第2章-网络体系结构与IP地址.ppt

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,*,*,*,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,Company Logo,*,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,*,*,*,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,*,*,*,化学工业出版社,计算机网络技术与基础实训,第,2,章 网络体系结构与,IP,地址,学习要点,理解并掌握计算机网络体系结构,理解并掌握开放系统互连参考模型各层功能,掌握,TCP/IP,体系结构,掌握,TCP/IP,体系结构的各层功能,熟练掌握,IP,协议和,IP,地址,掌握,TCP/IP,传输层协议,掌握,TCP/IP,实用程序,掌握,OSI,参考模型与,TCP/IP,参考模型的区别与联系,2.1 计算机网络体系结构,2.1.1,协议,协议,(Protocol),是一种通信约定。就邮政通信而言，就存在很多通信约定。,网络协议就是为实现网络中的数据交换建立的规则标准或约定，它主要由语法、语义和时序三部分组成，即协议的三要素。,语法：是用户数据与控制信息的结构与格式。,语义：是需要发出何种控制信息，以及要完成的动作与应做出的响应。,时序：是对事件实现顺序控制的时间。,2.1 计算机网络体系结构,2.1.2,计算机网络体系结构,把网络层次结构模型与各层次协议的集合定义为计算机网络体系结构，简称体系结构,。,网络体系结构对计算机网络应实现的功能进行了精确的定义，而这些功能是用什么样的硬件与软件去完成的，则是具体的实现问题。为了减少计算机网络的复杂程度，按照结构化设计方法，计算机网络将其功能划分为若干个层次，较高层次建立在较低层次的基础上，并为其更高层次提供必要的服务功能。网络中的每一层都起到隔离作用，使得低层功能具体实现方法的变更不会影响到高一层所执行的功能。,2.1 计算机网络体系结构,计算机网络中采用层次结构的好处是：,各层之间相互独立。,灵活性好。,各层都可采用最合适的技术来实现。,易于实现维护。,有利于促进标准化。,2.2,开放系统互连参考模型,2.2.1,开放系统互连参考模型,OSI,1974,年，美国,IBM,公司首先公布了世界上第一个计算机网络体系结构（,SNA,，,System Network Architecture,），凡是遵循,SNA,的网络设备都可以很方便地进行互连。,1977,年,3,月，国际标准化组织,ISO,的技术委员会,TC97,成立了一个新的技术分委会,SC16,专门研究“开放系统互连”，并于,1983,年提出了开放系统互连参考模型，即著名的,ISO 7498,国际标准（我国相应的国家标准是,GB 9387,），记为,OSI/RM,。,2.2,开放系统互连参考模型,OSI,参考模型分层的原则是：,每层的功能应是明确的，并且是相互独立的。当某一层具体实现方法更新时，只要保持与上、下层的接口不变，那么就不会对邻层产生影响。,层间接口必须清晰，跨越接口的信息量应尽可能少。,每一层的功能选定都应基于已有的成功经验。,在需要不同的通信服务时，可在一层内再设置两个或更多的子层次，当不需要该服务时，也可绕过这些子层次。,2.2,开放系统互连参考模型,2.2.2 OSI,参考模型各层之间的关系,表示层协议,应用层,表示层,会话层,传输层,网络层,数据链路层,物理层,应用层,表示层,会话层,传输层,网络层,数据链路层,物理层,物 理 媒 体,网络层,数据链路层,物理层,应用层协议,会话层协议,传输层协议,系统,A,系统,B,2.2,开放系统互连参考模型,OSI,七层协议模型,2.2,开放系统互连参考模型,2.2.3 OSI,环境中的数据传输过程,OSI,的通信模型结构,2.2,开放系统互连参考模型,OSI,中数据传输过程,2.3 TCP/IP体系结构,2.3.1 TCP/IP,的概念,Protocol/Internet Protocol,）是指传输控制协议,/,网际协议。