第4章因特网的组成ppt课件.ppt
4.4 因特网的组成,4.4.1 网络互连与TCP/IP协议4.4.2 因特网的主机及域名4.4.3 因特网的接入,4.4.1 网络互连与TCP/IP协议,（1）TCP/IP协议(栈)（2）IP协议（IP地址和IP数据报）（3）路由器和IP数据报的传输,(1)TCP/IP协议,异构网络的互连技术,网络互连的基本构件：各种不同类型的局域网和广域网必须解决的问题：1)所有计算机应统一编址2)传输的数据包格式应该统一解决方案：采用统一的网络通信协议TCP/IP使用的网络互连设备：路由器,什么是TCP/IP协议？,TCP/IP是网络互连的工业标准，它包含了100多个协议，其中：TCP（传输控制协议)和IP(网际协议)是两个最基本、最重要的协议,负责把数据封装为TCP或UDP数据报，在两个应用程序之间传送数据,负责把数据封装为IP数据报，并负责把IP数据报从发送方计算机通过物理网络传送到接受方计算机,负责将IP数据报封装成能在物理网络（局域网、广域网）中传输的帧，并进行传输,应用程序与应用程序之间通信时使用的协议,例:浏览网页时使用的TCP/IP协议,浏览器使用HTTP协议向Web服务器请求网页,网页所对应的HTML文档拆分并封装为若干个TCP数据报，由Web服务器一个一个地进行发送,负责把每个TCP报封装为IP数据报，在路由器之间进行传送，直到目的计算机所在局域网连接的路由器为止,路由器负责将IP数据报封装成以太网帧，在局域网中传输给浏览器,TCP/IP主要特点,1、适用于多种异构网络的互连2、确保可靠的端-端通信3、与操作系统紧密结合4、既支持面向连接服务（TCP可靠的数据传输）也支持无连接服务（UDP不保证数据传输的可靠性，尽力而为地进行快速数据传输）,（2）IP地址和IP数据报,因特网上的计算机如何统一编址？,因特网上的每台计算机使用“IP地址”作为其标识IP地址的特点：惟一性：网络上的每台计算机都有一个与众不同的惟一的IP地址简明性：所有地址的长度都是32个二进位IP地址的格式：包含类型号、网络号和主机号 3个部分,指明计算机所属网络的编号,指明计算机在该网络中的编号,指明该IP地址的类型：分为A,B,C,D,E五类IP地址,5类IP地址的具体格式,两个特殊的IP地址：主机号为“全0”的IP地址，称为网络地址，用来表示整个一个网络主机号为“全1”的IP地址，称为直接广播地址，指整个网络中的所有主机,IP地址的“点分十进制”表示,IP地址是一个32位的地址码，书写和记忆很不方便“点分十进制”表示：用4个十进制数来表示一个IP地址，每个十进制数对应 IP地址中的8位(1个字节)，相互间用小数点“”隔开。例如：,点分十进制表示 二进制表示 IP地址类型,附：关于子网掩码,三类IP地址的默认子网掩码：A类地址:255.0.0.0 B类地址：255.255.0.0 C类地址:255.255.255.0例：若某主机IP地址为：202.119.36.12（C类地址）它的子网掩码为：255.255.255.0两者的二进制码进行逻辑乘，其结果就是网络号为：202.119.36.0（前24位）,IP数据报的格式,相互连接的异构网络，它们使用的数据包（或帧）格式互不兼容，因此不能直接将一个网络送来的包传送给另一个网络解决方法：IP协议定义了一种独立于各种物理网的统一的数据包格式，称为IP数据报（IP datagram）IPv4数据报格式：,（3）路由器如何工作？,路由器的作用与连接,路由器是一种能够连接异构网络的分组交换机，其作用是：按照路由表在网络之间转发数据包根据需要对数据包的格式进行转换路由器的IP地址设置：当路由器某端口连接一个物理网络时，该端口应分配IP地址该端口的IP地址，其网络号必须与所连接物理网络的网络号相同例：,路由器的工作过程,工作过程：发送端计算机将数据封装成IP数据报的形式，发送给路由器路由器接收到IP数据报之后，根据IP数据报中目的地主机的IP地址，查找路由表，选择转发路径根据下个网络所使用的协议，将IP数据报封装成相应的数据包（帧）格式，送入缓冲器中排队在数据链路空闲时将数据包转发到另一网络若目的地计算机就在该网络上，则送达计算机，否则再传送给下一个路由器进行处理例：主机A=主机B,IP数据报传输过程1,主机A完成的操作：地址解析（Address Resolution）将主机A的IP地址131.108.99.2和路由器R1端口1的IP地址131.108.99.5转换为所在以太网的MAC地址将IP数据报“封装”为以太网帧通过以太网将该帧发送到路由器R1的端口1,IP数据报传输过程 2,路由器R1完成如下操作：接收主机A发来的以太网帧，取出IP数据报进行分析根据目的地主机的网络号查找路由表，得知应向端口2转发IP数据报（下一跳地址为端口2）由于端口2连接的是FDDI网，因此进行地址解析：将路由器R1端口2的IP地址223.240.129.2和主机B的IP地址223.240.129.5转换为所在FDDI网的物理地址将IP数据报封装成FDDI帧并通过FDDI网发送到主机B（路由器R1的端口2 主机B）,IP数据报传输过程 