【正文】 Transmission Control Protocol， 傳輸控制協(xié)議 ) IP(Inter Protocol， 網(wǎng)際協(xié)議 ) TCP/IP協(xié)議標(biāo)準(zhǔn) ? TCP／ IP協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的通信問題劃分為 5個(gè)層次的模型 : ? 物理層 ? 網(wǎng)絡(luò)接口層 ? 網(wǎng)絡(luò)互連層 ? 傳輸層 ? 應(yīng)用層 TCP/IP協(xié)議標(biāo)準(zhǔn) TCP／ IP的分層結(jié)構(gòu)： 應(yīng)用層 傳輸層（ TCP或 UDP） 網(wǎng)絡(luò)互連層（ IP） 網(wǎng)絡(luò)接口層 物理層 5 4 3 2 1 如電子郵件、 HTML文檔等 TCP或 UDP數(shù)據(jù)報(bào) IP數(shù)據(jù)報(bào) 如以太網(wǎng)信息幀或 ATM信元 TCP/IP協(xié)議標(biāo)準(zhǔn) ?TCP/IP協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的主要特點(diǎn)： ? 適用于多種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的互連 ? 確?？煽康亩?—端通信 ? 與操作系統(tǒng)緊密結(jié)合 ? TCP/IP既支持無連接服務(wù) ， 也支持面向連接服務(wù) ， 兩者并重 IP地址 ?主機(jī)： host puter， 任何連接到網(wǎng)絡(luò)并運(yùn)行應(yīng)用程序的計(jì)算機(jī) 。 主機(jī)的機(jī)型不限 ， 內(nèi)存容量可大可小 ， CPU可快可慢 、 網(wǎng)絡(luò)速度可高可低 。 TCP／ IP使得任何一對(duì)主機(jī)都可以相連 ， 并進(jìn)行數(shù)據(jù)通信 。 主機(jī)和路由器都需要運(yùn)行 TCP／ IP協(xié)議軟件 。 IP地址 ? 主機(jī)的 IP地址： 在互連網(wǎng)中 ， 為了實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)相互通信 ， 必須為每一臺(tái)計(jì)算機(jī)分配一個(gè)唯一的地址 (IP地址 )。 在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送的每個(gè)包中 ，都必須包含發(fā)送方主機(jī) (源 )的 IP地址和接收方主機(jī) (目的地 )的 IP地址 。 每個(gè) IP地址使用 32個(gè)二進(jìn)數(shù)位 （ 4個(gè)字節(jié) ） 表示 ? IP地址的組成： 地址類型號(hào) 網(wǎng)絡(luò)號(hào) （ id） ：用來指明主機(jī)所從屬的物理網(wǎng)絡(luò)的編號(hào) 主機(jī)號(hào) （ hostid） ：主機(jī)在物理網(wǎng)絡(luò)中的編號(hào) IP地址 IP地址的分類及格式： 0 網(wǎng)絡(luò)號(hào) 主機(jī)號(hào) 0 1 2 3 8 16 24 31 1 0 網(wǎng)絡(luò)號(hào) 主機(jī)號(hào) 1 1 0 網(wǎng)絡(luò)號(hào) 主機(jī)號(hào) 1 1 1 0 組播地址 1 1 1 1 備用 A類 B類 C類 D類 E類 IP地址 網(wǎng)址分類方案： A類地址 用于擁有大量主機(jī) （ ≤ 16777214） 的網(wǎng)絡(luò) ， 只有少數(shù)幾個(gè)網(wǎng)絡(luò)可獲得 A類地址 。 IP地址的特征是其二進(jìn)制表示的最高位為 “ 0‖ B類地址 用于規(guī)模適中的網(wǎng)絡(luò) （ 主機(jī)臺(tái)數(shù) ≤ 65534） 。 