计算机网络csk第5

1、第五章 Internet基本知识5.1 Internet基本概念 1、什么是Internet 由遍布全世界的、大大小小的、各种各样的网络组成的一个松散结合的、开放的全球性网络；不为某个人或某个组织所控制，人人都可自由参与，超越种种自然或人为的地理位置的限制，大大缩短了空间距离，达到一种“全球的统一”；网络中的主机间可进行通信和信息交换，实现世界性的资源共享。主要特点：网际网:网络组成的网络，主机间可以迅速、便宜地互相进行通信。规模最大的网络:范围覆盖全世界。98年底主机数达1亿台；2005年底主机数达10亿台。不受时间、空间的限制。各种各样的信息服务内容丰富、信息量大。如E-Mail、FTP、

2、WWW、IP电话、网上贸易、购物、聊天、会议、电子商务。2、Internet的发展史60年代初，由美国国防部高级研究计划局提出设想并实施75年，ARPA网从实验性的网络变成正式使用的网络。83年,美国国家科学机构NSF开始接管ARPA网。86年，NSF建立五大计算机中心,建立基于TCP/IP的计算机网络NSFNET。90年，全球Internet连通。5.2 客户机/服务器的工作模式 (Client/Server) 为实现网络上的资源共享，通常通过分别运行在网络上的不同计算机上的两个独立程序来完成，一者请求资源，另者提供资源服务。 客户/服务器:提供资源的计算机(服务器)上的提供服务的程序称为“

3、服务器程序(服务器)”，使用服务器资源的计算机(客户机)上的请求服务的程序称为“客户程序(客户)”。如: 浏览器WEB服务器 协议:客户机请求服务器及服务器如何应答请求的方法。如：HTTP,FTP,SMTP等。5.3 TCP/IP协议 (传输控制协议/网间协议） Internet上与不同子网间的主机进行数据交换所遵守的网络通信协议。不同于OSI/RM，它是事实上的标准而非国际标准。1、TCP/IP协议的分层模式： 类似于OSI/RM，TCP/IP采用4层的分层模式: 物理层、网络层、传输层和应用层。TCP/IP与OSI/RM分层模式对应关系OSI分层模式TCP/IP分层模式TCP/IP常用协议

4、应用层表示层会话层应用层DNS,HTTP,POP,FTP,SMTP,TELNET,NFS传输层传输层TCP,UDP网络层网络层IP,ARP,RARP,ICMP数据链路层物理层物理层ETHERNET,FDDI,令牌环2、TCP/IP中几个常用的协议及其特点 物理层:只提供各种物理网络及TCP/IP之间的接口。 网络层:寻址层。该层主要协议是IP协议。其任务是将数据包封装成数据报，并选择合适的路由、发送和传递包。配套使用的3个协议： 地址转换协议ARP: 完成IP地址到物理地址的转换 反向地址转换协议RARP: 实现物理地址到IP地址的转换 Internet控制报文协议ICMP: 发送消息，并报告

5、数据包的传送错误TCP/IP常用的协议及其特点(续)传输层:提供端到端的可靠通信。 该层通常使用的两个协议是TCP和UDP。 TCP：一个可靠的面向连接的协议。面向连接服务具有建立连接、数据传输和连接释放三个阶段，而且传输的数据是按顺序到达的。 UDP：提供数据包的传递服务。 通信时不建立连接和释放连接。灵活，宜发送少量数据。TCP/IP中常用的协议及其特点(续)应用层:应用程序通过此层访问网络，为用户和主机间提供了一个接口。常用协议有：DNS(域名系统):域名和IP地址之间转换所使用的协议FTP(文件传输协议):主机之间进行文件交换所使用的协议TELNET:远程登录协议HTTP(超文本传输协

6、议):使用浏览器查询WEB服务器上超文本信息所用的协议。SMTP:简单的邮件传输协议POP:邮局协议5.4 Internet上的地址结构1、什么是IP地址IP地址:Internet上的主机间要进行通信,则每台主机必须具有一个唯一的地址，以区别于其它主机，此唯一地址就是Internet地址，也称为IP地址。( 实际上，IP地址是TCP/IP协议网络的主机的地址。)局域网物理地址的特点: 格式、长度决定于局域网技术，不同局域网物理地址格式不同。 除以太网中主机物理地址统一分配、唯一不重复外，其它局域网的同一类型不同网络中主机的物理地址不一定唯一。Internet采用逻辑地址：IP地址。屏蔽了所有局

