网络协议与ip地址.ppt
网络协议与IP寻址之网络结构的分层设计,一、网络协议,协议是用来描述进程之间信息交换过程的一组术语。在计算机网络中包含有多种计算机系统，它们的硬件和软件系统有着很大的差异，要使得它们之间能够相互通信，进行数据交换，就必须有一套通信管理机制使通信双方能正确地接收信息，并能理解对方的信息含义，它们必须事先约定一个规则，这种规则就称为协议。,网络协议主要由3个要素组成：语法、语义和交换规则。语法是以二进制形式表示的命令和相应的结构，确定协议元素的格式（规定数据与控制信息的结构和格式）；语义是由发出请求、完成的动作和返回的响应组成的集合，确定协议元素的类型，即规定通信双方要发出何种控制信息、完成何种动作以及做出何种应答；交换规则规定事件实现顺序的详细说明，即确定通信状态的变化和过程，如通信双方的应答关系。,网络协议与IP寻址之网络结构的分层设计,二、分层设计,在网络体系结构中，N层是N-1层的用户，同时又是N1层的服务提供者。对N层而言，N1层用户直接获得了N层提供的服务，而N层的服务是建立在N-1层所提供的服务基础之上的。,网络协议与IP寻址之网络结构的分层设计,各层之间相互独立，高层不必关心低层的实现细节，只要知道低层所提供的服务，经及本层向上层所提供的服务即可，能真正做到各司其职。有利于实现和维护，某个层次实现细节的变化不会对其他层次产生影响。易于实现标准化。,网络体系结构中采用层次化结构的优点：,网络协议与IP寻址之开放系统互联参考模型,一、OSI参考模型的特征,网络协议与IP寻址之开放系统互联参考模型,1.分层,OSI参考模型采用分层的方法来组织。将一个复杂的网络通信任务分层若干个层，通过每个层实现自己的功能，从而实现网络通信的功能。每一层的功能和其他各层不重复，每一层的变化也不会影响到其他层，从而可以利于研发，也易于厂商提供相应的设备。,网络协议与IP寻址之开放系统互联参考模型,2.协议与协议栈,OSI参考模型采用七层组织的层次结构，每一层不仅仅定义了其功能，也定义了在通信过程中必须要遵守的规则，我们称之为层的协议。比如主机A的会话层和主机B的会话层都要遵守统一的会话层的协议，这样才能够互相通信。各层的层次协议按照层次顺序的排列称为协议栈。,网络协议与IP寻址之开放系统互联参考模型,二、OSI参考模型各层的功能,OSI参考模型将网络分为七个层次，其中第一层到第三层属于通信子网的功能范畴，第五层到第七层属于资源子网的范畴，第四层起着衔接上下三层的作用。各层在网络中发挥着各自的作用。,1.物理层,物理层处于OSI参考模型的最底层，直接面向网络传输介质；物理层负责将二进制数据位流（bit）通过传输介质，从一台计算机发送给另一台计算机。在常用的网络设备中，集线器工作在OSI参考模型的物理层。,物理层具体解决了以下问题：使用什么类型的传输介质，使用什么样的连接器件和连接设备。使用什么拓扑结构。什么样的物理信号表示二进制的0和1，以及该物理信号与传输相关的特性如何。,网络协议与IP寻址之开放系统互联参考模型,数据链路层位于OSI参考模型的第二层，数据链路层就在物理层的基础上，通过将bit组织封装成帧，从而建立一条可靠的数据传输通道。在常用的网络设备中，网卡和交换机是工作在数据链路层重要的网络设备。,2.数据链路层,数据链路层具体解决了以下问题：将bit信息加以组织封装成帧。确定了数据帧的结构。通过使用硬件地址及物理地址来寻址。实现差错校验信息的组织。对共享的介质实现访问控制。,网络协议与IP寻址之开放系统互联参考模型,网络层位于OSI参考模型的第三层，提供了数据的网络地址，也就是IP地址，同时提供了统一的寻址方案，因此它屏蔽了底层的技术细节，把各种网络统一到了一个逻辑平台上。网络层传输的数据单位称为分组。路由器是工作在OSI参考模型的网络层的重要设备，通过网络层的地址路由器可以为网络访问提供访问路径。路由器同时在数据传输过程中实现流量控制和差错管理。,3.网络层,网络层具体解决了以下问题：提供了网络层的地址（IP地址），并进行不同网络系统间的路径选择。数据包的分割和重新组合。差错校验和恢复。流量控制和拥塞控制。,网络协议与IP寻址之开放系统互联参考模型,数据链路层位于OSI参考模型的第四层，传输层负责准确可靠的将数据从网络的一端传到另一端。,4.传输层,传输层具体解决了以下问题：建立连接。保证数据无差错的传输。,5.会话层,数据链路层位于OSI参考模型的第五层，会话层主要负责管理远程用户或进程之间的通信。,会话层具体解决了以下问题：会话的建立。通信的控制。,网络协议与IP寻址之开放系统互联参考模型,数据链路层位于OSI参考模型的第五层，表示层确保一个系统的应用层发送的信息能够被另一个系统能读取。,6.表示层,表示层具体解决了以下问题：数据的表示。数据的压缩与解压。定义传输的句法和转换。,7.应用层,应用层处于OSI参考模型的最顶层，直接面向用户；它为数据库访问、电子邮件、文件传输等用户应用程序提供直接服务。,应用层具体解决了以下问题：提供用户接口，得到传输的数据。