3,主机B完成的操作：接收路由器R1发送来的FDDI帧从FDDI帧中取出IP数据报交给上层协议处理TCP/IP协议的数据封装示意图：,网络接口与硬件层,4.4.2 因特网的主机及域名,因特网的发展过程,因特网(互联网)是将遍布世界各地的计算机网络互连而成的一个超级计算机网络简史：起源于1969年的美国国防部ARPANET计划(4个大学互连)1971：扩展至15个节点1982：确定TCP/IP协议作为网络互连标准1991：Tim Berners-Lee 推出World-Wide Web(WWW or Web)20世纪90年代起，美国政府机构和公司的计算机也纷纷入网，并迅速扩大到全球约100多个国家和地区,Tim Berners-Lee,Internet用户数目的增长,(Source：联合国),2005年7月，联网主机数目已达3.5亿台,因特网主机的IP地址及其域名,因特网采用TCP/IP协议由大量网络和计算机互连而成，网络中的每一台主机都有一个IP地址IP地址用4个十进制数字来表示，不便记忆和使用因特网采用域名(domain name)作为IP地址的文字表示，易用易记。例如：南京大学的 WWW服务器的IP地址是：202.119.32.7它对应的域名是：用户可以按IP地址访问主机，也可按域名访问主机主机IP地址与域名的关系：一个IP地址可对应多个域名，一个域名只能对应一个IP地址主机从一个物理网络移到另一个网络时，其IP地址必须更换，但可以保留原来的域名。,因特网域名的结构,域名的格式：5级域名.4级域名.3级域名.2级域名.顶级域名举例：中国南京大学校园网www服务器的域名为: 主机名.网络名.机构名.国家名 美国哈佛大学校园网www服务器的域名为:www.harvard.edu 主机名.网络名.机构名美国通常不使用国家代码作为第一级域名，其他国家一般采用国家代码作为第一级域名,因特网域名命名规则,只许使用字母、数字和连字符，以字母或数字开头并结尾，域名总长度不超过255个字符顶级域名规定：国际顶级域名，int（国际组织）国家顶级域名，例：cn（中国），uk（英国）通用顶级域名：com（营利性组织），net（网络服务机构），美国专用：org，edu，gov，mil等我国对二级域名的规定：机构类别域名：ac科研机构，com企业，net网络服务机构，org非营利性组织，edu教育机构，gov政府部门 行政区域域名：例：bj北京，sh上海，js江苏,因特网的域名空间,为避免域名重复，因特网的域名空间划分为许多不同的域，每个域又分若干子域，从而构成因特网的域名空间,域名系统与域名服务器,域名系统（Domain Name System，DNS）将主机域名翻译为主机IP地址的软件，它是一个分布式数据库系统。域名服务器（Domain Name Server，DNS）运行域名系统软件的一台服务器 每个因特网服务提供商(ISP)或校园网都有一个域名服务器，它用于实现入网主机域名与IP地址的转换为实现域名的查找，需要在本地网域名服务器与上级网的域名服务器之间建立链接,域名解析举例,域名解析：将主机域名翻译为主机IP地址的过程例：从访问paradisc.ulcc.uk时取得对方主机IP地址的过程为：,4.4.3 因特网的接入,因特网的接入方法,单位用户：用户计算机接入局域网，局域网通过路由器并租用电信局的远程数据通信线路接入因特网 家庭用户：通过电话拨号、ADSL、光纤等方式接入ISP的路由器，ISP的路由器接入因特网。,例1：电话拨号接入计算机网,通过本地公用电话网接入计算机网络设备：电话MODEM（调制解调器）技术原理：数字调制最高传输速率：56Kbps,把计算机送出的数字信号采用频移（或相移）键控的方法调制成为适合于在用户线上传输的音频模拟信号,把从电话线接收到模拟信号恢复成数字信号送给计算机,缺点：传输速率低 每次都要拨号 上网时不能通电话 费用不便宜,例2：ADSL接入,不对称数字用户线(ADSL):也通过本地公用电话网接入计算机网络配置：ADSL Modem 以太网网卡原理：频分多路复用+数字调制传输速率：上传:64kbps256kbps下行速度:18Mbps,(1)上网和通话互不影响(2)不需要缴付额外的电话费(3)传输速率可根据线路情况调整,例3：Cable Modem接入,利用有线电视网同轴电缆接入计算机网原理：频分多路复用+时分多路复用：有线电视电缆(宽带同轴电缆)容量大，抗干扰能力强将同轴电缆的整个频带划分为3部分：数字信号上传使用的频带为5M42M Hz(传输速率：320kb/s10Mb/s)模拟信号下传为50M550M Hz数字信号下传则为550M750M Hz(传输速率：36Mb/s)缺点：多个用户共享一个频段的带宽使数据传输速率不够稳定。如果有n个用户都在上网，则单个用户的速率可能只有36/n（Mbps）,例4：光纤接入计算机网,使用光纤作为计算机接入网络的主要传输介质,分为：光纤到小区（FTTZ）：将光网络单元放置在小区某处，为整个小区服务光纤到大楼（FTTB）：将光网络单元放置在大楼内，以每栋楼为单位，提供高速数据通信、远程教育等宽带业务，主要为单位服务光纤到家庭（FTTH）：将光网络单元放置在楼层或用户家中，由几户或1户家庭专用，为家庭提供宽带业务“光纤到楼、以太网入户”（FTTx+ETTH）的原理：,