7、域网物理地址的差异。使Internet上所有的主机地址在网络层(IP层)得到统一。IP地址的实现层:网络层,即OSI/RM的第三层 或 TCP/IP的第二层。IP地址的分层结构:网络地址 + 主机地址。由专门的机构进行统一的地址分配（保证唯一且不重复）。TCP/IP网络通信:数据通信过程中,先查找主机的网络地址，依据网络地址找到主机所在的网络，再在一个具体的网络(物理网络)内部查找主机。 2、IP地址的组成 IP地址的组成物理网络:在Internet中,通过Router 互联的两个网络的每一个都 成为物理网络。网络地址:用于区别不同物理网络的地 址部分。网络地址:用于区别同一物理子网中的 不同

8、主机的地址部分。IP地址的组成:网络地址 + 主机地址。 IP地址的表示方法IP地址的格式: 4个字节(32位),分为4段,每段 1字节(8位),每段的取值范围为0255，段间用“.”隔开。IP地址的表示方法: 二进制表示： 10000111.11000010.00100100.00100110 点分十进制表示： 8IP地址从二进制转换为十进制二进制 abcdefgh (ah:0|1)转换为十进制 a*27+b*26+c*25+d*24 +e*23+f*22+g*21+h*20如：11010110 214(=1*27+1*26+0*25+1*24 +0*23+1*22+1*21+0*20 )3

9、、IP地址的分类：按IP地址a.b.c.d的第一段a的取值范围划分为A、B、C、D、E五类。规则IP地址结构表释地址类a二进制a十进制每网络主机数网上网络数A类地址0XXXXXXX 112616777214(224-2)126 (28-1 )B类地址10XXXXXX12819165534 (216-2)16384 (216-2)C类地址110XXXXX192223254 (28 -2)2097152(224-3)D类地址1110XXXX224239多目地址E类地址11110XXX240255保留备用规则IP地址结构图释010110A类:B类:C类:图例:网络地址部分主机地址部分 1110Mul

10、ticast AddressD类:注释:A类地址: a段为0XXXXXXX(1a126),前8位为网络地址，后24位为主机地址。因8位网络地址首位为0并且a=0、127留作特殊用途,故共有28-1-2 =126个A类地址;后24位主机地址位除全为0及全为1的2个,共可容纳主机224-2=16777214。 B类地址: a段为10XXXXXX(128a191),前16位为网络地址,后16位为主机地址。因16位网络地址前2位固定,故共有216-2=16384个B类地址；后16位主机地址位除全为0及全为1的2个，共可容纳主机216-2=65534台主机。C类地址: a段为110XXXXX(192a2

11、23)，前24位为网络地址，后8位为主机地址。因24位网络地址前3位固定,故共有 224-3 =2097152个C类地址；后16位主机地址位除全为0及全为1的2个，共可容纳主机28-2=254台主机。D类:224a239,多目地址。E类:240a255,保留。4、Internet上的几个特殊IP地址1) 回送地址:127.b.c.d用于网络软件测试及本地机进程间通信。2) 直接广播地址:主机地址全为1的IP地址,用于同时向网上所有主机发送报文。3)有限广播地址:32位全为1的IP地址,用于本网广播。4) 全“0”地址:32位全为0的IP地址称之。5) “0”地址:网络地址的每一位为0的IP地址

12、，被称为本地网。当主机想跟本网内另一主机进行通信时,可使用“0”地址。*私用IP地址空间：根据Internet地址分配授权机构 ( Internet Assigned Numbers Authority，IANA ) 建议,私用网络应采用如下地址空间:A类(1个):55 (/8)B类(16个):55 (/12)C类(256个):55 (/16)5.5 子网掩码 子网掩码的应用背景:因特主机数目的急增带来IP地址资源危机。解决方案： 扩展IP地址,采用16字节IP地址方案。 节省IP地址资源,子网划分,减少浪费。1、什么是子网掩码 子网掩码:4字节32位二进制值,用于“屏蔽” IP地址的一部分，

