网络服务与配置.ppt
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1、Linux基础 Linux网络服务与配置,大理学院数学与计算机学院硬件教研室 赵贵文,TCP/IP网络基础,TCP/IP协议概述现在,随着Internet 的迅速发展使得计算机网络的应用已经开始遍及到我们现实生活的方方面面,而在Internet网络上所使用的协议正是TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)协议,即传输控制协议/网际协议。,TCP/IP网络基础,TCP/IP起源于20世纪60年代末美国政府资助的一个分组交换网络研究项目,到20世纪90年代已发展成为计算机之间最常应用的组网形式。它是一个真正的开放系统,因为协议组
2、件的定义及其多种实现可以不用花钱或花很少的钱就可以公开得到。它成为Internet的基础。通常所说的网络类型(如TCP/IP、IPX/SPX或Novell),指的是网络上的计算机间通信所用的协议或语言。这是独立于网络所用的实际物理连接类型的。CP/IP协议用于“异构”网络环境中的。,TCP/IP网络的分层体系结构,网络协议通常分不同层次进行开发,每一层分别负责不同的通信功能。一个协议族,例如TCP/IP,是一组不同层次上的多个协议的组合。TCP/IP通常被认为是一个4层协议系统,如图所示。,图 TCP/IP协议族的4个层次,TCP/IP协议成员概述,理解TCP/IP中每个协议的作用,知道在TC
3、P/IP网络上能干什么是很有用的。下面列出了TCP/IP提供的主要用户应用程序。1).Telnet程序Telnet程序提供远程登录功能。2).文件传输协议文件传输协议(FTP)允许用户将一个系统上的文件复制到另一个系统上。3).简单邮件传输协议简单邮件传输协议(SMTP)用于传输电子邮件。,TCP/IP协议成员概述,4).Kerberos协议Kerberos是一个受到广泛支持的安全性协议。5).域名服务器协议域名服务器(DNS)能使一台具有普通名字的设备转换成某个特定的网络地址。6).简单网络管理协议简单网络管理协议(SNMP)把用户数据报协议(UDP)作为传输机制,它使用和TCP/IP不同的
4、术语,TCP/IP用客户和服务器,而SNMP用管理器(manager)和代理(agent),代理提供设备信息,而管理器管理网络通信。,TCP/IP协议成员概述,7).网络文件服务器网络文件服务器(NFS)是由Sun Microsystems公司开发的一套协议,可使多台计算机能透明地访问彼此的目录。8).远程过程调用远程过程调用(RPC)是使应用软件能与另一台计算机(服务器)通信的一些函数。9).普通文件传输协议普通文件传输协议(TFTP)是一种缺乏任何安全性的非常简单落后的文件传输协议。,TCP/IP协议成员概述,10).传输控制协议传输控制协议(TCP/IP中的TCP部分)是一种可靠数据传输
5、的通信协议。11).网际协议网际协议(IP)负责在网络上传输由TCP/UDP装配的数据包。12).网际控制报文协议网际控制报文协议负责根据网络上设备的状态发出和检查报文,它可以将某台设备的故障通知到其他设备。,IP地址,在TCP/IP体系中,网际协议是最主要的协议之一。在TCP/IP网络中,每台连接网络的计算机(或主机)都被指定惟一的IP地址,它是通过IP协议来实现的。IP协议要求在每次与TCP/IP网络建立连接时,每台主机都必须为这个连接分配一个唯一的32位地址,因为在这个32位IP地址中,不但可以用来识别某一台主机,而且还隐含着网际间的路径信息。,IP地址,IP地址为32位地址,一般以4个
6、字节表示。每个字节的数字又用十进制表示,即每个字节的数的范围是0255,且每个数字之间用点隔开,例如:,这种记录方法称为“点-分”十进制记号法。IP地址的结构如下所示:,IP地址,网络类型字段用于标识网络的类型,到目前为止网络划分为AE五类;网络ID则标识该主机所在的网络,由网络类型字段和网络ID字段构成网络标识;主机ID是该主机在网络中的标识。IP地址的基本分配原则是要为同一网络内的所有主机分配相同的网络标识号,同一网络内的不同主机必须分配不同的主机ID号,以区分主机,不同网络内的每台主机必须具有不同的网络标识号,但是可以具有相同的主机标识号。,IP地址的分类,为了充分利用IP地址空间,In
7、ternet委员会定义了五种IP地址类型以适合不同容量的网络,即A类至E类。其中A、B、C三类由InterNIC(Internet网络信息信心)在全球范围内统一分配,D、E类为特殊地址。,IP地址的分类,A类地址从图中可以看出,在A类地址中,用第一个字节来表示网络类型和网络标识号,后面三个字节用来表示主机号码,其中第一个字节的最高位设为0,用来与其他IP地址类型区分。第一个字节剩余的7位用来表示网络地址,最多可提供27-2=126个网络标识号;这种IP地址的后3个字节用来表示主机,每个网络最多可提供大约1678万(224-2)个主机地址。这类地址网络支持的主机数量非常大,只有大型网络才需要A类
