【文章內(nèi)容簡介】 信息包的轉發(fā) 路由選擇 劃分 VLAN 局域網(wǎng)內(nèi)部互連 路由器 網(wǎng)絡層 路由選擇 LAN－ LAN LAN－ WAN 小結：網(wǎng)絡互連設備的比較 、廣域網(wǎng)和網(wǎng)絡互連技術 、廣域網(wǎng)和網(wǎng)絡互連技術 局域網(wǎng)操作系統(tǒng) 局域網(wǎng)操作系統(tǒng)：能利用局域網(wǎng)低層提供的數(shù)據(jù)傳輸功能，高層網(wǎng)絡用戶提供共享資源管理服務，以及其它網(wǎng)絡服務功能的局域網(wǎng)系統(tǒng)軟件。 局域網(wǎng)操作系統(tǒng)的任務：屏蔽本地資源與網(wǎng)絡資源的差異性，為用戶提供各種基本網(wǎng)絡服務功能，完成共享資源的管理，提供網(wǎng)絡系統(tǒng)的安全性服務。 客戶 /服務器模式的操作系統(tǒng)中，其中一個計算機的應用進程（比如正在運行的程序）作為客戶端向另一個應用進程提出服務請求，而服務器端的應用進程則向客戶端的進程提供相應的服務，這樣來完成計算機網(wǎng)絡的通信。以卡內(nèi)基梅隆大學的Ｍ ach為代表的微內(nèi)核結構操作系統(tǒng)以及 Microsoft Windows NT等屬于這個類型。 Inter技術 Inter介紹 Inter是全球性的、最具影響力的計算機互聯(lián)網(wǎng)絡，也是世 界范圍的信息資源寶庫。 Inter的前身是 ARPANET,在 1983 年， TCP/IP協(xié)議正式成為 Inter的協(xié)議標準，為任何一臺連入 Inter的計算機提供了技術上的保障。 從 Inter使用者的角度來看， Inter是由大量計算機連接 在一個巨大的通信系統(tǒng)平臺上，從而形成的一個全球范圍的信 息資源網(wǎng)。 Inter的使用者不必關心 Inter的內(nèi)部結構，他們面對的只是 Inter所提供的資源和服務。 Inter技術 Inter通信協(xié)議 Inter允許世界各地的網(wǎng)絡接入作為它的子網(wǎng)，而各個子網(wǎng)的計算機可以是不同類型的，怎樣才能保證 Inter能夠正常工作呢？ 只能要求所有連入 Inter的計算機都使用相同的通信協(xié)議 ， 即 TCP/IP協(xié)議。 TCP/IP協(xié)議是一種計算機之間的通信規(guī)則，它 規(guī)定了每臺計算機信息表示的格式與含義，規(guī)定了計算機之間 通信所使用的控制信息，以及在接到控制信息后應該做出的反 應。 TCP/IP協(xié)議是 Inter中計算機之間通信時必須共同遵循的 一種通信協(xié)議。 Inter技術 Inter通信協(xié)議 Inter地址能夠惟一地確定 Inter上每臺計算機及每個用戶的位置。對于用戶來說 Inter地址有兩種表示形式： IP地址與域名。接入 Inter的計算機與接入電話網(wǎng)的電話類似。每臺計算機或者路由器都有一個由授權機構分配的號碼，稱為 IP地址。 IP地址也采用分層結構。 IP地址由網(wǎng)絡號與主機號兩部分組成。網(wǎng)絡號用來標識一個邏輯網(wǎng)絡，主機號用來標識網(wǎng)絡中的一臺主機。一臺 Inter主機至少有一個 IP地址，而且這個 IP地址是全網(wǎng)惟一的。 IP地址 網(wǎng)絡號 主機號 Inter技術 Inter通信協(xié)議 IP的原始版本是 IPv4，使用 32位的二進制地址，每個地址組織成由點分隔的 8位數(shù)，每個 8位數(shù)稱為 8位位組，二進制數(shù)表示對機器很友好，但卻不易被用戶所理解，因此習慣上人們總是把IP地址用十進制表示。 IP地址中的每一個 8位位組用 0～ 255之間的一個十進制數(shù)表示。這些數(shù)之間用點 (.)隔開，即所謂的點 十進制 (dotted decimal)格式地址。因此，最小的 IPv4地址值為 ，最大的地址值為 。 為適應大型 、 中型 、 小型的網(wǎng)絡 IP地址分配的需要 ， 根據(jù)網(wǎng)絡號和主機號的數(shù)量可將 IP地址分為五類： A類地址 、 B類地址 、 C類地址 、 D類地址 、 E類地址 。 