第4章43TCPIP协议与网络互连(阅读)课件

4.3TCP/IP协议

与网络互连4.3.1分组交换原理4.3.2网络分层结构与TCP/IP协议4.3.3IP协议与路由器4.3TCP/IP协议

与网络互连44.3.1分组交换原理4.3.1分组交换原理通信系统中“交换”的含义“交换”(switching)的含义就是转接——把一条链路转接到另一条链路，使它们连通起来从通信资源的分配角度来看，“交换”就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源常用的交换方式：电路交换分组交换…交换机通信系统中“交换”的含义“交换”(switching)的含义什么是电路交换？电路交换的过程：建立连接通信释放连接应用：电话通信((((交换机交换机交换机交换机用户线用户线中继线中继线BDCA分析：通话全过程中用户始终占用端到端的传输信道由于计算机数据传输具有突发性，不适合计算机数据通信什么是电路交换？电路交换的过程：((((交换机交换机交换机交什么是分组交换(PacketSwitching)?分组交换的要点：被传输的数据必须划分为若干“分组”(packet,简称“包”)进行传输每个分组中必须包含收发双方的地址每个分组由分组交换机进行处理、存储和转发才能送达目的地每个分组的格式如下：有效载荷(传输的数据)校验信息发送计算机地址目的计算机地址编号分组交换示意：321（c）132（b）不同的包在不同链路上进行传输123321（d）到接收方后，再将收到的包按顺序组合在一起321321（a）发送方将数据分成3个包表示分组交换机什么是分组交换(PacketSwitching)?分组交换分组交换与存储转发的过程发送数据的计算机将包发给它所连接的分组交换机交换机每收到一个包，就检查该包的目的地地址：若数据包目的地是直接与之相连的计算机，交换机就将包发往该计算机若目的地不是本分组交换机上的计算机，则选择一个输出端口，通过连接该端口的高速数字线路转发给另一台交换机（如果线路忙，则可放在对应的缓冲器中排队等候）下一台交换机收到数据包之后，重复过程2直到数据包到达目的计算机为止例1：计算机C发送数据包给计算机H例2：计算机A发送数据包给计算机G交换机1123412345交换机2123412345交换机3123451234交换机4123451234高速数字通信干线ABCDEFGH分组交换与存储转发的过程发送数据的计算机将包发给它所连接的分组交换机中的存储转发过程H1A分组交换网BDECH5H6H4H2H3H1

向

H5

发送分组交换机主机在交换机

E

暂存查找转发表找到转发的端口最后到达目的主机

H5在交换机

C

暂存查找转发表找到转发的端口在交换机

A

暂存查找转发表找到转发的端口分组交换机中的存储转发过程H1A分组交换网BDECH5H6H分组交换网中传输路径的变化H1A分组交换网BDECH5H6H4H2H3H1向H5发送分组H2向H6发送分组注意分组路径的变化！交换机主机分组交换网中传输路径的变化H1A分组交换网BDECH5H6H实现分组交换的关键设备：

——分组交换机分组交换机的任务是：负责包（分组）的转发分组交换机的工作方式是：存储转发+路由选择分组交换机的工作过程：从输入端口收到一个包后，放入缓冲区，检查数据包的目的计算机地址，查转发表，决定该送哪个输出端口进行转发把包从输入缓冲器中取出，送到相应输出端口的缓冲区中排队输出端口每发送完一个包，就从自己的缓冲区中提取下一个包进行发送…输入分组输出分组路由表及路由选择协议33输入端口…1122交换结构转发表分组处理…输出端口…113322实现分组交换的关键设备：

