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1、2019年4月22日,上海贝尔培训中心,1,Internet 原理及应用简介,TCP/IP简介(Internet物理结构、TCP/IP原理) IP路由协议介绍 其它,主要内容,2019年4月22日,上海贝尔培训中心,2,Internet 原理简介TCP/IP简介,Internet是一个利用TCP/IP技术，通过路由器连接各种局域网的覆盖全球的计算机网络，在它上面提供了许多我们所需要的服务。如，WWW ,FTP ,TFTP ,Telnet,BBS,Mail,Gopher等。,一、Internet的物理结构,FTP Server,HTTP Server,SMTP Server,Router,Int
2、ranet,Router,Router,图1 Internet结构示意图,2019年4月22日,上海贝尔培训中心,3,Internet 原理简介TCP/IP简介,在TCP/IP中，所有的协议被封装在IP分组中，通过IP网间网传输。 IP是一个路由协议，这意味着使用IP通信的两个节点不必连接到同一物理线路上(不进行路由)。要对信息是如何穿越有一个基本的了解，要理解以下六个问题： 1。该协议中的地址格式是什么？ 2.。设备如何获得一个地址？ 3。协议中的地址如何映射到一个物理地址？ 4。终端节点如何查找路由器？ 5。路由器如何由网络的拓扑结构进行路由？ 6。用户如何查找网络上的服务(服务名字解析：
3、DNS等)？,二、了解TCP/IP信息如何从源端穿越网络到达目的端？,2019年4月22日,上海贝尔培训中心,4,Internet 原理简介TCP/IP简介,MAC地址： 在网上的两个计算机要通信，最终要利用它们的物理地址来联系。在局域网的技术中，使用最普遍的物理地址是MAC地址（以太网卡标识），它在以太网中唯一地标识了每个对象。MAC地址是一个48bit的整数。一般写成：U:V:W:X:Y:Z或U-V-W-X-Y-Z，U到Z是0255的整数（常用16近制表示），其中X:Y:Z代表以太网卡厂家，如 00:20:AF属于3Com。MAC地址是全球唯一的。 IP地址：IP地址由一个32位值组成，它
4、是由网络管理员为每一台工作站（或服务器）设置的一组数字。一般写成：W.X.Y.Z，W到Z是0255的整数。Internet上的每个机器具有唯一的IP地址。它用于节点在IP互联网上的通信。为了便于路由，IP地址是一种层次化地址，它可分为两部分：网络地址和节点地址。当一个IP包要前往一个IP终端的时候，先利用该网络地址寻找最佳的到达终端网络的路径，然后利用节点地址定位到目的地。共由五类IP地址：A类地址、B类地址、C类地址、D类地址、E类地址。,第一个问题、 MAC（物理地址）地址与IP地址,2019年4月22日,上海贝尔培训中心,5,Internet 原理简介TCP/IP简介,IP地址中有一些是
5、保留的，它们具有特殊的用途。,地址,用途,全0网络地址,只在系统启动时有效，用于启动时临时通信,网络127,指本地节点(一般为127.0.0.1)，用于测试网卡及TCP/IP软件，这样浪费了1700万个地址,全0节点地址,用于指定网络本身，指网络号，如用于子网掩码,全1节点地址,全0 IP 地址,全1 IP 地址,用于本地广播，也称有限广播，无须知道本地网络地址,用于广播，也称定向广播，需要指定目标网络,RIP协议中用它指定默认路由,路由表中信宿的网络号为0.0.0.0,表1 特殊的IP地址,五类地址,2019年4月22日,上海贝尔培训中心,6,Internet 原理简介TCP/IP简介,(1
6、) A类地址,0,7bit,24bit,0,31,网络号,节点号,共有27-2(全0、全1)=126个A类网络，每个网络可容纳224-2(全1、全0)个节点。,(2) B类地址 172.16.199.121-,10,14bit,16bit,0,31,网络号,节点号,共有214-1=16,383个B类网络，每个网络可容纳216-2=65,534个节点。,2019年4月22日,上海贝尔培训中心,7,Internet 原理简介TCP/IP简介,(3) C类地址 202.96.245.133- 192.168.2.37-lacalhost,110,21bit,8bit,0,31,网络号,节点号,共有2
7、21-1=2,097,171个C类网络，每个网络可容纳28-2=254个节点。一般net.1用于默认路由器，最多只有253个主机。,(4) D类地址,1110,28bit,0,该地址 用于组播，从224.0.0.0239.255.255.255，其中224.0.0.1用于永久组播。,31,(5) E类地址：11110XXX.H.H.H，作为实验的保留地址，从240.0.0.0247.255.255.255。 另外，11111XXX.H.H.H留着备用。,2019年4月22日,上海贝尔培训中心,8,Internet 原理简介TCP/IP简介,IP地址与MAC地址的关系： 既然每一台设备已经有一个
8、物理地址，那么为什么还需要IP地址呢？首先，并不是每一台设备都支持以太地址，而IP地址能使那些没有以太地址的设备(光纤、令牌环等)能利用IP地址连接到Internet。其次，以太地址由设备商管理，而不是由买方机构管理，因此最终要得到一个基于设备商，而不是设备位置的有效路由方式是不可能的。而IP地址是根据网络拓扑结构来分配的，这利于网络路由。最后一点，利用IP地址和MAC地址结合的方式增加了组网的灵活性。如果一块以太卡坏了，可以换掉它，而不必获取一个新的IP地址；如果一个IP节点从一个网络被移到另一个网络，可以给它分配一个新的IP地址，而不必更换一块新的以太卡。 IP地址是网络层地址，用于信息穿