IP地址的特征是其二進(jìn)制表示的最高兩位為 “ 10‖ C類地址 用于主機(jī)數(shù)量不超過 254臺(tái)的小網(wǎng)絡(luò) ， IP地址的特征是其二進(jìn)制表示的最高 3位為 “ 110‖ IP地址 每一個(gè) IP地址由如下的三個(gè)部分構(gòu)成： IP地址＝地址類型號(hào) + 網(wǎng)絡(luò)號(hào) + 主機(jī)號(hào) IP地址的表示： 二進(jìn)制表示： 十進(jìn)制表示： （ XXX 取值范圍： 0 255） 例如： A類地址 ， 首字節(jié) 0~127 B類地址 ， 首字節(jié) 128~191 C類地址 ， 首字節(jié) 192~223 IP地址 ? 入網(wǎng)： 申請(qǐng)并獲得 IP地址授權(quán)機(jī)構(gòu)分配的 IP地址 。 實(shí)際上授權(quán)機(jī)構(gòu)只是分配一個(gè)類型號(hào)和網(wǎng)絡(luò)號(hào) ， 組網(wǎng)者再對(duì)子網(wǎng)內(nèi)的每一臺(tái)主機(jī)指定一個(gè)主機(jī)號(hào) ， 從而構(gòu)成了網(wǎng)絡(luò)中每一臺(tái)計(jì)算機(jī)的 IP地址 。 ? 從不分配給任何主機(jī)使用的特殊 IP地址： 網(wǎng)絡(luò)地址：主機(jī)地址每一位都為 “ 0‖的 IP地址 。 用來表示整個(gè)一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò) ， 它指的是物理網(wǎng)絡(luò)本身而不是連到該網(wǎng)絡(luò)上的計(jì)算機(jī) 。 直接廣播地址：主機(jī)地址每一位都為 “ 1‖的 IP地址 。 當(dāng)一個(gè)包被發(fā)送到某個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)的直接廣播地址時(shí) ， 這個(gè)包將送達(dá)該網(wǎng)絡(luò)上的每一臺(tái)主機(jī) 。 IP數(shù)據(jù)報(bào) 互連網(wǎng)中的各個(gè)物理子網(wǎng)使用的數(shù)據(jù)包 （ 或信息幀 ） 的格式可能是互不兼容的 ， 因此不能直接將一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)送來的包傳送給另一個(gè)子網(wǎng) 。 為了克服這種異構(gòu)性 ， IP協(xié)議定義了一種獨(dú)立于各種物理網(wǎng)的數(shù)據(jù)包的格式 ， 稱為 IP數(shù)據(jù)報(bào) （ IP datagram） 。 版本號(hào) 頭部長(zhǎng)度 服務(wù)類型 數(shù)據(jù)報(bào)總長(zhǎng)度 發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)的計(jì)算機(jī)的 IP地址（源 IP地址） 接收數(shù)據(jù)報(bào)的計(jì)算機(jī)的 IP地址（目的地 IP地址） 數(shù)據(jù)開始 …… 0 3 4 7 8 15 16 31 頭部 數(shù)據(jù)區(qū) IP數(shù)據(jù)報(bào) ? IP數(shù)據(jù)報(bào)組成： 頭部 主要是為了確定在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆酚? 包括：發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)的計(jì)算機(jī)的 IP地址 接收數(shù)據(jù)報(bào)的計(jì)算機(jī)的 IP地址 IP協(xié)議的版本號(hào) （ 目前的版本是第 4版 ， 簡(jiǎn)稱 IPv4） 頭部長(zhǎng)度 （ 以 32位為單位指出數(shù)據(jù)報(bào)頭部的長(zhǎng)度 ） 數(shù)據(jù)報(bào)長(zhǎng)度 （ 頭部長(zhǎng)度加上數(shù)據(jù)部分的長(zhǎng)度 ） 服務(wù)類型 （ 指明發(fā)送數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?） 