医学连接的任意性.pptx

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2015-6-1,#,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,#,Click to edit Master title style,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2015-6-1,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2015-6-1,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2015-6-1,#,单击此处编辑母版标题样式,2015-6-1,#,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2015-6-1,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2015-6-1,#,连接的任意性,2026/11/1,2,通信网理论基础的课程改革,（,2014,级）,本课程由于选修人数过多，经研究生部批准，为了适应学术型和专业型研究生的不同需要，对于本课程多次进行了改革。,2013,改革的基本作法，将全体学生的两个大班调整为学术型和专业型硕士两个班；,2014,级再次分拆为,3,个班级分专业上课；,根据培养和教学计划，本通信与信息系统学科学术型硕士班将加强对现代通信系统的分析，加强互联网和,IP,网络的内容，加强融合通信、即时通信的分析介绍，本届授课内容与往届相比，内容更新达,60%,以上；,凡是选择学位课程者及格为,70,分，必修和选修课程者及格为,60,分；,2026/11/1,3,教学内容,第一部分：通信网络的基础理论及发展（,16,学时）,第二,部分：网络的发展和融合（,12,学时）,第三部分：计算机通信网络的路由、流量、拥塞控制和管理（,16,学时）,机动：,4,学时,考试,2026/11/1,4,第一部分：通信网络的基础理论及,发展,（,16,学时,）,1,、连接的任意性（任何一个用户和终端可以,随,意,连接，通信对象从通信网,-,互联网,-,物联网）,2,、方法的灵活性和资源利用的最大化（移动,通,信,迅速发展）,3,、信息的透明性（话音、数据、图像和视频,均,可,传输，不同编码的适应性）,4,、连通的快速性（不应限制流量和信息）,质量的一致性；,运行的可靠性；,经济的合理性；,2026/11/1,5,第二部分：网络的发展和,融合,（,16,学时,）,1,、网络的发展和融合：关于,MPLS(,多协议标记交换技术,),2,、对等网络,P2P,3,、融合通信技术,OTT,及其发展,4,、物联网技术及其应用,5,、下一代广电网络,NGB,及三网融合,6,、软件定义网络,SDN,7,、局域网的标准及发展,8,、下一代互联网的标准体系,2026/11/1,6,第三部分,计算机通信网,络的路由、流量和管,理技术,（,12,学时）,1,、,计算机通信网,络的路由和管理技术；,2,、,计算机通信网,络的流量和拥塞管理；,3,、互联网的流量控制和分配,2026/11/1,7,教学目的和思路,1,、随着通信技术的发展，通信网络快速变化，传统的电信网络已经基本上退出了历史舞台，以互联网为代表的新型融合通信已经快速登场，通信网络的重要性日益提高；,2,、通信方式的不断发展和迅速变化，促成网络的多样化，急需通信网络理论,分析,指导；,3,、掌握网络理论，有利于深入了解现有网络及其存在的问题，预见网络发展的方向；,2026/11/1,8,教学目的和思路,4,、网络融合与,融合,通信技术,OTT,正在,引发通信技,术的革命性的变革；,5,、互联网的通信业务已经越来越取代传统的通信,业务，甚至开发出更多形式的通信方式，如微博、,微信、易信等，通信网络和技术的发展，已经迫,使我们把注意力放到互联网的应用和发展上来。