提供面向用户的界面，即实用程序。涉及到网络服务、服务公告及服务使用方式。,网络协议与IP寻址之TCP/IP协议,一、TCP/IP层次结构,TCP/IP模型共分成四层，分别是网络接口层、网络层、传输层和应用层。TCP/IP模型共分成四层，分别是网络接口层、网络层、传输层和应用层。,网络协议与IP寻址之TCP/IP协议,TCP/IP 每层功能及使用的协议,1.网络接口层,TCP/IP模型中的网络接口层又称为“网络接入层”或者“网络访问层”，具体负责选择一条物理链路，并通过该物理链路将数据从发送端送到接收端。网络接口层的功能包括IP地址与物理硬件地址的映射，基于不同硬件类型的网络接口，定义了和物理介质的连接等等。,2.网络层,TCP/IP的网络层对应于OSI参考模型的第三层（网络层），它主要进行最佳路径的选择和数据包的转发。该层负责相同或不同网络中计算机的通信，主要处理来自传输层的分组发送请求和路由选择。使用的主要协议有IP、ICMP、ARP、RARP协议。,网络协议与IP寻址之TCP/IP协议,3.传输层,传输层也称为主机到主机层，对应于OSI参考模型的第四层（传输层）。在TCP/IP模型中，传输层提供端到端，即应用程序之间的通信，主要功能是数据格式化、数据确认、可靠性、流量控制和丢失重传等典型的问题。位于该层的TCP协议（传输控制协议）是TCP/IP模型中最主要的协议之一，它提供了面向连接的可靠的传输服务。传输层还提供了一种不可靠的UDP传输协议，即用户报文协议。,4.应用层,TCP/IP应用层对应于OSI参考模型的上三层（会话层、表示层和应用层），它包括了一些服务。这些服务是与终端用户直接相关。应用层还要告诉传输层哪个数据流是由哪个应用程序发出的。使用的主要协议有HTTP、SMTP、SNMP、DNS、Telnet等协议。,网络协议与IP寻址之TCP/IP协议,二、TCP/IP数据封装过程,用户调用应用程序通过TCP/IP来访问相应的服务。应用层负责将这些应用程序信息转换成数据流，交给传输层处理。传输层的基本任务是提供端到端的通信。传输层的协议负责系统地管理信息地流动，提供可靠或不可靠地传输服务。网络层负责处理主机之间的通信。该层还要解决如何交付数据包，是交给路由器，还是交给本地端口。网络接口层负责将网络层提供的数据包封装成帧，帧中包括源MAC地址、目的MAC地址、使用何种协议等等，在接收方，该层读取帧中的信息，如果发给自己则拆开帧头，将数据包交给网络层处理。如果不是，则丢弃该帧。最后硬件把帧转换成比特流通过传输介质将信息送出去。,网络协议与IP寻址之IP地址与IP寻址,一、IP地址,1.IP地址的作用,网络协议与IP寻址之IP地址与IP寻址,2.IP地址的表示,IP地址由网络位和主机位组成 网络位所在网络地址（网络ID）在哪个网络上？所在网络上计算机的地址主机位（主机ID）该网络的哪台主机？,网络协议与IP寻址之IP地址与IP寻址,3.IP地址的分类,IP地址共分为5类：A、B、C、D、EIP地址共分为5类：A、B、C、D、E,网络协议与IP寻址之IP地址与IP寻址,4.IP地址的分配原则,只有A、B、C三类地址可以分配给计算机和网络设备；IP地址的第一个段不能为127，保留留作测试使用；网络地址不能全为0，也不能全为1。全为0没有网络，全为1用作网络掩码；主机地址不能全为0，也不能全为1。全为0代表网络，全为1代表主机；IP地址在网络中必须惟一。,5.私有IP地址,1个A类地址：16个B类地址：256个C类地址：192.168.0.0192.168.255.255,网络协议与IP寻址之IP地址与IP寻址,二、子网与子网掩码,1.子网,网络协议与IP寻址之IP地址与IP寻址,2.子网掩码,子网掩码是一个32位的数字，其主要作用是将网络地址从IP地址中剥离出来，求出IP地址的网络号。即告诉TCP/IP主机，IP地址的哪些位对应于网络地址，哪些位对应于主机地址。TCP/IP协议使用子网掩码判断目标主机地址是位于本地子网还是远程子网。子网中的所有主机必须配置相同的子网掩码。,3.可变长的子网掩码,网络协议与IP寻址之IP地址与IP寻址,4.子网掩码的计算,利用子网数来计算,在求子网掩码之前必须先搞清楚要划分的子网数目，以及每个子网内的所需主机数目。将子网数目转化为二进制来表示 取得该二进制的位数，为 N 取得该IP地址的类子网掩码，将其主机地址部分的的前N位置 1 即得出该IP地址划分子网的子网掩码。如欲将B类IP地址划分成27个子网：27=11011 该二进制为五位数，N=5 将B类地址的子网掩码的主机地址前5位置 1，得到 即为划分成 27个子网的B类IP地址 的子网掩码。,网络协议与IP寻址之IP地址与IP寻址,利用主机数来计算,如欲将B类IP地址划分成若干子网，每个子网内有主机700台：700=1010111100 该二进制为十位数，N=10 将该B类地址的子网掩码的主机地址全部置 1，得到 然后再从后向前将后 10位置0,即为：即。这就是该欲划分成主机为700台的B类IP地址 的子网掩码。,
