的硬件差别，从而实现 网 络 的 互 联 。 TCP /IP参考模型将网络体系构造分成四个层次，分别是：链路层又称网络接口层、网络层(IP层)、传输层TCP层、运用层。 二、链路层 链路层主要担任接纳从IP层交来的IP数据报并将IP数据报经过低层物理网络

9、发送出去，或者从低层物理网络上接纳物理帧，抽出IP数据报，交给IP层。网络接口有两种类型。第一种是设备驱动程序，如局域网网卡的驱动程序；第二种是含本身数据链路协议的复杂子系统。3、网络层 网络层的主要功能是担任相邻结点之间的数据传送。主要包括三个方面：(1) 处置来自传输层的分组发送恳求 将分组装入IP数据报，填充报头，选择去往目的结点的途径，然后将数据报发往适当的网络接口。(2) 处置输入数据报 首先检查数据报的合法性，然后进展路由选择，假设该数据报已到达目的结点本机，那么去掉报头，将IP报文的数据部分交给相应的传输层协议；假设该数据报尚未到达目的结点，那么转发该数据报。 (3) 处置ICM

10、PInternet Control Messages Protocol报文：即处置网络的路由选择、流量控制和拥塞控制等问题。4、传输层 传输层主要功能是在源结点和目的结点的两个进程实体之间提供可靠的端到端的数据传输。 TCP/IP模型提供了两个传输层协议：传输控制协议TCP和用户数据报协议UDP，User Datagram Protocol。 A、TCP协议 TCP协议是一个可靠的面向衔接的传输层协议，它将某结点的数据以字节流方式无过失投递到互联网的任何一台机器上。B、UDP协议 用户数据报协议是一个不可靠的、无衔接的传输层协议，UDP协议将可靠性问题交给运用程序处理。UDP协议主要面向恳求/

11、应对式的交互式运用。5、运用层 传输层的上一层是运用层，运用层包括一切的高层协议。 3.4 IP地址 学习目的： 1、掌握IP地址的概念和子网掩码的计算 2、掌握子网的划分和地址数计算 3、掌握可变第子网掩码与地址数计算 4、了解IP地址分配原那么 本节重点： 1、IP地址的概念和子网掩码的计算， 2、子网的划分和地址数计算 3、可变长子网掩码与地址数计算 本节难点： 1、子网的划分和地址数计算 2、可变长子网掩码与地址数计算1、IP地址1IP协议要求一切参与Internet的网络节点要有一个一致规定格式的地址，简称IP地址。 IP的原始版本是IPv4，运用32位的二进制地址，每个地址组织成由

12、点分隔的8位数，每个8位数称为8位位组，二进制数表示对机器很友好，但却不易被用户所了解，因此习惯上人们总是把IP地址用十进制表示。IP地址中的每一个8位位组用0255之间的一个十进制数表示。这些数之间用点( . )隔开，即所谓的点-十进制格式。因此，最小的IPv4地址值为0.0.0.0，最大的地址值为255.255.255.255。2为顺应大型、中型、小型的网络IP地址分配的需求，根据网络号和主机号的数量可将IP地址分为五类：A类地址、B类地址、C类地址、D类地址、E类地址。用7位bit来标识网络号，24位标识主机号如表3-1，最前面一位为“0，即A类地址的第一段取值介于1126之间，因此A类

13、网络地址的范围从1.0.0.0到126.0.0.0。全世界总共只需126个能够的A类网络，每个A类网络最多可以衔接16777214台主机。 A类地址通常为大型网络而提供。 用14位来标识网络号，16位标识主机号，前面两位是“10如表3-2。B类地址的第一段取值介于128191之间，第一段和第二段合在一同表示网络号，因此B类网络地址的范围从128.1.0.0到191.254.0.0。全世界大约有16000个B类网络，每个B类网络最多可以衔接65534台主机。用21位来标识网络号，8位标识主机号，前面三位是“110如表3-3。C类地址的第一段取值介于192223之间，第一段、第二段、第三段合在一同

