第6章任务3 掌握网络协议和IP地址分类方法

1、任务任务3 掌握网络协议掌握网络协议和和IP地址的分类方法地址的分类方法 6.3.1 协议的基本概念和功能协议的基本概念和功能6.3.2 IP地址的含义、格式和分类地址的含义、格式和分类6.3.3 TCP/IP协议的意义协议的意义协议协议 协议是用来描述进程之间交换数据时的规则。网协议是用来描述进程之间交换数据时的规则。网络协议则是指为计算机网络中进行数据交换而建络协议则是指为计算机网络中进行数据交换而建立的规则、标准或约定的集合。立的规则、标准或约定的集合。一个网络协议包括三个要素：一个网络协议包括三个要素：l语法：用来规定信息格式、数据及控制信息的格式、语法：用来规定信息格式、数据及控制信

2、息的格式、编码及信号电平等。编码及信号电平等。 l语义：用来说明通信双方应当怎么做，用于协调与差语义：用来说明通信双方应当怎么做，用于协调与差错处理的控制信息。错处理的控制信息。 l时序：详细说明事件的先后顺序、速度匹配和排序等。时序：详细说明事件的先后顺序、速度匹配和排序等。ISO/OSI协议协议为了使不同计算机厂家生产的计算机能够相互通信，在更为了使不同计算机厂家生产的计算机能够相互通信，在更大的范围内建立计算机网络，国际标准化组织（大的范围内建立计算机网络，国际标准化组织（ISO）在）在1978年提出了年提出了“开放系统互联参考模型开放系统互联参考模型”即著名的即著名的OSI/RM模型（

3、模型（Open System Interconnection/Reference Model）。）。该模型根据网络通信功能的需求，把通信过程分为了七层，该模型根据网络通信功能的需求，把通信过程分为了七层，分别为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、分别为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层，并详细规定了每层要完成的功能及其相表示层和应用层，并详细规定了每层要完成的功能及其相关的协议。关的协议。在这七层中通常将应用层、表示层和会话层作为用户应用在这七层中通常将应用层、表示层和会话层作为用户应用程序的一个部分，而传输层、网络层、数据链路层和物理程序的一个部分，而传输层、

4、网络层、数据链路层和物理层负责在它们之间传送信息层负责在它们之间传送信息 网络系统结构模型图网络系统结构模型图 应用层应用层 应用层是应用层是OSI参考模型的第七层参考模型的第七层,是最高是最高的一层的一层直接面对用户的具体应用，解决了程序应直接面对用户的具体应用，解决了程序应用过程中的问题用过程中的问题提供用户与应用程序之间交互的界面提供用户与应用程序之间交互的界面应用层包含用户应用程序执行通信任务所应用层包含用户应用程序执行通信任务所需要的协议和功能，如常见的需要的协议和功能，如常见的Telnet（远程登录）、（远程登录）、FTP、Web浏览器和浏览器和E-mail都是这层典型的应用。都是

5、这层典型的应用。表示层表示层 表示层是表示层是OSI参考模型的第六层参考模型的第六层对来自应用层的命令和数据进行解释，并对来自应用层的命令和数据进行解释，并按一定的格式传送给会话层按一定的格式传送给会话层这一层定义了文本、图像、音频或视频信这一层定义了文本、图像、音频或视频信息的各种格式息的各种格式实现对数据格式处理、数据编码、数据压实现对数据格式处理、数据编码、数据压缩和解压缩以及数据加密和解密等具体功缩和解压缩以及数据加密和解密等具体功能。能。传输层传输层 传输层是传输层是OSI参考模型的第四层参考模型的第四层负责构建连接的实际技术细节负责构建连接的实际技术细节为数据提供可靠和不可靠的传输

