09-互联网基础知识

计算机网络基础第9章Internet及其相关内容〖主要内容〗IP编址及子网技术、域名系统、主机配置协议、SNMP、、FTP、TELNET、用户接入Internet的技术、企业内联网Intranet的概念与技术〖教学重点〗IP编址及子网技术9.1Internet概述Internet即因特网，是由成千上万的不同类型、不同规模的计算机网络和计算机主机组成的覆盖世界范围的巨型网络。从技术角度来看，Internet包括了各种计算机网络（局域网、城域网和广域网）。计算机主机包括了PC机、专用工作站、小型机、中型机和大型机。这些网络和计算机通过电话线、高速专用线、微波、卫星和光缆连接在一起，在全球范围内构成了一个四通八达的“网间网”。从应用的角度来看，Internet是一个世界规模的巨大的信息和服务资源网络，它能够为每一个Internet用户提供有价值的信息和其他相关的服务。应用领域以美国为例。教育科研占43％、商业占38％、政府部门占8％、国防占6％、其他占5％。就教学、科研领域而言，可供检索的信息资源有：图书馆目录，提供向Internet开放的图书馆名单及登录到这些图书馆计算机上的方法；参考工具书，提供各种字典、百科全书及各类指南；期刊索引及文献检索；全文科技资料；各种多媒体信息；各种计算机软件等等。Internet的发展经历了研究网、运行网和商业网三个阶段。Internet起源于美国国防部的ARPANET，得力于80年代美国国家科学基金会的NSFNET网络的运行和使用，到90年代初实现了商业化。9.1.1Internet的管理机构Internet协会成立于1992年，是非盈利性的组织，其成员是由与Internet相连的各组织和个人组成的。它通过Internet体系结构委员会IAB开展工作，并通过IAB进行实施。IAB负责定义Internet的总体结构（框架和所有与其连接的网络）和技术上的管理，对Internet存在的技术问题及未来将会遇到的问题进行研究。Internet的运行管理可分为两部分：网络信息中心InterNIC和网络操作中心InterNOC。网络信息中心负责IP地址分配、域名注册、技术咨询、技术资料的维护与提供等。网络操作中心负责监控网络的运行情况以及网络通信量的收集与统计等。9.1.2Internet的资源与应用9.1.2.1Internet上的信息资源信息是Internet上最重要的资源，也是进入Internet的人们希望得到的东西。Internet信息的内容几乎无所不包，有科学技术领域的各种专业信息；也有与大众日常工作和生活息息相关的信息；有知识性和教育性的信息；也有娱乐性和消遣性的信息；有历史题材的信息；也有现实生活的信息……除此之外，还有关于“人”的资源。用户如果希望获得信息资源，一般需要知道信息资源所在的计算机系统的地址，即网址。9.1.2.2Internet提供的主要服务从数据传输方式的角度来说，Internet提供的主要服务包括：网络通信、远程登录、文件传送以及网上信息服务等。第9章Internet及其相关内容网络信息服务、电子邮件服务、文件传输服务、远程登录服务、电子公告牌服务、网络新闻服务9.1.3Internet在中国的发展Internet在中国的发展可以追溯到1986年的中科院CAS等研究单位通过PSTN连接欧洲国家进行国际联机数据库检索，1994年4月中国科学院计算机网络信息中心CNIC正式接入Internet，并将中关村地区的30多个研究所以及北大、清华全部用光缆互连在一起，以64kbps国际线路连到美国，，同时在年初我国正式加入Internet成为第71个成员单位。我国建立骨干网络主要有：中国公用计算机互连网(ChinaNet)、中国教育和科研计算机网(CERnet)、中国科技网（CSTnet）和中国金桥信息网(ChinaGBN)。9.2IP寻址Internet实质上是把分布在世界各地的各种网络如计算机局域网和广域网、数字数据通信网以及公用电话交换网等互相连接起来而形成的超级网络。其核心是TCP/IP协议。1973年，引进了传输控制协议TCP，随后在1981年引入了网际协议IP，1982年TCP和IP被标准化为TCP/IP协议组。9.2.1IP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协议把主机原来和物理地址隐蔽起来，在网络层中使用统一的IP地址。9.2.1.1物理地址与IP地址地址用来标识网络系统中的某个资源，也称为“标识符”，由名字Name、地址Address和路径Route组成，三者分别告诉人们：资源是什么、资源在哪里以及怎样去寻找该资源。在网络中，对主机的识别要依靠地址，而保证地址全网唯一性是需要解决的问题。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，才能使信息进行交换。物理地址就是网络中任一节点设备所具有的可识别地址单纯使用网络的物理地址寻址会有一些问题：物理地址是物理网络技术的一种体现，不同的物理网络，其物理地址可能各不相同。物理地址被固化在网络设备（网络适配器）中，通常不能被修改。物理地址属于非层次化的地址，它只能标识出单个的设备，标识不出该设备连接的是哪一个网络。Internet针对物理地址的非唯一性、不可修改性、非层次化等问题，采用网络层IP地址的编址方案，在统一管理下进行地址分配，保证一个地址对应一台主机（包括路由器或网关），这样物理地址的差异就被IP层所屏蔽。9.2.1.2IP地址的划分TCP/IP协议规定：IP地址由32bit组成，包括3个部分：地址类别、网络号和主机号，阅读和书写时可用“点分十进制”表示方法，即每个字节用十进制表示，用点“.”隔开。