334-Internet坑网络系统与实践第二讲

Internet网络系统与实践第二讲教学内容：第二章Internet体系结构教学要求：1.掌握：TCP/IP分层模型；IP地址的格式、分类及其作用；TCP与IP协议及其协同工作的基本概念、Internet域名体系的基本内容。2.理解：从Ipv4到Ipv6的发展3.了解：域名服务器软件的安装与设置。教学课时：8课时责任教师：孙继荣第二讲主要内容1.TCP/IP分层模型2.IP地址3.域名系统4.IP协议5.TCP协议6.Ipv6新一代互连网络协议1.TCP/IP分层模型计算机网络是由多种计算机和各类终端通过通信线路连接起来的复合系统。在这个系统中，由于计算机型号不一，终端类型各异，加之线路类型、连接方式、同步方式、通信方式的不同，给网络中各结点的通信带来许多不便。由于在不同计算机系统之间，真正以协同方式进行通信的任务是十分复杂的。为了完成两个计算机系统之间的数据交换而必须遵守的一系列规则和约定称为通信协议。为了设计这样复杂的计算机网络，早在最初的ARPANET设计时即提出了分层的方法。“分层”可将庞大而复杂的问题，转化为若干较小的局部问题，而这些较小的局部总是比较易于研究和处理。发E-mail网络协议打印文件mail喂，请用中文,慢一点！出错了，请重发！协议是指通信双方必须遵循的控制信息交换的规则之集合。语法语义定时规则概述1.TCP/IP分层模型（1）各层之间是独立的。某一层并不需要知道它的下一层是如何实现的，而仅仅需要知道该层间的接口（即界面）所提供的服务。由于每一层只实现一种相对独立的功能，因而可将一个难以处理的复杂问题分解为若干个较容易处理的更小一些的问题。这样，整个问题的复杂程度就下降了。（2）灵活性好。当任何一层发生变化时（例如技术的变化），只要层间接口关系保持不变，则在这层以上或以下各层均不受影响。（3）结构上可分割开。各层都可以采用最合适的技术来实现。（4）易于实现和维护。这种结构使得实现和调试一个庞大而又复杂的系统变得易于处理，因为整个的系统已被分解为若干个相对独立的子系统。（5）能促进标准化工作，因为每一层的功能及其所提供的服务都已有了精确的说明。网络协议的层次结构：“层内功能内聚，层间耦合松散”1.TCP/IP分层模型OSI开放系统互连参考模型将整个网络的通信功能划分成七个层次，每个层次完成不同的功能。这七层由低层至高层分别是物理层、数据链路层、网络层、运输层、会话层、表示层和应用层。ISO/OSI参考模型1.TCP/IP分层模型ISO/OSI参考模型1.物理层传输数据的单位是比特。物理层不是指连接计算机的具体的物理设备或具体的传输媒体是什么，物理层的作用是尽可能的屏蔽这些差异，对它的高层即数据链路层提供统一的服务。所以物理层主要关心的是在连接各种计算机的传输媒体上传输数据的比特流。2.数据链路层传输数据的单位是帧，数据链路层的主要作用是通过数据链路层协议（即链路控制规程），在不太可靠的物理链路上实现可靠的数据传输。3.网络层传送的数据单位是报文分组或包。在计算机网络中进行通信的两个计算机之间可能要经过许多个结点和链路，也可能还要经过好几个路由器所连接的通信子网。网络层的任务就是要选择最佳的路由，使发送站的运输层所传下来的报文能够正确无误地按照目的地址找到目的站，并交付给目的站的运输层，即完成寻址功能。1.TCP/IP分层模型ISO/OSI参考模型4.运输层正好是七层的中间一层，是通信子网和资源子网的分界线，它屏蔽底层的不同，使高层用户感觉不到通信子网的存在。运输层信息的传送单位是报文。运输层的基本功能是从会话层接收数据报文，当所发送的报文较长时，把它分割成若干个报文分组，然后再交给它的下一层（即网络层）进行传输。另外，这一层还负责报文错误的确认和恢复，以确保信息的可靠传递。5.会话层对传输的报文提供同步服务6.表示层把所传送的数据的抽象语法变换为传送语法7.应用层直接面向用户，为用户提供应用的接口1.TCP/IP分层模型TCP/IP参考模型TCP/IP体系共分成四个层次。