—分组交换技术的优点和问题优点：高效动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用。灵活以分组为传送单位和查找路由。迅速不必先建立连接就能向其他主机发送分组。可靠保证可靠性的网络协议；分布式的路由选择协议使网络有很好的生存性。分组交换带来的问题：分组在各结点存储转发时需要排队，这就会造成一定的时延。分组必须携带的首部（里面有必不可少的控制信息）也造成了一定的开销。分组交换技术的优点和问题优点：分组交换技术的应用几乎所有数据通信网都采用分组交换技术：交换式以太局域网、移动通信网（手机）公用数据网（传统的广域网）低速：X.25公共分组交换网（传输速率仅64kbps）利用公共电话网以分组交换方式进行数据传输中速：使用光纤作为传输介质帧中继交换网（传输速率可达2Mbps）中高速：使用光纤作为传输介质SMDS（交换多兆位数据服务网）ATM广域网(155Mbps或者更高)因特网（Internet）分组交换技术的应用几乎所有数据通信网都采用分组交换技术：小结：不同分组交换网的比较不同的分组交换网，基于不同的技术，采用不同的协议：物理层：不同的传输介质不同的信号编码方法不同的拓扑结构链路层：不同的编址方法和分组(包)格式不同的共享介质方法不同的差错检测与处理措施不同的链路层协议,需使用不同的网卡和分组交换机不同的物理层协议，需使用不同的介质和发送/接收电路小结：不同分组交换网的比较不同的分组交换网，基于不同的技术，附：分组交换网的2种通信方式无连接服务通信过程中，双方不需要预先建立连接，所传输的数据包未必都经过相同的路径进行传输优点：灵活方便，比较迅速缺点：不能防止包的丢失、重复或失序面向连接服务（虚电路方式）先建立连接，再进行数据传输，全部传输完毕后再释放连接所有包都经同一路径顺序传送，每个包的头部只需标明使用哪一条“连接”进行传送，不需要再包含目的计算机的地址优点：提高可靠性321（无连接服务）132（面向连接服务）注：虚电路只是一条逻辑上的连接，并不是真正建立了一条物理连接附：分组交换网的2种通信方式无连接服务321（无连接服务）14.3.2网络分层结构

与TCP/IP协议（1）网络的分层结构（2）TCP/IP协议(栈)4.3.2网络分层结构

与TCP/IP（1）网络的分层结构（1）网络的分层结构(2)TCP/IP协议(栈)(2)TCP/IP协议(栈)什么是TCP/IP协议？TCP/IP是网络互连的工业标准，它包含了100多个协议，其中：TCP（传输控制协议)和IP(网际协议)是两个最基本、最重要的协议4321网络接口和硬件层(以太网,FDDI,X.25,ATM等)网络互连层（IP）传输层（TCP或UDP）应用层(SMTP,HTTP,FTP等)如电子邮件、HTML文档等应用数据应用数据转换为1个或多个TCP数据段或UDP数据段TCP或UDP数据报封装为IP数据报IP数据报封装为以太网信息帧或ATM信元后进行传输负责把数据封装为TCP或UDP数据报，在两个应用程序之间传送数据负责把数据封装为IP数据报，并负责把IP数据报从发送方计算机通过物理网络传送到接受方计算机负责将IP数据报封装成能在物理网络（局域网、广域网）中传输的帧，并进行传输应用程序与应用程序之间通信时使用的协议什么是TCP/IP协议？TCP/IP是网络互连的工业标准，它例:浏览网页时使用的TCP/IP协议4321网络接口和硬件层(以太网)网络互连层（IP）传输层（TCP协议）应用层(HTTP协议)HTML文档（网页）HTML文档转换为多个TCP数据报TCP数据报封装为IP数据报IP数据报封装为以太网信息帧进行传输浏览器使用HTTP协议向Web服务器请求网页网页所对应的HTML文档拆分并封装为若干个TCP数据报，由Web服务器一个一个地进行发送负责把每个TCP报封装为IP数据报，在路由器之间进行传送，直到目的计算机所在局域网连接的路由器为止路由器负责将IP数据报封装成以太网帧，在局域网中传输给浏览器例:浏览网页时使用的TCP/IP协议4网络接口和硬件层网络4.3.3IP协议和路由器（IPv4）4.3.3IP协议和路由器（IPv4）因特网上的计算机如何统一编址？因特网上的每台计算机使用“IP地址”作为其标识IP地址的特点：惟一性：网络上的每台计算机都有一个与众不同的惟一的IP地址简明性：所有地址的长度都是32个二进位IP地址的格式：包含网络号和主机号2个部分A类地址B类地址C类地址主机号（24位）网络号0主机号(8位)网络号011主机号（16位）网络号01指明计算机所属网络的编号指明计算机在该网络中的编号由网络号中的最高1～4位指明该IP地址的类型：分为A,B,C,D,E五类IP地址因特网上的计算机如何统一编址？因特网上的每台计算机使用“I5类IP地址的具体格式01234310111组播地址D类01234311111备用E类00181631网络号主机号A类（超大型网络,拥有大量主机(≤16777214)，只有不超过126个网络可获得A类地址）012163101网络号主机号B类（规模适中的网络(≤65534台主机)使用B类地址，首字节大于等于128但小于192