,6,、通信、计算机等专业研究生的基本知识、基本,概念和基本分析技能的学习；,2026/11/1,9,本课程的特点,1,、站在宏观的、网络结构的基础上，分析通信网络的基本特性（共性），不是从信号的角度去研究网络，也不是就信号传输的方式或者网络的具体组成研究网络；,2,、从网络自身特性和发展的基础上，分析网络的基本特点；,3,、将网络理论与当前通信网络的实际紧密联系；,4,、讲课为主，需要自学，少量习题；,5,、考试：笔试，方式待定；,2026/11/1,10,参考书籍,(,带*者为主要,),*,1,、,高级计算机网络 徐烙、徐明伟、陈文龙、,马东超编著，清华大学出版社,2012,年,10,月,*,2,、,COMMUNICATIONS NETWORKS,Fundamental Concepts and Key,Architectures(Second Edition)Alberto Leon-,Garcia,，,Lndra Widjaja,，,Copyright 2004 by The McGraw-Hill Companies,Inc.,（此书已有中译本：通信网,基本概念与主体结构（第二版）王海涛等译，清华大学出版社，,2005,年,9,月第一版）,2026/11/1,11,参考书籍,*3,、,COMPUTER NETWORKS,(Fourth Edition),Orignal English Language title:Computer Netwoks,fourthEdition by Andrwew S.Tanenbaum,Copyright 2003,中译本：计算机网络（第四版），潘爱民译，徐明伟审，清华大学出版社,2004,年,8,月第四版,2026/11/1,12,参考书籍,4,、,LTE,无线网络规划与设计，人民邮电出版社，,2012,年,5,月第一版；,5,、,通信网理论基础 周炯槃著，人民邮电出版社，,1991,年第一版，,2009,年修订版；,6,、,Communication Networks,A Course,(Second Edition),Jeam Walrand,著,(,美,)McGraw-Hill,公司出版,1999,年,3,月,2026/11/1,13,参考书籍,7,、计算机网络（第,4,版、第五版）谢希仁编著，电子工业出版社，,2003,、,2008,年,8,、,高等计算机网络体系结构、协议机制、算法设计与路由器技术,徐烙、吴建平等，机械工业出版社，,2003,、,9,9,、,计算机网络：自顶向下方法,(,第四版,),Computer Networking:A Top Down Approach,4,rd,edition.Jim Kurose,Keith Ross Addison-Wesley,July 2008,.,陈鸣译，机械工业出版社，,2010,年,2026/11/1,14,参考书籍,10,、软件定义网络,SDN,与,Open Flow,解析,（美）,Tbomas D.Nadeau&Ken Gray,，毕军主译，人民邮电出版社,2014,年,5,月第一版,11,、,SIP,协议及其应用,张智江等编著，电子工业出版社，,2005,年,12,、对等网络：结构、应用与设计,陈贵海、李振华著，清华大学出版社,2007,年,9,月第一版,当前通信技术和网络发展十分活跃的领域,1,、,互联网和下一代互联网,NGI,（,next generation Internet,）与,IPv6,2,、,移动通信,4G,和新一代宽带移动通信系统（,The fourth,generation mobile communication 4G,）,3,、移动互联网（,Mobile Internet,）；,4,、,无线局域网（,Wi-Fi,、,WLAN802.11,）,5,、物联网（,The Internet of Things,）,IOT,6,、三网融合（,The integration of telecommunications networks,cable,tv networks and the internet,）,7,、,融合通信（即时通讯）,OTT,8,、软件定义网络（,Software Defined Networks,）,SDN,9,、大数据和云计算（,Big Data and Cloud Computing,）,10,、,北斗：卫星导航和定位服务（,Satellite navigation and,positioning services,）,终端的发展（从维纳斯、女娲、,iPHONE,与智能手机、,iPAD,到物联网）；,操作系统（,Android,：手机、数码、电视、平板等）；,网络与信息安全；,2026/11/1,15,2026/11/1,16,第一部分通信网及其发展,南京邮电大学教授、博士生导师张顺颐,2015,3,1,2026/11/1,17,通信网络研究和发展的核心内容,通信网络发展至今，技术发展的核心内容是什么？