它起源于美国,ARPAnet,网，由它的两个主要协议即,TCP,和,IP,协议而得名。,TCP/IP,是,Interent,上所有网络和主机之间进行交流所使用得共同“语言”，是,Internet,上使用得一组完整得标准网络连接协议。,2.3 TCP/IP体系结构,TCP/IP,协议栈的特点：,开放的协议标准，可以免费使用，并且独立于特定的计算机硬件与操作系统。,独立于特定的网络硬件，可以运行在局域网、广域网中，更适用于互联网中。,统一的网络地址分配方案，使得整个,TCP/IP,设备在网络中具有唯一的地址。,标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户服务。,2.3 TCP/IP体系结构,2.3.2 TCP/IP,的层次结构,OSI,与,TCP/IP,对应,关系表,2.3 TCP/IP体系结构,TCP/IP,分层,：,网络接口层：也叫网络访问层，是模型的最底层，负责将帧放入线路或从线路中取下帧。它包括了能使用与物理网络进行通信的协议，且对应着,OSI,的物理层和数据链路层。,Internet,层：也叫网际层，是在,Internet,标准中正式定义的第一层。它将数据包封装成,Internet,数据包并运行必要的路由算法。,传输层：也被称为主机至主机层，它主要负责主机至主机之间的端到端通信。,应用层：本层是应用程序进入网络的通道，用于提供网络服务。,2.3 TCP/IP体系结构,TCP/IP,各层协议,2.3 TCP/IP体系结构,Internet,层协议,：,网际协议（,Internet Protocol,，,IP,）：,IP,是一个无连接的协议，它的任务是对数据包进行相应的寻址和路由，并从一个网络转发到另一个网络。,网际控制报文协议（,Internet Control Message Protocol,，,ICMP,）：为,IP,协议提供差错报告。,网际主机组管理协议（,Internet Group ManageMent Protocol,，,IGMP,）：负责报告主机组之间的关系，以便相关的设备（路由器）可支持多播发送。,地址解析协议（,Address Resolution Protocol,，,ARP,）和反向地址解析协议,RARP,：它们的作用是将源主机和目的主机的,IP,地址与它们的物理地址相匹配。,2.3 TCP/IP体系结构,传输层协议：,传输控制协议（,Transmission Control Protocol,，,TCP,）：,TCP,协议是传输层的一种面向连接的通信协议，它提供可靠的数据传送。,TCP,协议将源主机应用层的数据分成多个分段，然后将每个分段传送到网际层，网际层将数据封装为,IP,数据包，并发送到目的主机。目的主机的网际层将,IP,数据包中的分段传送给传输层，再由传输层对这些分段进行重组，还原成原始数据，并传送给应用层。另外，,TCP,协议还要完成流量控制和差错检验的任务，以保证可靠的数据传输。,2.3 TCP/IP体系结构,传输层协议：,用户数据报协议（,User Datagram Protocol,，,UDP,）：,UDP,协议是一种面向无连接的协议，它不能提供可靠的数据传输，而且,UDP,不进行差错检验，必须由应用层的应用程序来实现可靠性机制和差错控制，以保证端到端数据传输的正确性。若要实现多个主机之间的一对多或多对多的数据传输，即广播或多播，就需要使用,UDP,协议。,2.3 TCP/IP体系结构,应用层协议：,文件传输协议,FTP,：实现主机之间的文件传送。,简单邮件传输协议,SMTP,：实现主机之间电子邮件的传送。,域名服务,DNS,：用于实现主机名与,IP,地址之间的映射。,动态主机配置协议,DHCP,：实现对主机的地址分配和配置工作。,路由信息协议,RIP,：用于网络设备之间交换路由信息。,超文本传输协议,HTTP,：用于,Internet,中的客户机与,WWW,服务器之间的数据传输。