）01232431011网络号主机号C类（用于主机不超过254台的小型网络，其IP地址的首字节大于等于192但小于224

）两个特殊的IP地址：主机号为“全0”的IP地址，称为网络地址，用来表示整个一个网络主机号为“全1”的IP地址，称为直接广播地址，指整个网络中的所有主机5类IP地址的具体格式01234IP地址的“点分十进制”表示IP地址是一个32位的地址码，书写和记忆很不方便“点分十进制”表示：用4个十进制数来表示一个IP地址，每个十进制数对应IP地址中的8位(1个字节)，相互间用小数点“．”隔开。例如：800011010000010100010001100110000A类地址810000010000110000010001101000100B类地址211000110011101110001011100001100C类地址点分十进制表示二进制表示IP地址类型IP地址首字节取值网络号取值举例

A类11261126 42B类128191128.0191.255 1C类192223192.0.0223.255.255 2A、B、C三类IP地址的十进制表示：IP地址的“点分十进制”表示IP地址是一个32位的地址码，书网络类型、网络号和IP地址举例15795红色表示网络号主机IP地址主机IP地址主机IP地址主机IP地址A类网络C类网络路由器路由器路由器B类网络B类网络网络类型、网络号和IP地址举例10.0.什么是子网？考虑：小型网络越来越多（只有几十台主机，有的甚至只有2、3台计算机），如果这些小网络也占用一个网络号，地址空间浪费太大。为此引入了“子网”的概念子网：把标准IP地址中的主机号划分成“子网号”和“主机号”两部分,也就是把一个大网划分成若干小一些的“子网”例如：对于C类地址中的8位主机号：划出2位作为子网号，那么2个子网的每一个均可容纳62台主机划出3位作为子网号，那么6个子网中每个可容纳的主机减少为30台(注：全0和全1通常不能作为子网号)主机号网络号（标准IP地址）网络号主机号子网号（子网IP地址）什么是子网？考虑：小型网络越来越多（只有几十台主机，有的甚至关于子网掩码子网掩码——一个32位的代码，其中与IP地址中网络号、子网号对应位置处的二进位是“1”，与主机号对应位置处的二进位是“0”三类IP地址的默认子网掩码：A类地址:B类地址：C类地址:子网掩码的用途：从IP地址中分离出网络号和子网号方法：使用子网掩码与IP地址进行逻辑乘例1：若某主机IP地址为：2（C类地址）它的子网掩码为：两者逻辑乘结果＝网络号＝（前24位）例2：若某主机IP地址为：20（C类地址）它的子网掩码为：40逻辑乘结果＝网络号＝110101000001000000000010

01110000(前28位)关于子网掩码子网掩码——一个32位的代码，其中与IP地址中网IP数据报的格式相互连接的异构网络，它们使用的数据包（或帧）格式互不兼容，因此不能直接将一个网络送来的包传送给另一个网络解决方法：IP协议定义了一种独立于各种物理网的统一的数据包格式，称为IP数据报（IPdatagram）IPv4数据报格式：头部03478151631数据区数据(最少1B，包含头部最大64KB）接收IP数据报的主机IP地址32bit发送IP数据报的主机IP地址32bit数据报总长度16bit服务类型头部长度版本号标志片偏移13bit头部检验和16bit生成时间8bit协议8bit标识16bit可选字段（长度可变）填充源地址和目的地址有效载荷校验信息IP数据报的格式相互连接的异构网络，它们使用的数据包（或帧）采用TCP/IP协议时

主机甲向主机乙传送文件的过程5432154321主机

甲AP2AP1主机乙应用进程把需要传送的文件交给应用层文件数据采用TCP/IP协议时

主机甲向主机乙传送文件的过主机甲向主机

乙

发送文件5432154321主机

甲AP2AP1主机乙应用层把文件数据加上应用层首部，成为应用层PDU，交给传输层H5文件数据主机甲向主机乙发送文件5432154321主机甲A主机甲向主机

乙

发送文件5432154321主机

甲AP2AP1主机

乙传输层加上首部，成为传输层报文(TCP报文或UDP报文)，交给网络层H4H5文件数据主机甲向主机乙发送文件5432154321主机甲AP主机甲向主机

乙

发送文件5432154321主机

甲AP2AP1主机

乙网络层加上首部成为IP数据报(IP分组)，然后交给数据链路层H3H4H5文件数据主机甲向主机乙发送文件5432154321主机甲AP主机甲向主机

乙

发送文件5432154321主机

甲AP2AP1主机乙链路层再加上链路层的首部，成为数据链路层的帧，交给物理层进行传送H3H4H5文件数据H2主机甲向主机乙发送文件5432154321主机甲AP主机甲向主机