,通信方法？基带通信、载波、调制、有线、无线？,通信理论？基于电子技术、激光传输、量子？,通信方式？模拟、数字、数据？,通信设备？发射、接收、中继？,通信终端？电话机、手机、电脑、平板？,通信信道？铜线、电缆、光缆、宽带、无线？,通信网络？电路交换网络（,CS,域）、分组交换网络（,PS,域）、广播电视网络？,第一部分：通信网络的基础理论和发展,对通信网络的要求：,1,、连接的任意性（任何一个用户和终端可以随意连接,，通信,对象,从通信网,-,互联网,-,物联网,）,2,、方法的灵活性和资源利用的最大化（移动通信迅速,发展,）,3,、信息的透明性（话音、数据、图像和视频均可传输,，不同,编码,的适应性,）,4,、连通的快速性（不应限制流量和信息）,以及：质量,的一致性；,运行,的可靠性；,经济,的合理性,；,信息传输的安全性；,2026/11/1,19,通信网络和通信技术研究、发展的核心内容,通信网络和通信技术发展至今，其核心内容是通信的方法、通信资源及其利用。,通信方法包括：,有线通信,、无线通信、卫星通信、光纤通信、量子通信等；,通信资源包括：,铜线及其带宽：铜线、调制解调、,xDSL,；,光缆、电缆及其传输能力；,宽带网络等信道资源及其利用；,无线频谱的分配和利用；,通信技术：信号调制和传输技术；,为了充分和节省利用这些资源，包括各种调制和解调、编码和解码在内的通信技术和通信网络在不断发展和前进。,支撑这些方法、技术的基础就是通信网理论基础。,2026/11/1,20,数字话路：,人类声音的频率范围在,20-20000Hz,，为了节,约，尽量减小其带宽，所以模拟通信中话音信号,的频率范围控制在,4000Hz,之内。根据奈氏定理,（采样脉冲的频率，必须大于或等于被采样信号,频率的两倍，才可以使数字化以后的信号再恢复,成原始信号时不产生失真），因为话音信号的频,率带宽在,4KHz,，故使用,8Kb/S,的脉冲作为采用脉冲，,将模拟信号经过脉冲取样、数字量化变成数字信,号,。,2026/11/1,21,8KHz,的采样脉冲每,T,s=1/8KHz=125s,，,为一帧，在这一帧内，一个话路只需要采样,一个信号的幅值即可。这个信号的幅值可以用,8bit,的数字信号表示。,每一数字话话路的速率：,8bit/125s,8K8bit,64Kb/S,。,由于目前数字信道的传输速度已经远大于,64Kb/S,，所以可以把多个话音信号组织到一,个传输系统中去传送。此即为“时分复用”的,指导思想。,2026/11/1,22,通信网的软件平台,通信协议：支撑通信的规则、标准或约定,模拟通信、数字通信、移动通信、计算机通信，各,有其不同的协议通信协议多称为建议，计算机通信,多称为协议。,管理系统：各种网管协议和软件、系统管理软件,服务系统：各种业务支撑系统,BSS,、,BOSS,、客户管,理系统,CRM,等。,通信网协议的制定机构是国际电联,ITU,T,；,近来由于互联网越来越用于通信，因此互联网协,议的制定和批准机构,IETF,（互联网工程任务组）在,网络和通信中越来越显示出更大的力量。,IETF,的协,议以,RFC+4,位数字表示，例如：,RFC 1988,2026/11/1,23,对于通信网络的基本要求：,1,、连接的任意性（任何一个用户和终端可以随意连接，通信对象从通信网,-,互联网,-,物联网）,2,、,方法,的,灵活性和资源利用的最大化（,移动通信迅速发展）,3,、,信息,的,透明性（话音、数据、图像和视频均可传输，不同编码的适应性）,4,、,连通的快速性（不应限制流量和信息）,质量的一致性；,运行,的可靠性；,经济的合理性；,信息,传输的安全性,2026/11/1,24,通信网络,：,1,、连接的任意性,通信网连接的任意性是指在众多的用户中如何迅速地寻找和确定通信对象。,目前，全球电话用户有数十亿，全球的互联网的,IP,地址也有数十亿，任何一个用户在,使用,通信工具的时候，如何才能迅速、准确地寻找和确定对方呢？,连接的任意性指网络中任何一个用户可以任意选择其他用户或者设备进行通信。实现连接任意性显然需要指明通信,对方或者对象。