9、越互联网络的目的，可利用它路由。而MAC地址用于同一线路上两个节点间的通信，不能用来路由。,2019年4月22日,上海贝尔培训中心,9,Internet 原理简介TCP/IP简介,要将网络连接到Internet，可以向InterNIC(Internet Network Information Center)申请IP地址。可通过E-MAIL到联系。也可以向ISP申请IP地址。过去，当一个组织向NIC申请IP地址时，你可以取得一个A或B或C。在某一类地址中具体的地址分配可以由组织自己控制。由于IP地址的紧张，现在已不以地址类别为地址分配单位了，而采用CIDR(Classless InterDoma
10、in Routing,无类型域间路由)分配方式。 解决IP地址紧张的手段有两种：利用Proxy代理技术和子网划分技术。假设公司只得到了一个B的地址172.16.0.0。公司可能有几个物理网络，由于只有一个网络号，所以不可能给每个物理网络一个网络地址。可以将公司的Intranet划分成几个子网，它们之间通过路由器连接起来。在IP地址中，可以将172.16.0.0中的后两个字节的一部分作为子网地址。这样还可以减少网络交通，便于管理。划分子网时，要为每台设备指定子网掩码。这样，具有相同的子网掩码的设备就处于同一个子网内。子网之间的路由与Internet中的路由相似。注意，RIP I 不支持子网路由，
11、RIP II支持。 例：将网络172.16.0.0分成4个子网。网络结构-掩码配置-子网识别。,第二个问题、 给TCP/IP设备分配IP地址,2019年4月22日,上海贝尔培训中心,10,Internet 原理简介TCP/IP简介,有了子网的概念，下面进一步讲CIDR地址分配。现在NIC可以给你一个子网掩码地址(即给你一个子网)，如可以提供子网号192.168.2.192，这样你的网络中可以有26-2=62台设备。这样的子网称slash网(它具有的是子网号，而不是网络号)。192.168.2.192子网是一个slash 26网，NIC控制前26位，组织控制后6位。 得到了IP地址，就可以将它分
12、配给设备。大部分IP设备需要人工配置IP地址，将IP地址输入到某些配置程序或控制台中。一起输入的通常还有其它信息，如广播地址，子网掩码和默认网关地址等。某些站点支持IP地址的动态配置。像引导协议(Boot Protocol, BOOTP)和动态主机配置协议(Dynamic Host Configuration Protocol,DHCP)这样的协议能利用集中服务器分配唯一的IP地址，并根据需求配置其它信息。,2019年4月22日,上海贝尔培训中心,11,Internet 原理简介TCP/IP简介,Internet中的两个节点要通信，它们首先是靠IP地址来标识联系的，但它们最终要靠MAC地址来通
13、信，一旦知道了对方的MAC地址，两个节点就可以在以太网内进行通信。所以要将IP地址映射到MAC地址。完成这个工作的协议是地址解析协议(Address Resolution Protocol,ARP)。在具体讲述ARP之前,先来了解一下以太网中流动的信息(IEEE802.3)。 我们先看一下以太网的一般配置：,第三个问题、 将IP地址映射到MAC地址(ARP),收发器: 负责处理载波监听和冲突检测(A/D、D/A),网卡,主机,=50m,可放置一中继器,打、拆帧和计算校验和,同轴电缆,2019年4月22日,上海贝尔培训中心,12,Internet 原理简介TCP/IP简介,总体结构(10M)：,
14、以太帧格式：,8B,6B,6B,2B,461500B 填充,4B,10.10,10101011,帧前导,帧同步,帧起始,目的地址,源地址,帧类型,数据,CRC,基于CSMA/CD原因,自识别，增加上层协议的灵活性,ARP,可能是单目、多目和广播(FFFFFF),2019年4月22日,上海贝尔培训中心,13,Internet 原理简介TCP/IP简介,当信源网卡想通过信宿IP地址知道其MAC地址的时候，它向同一线路上的所有机器广播一个ARP报文(如下图)，该报文封装在以太帧中。它填充以太帧的“数据”字段。,帧头,ARP数据报文,CRC,硬件类型,协议类型,操作,发送者硬件地址(03B),发送者I
15、P(01B),目的硬件地址(01B),目的硬件地址(25B),目的IP(03B),发送者硬件地址(45B),硬件地址长度,发送者IP(23B),协议地址长度,0,31,8,16,2019年4月22日,上海贝尔培训中心,14,Internet 原理简介TCP/IP简介,ARP报文解释： 硬件类型：发送者本机硬件接口类型(以太网卡：1) 协议类型：发送者提供的高级协议类型(IP协议：0X0800) 操作：说明报文类型 1：ARP请求 2：ARP响应 目的硬件地址：ARP请求时，空出该域。 有些硬件技术不支持上层软件访问帧头，所以在帧头中和ARP数据报文中都有发送者硬件地址域。 ARP报文处理 进行ARP请求时，发送者在“发送者硬件地址”域和“发送者协议地址”域分别填入本机的硬件地址和IP地址；并在“目标协议地址”域填入要解析的目标机的IP地址，在“操作”域填入“1”。 目标机处理请求时，在所缺域中填入相应数据，交换发送者域和目标域的位置，将“操作”域更改为“2”。,2019年4月22日,上海贝尔培训中心,15,Internet 原理简介TCP/IP简介,当A(IPa)为得到B(IPb)的MAC地址而广播ARP请求时，它在以太帧头的目的物理地址中填入“FFFFFF”。问在同一线路上的所有机器，“请IP地址是IPb的机器告诉它的MAC地址”。这时候只有B会响应，