乙

发送文件5432154321物理传输媒体主机

甲AP2AP1电信号(或光信号)在物理媒体中传播,从发送端物理层传送到接收端物理层主机

乙传输层网络层链路层物理层应用层传输层网络层链路层物理层应用层主机甲向主机乙发送文件5432154321物理传输媒体主机甲向主机

乙

发送文件5432154321主机甲AP2AP1主机乙物理层接收到比特流，上交给数据链路层H3H4H5文件数据H2主机甲向主机乙发送文件5432154321主机甲AP2主机甲向主机

乙

发送文件5432154321主机

甲AP2AP1主机

乙数据链路层剥去帧的首部，取出数据部分，上交给网络层H3H4H5文件数据主机甲向主机乙发送文件5432154321主机甲AP主机甲向主机

乙

发送文件5432154321主机

甲AP2AP1主机乙网络层剥去首部，取出数据部分上交给传输层H4H5文件数据主机甲向主机乙发送文件5432154321主机甲AP主机甲向主机

乙

发送文件5432154321主机

甲AP2AP1主机乙传输层剥去首部，取出数据部分上交给应用层H5文件数据主机甲向主机乙发送文件5432154321主机甲AP主机甲向主机

乙

发送文件5432154321主机甲AP2AP1主机

乙应用层剥去首部，取出文件数据上交给应用进程文件数据主机甲向主机乙发送文件5432154321主机甲AP2主机甲向主机

乙

发送文件5432154321主机

甲AP2AP1主机乙我收到了

AP1

发来的文件！主机甲向主机乙发送文件5432154321主机甲AP网络互连与路由器网络互连与路由器网络互连问题为了把不同类型的网络互连成一个统一的网络，必须解决：所有计算机应统一编址传输的数据包格式应该统一···解决方案：统一采用TCP/IP协议！使用的网络互连设备：路由器EthernetFDDIATM(a)实际的物理网络IP路由器主机主机主机主机主机主机主机主机(b)用户所看到的网络多个异构网络互连而成的计算机网络主机主机主机主机主机主机主机主机TCP/IPEthernetFDDICSMA/CD令牌ATM面向连接X.25（光纤、微波、卫星、同轴、电话、双绞线）虚电路不同的链路层不同的物理层统一的应用层、传输层和网络层网络互连问题为了把不同类型的网络互连成一个统一的网络，必须解路由器的功能在两个物理网络之间转发IP数据报（主机A→主机B）：若B与A在同一个网络中，IP数据报就直接经网络1交给B而不需要经过路由器若B与A不在同一个网络中，则主机A应将IP数据报发送给所在网络中的路由器，由该路由器按转发表将IP数据报进行转发网络接口层主机A主机B路由器网络2网络14321传输层应用层网络互连层网络互连层网络接口层网络接口层传输层应用层网络互连层4321路由器的功能在两个物理网络之间转发IP数据报（主机A→主机B路由器的作用与连接路由器是一种能够连接异构网络的分组交换机，其作用是：按照路由表在网络之间转发数据包根据需要对数据包的格式进行转换路由器的IP地址设置：当路由器某端口连接一个物理网络时，该端口应分配IP地址该端口的IP地址，其网络号必须与所连接物理网络的网络号相同例：

57网络地址

A类网络网络地址B类网络FDDI广域网网络地址C类网络R1R2主机A主机B1212路由器的作用与连接路由器是一种能够连接异构网络的分组交换机，路由器的工作过程工作过程：发送端计算机将数据封装成IP数据报的形式，发送给路由器路由器接收到IP数据报之后，根据IP数据报中目的地主机的IP地址，查找路由表，选择转发路径根据下个网络所使用的协议，将IP数据报封装成相应的数据包（帧）格式，送入缓冲器中排队在数据链路空闲时将数据包转发到另一网络若目的地计算机就在该网络上，则送达计算机，否则再传送给下一个路由器进行处理例：主机A=>主机B7