14、表示网络号。最后一段标识网络上的主机号。因此，C类网络地址范围从192.0.1.0至223.255.254.0。每一个C类地址实际上可支持最大256个主机地址( 0255)，但是仅有254个可用，由于0和255不是有效的主机地址。在IP地址中，0和255是保管地址。IP地址中一切的主机地址为0用于标识网络，而全为1表示在此网段中的广播地址。 D类地址用于在IP网络中的组播。一个组播地址是一个独一的网络地址。它能指点报文到达预定义的IP地址组。D类地址用于在一个私有网中传输组播报文至IP地址定义的端系统组中。因此没有必要把地址中的8位位组或地址位分开表示网络和主机。相反，整个地址空间用于识别一个

15、IP地址组。 D类地址运用全部的8位位组表示主机部分如表3-4，第一段的前4位为“1110，地址空间的范围从224.0.0.0到239.255.255.254。E类地址的前4位恒为1，因此有效的地址范围从240.0.0.0至255.255.255.255。E类地址虽被定义，但却被保管作研讨之用。 2、 子网掩码IP协议规范规定： 每一个运用子网的网点都选择一个32位的位方式，假设位方式中的某位置1，那么对应IP地址中的某位为网络地址包括网间网部分和物理网络号中的一位；假设位方式中的某位置0，那么对应IP地址中的某位为主机地址中的一位。子网掩码与IP地址结合运用，可以区分出一个网络地址的网络号和

16、主机号。 为了运用的方便，经常运用“点分整数表示法来表示一个子网掩码。由此可以得到A、B、C三大类IP地址的规范子网掩码。A类地址：255.0.0.0B类地址：255.255.0.0C类地址：255.255.255.03、 用定长子网掩码计算地址空间 定长子网掩码是指一切的网际网ID部分具有一样的位数。由于IPv4地址体系中，每个IP地址为32位固定长度，所以采用定长子网掩码时，有一个显著的特点：每个网段可供分配的IP地址数一样 计算步骤如下：(1) 将所需的子网数转换为二进制。7十进制数：111二进制数(2) 以二进制表示子网数所需的位数即为向缺省子网掩码中参与的位数，这些位数需求向主机ID

17、借用。111：3位(3) 决议子网掩码B类地址的规范掩码为：11111111.11111111.00000000.00000000。借 用 主 机 I D 的 3 位 以 后 子 网 掩 码 为 ：11111111.11111111.11100000.00000000。即255.255.224.0。(4) (4) 决议可用的网络决议可用的网络IDID列出附加位引起的一切二进制组合：列出附加位引起的一切二进制组合：0000 0000 00000000 00000000 129.20.0.0 129.20.0.000132 00132 00100000 00100000 129.20.32.0 1

18、29.20.32.001064 01064 01000000 01000000 129.20.64.0 129.20.64.0 01196 01196 01100000 01100000 129.20.96.0 129.20.96.0 1001281001281000000010000000 129.20.128.0 129.20.128.0 1011601011601010000010100000 129.20.160.0 129.20.160.0 1101921101921100000011000000 129.20.192.0 129.20.192.0111224 (11100000)

19、129.20.224.0111224 (11100000) 129.20.224.0(5) (5) 决议可用的主机决议可用的主机IDID范围范围 由于主机号全为由于主机号全为“1“1的网络地址用于的网络地址用于广播之用同时向网上一切主机发送报广播之用同时向网上一切主机发送报文，主机号全为文，主机号全为“0“0的网络地址被解的网络地址被解释成释成“本网络，所以在列出可用的主本网络，所以在列出可用的主机机IDID时应去掉这两个地址。时应去掉这两个地址。(6) (6) 为每个网段指定为每个网段指定IPIP地址段地址段4、 可变长子网掩码与地址数计算可变长子网掩码与地址数计算 目前所采用的目前所采用的