8、地址,由于Internet发展的历史原因,A类地址早已被分配完毕。,IP地址的分类,(2)B类地址从图中可以看出,在B类地址中,用前两个字节来表示网络类型和网络标识号,后面两个字节标识主机号码,其中第一个字节的最高两位设为10,用来与其他IP地址区分开,第一个字节剩余的6位和第二个字节(共14位)用来表示网络地址,最多可提供214-2=16,384个网络标识号。这种IP地址的后2个字节用来表示主机号码,每个网络最多可提供大约65,534(216-2)个主机地址。这类地址网络支持的主机数量较大,适用于中型网络,通常将此类地址分配给规模较大的单位。,IP地址的分类,(3)C类地址从图中可以看出,在
9、C类地址中,用前3个字节来表示网络类型和网络标识号,最后一个字节用来表示主机号码,其中第一个字节的最高位设为110用来与其他IP地址区分开,第一个字节剩余的5位和后面两个字节(共21位)用来表示网络地址,最多可提供约200万(221-2)个网络标识号。最后1个字节用来表示主机号码,每个网络最多可提供254(28-2)个主机地址。这类地址网络支持的主机数量较少,适用于小型网络,通常将此类地址分配给规模较小的单位,如公司、院校等单位。,IP地址的分类,D类IP地址D类地址是多播地址,主要是留给Internet体系结构委员会IAB(Internet Architecture Board)使用。E类地
10、址保留在今后使用。目前大量使用的IP地址仅有A,B和C类三种IP地址。,IP地址的分类,例如:一个IP地址为,其用二进制表示为10000010 00001100 00000100 00100010,把其与A类地址相比较可以看出,此IP地址属于B类网络,其网络ID号为0000010 00001100B,即524,主机号为00000100 00100010,即为1058。,IP地址的分类,例如:一个IP地址为,其用二进制表示为10000010 00001100 00000100 00100010,把其与上述地址相比较可以看出,此IP地址属于B类网络,其网络ID号为0000010 00001100B
11、,即524,主机号为00000100 00100010,即为1058。,E类IP地址,特殊的IP地址,如果网络ID为127,主机地址任意,这种地址是用来做循环测试用的,不可用作其他用途。例如,是用来将消息传给自己的。在IP地址中,如果某一类网络的主机地址为全1,则该IP地址表示是一个网络或子网的广播地址。例如,分析可知它是C类网络地址,其主机地址为最后一个字节,即255,二进制为11111111B,表示将信息发送给该网络上的每个主机。,特殊的IP地址,在IP地址中,如果某一类网络的主机地址为全0,则该IP地址表示为网络地址或子网地址。例如,分析可知它是C类网络地址,其主机地址为最后一个字节即0
12、,二进制为00000000B,表示一个网络地址。说明:正是由于地址不允许全0(表示网络或子网地址)或全1(表示广播地址),所以其网络数目和主机数目都要减2。例如,C类网络只能支持28-2=254个主机地址。,特殊的IP地址,IP地址具有以下一些重要特点:IP地址是一种非等级的地址结构。这就是说,和电话号的结构不一样,IP地址不能反映有关主机位置的地理信息。当一个主机同时连接到两个网络上时(作路由器用的主机即为这种情况),该主机就必须同时具有两个相应的IP地址,其网络号是不同的。这种主机称为多地址主机。按照Internet的观点,用转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍为一个网络,因此这些局域网都
13、具有同样的网络号码。在IP地址中,所有分配到网络号的网络都是平等的。,子网与子网掩码(subnet mask),子网是指在一个IP地址上生成的逻辑网络,它使用源于单个IP地址的IP寻址方案,把一个网络分成多个子网,要求每个子网使用不同的网络ID,通过把主机号(主机ID)分成两个部分,为每个子网生成唯一的网络ID。一部分用于标识作为唯一网络的子网,另一部分用于标识子网中的主机。这样原来的IP地址结构变成如下三层结构:,子网与子网掩码(subnet mask),子网掩码是另一组由句号分开的单字节整数,它定义了IP地址中表示网络的部分。子网掩码是一个32位地址,它用于屏蔽IP地址的一部分以区别网络I
14、D和主机ID;用来将网络分割为多个子网;判断目的主机的IP地址是在本局域网或是在远程网。在TCP/IP网络上的每一个主机都要求有子网掩码。这样当TCP/IP网络上的主机相互通信时,就可用子网掩码来判断这些主机是否在相同的网络段内。,子网与子网掩码(subnet mask),如下表所示为各类IP地址所默认的子网掩码。其中值为1的位用来定出网络的ID号,值为0的位用来定出主机ID。,子网与子网掩码(subnet mask),下面采用一个8位数字来说明其工作方法。例如,对于一个8位数字194,其二进制表示如下:1100 0010如果将这个数字一分为二,前4位表示网络,后4位表示主机,则子网掩码用逻辑