5FDDI广域网R1R2主机A主机B1212路由器的工作过程工作过程：7IP数据报传输过程1主机A完成的操作：地址解析（AddressResolution）将主机A的IP地址和路由器R1端口1的IP地址转换为所在以太网的MAC地址将IP数据报“封装”为以太网帧通过以太网将该帧发送到路由器R1的端口1IP头部数据头部尾部主机A和路由器R1端口1的MAC地址以太网帧数据主机A和主机B的IP地址IP数据报IP头部IP地址MAC地址0A:07:4B:12:82:360A:9C:BC:71:32:8D0A:11:9A:68:01:990A:07:82:90:CC:1F0A:77:76:EF:03:280A:82:8F:5A:BE:FAIP数据报传输过程1主机A完成的操作：IP头部数据头部尾部主IP数据报传输过程2路由器R1完成如下操作：接收主机A发来的以太网帧，取出IP数据报进行分析根据目的地主机的网络号查找路由表，得知应向端口2转发IP数据报（下一跳地址为端口2）由于端口2连接的是FDDI网，因此进行地址解析：将路由器R1端口2的IP地址和主机B的IP地址转换为所在FDDI网的物理地址将IP数据报封装成FDDI帧并通过FDDI网发送到主机B（路由器R1的端口2主机B）数据头部尾部路由器R1端口2和主机B的物理地址FDDI帧IP头部IP头部数据头部尾部主机A和路由器R1端口1的MAC地址以太网帧IP数据报传输过程2路由器R1完成如下操作：数据头部尾部路IP数据报传输过程3主机B完成的操作：接收路由器R1发送来的FDDI帧从FDDI帧中取出IP数据报交给上层协议处理TCP/IP协议的数据封装示意图：应用层传输层网络互连层物理帧尾部应用程序数据TCP头部IP头部帧头部应用程序数据如网页、邮件生成应用程序数据TCP头部TCP数据报UDP数据报生成IP数据报应用程序数据TCP头部IP头部生成网络接口与硬件层IP数据报传输过程3主机B完成的操作：应用层传输层网络物4.3TCP/IP协议

与网络互连4.3.1分组交换原理4.3.2网络分层结构与TCP/IP协议4.3.3IP协议与路由器4.3TCP/IP协议

与网络互连44.3.1分组交换原理4.3.1分组交换原理通信系统中“交换”的含义“交换”(switching)的含义就是转接——把一条链路转接到另一条链路，使它们连通起来从通信资源的分配角度来看，“交换”就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源常用的交换方式：电路交换分组交换…交换机通信系统中“交换”的含义“交换”(switching)的含义什么是电路交换？电路交换的过程：建立连接通信释放连接应用：电话通信((((交换机交换机交换机交换机用户线用户线中继线中继线BDCA分析：通话全过程中用户始终占用端到端的传输信道由于计算机数据传输具有突发性，不适合计算机数据通信什么是电路交换？电路交换的过程：((((交换机交换机交换机交什么是分组交换(PacketSwitching)?分组交换的要点：被传输的数据必须划分为若干“分组”(packet,简称“包”)进行传输每个分组中必须包含收发双方的地址每个分组由分组交换机进行处理、存储和转发才能送达目的地每个分组的格式如下：有效载荷(传输的数据)校验信息发送计算机地址目的计算机地址编号分组交换示意：321（c）132（b）不同的包在不同链路上进行传输123321（d）到接收方后，再将收到的包按顺序组合在一起321321（a）发送方将数据分成3个包表示分组交换机什么是分组交换(PacketSwitching)?分组交换分组交换与存储转发的过程发送数据的计算机将包发给它所连接的分组交换机交换机每收到一个包，就检查该包的目的地地址：若数据包目的地是直接与之相连的计算机，交换机就将包发往该计算机若目的地不是本分组交换机上的计算机，则选择一个输出端口，通过连接该端口的高速数字线路转发给另一台交换机（如果线路忙，则可放在对应的缓冲器中排队等候）下一台交换机收到数据包之后，重复过程2直到数据包到达目的计算机为止例1：计算机C发送数据包给计算机H例2：计算机A发送数据包给计算机G交换机1123412345交换机2123412345交换机3123451234交换机4123451234高速数字通信干线ABCDEFGH分组交换与存储转发的过程发送数据的计算机将包发给它所连接的分组交换机中的存储转发过程H1A分组交换网BDECH5H6H4H2H3H1