,网络文件系统,NFS,：实现主机之间的文件系统的共享。,引导协议,BOOTP,：用于无盘主机或工作站的启动。,简单网络管理协议,SNMP,：实现网络的管理。,2.3 TCP/IP体系结构,OSI,和,TCP/IP,的共同点,都采用了协议分层方法，将庞大且复杂的问题划分为若干个较容易处理的范围较小的问题,各协议层次的功能大体上相似，都存在网络层、传输层和应用层,两者都可以解决异构网的互连，实现世界上不同厂家生产的计算机之间的通信,都是计算机通信的国际性标准,都是计算机通信的国际性标准,都是基于一种协议栈的概念,2.3 TCP/IP体系结构,OSI,和,TCP/IP,的差别,模型设计的差别,层数和层间调用关系不同,最初设计的差别,对可靠性的强调不同,标准的效率和性能上存在差别,市场应用和支持上不同,2.4 TCP/IP协议栈,2.4.1,网络层协议,在网络层中，最常用的协议网际协议,IP,（,Internet protocol,），其他一些协议用来协助,IP,进行操作，如,ARP,、,ICMP,、,IGMP,协议等。,2.4 TCP/IP协议栈,2.4.1,网络层协议,1,IP,协议,IP,协议定义了,IP,数据报格式，并且对数据报寻址和路由、数据报分片和重组、差错控制和处理等做出了具体规定。,IP,数据报格式如下图所示。,2.4 TCP/IP协议栈,2.4.1,网络层协议,1,IP,协议,版本：指明所用,IP,的版本。,IP,的当前版本是,4,，它的二进制模式是,0100,。,首标长度：以,4,个字节为单位表示,IP,首标的长度。首标最小长度是,20,个字节。本域的典型二进制模式是,0101,。,服务类型：源,IP,可以指定特定路由信息。主要选项涉及延迟、吞吐量、可靠性等。,总长度：以字节为单位表示,IP,数据报长度，该长度包括,IP,首标和数据有效负载。,2.4 TCP/IP协议栈,2.4.1,网络层协议,1,IP,协议,标识号：源,IP,赋予数据报的一个递增序号。,分段标志：用于指明分段可能性的标志。,分段偏移量：为实现顺序重组数据报而赋予每个相连数据报的一个数值。,留存时间（,Time To Live,，,TTL,）：指明数据报在被删除之前可以留存的时间，以秒或路由器划分的网段为单位。每个路由器都要查看该域并至少将它递减,1,，或减去数据报在该路由器内延迟的秒数。当该域的值达到零时，该数据报即被删除。,协议：规定了使用,IP,的高层协议。,2.4 TCP/IP协议栈,2.4.1,网络层协议,1,IP,协议,首标校验和：存放一个,16,位的计算值，用于检验首标的有效性。随着,TTL,域的值递减，本域的值在每个路由器中都要重新计算。,源,IP,地址：本地址供目的,IP,在发送回执时使用。,目的,IP,地址：本地址供目的,IP,用来检验数据传送的正确性。,选项：用于网络控制或测试，这个域是可选的。,填充：确保首标在,32,位边界处结束。,IP,数据有效负载：本域常包含送往传输层,ICMP,或,IGMP,中的,TCP,或,UDP,的数据。,2.4 TCP/IP协议栈,2.4.1,网络层协议,2,ICMP,协议,因特网控制消息协议,ICMP,（,Internet Control Message Protocol,，,ICMP,）为,IP,协议提供了差错控制、网络拥塞控制和路由控制等功能。主机、路由器和网关利用它来实现网络层信息的交互，,ICMP,中最多的用途就是错误汇报。,ICMP,信息有一个类型字段和一个代码字段，同时还包含导致,ICMP,消息首先被产生的,IP,数据报头部和其数据部分的前,8,个字节（由此可以确定导致错误的分组），如下图所示。,2.4 TCP/IP协议栈,2.4.1,网络层协议,2,ICMP,协议,8,位类型,8,位代码,16,位校验和,不同类型和代码有不同的内容,2.4 TCP/IP协议栈,2.4.1,网络层协议,3,ARP,和,RARP,地址转换协议,ARP,用于查找与给定,IP,地址对应的主机的网络物理地址。