它们分别是：网络接口层、网络层、运输层和应用层。在当今Internet网络，TCP/IP已经得到了广泛的应用，如果计算机要上互连网，或局域网要使用Internet技术就必须安装TCP/IP协议。TCP/IP协议已经成为目前网络的协议代名词。TCP:TransmissionControlProtocol传输控制协议，负责数据从端到端的传输。IP：InternetProtocol，网络互联协议，负责网络互联1.TCP/IP分层模型ISO/OSI参考模型1．网络接口层网络接口层与OSI参考模型的数据链路层和物理层相对应，它不是TCP/IP协议的一部分，但它是TCP/IP赖以存在的与各种通信网之间的接口，所以，TCP/IP对网络接口层并没有给出具体的规定。1.TCP/IP分层模型2．网络层网络层有四个主要的协议：网际协议IP、Internet控制报文协议ICMP、地址解析协议APR和逆地址解析协议RARP。网络层的主要功能是使主机可以把分组发往任何网络并使分组独立地传向目标（可能经由不同的网络）。这些分组到达的顺序和发送的顺序可能不同，因此如果需要按顺序发送及接收时，高层必须对分组排序。这就象一个人邮寄一封信，不管他准备邮寄到哪个国家，他仅需要把信投入邮箱，这封信最终会到达目的地。这封信可能会经过很多的国家，每个国家可能有不同的邮件投递规则，但这对用户是透明的，用户是不必知道这些投递规则。另外，网络层的网际协议IP的基本功能是：无连接的数据报传送和数据报的路由选择，即IP协议提供主机间不可靠的、无连接数据报传送。互连网控制报文协议ICMP提供的服务有：测试目的地的可达性和状态、报文不可达的目的地、数据报的流量控制、路由器路由改变请求等。地址转换协议ARP的任务是查找与给定IP地址相对应主机的网络物理地址。反向地址转换协议RARP主要解决物理网络地址到IP地址的转换。3．运输层TCP/IP的运输层提供了两个主要的协议，即传输控制协议TCP和用户数据报协议UDP，它的功能是使源主机和目的主机的对等实体之间可以进行会话。其中TCP是面向连接的协议。所谓连接，就是两个对等实体为进行数据通信而进行的一种结合。面向连接服务是在数据交换之前，必须先建立连接。当数据交换结束后，则应终止这个连接。面向连接服务具有连接建立、数据传输和连接释放这三个阶段。在传送数据时是按序传送的。用户数据协议是无连接的服务。在无连接服务的情况下，两个实体之间的通信不需要先建立好一个连接，因此其下层的有关资源不需要事先进行预定保留。这些资源将在数据传输时动态地进行分配。无连接服务的另一特征就是它不需要通信的两个实体同时是活跃的（即处于激活态）。当发送端的实体正在进行发送时，它才必须是活跃的。无连接服务的优点是灵活方便和比较迅速。但无连接服务不能防止报文的丢失、重复或失序。无连接服务特别适合于传送少量零星的报文。4．应用层在TCP/IP体系结构中并没有OSI的会话层和表示层，TCP/IP把它都归结到应用层。所以，应用层包含所有的高层协议，如虚拟终端协议（TELNET）、文件传输协议（FTP）、简单邮件传送协议（SMTP）和域名服务（DNS）等等。1.TCP/IP分层模型客户机/服务器模式：应用程序之间为了能顺利的进行通信，一方通常需要处于守候状态，等待另一方请求的到来。这种一个应用程序被动的等待，而另一个应用程序通过请求启动通信的模式就是客户机/服务器模式。客户和服务器分别指两个应用程序。2.IP地址IP地址：IP协议要求在每次与TCP/IP网络建立连接时，每台主机都必须为这个连接分配一个唯一的32位地址，因为在这个32位IP地址中，不但可以用来识别某一台主机，而且还隐含着网际间的路由信息。A类：第一位为0，网络标识符位数7位（占一个字节），最多网络接入数128个。