向

H5

发送分组交换机主机在交换机

E

暂存查找转发表找到转发的端口最后到达目的主机

H5在交换机

C

暂存查找转发表找到转发的端口在交换机

A

暂存查找转发表找到转发的端口分组交换机中的存储转发过程H1A分组交换网BDECH5H6H分组交换网中传输路径的变化H1A分组交换网BDECH5H6H4H2H3H1向H5发送分组H2向H6发送分组注意分组路径的变化！交换机主机分组交换网中传输路径的变化H1A分组交换网BDECH5H6H实现分组交换的关键设备：

——分组交换机分组交换机的任务是：负责包（分组）的转发分组交换机的工作方式是：存储转发+路由选择分组交换机的工作过程：从输入端口收到一个包后，放入缓冲区，检查数据包的目的计算机地址，查转发表，决定该送哪个输出端口进行转发把包从输入缓冲器中取出，送到相应输出端口的缓冲区中排队输出端口每发送完一个包，就从自己的缓冲区中提取下一个包进行发送…输入分组输出分组路由表及路由选择协议33输入端口…1122交换结构转发表分组处理…输出端口…113322实现分组交换的关键设备：

—分组交换技术的优点和问题优点：高效动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用。灵活以分组为传送单位和查找路由。迅速不必先建立连接就能向其他主机发送分组。可靠保证可靠性的网络协议；分布式的路由选择协议使网络有很好的生存性。分组交换带来的问题：分组在各结点存储转发时需要排队，这就会造成一定的时延。分组必须携带的首部（里面有必不可少的控制信息）也造成了一定的开销。分组交换技术的优点和问题优点：分组交换技术的应用几乎所有数据通信网都采用分组交换技术：交换式以太局域网、移动通信网（手机）公用数据网（传统的广域网）低速：X.25公共分组交换网（传输速率仅64kbps）利用公共电话网以分组交换方式进行数据传输中速：使用光纤作为传输介质帧中继交换网（传输速率可达2Mbps）中高速：使用光纤作为传输介质SMDS（交换多兆位数据服务网）ATM广域网(155Mbps或者更高)因特网（Internet）分组交换技术的应用几乎所有数据通信网都采用分组交换技术：小结：不同分组交换网的比较不同的分组交换网，基于不同的技术，采用不同的协议：物理层：不同的传输介质不同的信号编码方法不同的拓扑结构链路层：不同的编址方法和分组(包)格式不同的共享介质方法不同的差错检测与处理措施不同的链路层协议,需使用不同的网卡和分组交换机不同的物理层协议，需使用不同的介质和发送/接收电路小结：不同分组交换网的比较不同的分组交换网，基于不同的技术，附：分组交换网的2种通信方式无连接服务通信过程中，双方不需要预先建立连接，所传输的数据包未必都经过相同的路径进行传输优点：灵活方便，比较迅速缺点：不能防止包的丢失、重复或失序面向连接服务（虚电路方式）先建立连接，再进行数据传输，全部传输完毕后再释放连接所有包都经同一路径顺序传送，每个包的头部只需标明使用哪一条“连接”进行传送，不需要再包含目的计算机的地址优点：提高可靠性321（无连接服务）132（面向连接服务）注：虚电路只是一条逻辑上的连接，并不是真正建立了一条物理连接附：分组交换网的2种通信方式无连接服务321（无连接服务）14.3.2网络分层结构