,IP,地址是互联网中标识主机的逻辑地址，在数据报封装传送时，还必须知道彼此的物理地址。,反向地址转换协议,RARP,用于解决网络物理地址到,IP,地址的转换。例如在无盘工作站启动时，只知道本地主机的网络物理地址（即网卡地址），而不知道,IP,地址，那么本地主机需要从远程服务器上获取其操作系统的映像，通过向本网络中发送,RARP,报文，获得它的,IP,地址。在网络中被授权提供,RARP,服务的计算机也称为,RARP,服务器。,2.4 TCP/IP协议栈,2.4.2 TCP,协议,Internet,传输层包含了两个重要协议：传输控制协议,TCP,和用户数据报协议,UDP,。,TCP,是专门为在不可靠的,Internet,上提供可靠的端到端的字节流通信而设计的一种面向连接的传输协议。,UDP,是一种面向无连接的传输协议。,2.4 TCP/IP协议栈,2.4.2 TCP,协议,1.,传输层端口,网络进程间的通信需要确定给定主机上的哪个本地进程使用了哪种协议与哪台远程主机上的哪个进程进行了通信。端口和套接字概念提供了一种以统一的方式惟一地标识连接以及参与连接的程序和主机的方法。,端口有公用端口和临时端口两种。,套接字是用于通信协议的几种应用编程接口,API,之一。套接字是一种特殊的文件句柄，被一个进程用来向操作系统请求网络服务。,2.4 TCP/IP协议栈,2.4.2 TCP,协议,1.,传输层端口,2.4 TCP/IP协议栈,2.4.2 TCP,协议,2.TCP,报文格式,2.4 TCP/IP协议栈,2.4.2 TCP,协议,2.TCP,报文格式,源端口（,16,位）：说明源服务访问点。,目的端口（,16,位）：表示目标服务访问点。,序列号（,32,位）：本段中第一个数据字节的顺序号。,确认号（,32,位）：捎带应答的顺序号，指明接收方期望接收的下一个数据字节的顺序号。,TCP,头长（,4,位）：在,TCP,头部中的,32,位字的个数。因为传输头有任选部分，长度不固定（最少,5,个字节），所以需要指明数据部分在段内部的起始位置。,2.4 TCP/IP协议栈,2.4.2 TCP,协议,2.TCP,报文格式,TCP,头长（,4,位）：在,TCP,头部中的,32,位字的个数。因为传输头有任选部分，长度不固定（最少,5,个字节），所以需要指明数据部分在段内部的起始位置。,保留字段（,6,位）：以后使用，所有实现必须把这个字段置全,0,。,标志字段（,6,位）：表示各种控制信息，其中,URG,：紧急指针字段有效标志，表示该段中携带有紧急数据。,ACK,：确认号字段有效标志。,PSH,：推进功能有效标志。,RST,：需要中止连接标志，通常用于连接故障后的恢复。,SYN,：请求建立连接标志，用于连接的建立。,FIN,：请求中止连接标志。,2.4 TCP/IP协议栈,2.4.2 TCP,协议,2.TCP,报文格式,窗口（,16,位）：表示本地接收窗口尺寸，即本地接收缓冲区大小。,校验和（,16,位）：包括,TCP,头部和数据在内的校验和。,紧急指针（,16,位）：从序列号开始的偏置值，指向字节流中的一个位置，此位置之前的数据是紧急数据。,任选部分（长度可变）：目前只一个任选项，即在连接建立阶段指定的最大段长。,填充：保证,TCP,报头以,32,位为界对齐。,2.4 TCP/IP协议栈,2.4.2 TCP,协议,3,TCP,可靠传输,TCP,是利用网络层,IP,协议提供的不可靠的通信服务，为应用进程提供可靠的、面向连接的、端到端的基于字节流的传输服务。,TCP,提供面向连接的、可靠的字节流传输。,TCP,连接是全双工和点到点的。全双工意味着可以同时进行双向传输，点到点的意思是每个连接只有两个端点，,TCP,不支持组播或广播。为保证数据传输的可靠性，,TCP,使用三次握手的方法来建立和释放传输的连接，并使用确认和重传机制来实现传输差错的控制，另外,TCP,采用窗口机制以实现流量控制和拥塞控制。,2.4 TCP/IP协议栈,2.4.2 TCP,协议,4.TCP,连接的建立与释放,“三次握手”就是在连接建立和释放的过程中，通信的双方需要交换三个报文。