,2026/11/1,25,通信网络,：,1,、连接的任意性,与网络中任何一个用户或一群用户或者设备进行通信，显然需要指明通信对方或者对象，指明的方法：,1,、数字号码的编排方法；,2,、网络和服务器（主机）,IP,地址的编排方法；,3,、号码和网络结合的方法；,4,、数据库的记录查找和确定方法；,2026/11/1,26,通信网络,：,1,、连接的任意性,实现连接任意性的方法：,1,、数字号码的编排方法（电话号码）：就是给每个用户分配一个电话号码，各个用户的号码不得重复。通过终端输入待联系的用户号码（俗称被叫用户），由交换机自动识别并且完成连接；,传统电信网中的电话通信、传真通信等均使用这种方法；,这种,方法的特点是将全世界分割成若干地区，每个地区分配一个地区号码，该地区内的任何一个通信用户再分配一个,唯一,的电话号码。全世界范围内的所有用户的号码均不重复。,交换机的功能就是识别不同的地区号码和用户号码并且完成通信连接。,2,、网络和服务器（主机）,IP,地址的编排方法；,3,、号码和网络结合的方法；,4,、数据库的记录查找和确定方法；,2026/11/1,27,公众电话网,PSTN,例如：北京，固定电话：,国际上,00,86,10,；,国内拨,010,；,世界,各国的国家号码或者地区号码：,香港：,00852,，澳门：,00853,，台湾：,0088,日本：,0081,，美、加：,001,，英国：,0044,德国：,0049,，法国：,0033,，俄罗斯：,007,市话和移动用户，凡是,0,开头的电话，将直接送长途局；,为识别移动电话漫游是在的地区，规定固话拨非本地区的,移动电话时，需加拨,0,。这是因为长途连接和计费的需要；,移动电话之间通信不必加,0,，移动交换机可以识别地区号；,2026/11/1,28,公众电话网固定和移动电话网,全国电话网（含固定、移动电话）分为三级交换网络：,全国,8,大枢纽（北京、沈阳、西安、成都、武汉、广州、南京、上海）为一级转接中心,C,1,，不过，除京、沪、穗以外，其余的,C,1,局的地位和作用已经大大降低；,每省的省会为二级转接中心,C,2,；,地级市和地区为三级转接中心,C,3,，其所辖范围称为“本地网”，使用同一个长途区号；,2026/11/1,29,公众电话网,PSTN,一级中心局之间互相相连：,例如：北京、上海、南京、沈阳、西安、武汉、成都、广州之间均有长途光缆信道相连；,一级中心局至附近的省会局互连：,例如：上海、南京均与附近的杭州、合肥、南昌、济南、福州之间有长途光缆相连；,各省会城市与省辖市、地区之间有省内的长途光缆相连；,2026/11/1,30,图,2,电话网的等级结构,2026/11/1,31,公众电话网,PSTN,各省辖市之间有省内的骨干网相连；,按照我国电信运营体制，省辖市、地区之内通话为市话，之间为长途；,长途电话的识别：,国际长途字冠为,00,，国家代号为,1,3,位数,字；,国内长途字冠为,0,，地区长途代号为,2,3,位,数字；,2026/11/1,32,长途电话,目前我国的长途电话以,C,3,局（地、市）为中心，设,1,个或多个长途局，电话终端通过市话端局、中心局接入长途局，按照路由接通长途电路；,经过长途电路到达对方以后，由长途局、中心局，至端局，最后到达被叫用户终端。,2026/11/1,33,电话号码的两种形式,1,、长途区号电话号码，例如：,010,66213456,；,025,83492205,；,前面还可以加上国家号，,如中国是,0086,10,66213456,；,2,、营运商号段长途区号电话号码，例如：,139,0518,0001,，,189,0150,0001,；,好处是可以区分营运商；目前在中国大陆：,130,132,；,156,、,185,、,186,中国联通,GSM,和,WCDMA,；,134,139,；,188,；中国移动,GSM,和,TD-,SCDMA,；,133,、,153,、,189,；中国电信,CDMA2000,；,电话号码的容量,2026/11/1,34,电话号码容量与采用位数，即长度有关。,市内电话号码长度目前多采用,6-8,位阿拉伯数字。,8,位,长度理论上可以容纳,1,亿个用户。