6、为数据提供可靠和不可靠的传输TCP（传输控制协议）用于构建可靠的传（传输控制协议）用于构建可靠的传输连接输连接UDP（用户数据报协议）是用于构建不（用户数据报协议）是用于构建不可靠连接的协议可靠连接的协议网络层网络层 网络层是网络层是OSI参考模型的第三层参考模型的第三层通过对路由选择的计算该层为报文或分组通过对路由选择的计算该层为报文或分组选择最适合的路径，将信息从一台网络设选择最适合的路径，将信息从一台网络设备传送到另一台网络设备备传送到另一台网络设备主要解决在不同子网间的数据通信问题。主要解决在不同子网间的数据通信问题。该层通过寻址、交换、路由算法和连接服该层通过寻址、交换、路由算法和连

7、接服务实现网络设备间数据的高效传输。务实现网络设备间数据的高效传输。数据链路层数据链路层 数据链路层是数据链路层是OSI参考模型的第二层参考模型的第二层网络层为设备提供逻辑地址，而数据链路网络层为设备提供逻辑地址，而数据链路层则提供物理或硬件地址，我们称之为媒层则提供物理或硬件地址，我们称之为媒体访问控制（体访问控制（Media Access Control，MAC）地址，数据链路层定义了网络设）地址，数据链路层定义了网络设备间是如何访问与其连接的介质，并定义备间是如何访问与其连接的介质，并定义了介质上帧的类型。了介质上帧的类型。物理层物理层 OSI参考模型的最底层，负责提供网络连参考模型的最

8、底层，负责提供网络连接的物理技术细节，为网络提供物理连接，接的物理技术细节，为网络提供物理连接，提供机械和电气接口，具体包括以下内容：提供机械和电气接口，具体包括以下内容：l用于定义连网设备的接口类型用于定义连网设备的接口类型l用于定义连网设备的线缆类型用于定义连网设备的线缆类型l用于定义线缆每一端的连接器和每个连接的用于定义线缆每一端的连接器和每个连接的针脚排列针脚排列MAC地址地址 MAC地址也叫物理地址、硬件地址或链路地址，地址也叫物理地址、硬件地址或链路地址，由网络设备制造商生产时写在硬件内部，在计算由网络设备制造商生产时写在硬件内部，在计算机内部以二进制表示。机内部以二进制表示。MA

9、C地址由地址由48位二进制位（位二进制位（6个字节）构成。，个字节）构成。，通常表示为通常表示为12个个16进制数，每进制数，每2个个16进制数之进制数之间用冒号隔开，如：间用冒号隔开，如：00:53:45:05:86:63就就是一个是一个MAC地址，其中前地址，其中前6位代表网络硬件制造位代表网络硬件制造商的编号，它由商的编号，它由IEEE（电气与电子工程师协会）（电气与电子工程师协会）分配，而后分配，而后6位代表该制造商所制造的某个网络位代表该制造商所制造的某个网络产品（如网卡）的系列号。产品（如网卡）的系列号。每台设备上的每台设备上的MAC地址在世界都是惟一的。地址在世界都是惟一的。 I

10、P地址地址 因特网是将全世界范围内的计算机联为一因特网是将全世界范围内的计算机联为一体而构成的通信网络的总称。体而构成的通信网络的总称。网络上的两台计算机之间在相互通信时，网络上的两台计算机之间在相互通信时，在它们所传送的数据包里都会含有某些附在它们所传送的数据包里都会含有某些附加信息，这些附加信息就是发送数据的计加信息，这些附加信息就是发送数据的计算机的地址和接受数据的计算机的地址，算机的地址和接受数据的计算机的地址，该标识地址就是该标识地址就是IP地址。地址。根据根据TCP/IP协议规定，协议规定，IP地址有两个地址有两个版本：版本：IPv4和和IPv6。 IP地址地址IPv4地址由地址由