与TCP/IP协议（1）网络的分层结构（2）TCP/IP协议(栈)4.3.2网络分层结构

与TCP/IP（1）网络的分层结构（1）网络的分层结构(2)TCP/IP协议(栈)(2)TCP/IP协议(栈)什么是TCP/IP协议？TCP/IP是网络互连的工业标准，它包含了100多个协议，其中：TCP（传输控制协议)和IP(网际协议)是两个最基本、最重要的协议4321网络接口和硬件层(以太网,FDDI,X.25,ATM等)网络互连层（IP）传输层（TCP或UDP）应用层(SMTP,HTTP,FTP等)如电子邮件、HTML文档等应用数据应用数据转换为1个或多个TCP数据段或UDP数据段TCP或UDP数据报封装为IP数据报IP数据报封装为以太网信息帧或ATM信元后进行传输负责把数据封装为TCP或UDP数据报，在两个应用程序之间传送数据负责把数据封装为IP数据报，并负责把IP数据报从发送方计算机通过物理网络传送到接受方计算机负责将IP数据报封装成能在物理网络（局域网、广域网）中传输的帧，并进行传输应用程序与应用程序之间通信时使用的协议什么是TCP/IP协议？TCP/IP是网络互连的工业标准，它例:浏览网页时使用的TCP/IP协议4321网络接口和硬件层(以太网)网络互连层（IP）传输层（TCP协议）应用层(HTTP协议)HTML文档（网页）HTML文档转换为多个TCP数据报TCP数据报封装为IP数据报IP数据报封装为以太网信息帧进行传输浏览器使用HTTP协议向Web服务器请求网页网页所对应的HTML文档拆分并封装为若干个TCP数据报，由Web服务器一个一个地进行发送负责把每个TCP报封装为IP数据报，在路由器之间进行传送，直到目的计算机所在局域网连接的路由器为止路由器负责将IP数据报封装成以太网帧，在局域网中传输给浏览器例:浏览网页时使用的TCP/IP协议4网络接口和硬件层网络4.3.3IP协议和路由器（IPv4）4.3.3IP协议和路由器（IPv4）因特网上的计算机如何统一编址？因特网上的每台计算机使用“IP地址”作为其标识IP地址的特点：惟一性：网络上的每台计算机都有一个与众不同的惟一的IP地址简明性：所有地址的长度都是32个二进位IP地址的格式：包含网络号和主机号2个部分A类地址B类地址C类地址主机号（24位）网络号0主机号(8位)网络号011主机号（16位）网络号01指明计算机所属网络的编号指明计算机在该网络中的编号由网络号中的最高1～4位指明该IP地址的类型：分为A,B,C,D,E五类IP地址因特网上的计算机如何统一编址？因特网上的每台计算机使用“I5类IP地址的具体格式01234310111组播地址D类01234311111备用E类00181631网络号主机号A类（超大型网络,拥有大量主机(≤16777214)，只有不超过126个网络可获得A类地址）012163101网络号主机号B类（规模适中的网络(≤65534台主机)使用B类地址，首字节大于等于128但小于192

）01232431011网络号主机号C类（用于主机不超过254台的小型网络，其IP地址的首字节大于等于192但小于224

）两个特殊的IP地址：主机号为“全0”的IP地址，称为网络地址，用来表示整个一个网络主机号为“全1”的IP地址，称为直接广播地址，指整个网络中的所有主机5类IP地址的具体格式01234IP地址的“点分十进制”表示IP地址是一个32位的地址码，书写和记忆很不方便“点分十进制”表示：用4个十进制数来表示一个IP地址，每个十进制数对应IP地址中的8位(1个字节)，相互间用小数点“．”隔开。例如：800011010000010100010001100110000A类地址810000010000110000010001101000100B类地址211000110011101110001011100001100C类地址点分十进制表示二进制表示IP地址类型IP地址首字节取值网络号取值举例

A类11261126 42B类128191128.0191.255 1C类192223192.0.0223.255.255 2A、B、C三类IP地址的十进制表示：IP地址的“点分十进制”表示IP地址是一个32位的地址码，书网络类型、网络号和IP地址举例15795红色表示网络号主机IP地址主机IP地址主机IP地址主机IP地址A类网络C类网络路由器路由器路由器B类网络B类网络网络类型、网络号和IP地址举例10.0.什么是子网？考虑：小型网络越来越多（只有几十台主机，有的甚至只有2、3台计算机），如果这些小网络也占用一个网络号，地址空间浪费太大。为此引入了“子网”的概念子网：把标准IP地址中的主机号划分成“子网号”和“主机号”两部分,也就是把一个大网划分成若干小一些的“子网”例如：对于C类地址中的8位主机号：划出2位作为子网号，那么2个子网的每一个均可容纳62台主机划出3位作为子网号，那么6个子网中每个可容纳的主机减少为30台(注：全0和全1通常不能作为子网号)主机号网络号（标准IP地址）网络号主机号子网号（子网IP地址）什么是子网？考虑：小型网络越来越多（只有几十台主机，有的甚至关于子网掩码子网掩码——一个32位的代码，其中与IP地址中网络号、子网号对应位置处的二进位是“1”，与主机号对应位置处的二进位是“0”三类IP地址的默认子网掩码：A类地址:B类地址：C类地址:子网掩码的用途：从IP地址中分离出网络号和子网号方法：使用子网掩码与IP地址进行逻辑乘例1：若某主机IP地址为：2（C类地址）它的子网掩码为：两者逻辑乘结果＝网络号＝（前24位）例2：若某主机IP地址为：20（C类地址）它的子网掩码为：40逻辑乘结果＝网络号＝110101000001000000000010