下图显示了,TCP,利用三次握手建立连接的正常过程。,主动参与方（客户端）,被动参与方（服务器端）,发送,SYN=1,，初始顺序号,=X,接收,SYN,发送,ACK=1,，,SYN=1,确认号,=X+1,，初始顺序号,=Y,接收,SYN,和,ACK,发送,ACK=1,，确认号,=Y+1,接收,ACK,和确认号,=Y+1,2.4 TCP/IP协议栈,2.4.2 TCP,协议,5,TCP,的差错控制（确认与重传）,为了保证,TCP,协议传输的可靠性，,TCP,采用了“确认”和“重传”技术。为了提高系统确认的效率，,TCP,采用了“滑动窗口”技术。,基本思想是：首先确定发送双方协商一个窗口的大小，并规定只有位于这个窗口中的数据段才可以被发送出去。其次，当收到接收方对窗口中第一个数据段的确认信息后，窗口就向后滑动一个数据段。在规定时间内接收方若没有收到窗口中第一个数据段的确认消息，则重传窗口中第一个数据段。,2.4 TCP/IP协议栈,2.4.2 TCP,协议,5,TCP,的差错控制（确认与重传）,下图说明了,TCP,的差错控制机制。,2.4 TCP/IP协议栈,2.4.2 TCP,协议,6.,流量控制,TCP,使用窗口机制进行流量控制。,当一个连接建立时，连接的每一端分配一块缓冲区来存储接收到的数据，并将缓冲区的尺寸发送给另一端。当数据到达时，接收方发送确认，其中包含了自己剩余的缓冲区尺寸。这个剩余缓冲区空间的数量叫做窗口，接收方在发送的每一确认中都含有一个窗口通告（非零的窗口通告、零窗口通告）。,窗口和窗口通告可以有效地控制,TCP,的数据传输流量，使发送方发送的数据不会溢出接收方的缓冲空间。,2.4 TCP/IP协议栈,2.4.3 UDP,协议,UDP,建立在,IP,协议的基础上，它提供了与,IP,协议相同的面向无连接的、不可靠传输服务。,UDP,协议不使用确认信息对数据段的到达进行确认，不能保证数据段到达的顺序，也不能向发送端反馈信息进行流量控制，因而会出现数据段丢失现象。由于,UDP,的简单性，采用,UDP,协议的应用程序可以高效地传输数据，例如流式多媒体、因特网电话等，其可靠性可以有应用程序来解决。,2.4 TCP/IP协议栈,2.4.3 UDP,协议,1.UDP,的协议数据单元,TPDU,UDP,的,TPDU,是由,8B,报头和可选部分的,0,个或多个数据字节组成。它在,IP,分组数据报中的封装及组成如图所示。,2.4 TCP/IP协议栈,2.4.3 UDP,协议,1.UDP,的协议数据单元,TPDU,UDP,报文格式如图所示,2.4 TCP/IP协议栈,2.4.3 UDP,协议,1.UDP,的协议数据单元,TPDU,UDP,报头各个字段意义如下：,源端口号、目的端口号：分别用于标识和寻找源端和目的端的应用进程。它们分别与,IP,报头中的源端,IP,地址和目的端,IP,地址组合就惟一确定一个,UDP,连接。,报文长度：包括,UDP,报头和数据在内的报文长度，以字节为单位，最小值为,8,（报头长度）。,校验和：可选字段。若计算校验和，则对,IP,首部、,UDP,报头和,UDP,数据全部计算在内，用于检错，即由发送端计算校验和并存储，由接收端进行验证。否则，取值为,0,。,2.4 TCP/IP协议栈,2.4.3 UDP,协议,2,UDP,的工作原理,利用,UDP,协议实现数据传输的过程远比利用,TCP,协议要简单得多。,UDP,数据报是通过,IP,协议发送和接收的。发送端主机分配源端口，并指定目的端口，构造,UDP,的,TPDU,，提交给,IP,协议处理。网间寻址由,IP,地址完成，进程间寻址则由,UDP,端口来实现。当发送数据时，,UDP,实体构造好一个,UDP,数据报后递交给,IP,协议，,IP,协议将整个,UDP,数据报封装在,IP,数据报中，即加上,IP,报头，形成,IP,数据报发送到网络中。,在接收数据时，,UDP,实体首先判断接收到的数据报的目的端口是否与当前使用的某端口相匹配。如果匹配，则将数据报放入相应的接收队列；否则丢弃该数据报，并向源端发送一个“端口不可达”的,ICMP,报文。