11、32位二进制数组成。位二进制数组成。例如某台联在因特网上的计算机的例如某台联在因特网上的计算机的IP地址为：地址为：11010010 01001101 10101100 00100010这些数字对于人来说很难记忆这些数字对于人来说很难记忆为了方便记忆，就将组成计算机的为了方便记忆，就将组成计算机的IP地址的地址的32位二进制分成四段，每段位二进制分成四段，每段8位，中间用小数点隔位，中间用小数点隔开，并用十进制数来表示，这样上述计算机的开，并用十进制数来表示，这样上述计算机的IP地址就表示成了：地址就表示成了：4。IP地址地址每个每个IP地址又可分为两部分，即网络号部地

12、址又可分为两部分，即网络号部分和主机号，可以用以下公式表示。分和主机号，可以用以下公式表示。IP地址地址类型号地址地址类型号 + 网络号网络号 + 主机主机号号l网络号（网络号（net-id）：用来指明主机所从属的）：用来指明主机所从属的物理网络的编号。物理网络的编号。l主机号（主机号（host-id）：主机在物理网络中的编）：主机在物理网络中的编号。号。IP地址地址按照网络规模的大小，按照网络规模的大小，IP地址可以分为地址可以分为A、B、C、D、E五类五类lA、B、C类是三种主要的类型地址类是三种主要的类型地址lD类专供多目传送用的多目地址类专供多目传送用的多目地址lE类用于扩展备用地址。

13、类用于扩展备用地址。5类类IP地址的具体格式地址的具体格式0 1 2 3 4 31011 1组播地址组播地址D类类0 1 2 3 4 311111备用备用E类类00 1 8 16 31网络号网络号主机号主机号A类类（超大型网络（超大型网络, 拥有大量主机拥有大量主机(16 777 214)，只有不超过，只有不超过126个网络可获得个网络可获得A类地址）类地址）0 1 2 16 3101网络号网络号主机号主机号B类类（规模适中的网络（规模适中的网络(65 534台主机台主机)使用使用B类地址，首字节大于等于类地址，首字节大于等于128但小于但小于192 ）0 1 2 3 24 3101 1网络号

14、网络号主机号主机号C类类（用于主机不超过（用于主机不超过254台的小型网络，其台的小型网络，其IP地址的首字节大于等于地址的首字节大于等于192但小于但小于224 ）两个特殊的两个特殊的IP地址：地址：l主机号为主机号为“全全0”的的IP地址，称为网络地址，用来表示整个一个网络地址，称为网络地址，用来表示整个一个网络l主机号为主机号为“全全1”的的IP地址，称为直接广播地址，指该网络中的所有主机地址，称为直接广播地址，指该网络中的所有主机IP地址地址A类类IP地址地址l一个一个A类类IP地址由地址由1个字节的网络地址和个字节的网络地址和3个字节主机地址组成，个字节主机地址组成，网络地址在用网络

15、地址在用8位二进制数形式表示时的最高位必须是位二进制数形式表示时的最高位必须是“0”，因此地址范围从因此地址范围从 到到。可用的。可用的A类网络共有类网络共有有有126个，每个网络能容纳个，每个网络能容纳16777214台主机，可以用于主机台主机，可以用于主机数特别多的大型网络。数特别多的大型网络。B类类IP地址地址l一个一个B类类IP地址由地址由2个字节的网络地址和个字节的网络地址和2个字节的主机地址组个字节的主机地址组成，网络地址的二进制形式的最高位必须是成，网络地址的二进制形式的最高位必须是“10”地址范围从地址范围从到到191.255.

16、255.255。可用的。可用的B类网络有类网络有16382个，每个网络最多能容纳个，每个网络最多能容纳65534台主机，适用于中等台主机，适用于中等规模的网络规模的网络C类类IP地址地址l一个一个C类类IP地址由地址由3个字节的网络地址和个字节的网络地址和1个字节的主机地址组个字节的主机地址组成，网络地址二进制形式的最高位必须是成，网络地址二进制形式的最高位必须是“110”范围从范围从到到55。C类网络可达类网络可达209万余个，万余个，每个网络能容纳每个网络能容纳254台主机，适用于小规模的局域网络。台主机，适用于小规模的局域网络。IP地址的地址的