數(shù)據(jù)區(qū) 數(shù)據(jù)部分的長(zhǎng)度可以根據(jù)應(yīng)用而改變 ， 數(shù)據(jù)量最小的時(shí)候也許只有 1個(gè)字節(jié) （ 例如傳送鍵盤上輸入的一個(gè)字母 ） ， 最大的時(shí)候可以達(dá)到 64KB（ 包括頭部信息在內(nèi) ） IP數(shù)據(jù)報(bào) ? IP數(shù)據(jù)報(bào)的傳送： 一個(gè) IP數(shù)據(jù)報(bào)沿著從源地址到目的地的一條路徑穿過網(wǎng)絡(luò) ，中間會(huì)經(jīng)過很多路由器 。 每個(gè)路由器收到這個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)時(shí) ，先從頭部取出目的地 IP地址 ， 根據(jù)這個(gè)地址對(duì)照路由表中的信息 ， 決定將該數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)給下一站 ， 下一站可能是另一個(gè)路由器 ， 也可能就是目的地 ——連接在該路由器上的一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò) 。 網(wǎng)絡(luò)在傳輸 IP數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)會(huì)努力地嘗試傳遞每一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào) ，但對(duì)于數(shù)據(jù)的正確性 、 數(shù)據(jù)報(bào)的順序 、 數(shù)據(jù)報(bào)的傳輸時(shí)間 、數(shù)據(jù)報(bào)不重復(fù)或丟失等情況 ， 并不能予以保證 ， 這些問題需要依靠上層的 TCP協(xié)議來解決 。 路由器 router 用于連接異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的基本設(shè)備 。 是一臺(tái)用于完成網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)工作的專用計(jì)算機(jī) ， 可以把局域網(wǎng)與局域網(wǎng) 、 局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)或兩個(gè)廣域網(wǎng)互相連接起來 ， 被連接的這兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)不必使用同樣的技術(shù) 。 路由器 路由器可以連接 2個(gè)甚至多個(gè)物理網(wǎng)絡(luò) ， 因此 ，每個(gè)路由器應(yīng)分配 2個(gè)或多個(gè) IP地址 。 路由器每個(gè)端口的 IP地址必須與相連子網(wǎng)的 IP地址具有相同的子網(wǎng)地址 。 以太網(wǎng) FDDI網(wǎng) 廣域網(wǎng) 以太網(wǎng)FDDI網(wǎng) R1 R2 A B 路由器與 IP地址 路由器 ? 路由器任務(wù) : 將一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中源計(jì)算機(jī)發(fā)出的 IP數(shù)據(jù)報(bào)轉(zhuǎn)發(fā)到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的目標(biāo)計(jì)算機(jī) 。 由于不同類型物理網(wǎng)絡(luò)使用的幀格式和編址方案各不相同 ， 路由器收到一個(gè) IP數(shù)據(jù)報(bào)后 ， 它需要完成：路由選擇 、 幀格式的轉(zhuǎn)換 、 IP數(shù)據(jù)報(bào)的轉(zhuǎn)發(fā)等任務(wù) 。 例：準(zhǔn)備 IP數(shù)據(jù)報(bào) → 地址解析 → 封裝以太網(wǎng)幀格式 →路由器取 IP數(shù)據(jù)報(bào) → 地址解析 → 封裝 FDDI幀格式 → IP數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送到目的地計(jì)算機(jī) 路由器 ? 