,2.5 IP地址管理,在网络中，对主机的识别要依靠地址，所以，,Internet,在统一全网的过程中首先要解决地址的统一问题。因此,IP,编址与子网划分就显得很重要。,2.5 IP地址管理,1.,物理地址与,IP,地址,Internet,是通过路由器（或网关）将物理网络互连在一起的虚拟网络。在任何一个物理网络中，各个节点的设备必须都有一个可以识别的地址，这样才能使信息在其中进行交换，这个地址称为“物理地址”（,Physical Address,）。由于物理地址体现在数据链路层上，因此，物理地址也被称为硬件地址或媒体访问控制,MAC,地址。,2.5 IP地址管理,1.,物理地址与,IP,地址,网络的物理地址给,Internet,统一全网地址带来一些问题：,物理地址是物理网络技术的一种体现，不同的物理网络，其物理地址的长短、格式各不相同。例如，以太网的,MAC,地址在不同的物理网络中难以寻找，而令牌环网的地址格式也缺乏惟一性。显然，这两种地址管理方式都会给跨网通信设置障碍。,物理网络的地址被固化在网络设备中，通常是不能修改的。,物理地址属于非层次化的地址，它只能标识出单个的设备，而标识不出该设备连接的是哪一个网络。,2.5 IP地址管理,1.,物理地址与,IP,地址,Internet,采用一种全局通用的地址格式，为全网的每一个网络和每一台主机分配一个,Internet,地址，以此屏蔽物理网络地址的差异。,IP,协议的一项重要功能就是专门处理这个问题，即通过,IP,协议把主机原来的物理地址隐藏起来，在网络层中使用统一的,IP,地址。,2.5 IP地址管理,2.IP,地址的划分,IP,地址由,32bit,组成，它包括,3,个部分：地址类别、网络号和主机号，,IP,地址的结构如下图所示。,2.5 IP地址管理,2.IP,地址的划分,为了便于用户阅读和理解,IP,地址，,Internet,管理委员会采用了一种“点分十进制”表示方法来表示,IP,地址。也就是说，将,IP,地址分为,4,个字节（每个字节为,8bit,），且每个字节用十进制表示，并用点号“,.”,隔开，如下图所示。,2.5 IP地址管理,3.IP,地址分类,地址类,第,1,个,8,位位组的格式,可能的网络数目,网络中节点的最大数目,地址范围,A,类,0 xxxxxxx,2,7,-2,2,24,-2,0.0.0.1,126.255.255.254,B,类,10 xxxxxx,2,14,2,16,-2,128.0.0.1,191.255.255.254,C,类,110 xxxxx,2,21,2,8,-2,192.0.0.1,223.255.255.254,D,类,1110 xxxx,1110,后跟,28,比特的多路广播地址,224.0.0.1,239.255.255.254,E,类,11110 xxx,11110,开始，为将来使用保留,240.0.0.1,247.255.255.254,2.5 IP地址管理,3.IP,地址分类,有一些,IP,地址具有专门用途或特殊意义。对于,IP,地址的分配、使用应遵循以下规则：,网络号必须是唯一的；,网络号的首字节不能是,127,，此数保留给内部回送函数，用于诊断；,主机号对所属的网络号必须是唯一的；,主机号的各位不能全为“,1”,，全为“,1”,用作广播地址；,主机号的各位不能全为“,0”,，全为“,0”,表示本地网络。,2.5 IP地址管理,4.,特殊地址,IP,地址空间中的某些地址已经为特殊目的而保留，而且通常并不允许作为主机地址。如表所示，这些保留地址的规则如下：,网络部分,主机,地址类型,用途,Any,全,0,网络地址,代表一个网段,Any,全,1,广播地址,特定网段的所有节点,127,Any,回环地址,回环测试,全,0,所有网络,QuidWay,路由器，用于指定默认路由,全,1,广播地址,本网段所有节点,2.5 IP地址管理,4.,特殊地址,特殊地址,(,单播,广播,组播,),单播：是指设备与设备之间点对点的通信。单播通信时所用的,IP,地址是确定的某台的,IP,地址。