Internet的IP地址分为5类：A、B、C、D、E类字节1字节2字节3字节4A类0网络号主机号计算机网络基础B类10网络号主机号C类110网络号主机号D类1110多播地址E类1111预留注：编号为全“0”或全“1”的用于特殊作用IP地址类型确定：如B类，其网络号有216-2-2=214-2=16382个，主机数为216-2=65534台,IP地址范围为128.1.0.1～192.254.255.2549.2.1.3几种特殊的IP地址广播地址：主机号全1的IP地址有限广播地址：全1的IP地址255.255.255.255“0”地址：主机号全0的IP地址回送地址：以127开始的IP地址9.2.1.4IP地址的管理IP地址的最高管理机构为Internet网络信息中心，即InterNIC，专门负责提出IP地址申请的组织分配网络地址，然后，各组织再在本网内部对其主机号进行本地分配。为了避免某个单位选择任意网络地址，造成与合法的Internet地址发生冲突，IETF（Internet工程任务组）已经分配了具体的A类、B类和C类地址供单位内部网使用，这些地址为：A类：10.0.0.0～10.255.255.255B类：172.16.0.0～172.31.255.255C类：192.168.0.0～192.168.255.2559.2.2子网技术子网划分能够使单个网络地址横跨几个物理网络，这些物理网络统称为子网。可以使用路由器将它们连接起来。9.2.2.1划分子网的原因充分使用地址、划分管理职责、提高网络性能9.2.2.2子网划分的层次结构和划分方法1.子网的层次结构IP地址是一种层次型的编址方案。通过划分子网，形成一个三层的结构，即网络号、子网号和主机号。通过网络号确定了一个站点，通过子网号确定一个物理子网，而通过主机号则确定了与子网相连的主机地址。因此，一个IP数据包的路由就涉及到三部分：传送到站点、传送到子网、传送到主机。2.子网具体的划分方法对子网的划分，可以将单个网络的主机号分为两个部分，其中一部分用于子网号编址，另一部分用于主机号编址。划分子网号的位数，取决于具体的需要。若子网号所占的比特越多，可分配给主机的位数就越少，也就是说，在一个子网中所包含的主机就越少。网络号主机号网络号子网号主机号第9章Internet及其相关内容比如一个B类网络172.17.0.0，在没有划分子网时可容纳主机数是（216－2），若要使用8个比特用于子网号，则用于主机号的比特数为8bit，那么这个B类网络就被分为254个子网，每个子网可以容纳254台主机，可容纳主机数为（28－2）×（28－2）。9.2.2.3子网掩码1.点分十进制表示通过子网掩码可以识别网络地址，就是将子网掩码和IP地址进行“按位与”的操作。经过按位与运算，可以将每个IP地址的网络地址取出，从而知道两个IP地址是否在同一个网络。子网掩码（SubnetMask）也是一个“点分十进制”表示的32位二进制数，通过子网掩码，可以指出一个IP地址中的哪些位对应于网络地址（包括子网地址）、哪些位对应于主机地址。对于子网掩码的取值，通常是将对应于IP地址中网络地址（网络号和子网号）的所有位都设置为“1”，对应于主机地址（主机号）的所有位都设置为“0”。如标准C类IP地址202.112.164.28，其子网掩码为255.255.255.02.网络前缀表示表示方法：/网络地址的bit位数如标准C类IP地址202.112.164.28，其子网掩码为202.112.164.28/249.2.3子网划分技术9.2.3.1定长子网FLSM的划分1.定长子网划分的规则在RFC（请求评论）文档中，RFC950规定了子网划分的规范，其中对网络地址中的子网号作了如下的规定：子网网络号与主机号不能位全“0”或全“1”。2.划分子网的步骤在划分子网之前，需要确定所需要的子网数和每个子网的最大主机数，有了这些信息后，就可以定义每个子网的子网掩码、网络地址（网络号+子网号）的范围和主机号的范围。确定需要多少子网号来唯一标识网络上的每一个子网。确定需要多少主机号来标识每个子网上的每台主机。定义一个符合网络要求的子网掩码。确定标识每一个子网的网络地址。确定每一个子网上所使用的主机地址的范围。3.应用实例某一网络IP地址为192.168.1.0，共有100台主机，现要求划分成2个子网，子网间通过路由器互连，请写出每个子网的网络地址、子网掩码和主机的IP地址范围、。9.2.3.2可变长子网VLSM的划分1.变长子网划分的规则RFC1009规定：子网网络号可以使用全“0”或全“1”，但主机号仍然不能全“0”或全“1”2.划分子网的步骤计算机网络基础划分主机数最多的子网，注意的是划分后要有一个子网空着，用于第二步划分主机次多的子网，若还有子网划分则要留一个空子网重复上述两个步骤，直到所有子网网络划分完毕3.应用实例一个B类网络175.41.0.0，需要的配置是1个能容纳32000台主机的子网，15个能容纳2000台主机的子网和8个能容纳254台主机的子网，请写出每个子网的网络地址、子网掩码和主机的IP地址范围。9.2.3.3超网划分1.超网概念为了解决IP地址面临严重的资源不足问题，InterNIC设计了一种新的网络分配方法：给一个单位分配一个连续的C类网络范围，使其能容纳足够的网络和主机，而若干个C类的网络合并为一个网络，即为超网。为了使超网使用起来就象使用一个网络一样，采用了无类域间路由技术CIDR，即把多个网络表项压缩成一个路由表项，用[起始网络,数量]表示，起始网络为第一个C类网络的地址，数量是分配的C类网络的总个数。2.划分方法：确定主机号和网络号的位数，主机数＝2n，则主机号位数为n位，网络号为32－n位。确定C类网络的个数：主机数/254＝2m，则需要C类网络2m个，其对应的位是主机号的前m位。应用实例：对于一个从192.168.80.0开始的超网，假设能够容纳4040台主机，请写出该超网的子网掩码以及所需使用的每一个C类的网络地址。