,但是实际上，市内电话号码中，,1,字头是特殊服务，如,110,，,120,，,114,，,118114,，,10000,，,10001,，,10086,等；,9,字头是为公众服务的特服号码，如,96096,，,95588,；,400,和,800,也不用于普通用户；,所以,8,位数字电话号码的容量在千万数量级；,地,区号，我国除北京,10,外，,2,字头的两位数字用于,10,个特大城市广州,020,，上海,021,，天津,022,，重庆,023,，沈阳,024,，南京,025,，武汉,027,，成都,028,，西安,029,；（,026,暂未使用）,其他,地区的,C3,局通常采用,3,位数。如苏州,0510,，深圳,0755,等。,原因,是我国电话基于,C3,局的本地网数量较多，两位数不够使用。,国际上国家的号码，采取,1-3,位。,2026/11/1,35,114,110,96096,400-,南京长途局,娄子巷中心局,北京长途局,太原长途局,北京东城局,北京西城局,上海长途局,上海浦东局,鼓楼中心局,端局,端局,端局,端局,电话交换网示意图,中国联通,对口局,中国移动,对口局,中国电信,电话网,2026/11/1,36,2026/11/1,37,长,途,电,话,网,本,地,电,话,网,全国八大枢纽,各省、直辖市自治区,各省辖市,长,途,电,话,网,本,地,电,话,网,我国电话网的结构,目前的三级结构（,1977,年前为五级结构）,2026/11/1,38,图,2,电话网的等级结构,2026/11/1,39,2026/11/1,40,电话网,省辖市（地级市）内各县之间，光缆相连；,大城市的中心局按照地域设置，中心局之间互连；,中心局之下为汇接局或端局，相互之间光缆相连；,市话用户的通信：主叫用户端局（,可能经,中心局）端局被叫用户；,2026/11/1,41,端局：面向和连接用户的电话局,模块局：端局的一部分，通常设在稍远处,汇接局：连接若干个端局的电话局,中心局：地区中心具有核心地位的电话局,长途局：面向长途干线的电话局,关口局：与其它营运商网络连接的电话局、数据局,市话网：传输市内电话的网络,长途网：传输长途电话的网络，与市话网相连,IP,网络：以,IP,分组的形式传输信息的网络,互联网：专指,Internet,（因特网）,用户线：联结用户和电话局的馈线；,中继线：各类电话局交换机之间的连线,2026/11/1,42,114,110,96096,400-,南京长途局,娄子巷中心局,北京长途局,太原长途局,北京东城局,北京西城局,上海长途局,上海浦东局,鼓楼中心局,端局,端局,端局,端局,电话交换网示意图,中国联通,对口局,中国移动,对口局,中国电信,电话网,2026/11/1,43,蜂窝移动通信系统：,图,4,蜂窝移动通信系统图,2026/11/1,44,图,7,移动通信收发信机方框图,2026/11/1,45,MSC,：移动通信交换中心,BS,：基站,图,5 GSM,移动通信系统的组成,2026/11/1,46,交换分系统包括：,移动交换中心（,MSC,）、,归属（本地用户）位置寄存器（,HLR,）、,被访（外来用户）位置寄存器（,VLR,）、,设备维护中心（,EIR,）、,鉴权中心（,AC,）和运行维护中心（,OMC,）,等基本组成部分。,它是移动通信系统的控制交换中心，又是与,公众通信网的接口。,2026/11/1,47,移动交换中心,MSC,即移动交换机，负责交换,移动台（即终端,MS,）所发的各种类型的呼叫，,如本地呼叫、长途呼叫和国际呼叫，提供连接,维护管理中心的接口，还可以通过标准接口与,基站（,BS,，或称为基地台）和其它,MSC,相连。,2026/11/1,48,基站分系统包括一个基站控制器（,BSC,）和由其控制的若干个基站收发信系统（,BTS,）。,BSC,单元用来与,MSC,进行数,据通信，与,MS,在无线信道上进行数据传输。,2026/11/1,49,图,8 900MHz,蜂窝式移动电话本地网的网路结构,2026/11/1,50,图,9,采用同频中继器的,900MHz,蜂窝式移动电话网网路结构,2026/11/1,51,图,10,区域联网的大中容量移动通信网结构,2026/11/1,52,图,14,移动电话局在长途网结构中的位置,2026/11/1,53,图,15,移动通信网的组成,2026/11/1,54,图,16,移动电话网与固定电话网之间的关系,2026/11/1,55,电话号码编排的用户确定方法，与用户的地域相对应，具有相当的规律性。,用户号码与其地域和位置相对应的目的，是便于寻找和连接。