20、IP v4地址资源变得相当短地址资源变得相当短缺。为了有效地利用有限的地址资源，缺。为了有效地利用有限的地址资源，出现了变长子网掩码出现了变长子网掩码VLSM技术。技术。实践上子网掩码的大小不会本人改动，实践上子网掩码的大小不会本人改动，VLSM的意思是不同子网的子网掩码能的意思是不同子网的子网掩码能够有不同的长度，但一旦子网掩码的长够有不同的长度，但一旦子网掩码的长度确定了，它们就不变了。这个技术对度确定了，它们就不变了。这个技术对于高效分配于高效分配IP地址，减少路由表的大小地址，减少路由表的大小非常有用，但是假设运用不当能够会呵非常有用，但是假设运用不当能够会呵斥意想不到的错误。斥意想不

21、到的错误。5、 IP地址分配的原那么 A、 CNNIC对IP地址的管理规定 中国互联网络信息中心(China Internet Network Information Center ，CNNIC)是成立于2019年6月3日的非营利管理与效力机构，行使国家互联网络信息中心的职责。作为亚太互联网络信息中心APNIC的国家互联网络注册机构会员NIR，CNNIC成立了以CNNIC为召集单位的IP地址分配联盟，担任为我国的网络效力商ISP和网络用户提供IP地址。 CNNIC对IP地址的恳求及运用管理做了较为严厉的规定。 B、RFC 1918私有地址块 1.公有地址与私有地址 Internet协议要求网络

22、上的每个网络接口都有一个独一的地址，假设经过CNNIC恳求IP地址，将得到全球独一的地址号，这些地址被称为公有地址块。在网络中运用IP协议，但并不计划衔接到Internet上，此时它所运用的IP地址可以不是全球独一的。这种类型的网络叫做私有网络，所运用的地址被叫做私有地址。 2.网络地址转换 地址转换，即NAT功能将其私有IP地址转换为公有IP地址，即用该组织恳求的合法IP地址进展通讯3.私有地址块的范围 RFC 1918将下面三个地址范围做为私有地址块：10.0.0.0 10.255.255.255172.16.0.0 172.31.255.255192.168.0.0 192.168.25

23、5.255 4.运用私有地址块具有以下的特点 (1) 地址数量大 (2)平安性高 (3) 不能直接与Internet衔接 (4) 转入和分开私有地址段时，需求对设备重新编址 (5) 网络互联时容易产生冲突 C、 IP地址分配 设计IP地址方案之前，应思索以下几个问题： (1) 能否将网络连入Internet。 (2) 能否将网络划分为假设干网段以方便网络管理。 (3) 是采用静态IP地址分配还是动态IP地址分配。详细实施分配方案时应把握以下的根本原那么:(1) 简约性 (2) 容易管理 (3) 有效的路由 (4) 文档 (5) 特殊地址不分配 具有特定意义的地址不能分配给网络具有特定意义的地址

24、不能分配给网络节点运用。具有特殊意义的地址主要有：节点运用。具有特殊意义的地址主要有： 主机地址全为主机地址全为“0“0。不论哪一类网络，主。不论哪一类网络，主机地址全为机地址全为“0“0表示指向本网，常用在路表示指向本网，常用在路由表中。由表中。 主机地址全为主机地址全为“1“1。主机地址全为。主机地址全为“1“1表示广播地址，向特定网上的一切主机发表示广播地址，向特定网上的一切主机发送数据报。送数据报。 四字节四字节3232比特全为比特全为“1“1，假设，假设IPIP地址地址4 4字字节节3232比特全为比特全为“1“1，表示仅在本网内进展，表示仅在本网内进展广播发送。广播发送。 网络号1

25、27，TCPIP协议规定网络号127不可用于任何网络。其中有一个特别地址：127.0.0.1称之为回送地址(Loopback)，它将信息经过本身的接口发送后前往，可用来测试端口形状。 3.5 PING指令的用法简介学习目的： 对PING指令有个根本了解重点和难点： PING指令中所用到的参数 Ping是一个测试程序，用于确定本地主机能否能与另一台主机胜利交换发送与接纳数据包。再根据前往的信息推断TCPIP参数由于如今网络普通都是经过TCPIP协议来传送数据的能否设置正确、运转能否正常、网络能否通畅等。 1 1、PINGPING指令的根本格式：指令的根本格式： ping -t -a -n cou