,广播：是某一台设备对全网段的所有结点的一种通信模式。,组播：是一台设备对多台特定设备的通信模式。,2.5 IP地址管理,5.,私用地址,私用地址不需要注册，仅用于局域网内部，该地址在局域网内部是惟一的。当网络上的公用地址不足时，可以通过网络地址翻译（,NAT,），利用少量的公用地址把大量的配有私用地址的机器连接到公用网上。,下列地址作为私用地址：,10.0.0.110.255.255.254,172.16.0.1172.31.255.254,192.168.0.1192.168.255.254,2.6 IPV6,现有的互联网是在,IPv4,协议的基础上运行的，,IPv6,（,IP Version 6,）是下一版本的互联网协议，也可以说是下一代互联网协议。,IPv4,采用,32,位地址长度，只有大约,43,亿个地址，在不久的将来将被分配完毕。而,Ipv6,采用,128,位地址长度，几乎可以不受限制地提供地址。,2.6 IPV6,2.6.1 IPv4,的局限性及其缺点,IP,地址空间危机,IP,性能议题,IP,安全性议题,自动配置,2.6 IPV6,2.6.2 IPV6,改进,1,扩展地址,IPv6,的地址结构中除了把,3 2,位地址空间扩展到了,1 2 8,位外，还对,IP,主机可能获得的不同类型地址作了一些调整。,IPv6,中取消了广播地址而代之以任意点播地址。,IPv4,中用于指定一个网络接口的单播地址和用于指定由一个或多个主机侦听的组播地址基本不变。,2.6 IPV6,2.6.2 IPV6,改进,2,简化的包头,包头的简化使得,IP,的某些工作方式发生了变化。一方面，所有包头长度统一，因此不再需要包头长度字段。此外，通过修改包分段的规则可以在包头中去掉一些字段。,IPv6,中的分段只能由源节点进行：该包所经过的中间路由器不能再进行任何分段。最后，去掉,IP,头校验和，但不会影响可靠性，因为头校验和将由更高层协议,(UDP,和,TCP),负责。,2.6 IPV6,2.6.2 IPV6,改进,3,对扩展和选项支持的改进,在,IPv4,中可以在,IP,头的尾部加入选项，与此不同，,IPv6,中把选项加在单独的扩展头中。通过这种方法，选项头只有在必要的时候才需要检查和处理。,2.6 IPV6,2.6.2 IPV6,改进,4,流,在,IPv4,中，对所有包大致同等对待，这意味着每个包都是由中间路由器按照自己的方式来处理的。路由器并不跟踪任意两台主机间发送的包，因此不能“记住”如何对将来的包进行处理。,IPv6,实现了流概念：流指的是从一个特定源发向一个特定（单播或者是组播）目的地的包序列，源点希望中间路由器对这些包进行特殊处理。,2.6 IPV6,2.6.2 IPV6,改进,5,身份验证和保密,IPv6,使用了两种安全性扩展：,IP,身份验证头,(A H),首先由,RFC1826(IP,身份验证头,),描述。,2.6 IPV6,2.6.3 IPV6,的地址结构,IPv6,的,IP,地址由,8,个地址节组成，每地址节包含,16,个地址位，用,4,个,16,进制位书写，地址节与地址节间用冒号分隔。,2.7,练 习 题,一、填空题,1.,网络的参考模型有两种：,和,。前者出自国际标准化组织；后者就是一个事实上的工业标准。,2,从低到高依次写出,OSI,的七层参考模型中的各层名称：,、,、,、,、,、,和,。,3,物理层是,OSI,分层结构体系中最重要、最基础的一层。它是建立在通信媒体基础上的，实现设备之间的,接口。,4,IP,地址由,和,组成。,5,Internet,传输层包含了两个重要协议：,和,。,6,在,Internet,传输层中，每一端口是用,来描述的。,7,端口号是一个,16,位二进制数，约定,以下的端口号被标准服务保留，取值大于,的为自由端口。,8,是一种面向无连接的传输协议。,9,TCP,协议的全称是指,，,IP,协议全称是指,。,10,TCP/IP,协议参考模型由,、,、,、,四层组成。,11,IPv4,地址由,位二进制数组成，,IPv6,地址由,位二进制数组成。