假設(shè)以太網(wǎng)中的計(jì)算機(jī) A要把一個(gè) IP數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)給 FDDI網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī) B， 其過程大體如下： – 因?yàn)槟康牡赜?jì)算機(jī) B在 FDDI網(wǎng)中 ， 所以源計(jì)算機(jī)必須先把 IP數(shù)據(jù)報(bào)送到路由器 R1(IP地址為 )。 – 源計(jì)算機(jī) A與路由器 R1都連接在同一個(gè)以太網(wǎng)中 ， 它們進(jìn)行數(shù)據(jù)通信必須使用 MAC地址 ， 因此應(yīng)將計(jì)算機(jī) A()與路由器 R1的 IP地址()分別翻譯為 MAC地址 ， 這個(gè)過程稱為 “ 地址解析 ” ， 地址解析是在計(jì)算機(jī) A中完成的 。 – 計(jì)算機(jī) A需發(fā)送的 IP數(shù)據(jù)報(bào)與以太網(wǎng)的信息幀的格式不一致 ， 不能直接在以太網(wǎng)上傳輸 ， 因此 ， 必須將 IP數(shù)據(jù)報(bào) “ 封裝 ” 成以太網(wǎng)的幀格式 。 – 在以太網(wǎng)中將信息幀按 MAC地址發(fā)送至路由器 R1， 路由器收到這一信息幀之后 ， 從幀中取出 IP數(shù)據(jù)報(bào) ， 然后丟棄這一幀 。 – 路由器 R1通過查找路由表知道 ， 計(jì)算機(jī) B就在本地 FDDI網(wǎng)絡(luò)中 ， 于是經(jīng)過地址解析 ， 把路由器 R1的 IP地址 ()和計(jì)算機(jī) B的 IP地址()解析為 FDDI網(wǎng)絡(luò)中的物理地址 （ 由路由器完成 ） 。 – 路由器將收到的 IP數(shù)據(jù)報(bào)封裝成為 FDDI的幀格式 。 – 在 FDDI網(wǎng)絡(luò)中 ， 路由器把信息幀按 FDDI物理地址發(fā)送至目的地計(jì)算機(jī) B，目的地計(jì)算機(jī)收到這一幀信息后 ， 從幀中取出 IP數(shù)據(jù)報(bào) ， 傳輸任務(wù)到此完成 。 IP數(shù)據(jù)報(bào) IP數(shù)據(jù)報(bào) 幀頭部 IP數(shù)據(jù)報(bào) IP數(shù)據(jù)報(bào) FDDI幀頭部 IP數(shù)據(jù)報(bào) 因特網(wǎng)（ Inter） 因特網(wǎng)（ Inter） ? 因特網(wǎng)的發(fā)展與組成 – Inter是最大的計(jì)算機(jī)互連網(wǎng) ， 它使用 TCP/IP協(xié)議將遍布世界各地的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互連成為一個(gè)超級(jí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 。 – Inter的發(fā)展 Inter起源于美國(guó)國(guó)防部 ARPANET計(jì)劃 ， 后來與美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)的科學(xué)教育網(wǎng)合并 。 1990年代起 ， 美國(guó)政府機(jī)構(gòu)和公司的計(jì)算機(jī)也紛紛入網(wǎng) ， 并迅速擴(kuò)大到全球約 100多個(gè)國(guó)家和地區(qū) 。據(jù)估計(jì) ， 目前因特網(wǎng)已經(jīng)連接數(shù)百萬個(gè)網(wǎng)絡(luò) ， 上億臺(tái)計(jì)算機(jī) ， 用戶數(shù)目超過 。 – Inter在美國(guó)分為三個(gè)層次： 底層為大學(xué)校園網(wǎng)或企業(yè)網(wǎng) ， 中間層為地區(qū)網(wǎng) ， 最高層為全國(guó)主干網(wǎng) (如 NSF， National Science Foundation Network)。 它們連通了美國(guó)東西海岸 ， 并通過海底電纜或衛(wèi)星通信等手段連接到世界各國(guó) 。 主機(jī)地址和域名系統(tǒng) ? 