17、“点分十进制点分十进制”表示表示IP地址是一个地址是一个32位的地址码，书写和记忆很不方便位的地址码，书写和记忆很不方便“点分十进制点分十进制”表示：用表示：用4个十进制数来表示一个个十进制数来表示一个IP地址，每个十进制地址，每个十进制数对应数对应 IP地址中的地址中的8位位(1个字节个字节)，相互间用小数点，相互间用小数点 “ ” 隔开。隔开。 例如：例如：800011010 00001010 00100011 00110000A类地址类地址810000010 00011000 00100011 01000100B类地址类地址202.119.23.

18、1211000110 01110111 00010111 00001100C类地址类地址点分十进制表示点分十进制表示 二进制表示二进制表示 IP地址类地址类型型IP地址地址 首字节取值首字节取值 网络号取值网络号取值 举举 例例 A类类 1 126 1 126 42B类类 128 191 128.0 191.255 1C类类 192 223 192.0.0 223.255.255 2A、B、C三类三类IP地址的十进制表示：地址的十进制表示：例：网络类型、网络号和例：网络类型、网络号和IP地址地址10.0.0.

19、015795红色表示红色表示网络号网络号主机主机IP地址地址A类网络类网络C类网络类网络路由器路由器路由器路由器路由器路由器B类网络类网络B类网络类网络IP的寻址规则的寻址规则 网络地址必须唯一。网络地址必须唯一。网络标识不能以数字网络标识不能以数字127开头。在开头。在A类地址中，类地址中，数字数字127保留给内部作为环回地址使用。保留给内部作为环回地址使用。网络标识的第一个字节不能为网络标识的

20、第一个字节不能为255，255作为作为广播地址使用，不能作为主机号使用。广播地址使用，不能作为主机号使用。 网络标识的第一个字节不能为网络标识的第一个字节不能为0，0表示该地表示该地址是网络自身，也不能作为主机号使用。址是网络自身，也不能作为主机号使用。公用地址和私有地址公用地址和私有地址 公用地址在公用地址在Internet中使用，实现中使用，实现Internet中的寻址中的寻址功能。功能。私有地址只能在内部网络中使用，只有通过代理服务器才私有地址只能在内部网络中使用，只有通过代理服务器才能与能与Internet通信。譬如一个公司的网络要连入通信。譬如一个公司的网络要连入Internet，必

21、须申请公用，必须申请公用IP地址。地址。但是考虑到网络安全和内部实验等特殊情况，在但是考虑到网络安全和内部实验等特殊情况，在IP地址中地址中专门保留了三个区域作为私有地址，其地址范围如下：专门保留了三个区域作为私有地址，其地址范围如下：l/8:-55 l/12:-55 l/16:-55TCP/IP协议的意义协议的意义 为实现网络的互连，清楚地表达数据是如何在设为实现网络的互连，清楚地表达数据是如何在设备之间

22、移动的，不同的网络必须遵守一个共同的备之间移动的，不同的网络必须遵守一个共同的协议。协议。目前在网络中使用最为广泛的就是目前在网络中使用最为广泛的就是TCP/IP协议。协议。TCP/IP不仅仅包含两个协议，它是一个协议系不仅仅包含两个协议，它是一个协议系列，包含了一百多个协议，其中列，包含了一百多个协议，其中TCP(传输控制传输控制协议协议)和和IP(网际互连协议网际互连协议)是两个最基本、最重是两个最基本、最重要的协议。我们通常用它们代表整个协议系列。要的协议。我们通常用它们代表整个协议系列。计算机的网络通信计算机的网络通信 TCP/IP协议的层次结构：协议的层次结构：第一层，网络接口和硬件层；第一层，网络接口和硬件层；第二层，网际互连层，主要协议为第二层，网际互连层，主要协议为IP协议；协议；第三层，传输层，主要协议第三层，传输层