,各个国家分配不同的国家或者地区号，便于全球联网；,网络的容量几乎不受限制，可以不断扩展（俗称升位）；,在使用外来地址寄存器和本地位置寄存器,以后,，可以满足移动通信的要求；,但是，电话号码的编排方法，难以用于计算机网络；原因,是计算机网络，如互联网是由各个不同地域的计算机网连接起来的，采用的是分组交换和分组转发的方法，即通信联络的,IP,地址是与传输的信息安排在一起的。,以往,的通信设备无法区分地址和信息，也无法根据,IP,地址来转发分组；,2026/11/1,56,通信网络,：连接的任意性,实现连接任意性的方法：,1,、数字号码的编排方法（电话号码）,;,2,、网络和服务器（主机）,IP,地址的编排方法,;,这种方法没有地区号，没有用户号。只是给每个网络和主机服务器一个,IP,地址。这种,IP,地址往往与用户的位置并无联系，也不存在某种规律。由路由器通过查询预先编排的表格（路由表），得出目标地址的转发方向，并且完成转发,通过一个或者多个计算机网络的接续，实现信息的交流。,3,、号码和网络结合的方法；,4,、数据库的记录查找和确定方法；,网络和服务器（主机）,IP,地址的编排,方法,特点,IP,地址适用于计算机网络的联网。每个计算机网络内部可能有数百台，甚至数万台计算机设备，而且其数量会随时变化，这种变化在自治网络内是无须向整个通信网络申请和确认，并且也不可能申请一个独立的网络地址的。,计算机网络，互联网在通信时进行分组的转发，只需要,提供,网络的地址，至于该网络中服务器（主机）、路由器的地址并不需要提供，只有在分组到达目的地址的网络时该网络才会关注其中的服务器（主机）地址。,网络终端没有分配,IP,地址；,2026/11/1,57,2026/11/1,58,Internet,的地址安排,一、路由和路由协议,路由：因特网中分组传输的路径，称为路由，它由路由器决定。,路由器：路由器是一种具有多个输入端口和多个输出端口的专用计算机，它的任务是转发分组，即将路由器某个输入端口收到的分组，按照其目的地址（目的网络和主机地址），将该分组由合适的输出端口转发给下一跳路由器，下一跳路由器也按照同样的方法处理分组，直到分组到达目的地为止。,2026/11/1,59,路由器在计算机网络中的作用：完成路由选择，并把分组发往所选择的相应的链路。,路由选择：转发分组之前需要完成的工作，根据相邻路由器提供的网络拓扑的变化情况，按照路由选择算法，及时修改相应的路由表。可见，路由选择主要是算法的问题。,转发：路由器根据转发表将用户的数据报（,IP,分组）转向合适的输出端口并从该端口发出。转发主要是查表的问题。,2026/11/1,60,路由器的结构：路由器可以分为两个部分：即路由选择和分组转,发部分,；,路由选择部分是控制部分，其核心构件是路由选择处理机。,路由选择处理机的任务是根据所选定的路由选择协议构造出路由表，同时经常或定期地和相邻的路由器交换路由信息，更新和维护路由表。,分组转发部分，由三部分组成：交换结构、（一组）输入端口、（一组）输出端口。,2026/11/1,61,典型的路由器的结构（注意：图中的数字,1,、,2,、,3,表示相应层次的构件，,路由器的缓存在图外）,2026/11/1,62,IP,（,Internet/protocal,互联网协议）,IP,网是以,TCP/IP,技术为通信协议的网络。,IPv4,报头,2026/11/1,64,IPv4,互联网的,IP,地址：,IPv4,协议是给因特网上每一个主机分配一个唯一的、独享的,32,位（,bit,）的地址标识，以便在因特网上方便地寻址。,32,位二进制数目表示的地址大约,43,亿个；,IP,地址由,ICANN,（,Internet Corporation Assignet and Numbers,）负责分配。国内的用户地址由,APNIC,（,Asia Pasific Network Information Center,）分配。,2026/11/1,65,互联网,IP,地址考虑的得与失,2026/11/1,66,如何设计互联网的地址，涉及到互联网的使用、通信网络,的结构和应用，关系巨大。由于互联网的地址系统是在,ARPA,网的基础上设计的，当时网络的规模很小，功能,简单,，对计算,机联网的要求不高。所以形成互联网的地址安排，从现在的应,用来看，很多地方很不合理。,互联网的地址设计，需要考虑到网络的识别，计算机终端,的移动，网络结构的改变。但是：,1,、计算机网络的通信实际上是网络之间的通信，并不需要将,主机也考虑进来。