Inter技術 Inter通信協(xié)議 ~ ~ ~ ~ ~ 1 8 16 24 32 0 網(wǎng)絡地址 (7位 ) 主機地址 (24位 ) 10 網(wǎng)絡地址 (14位 ) 主機地址 (16位 ) 110 網(wǎng)絡地址 (21位 ) 主機地址 (8位 ) 1110 11110 多目的廣播地址 (28位 ) 保留用于實驗和將來使用 A類地址 B類地址 C類地址 D類地址 E類地址 主機地址范圍 IP地址的分類 用 7位（ bit）來標識網(wǎng)絡號， 24位標識主機號，最前面一位為 “ 0”，即 A類地址的第一段取值介于 1～ 126之間，因此 A類網(wǎng)絡地址的范圍從 。全世界總共只有 126個可能的 A類網(wǎng)絡，每個 A類網(wǎng)絡最多可以連接16777214臺主機。 A類地址通常為大型網(wǎng)絡而提供。 用 14位來標識網(wǎng)絡號， 16位標識主機號，前面兩位是 “ 10”。 B類地址的第一段取值介于128～ 191之間，第一段和第二段合在一起表示網(wǎng)絡號，因此 B類網(wǎng)絡地址的范圍從 。全世界大約有 16000個 B類網(wǎng)絡，每個 B類網(wǎng)絡最多可以連接 65534臺主機。 用 21位來標識網(wǎng)絡號， 8位標識主機號，前面三位是 “ 110”。 C類地址的第一段取值介于 192～ 223之間，第一段、第二段、第三段合在一起表示網(wǎng)絡號。最后一段標識網(wǎng)絡上的主機號。因此， C類網(wǎng)絡地址范圍從 。每一個 C類地址理論上可支持最大 256個主機地址 ( 0～ 255)，但是僅有 254個可用，因為 0和 255不是有效的主機地址。在 IP地址中， 0和 255是保留地址。 IP地址中所有的主機地址為 0用于標識網(wǎng)絡，而全為 1表示在此網(wǎng)段中的廣播地址。 Inter技術 Inter通信協(xié)議 D類地址使用全部的 8位位組表示主機部分，第一段的前 4位為“ 1110” ，地址空間的范圍從 。 D類地址用于在 IP網(wǎng)絡中的組播。一個組播地址是一個唯一的網(wǎng)絡地址。它能指導報文到達預定義的 IP地址組。 D類地址用于在一個私有網(wǎng)中傳輸組播報文至 IP地址定義的端系統(tǒng)組中。因此沒有必要把地址中的 8位位組或地址位分開表示網(wǎng)絡和主機。相反，整個地址空間用于識別一個 IP地址組。 E類地址的前 4位恒為 1，因此有效的地址范圍從 。 E類地址雖被定義，但卻被保留作研究之用。 Inter技術 IP地址分配的原則 A、 CNNIC對 IP地址的管理規(guī)定 中國互聯(lián)網(wǎng)絡信息中心 (CNNIC)是成立于 1997年 6月 3日的非營利管理與服務機構 ， 行使國家互聯(lián)網(wǎng)絡信息中心的職責 。 作為亞太互聯(lián)網(wǎng)絡信息中心 （ APNIC） 的國家互聯(lián)網(wǎng)絡注冊機構會員（ NIR） ， CNNIC成立了以 CNNIC為召集單位的 IP地址分配聯(lián)盟 ，負責為我國的網(wǎng)絡服務商 （ ISP） 和網(wǎng)絡用戶提供 IP地址 。CNNIC對 IP地址的申請及使用管理做了較為嚴格的規(guī)定 。 B、 RFC 1918私有地址塊 Inter技術 IP地址分配的原則 Inter協(xié)議要求網(wǎng)絡上的每個網(wǎng)絡接口都有一個唯一的地址 ， 如果通過 CNNIC申請 IP地址 ， 將得到全球唯一的地址號 ，這些地址被稱為 公有地址塊 。 在網(wǎng)絡中使用 IP協(xié)議 ， 但并不打算連接到 Inter上 ， 此時它所使用的 IP地址可以不是全球唯一的 。 這種類型的網(wǎng)絡叫做私有網(wǎng)絡 ， 所使用的地址被叫做 私有地址 。 地址轉換 ， 即 NAT功能將其私有 IP地址轉換為公有 IP地址 ， 即用該組織申請的合法 IP地址進行通信 。 RFC 1918將下面三個地址范圍做為私有地址塊： – – – Inter技術 IP地址分配的原則 (1) 地址數(shù)量大； (2)安全性高； (3) 不能直接與 Inter連接； (4) 轉入和離開私有地址段時 ， 需要對設備重新編址； (5) 網(wǎng)絡互聯(lián)時容易產(chǎn)生沖突 。 C、 IP地址分配 設計 IP地址方案之前 ， 應考慮以下幾個問題： (1) 是否將網(wǎng)絡連入 Inter； (2) 是否將網(wǎng)絡劃分為若干網(wǎng)段以方便網(wǎng)絡管理； (3) 是采用靜態(tài) IP地址分配還是動態(tài) IP地址分配 。 Inter技術 IP地址分配的原則 具有特定意義的地址不能分配給網(wǎng)絡節(jié)點使用 。 具有特殊意義的地址主要有： 1） 主機地址全為 “ 0”。 