26、nt -l size -f ping -t -a -n count -l size -f -i TTL -v TOS-r count -s count -j -i TTL -v TOS-r count -s count -j host-list | -k host-list-w timeout host-list | -k host-list-w timeout destination-listdestination-list2 2、pingping指令的参数详解指令的参数详解 (1) -t (1) -t 假设运用者不人为中断，假设运用者不人为中断，pingping指令不断运指令不断运转下去，

27、强迫停顿运用转下去，强迫停顿运用ctrl+Cctrl+C。 (2) -a (2) -a 将目的的机器标识转换为将目的的机器标识转换为IPIP地址地址 (3) -n (3) -n 发送发送countcount指定的指定的ECHOECHO数据包数。数据包数。 在默许情况下，普通都只发送四个数据包，经过这个命令可以本人定义发送的数据包个数。利用它可以衡量网络速度。比如想测试发送50个数据包的前往的平均时间为多少，最快时间为多少，最慢时间为多少，可以从屏幕上提示的形状信息中直接获得。 (4) -l size (4) -l size 运用户自在定义要发送数据包的字运用户自在定义要发送数据包的字节数。节数

28、。 在默许的情况下在默许的情况下windowswindows的的pingping发送的数据包发送的数据包大小为大小为32byt32byt，-l-l允许用户本人定义它的大小，允许用户本人定义它的大小，但最大只能发送但最大只能发送65500byt65500byt。只所以限制到。只所以限制到65500byt65500byt，由于，由于WindowsWindows系列的系统有一个平安系列的系统有一个平安破绽：当向对方一次发送的数据包大于或等于破绽：当向对方一次发送的数据包大于或等于6553265532时，对方就很有能够死机，所以微软公司时，对方就很有能够死机，所以微软公司为理处理这一平安破绽限制了为理

29、处理这一平安破绽限制了pingping的数据包大小。的数据包大小。虽然微软公司曾经做了此限制，但这个参数配合虽然微软公司曾经做了此限制，但这个参数配合其他参数运用时仍可突破这个限值，呵斥非常大其他参数运用时仍可突破这个限值，呵斥非常大的危害，网上的许多黑客就是利用这一点来发起的危害，网上的许多黑客就是利用这一点来发起攻击的。攻击的。(5) -f 一种快速方式的ping。 普通情况下，所发送的数据包都会经过路由分段再发送给对方，加上此参数以后路由就不会再分段处置。用些参数，使得ping输出数据包的速度和数据包从远程主机前往一样快，或者更快，到达每秒100次。在这种方式下，每个恳求用一个句点表示。

30、对于每一个呼应打印一个空格键。(6) -i TTL 指定TTL值在对方的系统里停留的时间。 此参数是协助用户检查网络运转情况的。(7) -v TOS (7) -v TOS 将将“效力类型字段设置为效力类型字段设置为TOSTOS指定的值。指定的值。(8) -r count(8) -r count在在“记录路由字段中记录传出和前往记录路由字段中记录传出和前往数据包的路由。数据包的路由。 通常源端发送的数据包是经过一个个路由才到达通常源端发送的数据包是经过一个个路由才到达对方的，但究竟是经过了哪些路由呢？经过此参数对方的，但究竟是经过了哪些路由呢？经过此参数设定就可以探测到经过的路由个数限值为设定就可以探测到经过的路由个数限值为9 9个。个。 (9) -s (9) -s 指定指定 count count 指定的跃点数的时间戳。指定的跃点数的时间戳。 此参数和此参数和-r-r差不多，只是这个参数不记录数据包前往差不多，只是这个参数不记录数据包前往所经过的路由，最多也只记录所经过的路由，最多也只记录4 4个。个。(10) -j host-list (10) -j host-list 利用利用 host-list host-list 指定的计算指定的计算机列表路由数据包。机列表路由数据包。 延续计算机可以被中间网关分隔路由稀疏延续计算机可以被中间网关分隔路由稀疏源，源，