因为所有的网络的主机都是附属于某个网络,的，一旦信息到达网络，转交给主机是非常简单的事情；,2,、在中继过程中所有的路由器完成,IP,地址的识别的时候，都,没有考虑到主机的地址，实际上只考虑网络的,IP,地址，所以网,络地址中的主机地址在路由器的转发中是不起作用的。只是在,到达目的地址网络时，才会检查主机地址并且完成分组的传递,任务；,互联网,IP,地址,的考虑的得与失,2026/11/1,67,3,、,IP,分组只有到达目的地址的网络以后，才由网络把分组转,交给相应的主机。由于把主机的地址也安排到,32,位的,IP,地址中，,所以使得,32,位的,IP,地址的容量大为减少，造成今天的,IPv4,地址,不够使用的局面。,目的网络转交,IP,分组给相应的主机，其实可以通过其他的方法,来实现。比如在分组中的其他部位增加主机号的方法，这点可,以与终端的识别结合起来；。,4,、加之,IP,地址设计之初，考虑了,A,、,B,、,C,、,D,、,E5,类地址，,非常浪费，因为,D,（组播，,1110,开头）、,E,（留作今后使用，,11110,开头）类地址无法安排给一般的用户使用；,例如,A,类地址，主机号,host-id,有,24,位，可以容纳的数量超过,1000,万；,B,类地址的容量也超过,6,万（,host-id,有,16,位）；但是一,般的网络从实际使用量和网络允许的节点数而言，根本达不到,这样的数量；主机地址占用过多的位数，必然导致网络号的减,少，造成,IP,地址的资源浪费和紧张。因此,A,类地址占了地址总,数的一半；可以容纳的网络数却只有,126,个；,互联网,IP,地址,的考虑的得与失,2026/11/1,68,5,、互联网设计之初，绝没有考虑到今天有数十亿台终端，通过,上亿台主机连接成网，所以当时没有考虑和计算主机、终端地址,需要的数量；,6,、更麻烦的问题是,IP,地址的分发与网络的地理位置没有联系。,这种地址的考虑和安排，使得计算机网络的路由解析只能通,过路由器来进行。而路由器在判断,IP,分组的转发途径和方向的,时候，必须查明各个网络的转发方向，使得路由器的工作的效,率非常低，速度也很慢；,7,、,IPv6,吸取了,IPv4,的教训，将,32,位的,IP,地址改为,128,位，虽然,解决了地址数量不过的问题，但是缺乏与,IPv4,之间的兼容性，,形成今天的骑虎难下的局面；,IP,地址的编址方法，经历了三个阶段：,1,、分类的,IP,地址；,1981,年通过标准协议；,2,、子网的划分；对方法,1,的改进，,1985,年通过标准协议；,3,、构成超网；比较新的无分类编址方法，,1993,年以后很快得到应用。,2026/11/1,69,网络的域名,互联网中网络的设备，都有“域名”，这是表示某一个网络设备的名称（中英文皆可），但是这不是地址。如同南京邮电大学是名称（域名），而新模范马路,66,号则是地址。当然这两者都是唯一的，不应该有重复的。,但是一个域名可以有几个地址（如南京邮电大学有三牌楼校区和仙林校区），也可以连接不同的网络，此时应该分配不同网络的,IP,地址。,如南邮目前连接的两个路由,CERNET,和,CHINANET,。,去年,我国曾经发生根服务器被攻击，造成互联网的瘫痪，就是这一设计导致的。由于历史的原因，目前根服务器大部分都安排在美国。,2026/11/1,70,2026/11/1,71,为什么,一,个,域名（即一个网络）在连接不同网络的时候需要使用不同的,IP,地址呢？也就是说，一个网络需要有,几个,地址，每个出口和入口都需要一个,IP,地址，而不是整个网络只有,1,个,IP,地址呢？,这是因为，网络的连接不是孤立的，而是可能多头连接的，即某个网络在与两个不同的网络,1,和网络,2,连接的时候，相互之间需要通知其路由情况。如果某网络在连接不同的网络的时候使用相同的,IP,地址，网络,1,和网络,2,分别通知对方与该网络的同一个,IP,地址相连，就会造成路由识别和分组在传输和分配上的混乱。,如,南京邮电大学有三牌楼校区和仙林校,区，,也,可以连接,不同的,网络,，此时应该分配不同网络的,IP,地址,。即使同一个三牌楼校区，连接中国电信网络和教育科研网的时候，也应该使用不同的,IP,地址。这就如三牌楼校区有模范马路和南瑞路两个出口，需要使用不同的门牌地址一样。,IP,地址,1,IP,地址,2,路,由,通,报,三牌楼校区,仙林校区,南邮校园网,路由器,1,、分类的,IP,地址：,将,IP,地址划分为若干固定的类，每一类地址都由两个固定的长度的字段（网号,net-id,和主机号,host-id,）组成。