不論哪一類網(wǎng)絡 ， 主機地址全為 “ 0”表示指向本網(wǎng) ， 常用在路由表中 。 2） 主機地址全為 “ 1”。 主機地址全為 “ 1”表示廣播地址 ， 向特定網(wǎng)上的所有主機發(fā)送數(shù)據(jù)報 。 3） 四字節(jié) 32比特全為 “ 1”， 若 IP地址 4字節(jié) 32比特全為 “ 1”，表示僅在本網(wǎng)內(nèi)進行廣播發(fā)送 。 4）網(wǎng)絡號 127， TCP／ IP協(xié)議規(guī)定網(wǎng)絡號 127不可用于任何網(wǎng)絡。其中有一個特別地址： (Loopback)，它將信息通過自身的接口發(fā)送后返回，可用來測試端口狀態(tài)。 Inter技術 子網(wǎng)掩碼 子網(wǎng)掩碼也是一個 32位地址，其作用是：用于屏蔽 IP地址的一 部分以區(qū)分網(wǎng)絡標識和主機標識，并說明該 IP地址是在局域網(wǎng) 上，還是在遠程網(wǎng)上。只有同在一個子網(wǎng)中的主機才能互相通訊 聯(lián)系，否則就要通過特殊手段了。 為了使用的方便 ， 常常使用 “ 點分整數(shù)表示法 ” 來表示一個子網(wǎng)掩 碼 。 由此可以得到 A、 B、 C三大類 IP地址的標準子網(wǎng)掩碼 。 A類地址： B類地址： C類地址： 定長子網(wǎng)掩碼是指所有的網(wǎng)際網(wǎng) ID部分具有相同的位數(shù)。由于 IPv4地址體系中，每個 IP地址為 32位固定長度，所以采用定長子 網(wǎng)掩碼時，有一個顯著的特點：每個網(wǎng)段可供分配的 IP地址數(shù)相 同。 Inter技術 子網(wǎng)掩碼 計算步驟如下 ： (1) 將所需的子網(wǎng)數(shù)轉換為二進制 7（ 十進制數(shù) ） ： 111（ 二進制數(shù) ） (2) 以二進制表示子網(wǎng)數(shù)所需的位數(shù)即為向缺省子網(wǎng)掩碼中加入的位數(shù) ， 這些位數(shù)需要向主機 ID借用 。 111： 3位 (3) 決定子網(wǎng)掩碼 B類地址的標準掩碼為： 。 借用主機 ID的 3位以后子網(wǎng)掩碼為：。即 。 Inter技術 子網(wǎng)掩碼 (4) 決定可用的網(wǎng)絡 ID 列出附加位引起的所有二進制組合： 000→0 （ 00000000） 001→32 （ 00100000） 010→64 （ 01000000） 011→96 （ 01100000） 100→128 （ 10000000） 101→160 （ 10100000） 110→192 （ 11000000） 111→224 (11100000) Inter技術 例 1： 設 IP地址為 ，子網(wǎng)掩碼為 ，那么子網(wǎng)掩碼是怎樣來區(qū)分網(wǎng)絡標識和主機標識的呢。 答：用 “ 與 ” 運算。將十進制轉換成二進制進行與運算 IP地址： 11000000 10101000 00001010 00000010 子網(wǎng)掩碼： 11111111 11111111 11111111 11110000 與運算： －－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－ 11000000 10101000 00001010 00000000 則可得其網(wǎng)絡標識為 ，主機標識為 2。 由于掩碼最后一段為 11110000，所以，在前三段都一樣的情況 下，只要主機標識的前四位都為 0，所得到的 IP地址必在同一個子 網(wǎng)中。而且也不難算出，在 ， 最多只有 16臺主機在同一子網(wǎng)中。由此可得出，經(jīng)常在局域網(wǎng)中 見到的子網(wǎng)掩碼 ，最多也只能有 255臺主機在同一子 網(wǎng)中。 Inter技術 可變長子網(wǎng)掩碼與地址數(shù)計算 目前所采用的 IP v4地址資源變得相當短缺 。 為了有效地利用有限的地址資源 ， 出現(xiàn)了變長子網(wǎng)掩碼 （ VLSM） 技術 。 實際上子網(wǎng)掩碼的大小不會自己改變 ， VLSM的意思是不同子網(wǎng)的子網(wǎng)掩碼可能有不同的長度 ， 但一旦子網(wǎng)掩碼的長度確定了 ， 它們就不變了 。 這個技術對于高效分配 IP地址 ， 減少路由表的大小非常有用 ， 但是如果使用不當可能會造成意想不到的錯誤 。 練習：設 IP地址為 ，子網(wǎng)掩碼為 ，計算它的網(wǎng)