01110000(前28位)关于子网掩码子网掩码——一个32位的代码，其中与IP地址中网IP数据报的格式相互连接的异构网络，它们使用的数据包（或帧）格式互不兼容，因此不能直接将一个网络送来的包传送给另一个网络解决方法：IP协议定义了一种独立于各种物理网的统一的数据包格式，称为IP数据报（IPdatagram）IPv4数据报格式：头部03478151631数据区数据(最少1B，包含头部最大64KB）接收IP数据报的主机IP地址32bit发送IP数据报的主机IP地址32bit数据报总长度16bit服务类型头部长度版本号标志片偏移13bit头部检验和16bit生成时间8bit协议8bit标识16bit可选字段（长度可变）填充源地址和目的地址有效载荷校验信息IP数据报的格式相互连接的异构网络，它们使用的数据包（或帧）采用TCP/IP协议时

主机甲向主机乙传送文件的过程5432154321主机

甲AP2AP1主机乙应用进程把需要传送的文件交给应用层文件数据采用TCP/IP协议时

主机甲向主机乙传送文件的过主机甲向主机

乙

发送文件5432154321主机

甲AP2AP1主机乙应用层把文件数据加上应用层首部，成为应用层PDU，交给传输层H5文件数据主机甲向主机乙发送文件5432154321主机甲A主机甲向主机

乙

发送文件5432154321主机

甲AP2AP1主机

乙传输层加上首部，成为传输层报文(TCP报文或UDP报文)，交给网络层H4H5文件数据主机甲向主机乙发送文件5432154321主机甲AP主机甲向主机

乙

发送文件5432154321主机

甲AP2AP1主机

乙网络层加上首部成为IP数据报(IP分组)，然后交给数据链路层H3H4H5文件数据主机甲向主机乙发送文件5432154321主机甲AP主机甲向主机

乙

发送文件5432154321主机

甲AP2AP1主机乙链路层再加上链路层的首部，成为数据链路层的帧，交给物理层进行传送H3H4H5文件数据H2主机甲向主机乙发送文件5432154321主机甲AP主机甲向主机

乙

发送文件5432154321物理传输媒体主机

甲AP2AP1电信号(或光信号)在物理媒体中传播,从发送端物理层传送到接收端物理层主机

乙传输层网络层链路层物理层应用层传输层网络层链路层物理层应用层主机甲向主机乙发送文件5432154321物理传输媒体主机甲向主机

乙

发送文件5432154321主机甲AP2AP1主机乙物理层接收到比特流，上交给数据链路层H3H4H5文件数据H2主机甲向主机乙发送文件5432154321主机甲AP2主机甲向主机

乙

发送文件5432154321主机

甲AP2AP1主机

乙数据链路层剥去帧的首部，取出数据部分，上交给网络层H3H4H5文件数据主机甲向主机乙发送文件5432154321主机甲AP主机甲向主机

乙

发送文件5432154321主机

甲AP2AP1主机乙网络层剥去首部，取出数据部分上交给传输层H4H5文件数据主机甲向主机乙发送文件5432154321主机甲AP主机甲向主机

乙

发送文件5432154321主机

甲AP2AP1主机乙传输层剥去首部，取出数据部分上交给应用层H5文件数据主机甲向主机乙发送文件5432154321主机甲AP主机甲向主机

乙

发送文件5432154321主机甲AP2AP1主机

乙应用层剥去首部，取出文件数据上交给应用进程文件数据主机甲向主机乙发送文件5432154321主机甲AP2主机甲向主机

乙

发送文件5432154321主机

甲AP2AP1主机乙我收到了

AP1

发来的文件！主机甲向主机乙发送文件5432154321主机甲AP网络互连与路由器网络互连与路由器网络互连问题为了把不同类型的网络互连成一个统一的网络，必须解决：所有计算机应