其中网号标志主机和路由器连接的网络，主机号标志该主机。有了这两个信息，任何一个主机在网络上的位置就确定了。,2026/11/1,73,2026/11/1,74,分类的,IP,地址结构,路由器在转发分组而查找转发表时，只需要提取其中的网络地址，即网络号，不必过问主机号。这样可以提高速度，节省时间。只有到达目的地址的网络后，才由该网络转发给相应的主机，这时才需要提取主机号以便交付该主机。,2026/11/1,75,为了便于使用,32,位（,bit,）的,IP,地址，往往采用,“,点分十进制记法,”,（,dotted decimal notation,）。,2026/11/1,76,IP,地址的使用范围：,网络类别,最大网络数,第一个可用的网络号,最后一个可用的网络号,每个网络中的最大主机数,A,126,（,2,7,2,）,1,126,16777214,B,16384,（,2,14,）,128.0,191.255,65534,C,2097152,（,2,21,）,192.0.0,223.255.255,254,2026/11/1,77,A,类地址：,net-id7,位，可供使用的网络号,128,2,126,个。原因是,IP,地址中的全,0,表示,“,this,”,意思为,“,本网络,”,，,0 000 0000,为保留地址，可以用作源地址，但是不得用作目的地址；此外，全,1,，即,0 111 1111,用作本地软件的环回测试（,loopback test,）本主机用，此时后三个字节的二进制数字可以是全,0,和全,1,以外的任何数。,2026/11/1,78,每个网络中最大的主机数，应该是主机号位数的容量,2,。这是因为主机号全,0,表示,IP,地址是本主机所连接到的单个网络，而全,1,表示,all,即广播该网络上的所有主机。,2026/11/1,79,Net-id,Host-id,源地址使用,目的地址使用,代表的意思,0,0,可以,不可,在本网络上的本主机,0,Host-id,可以,不可,在本网络上的某个主机,全,1,全,1,不可,可以,只在本网络上进行广播（各路由器均不转发）,Net-id,全,1,不可,可以,对,Net-id,上的所有主机进行广播,127,任何数,可以,可以,用作本地软件环回测试之用,B,类和,C,类地址中,net-id,没有,2,的问题，因为此时整个,net-id,字段是,10,（,B,类）或,110,（,C,类）开头，不可能是全,1,或全,0,。一般不使用的特殊的,IP,地址,(A):,Net-id,Host-id,源地址使用,目的地址使用,代表的意思,0,0,可以,不可,在本网络上的本主机,0,Host-id,可以,不可,在本网络上的某个主机,全,1,全,1,不可,可以,只在本网络上进行广播（各路由器均不转发）,Net-id,全,1,不可,可以,对,Net-id,上的所有主机进行广播,127,任何数,可以,可以,用作本地软件环回测试之用,2026/11/1,80,IP,地址与硬件地址：硬件地址也称物理地址，它是数据链路层和物理层使用的地址，,IP,地址则是网络层及以上各层使用的地址。,注意下图，在链路层及以下，是看不到,IP,地址的，一次网络在传输数据的时候不能直接使用,IP,地址，而是使用“硬件地址”。,2026/11/1,81,由上图可见，,IP,地址是放在,IP,数据包的首部，而硬件地址则是放在数据链路层中,MAC,帧的首部。当,IP,数据报放入数据链路层的,MAC,帧中以后，整个的,IP,数据报就成为,MAC,帧的数据，所以在数据链路层是看不到数据包的,IP,地址的。,2026/11/1,82,2026/11/1,83,计算机网络的通信示例：,下表中不同层次、不同区间的源地址和目的地址（说明,IP,地址和硬件地址的不同及使用）,在网络层,写入,IP,数据报首部的,在数据链路层,写入,MAC,帧首部的,源地址,目的地址,源地址,目的地址,从,H,1,到,R,1,IP,1,IP,2,HA,1,HA,3,从,R,1,到,R,2,IP,1,IP,2,HA,4,HA,5,从,R,2,到,H,2,IP,1,IP,2,HA,6,HA,2,2026/11/1,84,注意：,（,1,）在整个因特网中，,IP,的数据包，其首部中的源地址和目的地址始终是,IP1,和,IP2,，网络中数据包尽管要经过多个路由器转发，但