13、可将一个IP地址分离出网络地址和主机地址，表示形式与IP地址类似。2、网络地址和主机地址 位与:二进制位运算 网络地址:子网掩码中为1的位分离出IP地址中的部分，即将32位的IP地址与32位子网掩码逐位进行二进制“与”，得到的一个新的32位地址即该IP地址对应主机的网络地址。 主机地址:子网掩码中为0的位分离出IP地址中的部分。位运算1 与 11 与 0 0 与 1 0 与 0结 果1000例：IP地址1: 10011111.11100000.01000111.10000001 (29)子网掩码: 11111111.11111111.11100000.00000000() 网络地址: 1001

14、1111.11100000.01000000.00000000()IP地址2: 10011111.11100000.01100111.01100011 (9)网络地址: 10011111.11100000.01100000.00000000()地址1和地址2虽属于同一B类网，然而带子网掩码运算出它们分属不同子网。P70表5.5给出了B类地址划分子网的几种子网掩码模式,并对子网数及子网主机数作了分析。3、A类、B类、C类IP地址的标准子网掩码A类:11111111.00000000.00000000.00000000 (或 a.b.c.d/8 )B类:11111111.11111111.0000

15、0000.00000000 (或 a.b.c.d/16)C类:11111111.11111111.11111111.00000000 (或 a.b.c.d/24) 通过子网掩码可进一步划分子网,可进一步判断某主机是在本地网络还是远程网络中。 IP地址=网络地址+子网地址+主机地址5.6 域名系统（DNS-domain name system） 域名:Internet上的一种便于人们理解记忆的字符型的主机层次命名机制。从技术上讲，域名只是一个Internet中用于解决IP地址对应问题的一种方法。如: IP地址为 对应主机域名为 域名系统:Internet上这种层次型名字管理机制叫域名系统。 IP

16、地址与域名关系:每个域名只唯一对应一个IP地址;每个IP地址可有多个域名与之对应。1、域名系统（DNS）的层次命名机构 所谓层次域名机制，就是按层次型结构依次为主机命名。根域CNEDUGOVCOMNETORGINTUK美国机构英国域名中国域名ACEDUNET顶级域 (NIC，中央管理机构)COM* 一级域名含义：.EDU 教育部门.GOV 政府部门 商业性的机构或公司.NET 网络服务的机构或公司.ORG 非盈利的组织、团体.INT美国国际组织.MIL军事部门.XX由两个字母组成的国家代码，如中国为.CN，日本为.JP等。 Internet域名注册由Internet域名和地址管理公司 （ In

17、ternet Corporation for Assigned Names and Numbers，ICANN ） 组织管理，具体的注册工作由全球通过ICANN认证的各级域名注册公司来管理。* Internet域名注册 一般来说大型的或有国际业务的公司或机构不使用国家代码。这种不带国家代码的域名也叫国际域名。这种情况下，域名的第二层就是代表一个机构或公司的特征部分，如 中的IBM。 2、域名的表示方式 在域名地址表达式中，最右边的是最高层次的域名（顶级域名），最左边的是主机名，自左向右，右边的域是左边域的上一级域，域与域之间用圆点隔开。 例： 3、域名的解析过程域名服务器:在网络通讯过程中,主

18、机的域名必须转换成IP地址,Internet上就出现了将主机域名转化为 IP地址的系统软件,安装这种软件并完成这种转换的主机叫域名服务器(DNS SERVER), DNS 是一个基于C/S的数据库。在此数据库中,每个主机的域名和IP地址是一一对应的。域名与IP地址之间的转换当客户机向本地域名服务器发出请求，请求将目标主机的域名解析成IP地址，本地域名服务器检查其辖区内主机的域名，若查出对应的IP地址则返回给客户机，否则将请求送达根域名服务器，根域名服务器将相应一级域名服务器IP地址返回给本地域名服务器，本地域名服务器再将请求送达一级域名服务器，一级域名服务器将查出对应的IP地址或相应下级域名服务器IP地址返回给本地域名服务器，最终本地域名服务器将查到的IP地址返回客户机。 域名的解析过程： 本地域名服务器客户机根域名服务器 域名服务器 域名服务器第六章 中国