,12,以太网利用,协议获得目的主机,IP,地址与,MAC,地址的映射关系。,2.7,练 习 题,二、选择题,1,OSI,开放系统模型是（）。,A,网络协议软件,B,应用软件,C,强制性标准,D,自愿性的参考标准,2,当一台计算机向另一台计算机发送文件时，下面的（）过程正确描述了数据包的转换步骤。,A,数据、数据段、数据包、数据帧、比特,B,比特、数据帧、数据包、数据段、数据,C,数据包、数据段、数据、比特、数据帧,D,数据段、数据包、数据帧、比特、数据,3,物理层的功能之一是（）。,A,实现实体间的按位无差错传输,B,向数据链路层提供一个非透明的位传输,C,向数据链路层提供一个透明的位传输,D,在,DTE,和,DTE,间完成对数据链路的建立、保持和拆除操作,4,关于数据链路层的叙述正确的是（）。,A,数据链路层协议是建立在无差错物理连接基础上的,B,数据链路层是计算机到计算机间的通路,C,数据链路上传输的一组信息称为报文,D,数据链路层的功能是实现系统实体间的可靠、无差错数据信息传输,5,为了保证连接的可靠建立，,TCP,通常采用（）。,A,三次握手机制,B,窗口控制机制,C,自动重发机制,D,端口机制,6,下列,IP,地址中（）是,C,类地址。,A,127.233.13.34 B,212.87.256.51 C,169.196.30.54 D,202.96.209.21,7,IP,地址,205.140.36.88,的哪一部分表示主机号？,A,205 B,205.140 C.88 D,36.88,8,以下（）表示网卡的物理地址（,MAC,地址）。,A,192.168.63.251 B,19-23-05-77-88 C,0001.1234.Fbc3 D,50-78-4C-6F-03-8D,9,IP,地址,127.0.0.1,表示（）。,A,一个暂时未用的保留地址,B,一个,B,类,IP,地址,C,一个本网络的广播地址,D,一个表示本机的,IP,地址,2.7,练 习 题,三、简答题,1,什么是分层网络体系结构？分层的含义是什么？,2.,画出,OSI,参考模型的层次结构，并简述各层功能。,3.,简述,TCP/IP,四层结构及各层的功能。,4.,比较,OSI,参考模型与,TCP/IP,参考模型异同。,5.,简述,OSI,环境中的数据传输过程。,6.IP,地址中的网络号与主机号各起了什么作用？,7.,为创建一个子网至少要借多少位？,8.,有一个,IP,地址：,222.98.117.118/27,，请写出该,IP,地址所在子网内的合法主机,IP,地址范围、广播地址及子网的网络号。,9.,一个公司有三个部门，分别为财务、市场、人事，网络管理。要求建三个子网，请根据网络号,172.17.0.0/16,划分，写出每个子网的网络号、子网掩码、合法主机范围。要求有步骤。,10.,为什么要推出,IPv6,？,IPv6,中的变化体现在哪几个方面？,11.TCP,的连接管理分为几个阶段？简述,TCP,连接建立的“三次握手”机制。,12.TCP,和,UDP,有何主要区别？,TCP,和,UDP,的数据格式分别包含哪些信息？,13.,举三个例子来说明,TCP/IP,实用程序的作用。,2.8,拓展训练,IP,子网规划与划分,一,.,实训目的,掌握,IP,地址的设置。,掌握子网规划的方法。,二,.,实训内容,学生分组进行实验，每组,10,台计算机。,为各计算机设置,IP,地址，在设置,IP,地址前，先对各计算机的,IP,地址进行规划。,IP,地址设为：,192.168.22.,学号（由于学号唯一，不至于出现冲突），子网掩码采取默认，如果不上互联网，默认网关及,DNS,服务器可以不设。设置完成后进行测试。,假如这,10,台计算机组成一个局域网，该局域网的网络地址是,200.200.,组号,.0,，将该局域网划分成两个子网，求出子网掩码和每个子网的,IP,地址，并重新设置该组计算机的,IP,地址。测试结果。,2.8,拓展训练,IP,子网规划与划分,三,.,实训步骤,1,IP,地址的配置,2,划分子网,3,使用,ping,命令测试子网的连通性,