理論上 ， Inter的 IP地址空間可以包含 200多萬個(gè)各類網(wǎng)絡(luò) ， 36億臺(tái)主機(jī) ， 每一臺(tái)主機(jī)都有一個(gè) IP地址 。 IP地址是用 4個(gè)十進(jìn)制數(shù)字來表示的 ， 它不便于人們記憶和使用 。 因此 ， 更合適的方法是使用具有特定含義的符號(hào)來表示因特網(wǎng)中的每一臺(tái)主機(jī) ， 當(dāng)然 ， 符號(hào)名應(yīng)該與各自的 IP地址對(duì)應(yīng) 。 當(dāng)用戶訪問網(wǎng)絡(luò)中的某個(gè)主機(jī)時(shí) ， 只需按名訪問 ， 而無需關(guān)心它的 IP地址 。 例如 ， 的 WWW服務(wù)器主機(jī)名 （ 對(duì)應(yīng)的 IP地址為 ） ，因特網(wǎng)用戶只要使用 。 主機(jī)地址和域名系統(tǒng) ? 為了避免主機(jī)名字的重復(fù) ， 因特網(wǎng)將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的名字空間劃分為許多不同的域 ， 每個(gè)域又劃分為若干子域 ， 子域又分成許多子域 ， 所有入網(wǎng)主機(jī)的名字即由一系列的 “ 域 ” 及其“ 子域 ” 組成 ， 子域的個(gè)數(shù)通常不超過 5個(gè) ， 并且子域之間用 “ ． ” 分隔 ， 從左到右級(jí)別逐級(jí)升高 ， 一般為 計(jì)算機(jī)名 、 網(wǎng)絡(luò)名 、 機(jī)構(gòu)名 、 最高域名 例如： ra. nju. edu. 表示中國(guó) ()教育科研網(wǎng) (edu)中的南京大學(xué)校園網(wǎng) (nju)內(nèi)的一臺(tái)計(jì)算機(jī) 。 主機(jī)地址和域名系統(tǒng) ? 因特網(wǎng)主機(jī)名字的命名樹 根 mil edu gov int …… uk ac edu …… nju seu tsinghua …… pku 主機(jī)地址和域名系統(tǒng) ? 主機(jī)域名 :因特網(wǎng)中主機(jī)的符號(hào)名就稱為它的域名 。 域名使用的字符可以是字母 、 數(shù)字和連字符 ， 但必須以字母或數(shù)字開頭并結(jié)尾 。 整個(gè)域名的總長(zhǎng)不得超過 255個(gè)字符 。 ? 第 1級(jí)域名 :除美國(guó)以外 ， 其他國(guó)家一般采用國(guó)家代碼作為第 1級(jí)域名 ， 美國(guó)通常以機(jī)構(gòu)或行業(yè)名作為第 1級(jí)域名 。 ? 一臺(tái)主機(jī)只能有一個(gè) IP地址 ， 但可以有多個(gè)域名 (用于不同的目的 )。 主機(jī)從一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)移到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)時(shí) ， 其 IP地址必須更換 ， 但可以保留原來的域名 。 主機(jī)地址和域名系統(tǒng) ? 域名系統(tǒng) (Domain Name System， DNS) ：把域名翻譯成 IP地址的軟件 。 ? 域名服務(wù)器 (Domain Name Server)：運(yùn)行域名系統(tǒng)的主機(jī) 。 ? 為了實(shí)現(xiàn)域名的查找 ， 需要在域名服務(wù)器之間建立許多指針 (Pointer)。 主機(jī)地址和域名系統(tǒng) ? 一個(gè)域名為 字為 ， 則需要經(jīng)過下列步驟取得對(duì)方主機(jī)的 IP地址： – 首先通過 nju子域的域名服務(wù)器 (在南京大學(xué)網(wǎng)絡(luò)中心 )進(jìn)行查找 ， 知道 ，于是通過指針找到管理 edu子域的域名服務(wù)器 (在清華大學(xué)的CERNET網(wǎng)絡(luò)中心 )。 – edu子域的域名服務(wù)器中存放了我國(guó)所有高校的子域名字 ， 通過查找得知 ， 目的地主機(jī)不在 CERNET范圍內(nèi) ， 于是再利用同樣的方法找到管理 edu子域的