第一字节取值范围为：0~127B类：第一、二位为10，网络标识位数为14位（占两个字节），最多网络接入数16384个，第一字节取值范围为：128~191C类：前面三位为110，网络标识位数为21位（占三个字节），最多网络接入数二百多万个，第一字节取值范围为：192~223D类：多目广播通信用地址，第一字节取值范围为：224~239E类：留做后用。第一字节取值范围为：140~255IP地址格式：（1）共32位比特长，分为两部分：IP地址＝网络标识部分＋主机标识部分（2）共有五类IP地址：2.IP地址IP地址采用点分十进制方式记录，每个地址被表示成为4个以小数点隔开的十进制整数，每个整数对应一个字节。2.IP地址分类分类标识网络标识位首字节取值范围最多网络接入数主机标识位最多主机接入数A07（前8位）0-1271282416777216B1014（前16位）128-191163841665536C11021（前24位）192-22320971528256D1110224-239E1111240-255IP地址采用点分十进制方式记录，每个地址被表示成为4个以小数点隔开的十进制整数，每个整数对应一个字节。课堂练习：说明以下几个地址的类型、网络地址、主机地址？IP地址类型网络地址主机地址202．192．168．5202．104．204．5161．10．135．44139．69．135．38点分十进制特殊IP地址：直接广播地址：TCP/IP协议规定，主机号部分各位全为1的IP地址用于广播。所谓广播地址指同时向网上所有的主机发送报文，也就是说，不管物理网络特性如何，Internet网支持广播传输。如136.78.255.255就是B类地址中的一个广播地址，你将信息送到此地址，就是将信息送给网络号为136.78的所有主机。有限广播地址：有时需要在本网内广播，但又不知道本网的网络号时，TCP/IP协议规定32比特全为1的IP地址用于本网广播，即255.255.255.255。“0”地址：TCP/IP协议规定，主机号各位全为0的网络号被解释成“本网络”。若主机试图在本网内通信，但又不知道本网的网络号，那么，可以利用“0”地址。回送地址（环回地址）：A类网络地址的第一段十进制数值为127是一个保留地址，如127.1.11.13用于网络软件测试以及本地机进程间通信。也就是说，网络地址和主机地址还要排除全“1”和全“0”这两个特殊地址。2.IP地址2.IP地址（2）子网是指在一个IP地址上生成的逻辑网络，它使用源于单个IP地址的IP寻址方案，把一个网络分成多个子网，要求每个子网使用不同的网络ID，通过把主机号（主机ID）分成两个部分，为每个子网生成唯一的网络ID。一部分用于标识作为唯一网络的子网，另一部分用于标识子网中的主机。子网及子网掩码：（1）划分子网的目的将一个物理网再分成几个更小的子网来使用，以分解IP地址的紧张。（3）子网掩码是一个32位地址，用于屏蔽IP地址的一部分以区别网络ID和主机ID；用来将网络分割为多个子网；判断目的主机的IP地址是在本局域网还是在远程网。在TCP/IP网络上的每一个主机都要求有子网掩码。这样当TCP/IP网络上的主机相互通信时，就可用子网掩码来判断这些主机是否在相同的网段内。子网掩码是个32位的值，其中值为1的位留给网络号与子网号，值为0的留给主机号。应用中也采用点分十进制表示。用它来帮助确定IP地址网络号。类默认子网掩码：A类为255.M.0.0;B类为255.255.M.0;C类为255.255.255.M。2.IP地址子网及子网掩码：B类地址子网掩码的意义：指出网络地址和主机地址的分界线10net-idhost-id增加了子网号字段10net-idsubnet-idhost-id本地分配子网号主机号子网掩码1111111111111111111111110000000000子网（1）划分子网的目的将一个物理网再分成几个更小的子网来使用，以分解IP地址的紧张。（2）子网掩码是个32位的值，其中值为1的位留给网络号与子网号，值为0的留给主机号。应用中也采用点分十进制表示。用它来帮助确定IP地址网