15、“与”组合这个数字时,后4位为0,前4位不变。根据逻辑“与”的规则,子网掩码的二进制形式为1111 0000。以此类推,假如IP地址为,如果要用子网掩码标识B类网及其网络地址,则要让前两个的所有位为1(每个字节的值为255),后两个字节的所有位为0(每个字节的值为0),产生的子网掩码为。,子网与子网掩码(subnet mask),例:的二进制表示为 11000000 10101000 01100101 00000101B;子网掩码为,其二进制值为11111111 11111111 11111111 00000000,则当和进行逻辑与运算:11000000 10101000 01100101 0
16、000000011111111 11111111 11111111 1111111111000000 10101000 01100101 00000000所得出结果为11000000 10101000 01100101 00000000,其中非0的三个字节,即为该网络ID,剩余的字节(即5)为主机ID。若该网络的另一台的IP地址为,子网掩码也为,则同样会得到网络ID为,因此这两台主机在同一网段内。,子网与子网掩码(subnet mask),子网掩码的另一个用途就是可将网络分割为多个以IP路由连接的子网。如果某单位仅申请了一个网络ID号,但其网络规模较大,需要按照部门划分出多个子网段,此时可以借
17、助子网掩码来实现需求。从IP地址的三层结构可以看出,用于子网掩码的位数决定可能的子网数目和每个子网内的主机数目。在定义子网掩码之前,必须弄清楚网络中使用的子网数目和主机数目,这有助于今后当网络主机数目增加后,重新分配IP地址的时间,子网掩码中如果设置的位数使得子网越多,则对应的其网段内的主机就越少。,IP路由,路由是数据从一个节点传输到另一个节点的过程。例如,要出发到某地,一般先确定到达目的地的路线。在TCP/IP网络中,同一网络区段中的计算机可以直接通信,不同网络区段中的计算机要相互通信,则必须借助于IP路由。在网络中要实现IP路由必须使用路由器,而路由器可以是专门的硬件设备,如Cisco公
18、司的路由器等;若没有专用的路由设备,也可以将某台计算机设置为路由器。不论用何种方式实现,路由器都是靠路由表来确定数据报的流向的,IP路由表实际上是相互邻接的网络IP地址的列表,当一个节点接收到一个数据报时,便查询路由表,判断目的地址是否在路由表中,如果是,则直接送给该网络,否则转发给其他网络,直到最后到达目的地。,IP路由,在TCP/IP网络中,IP路由器又叫IP网关。每一个节点都有自己的网关。IP报头指定的目的地址不在同一网络区段中,就会将数据报传送给该节点的网关,如果网关知道数据报的去向,就将其转发到目的地。每一网关都有一组定义好的路由表,指明网关到特定目的地的路由。网关不可能知道每一个I
19、P地址的位置,因此网关也有自己的网关,通过不断转发、寻找路径,直到数据报到达目的地为止。,IP路由,如图所示,通过设置为路由器的计算机X来实现了两个网段202.204.58与202.204.60(它们的子网掩码为)的互联。这两个网段的计算机可以互相发送与接受信息。,下一代的网际协议IPv6,现在看来,当初IP地址的设计确实有不够合理的地方。1995年以后陆续公布了一系列有关IPv6的协议、编址方法、路由选择以及安全等问题的RFC文档。IPv6主要在以下几个方面进行扩充和改进:(1)IPv6把原来IPv4地址增大到了128bit,其地址空间大于3.41038,是原来IPv4地址空间的296倍。(
20、2)这种下一代的IP协议并不是完全抛弃了原来的IPv4,且允许与IPv4在若干年内共存。它使用一系列固定格式的扩展首部取代了IPv4中可变长度的选项字段。,下一代的网际协议IPv6,(3)IPv6对IP数据报协议单元的头部与原来的IPv4相比进行了相应的简化,仅包含7个字段(IPv4有13个),这样,数据报文经过中间的各个路由器时,各个路由器对其处理的速度加快,提高了网络吞吐率。(4)IPv6另一个主要的改善方面是在它的安全方面。在许多报纸和文章都看见过某某军事机构网络被黑客入侵,某某银行的钱款被人划进某人自己的账户等等,所以IPv6从一开始就致力于提高网络的安全性,身份验证和隐私权是新IP的
21、关键特性。,下一代的网际协议IPv6,一般来讲,一个IPv6数据报的目的地址可以是以下三种基本类型地址之一:单播地址、多播地址和任播地址。单播地址是传统的点对点通信。多播地址是一个站点在发送数据时,属于同一个工作组的每一个计算机都能接收。在IPv4中采用的广播一词IPv6没有采用,而是将广播地址看作多播地址的一个特例。任意播送的目的地址是一个工作组地址,但它并不是将数据报发送给该工作组的每一成员,而是将数据报在交付时只交付给其中的一个,通常是距离最近的一个。IPv6将实现IPv6的主机和路由器均称为结点,并将IPv6地址分配给结点上面的接口。一个接口可以有多个单播地址。一个结点接口的单播地址可
22、用来唯一地标识该结点。,下一代的网际协议IPv6,如同IPv4一样,IPv6把一个地址与特定的网络连接(而不是与特定的计算机)相关联,因此一个IPv6路由器由于和两个或多个网络相连接因而具有两个或多个地址。为了地址分配和修改的方便,IPv6允许给一个给定的网络指派多个前缀,也允许对一个主机的给定接口同时指派多个地址。IPv6用“冒号十六进制”记法,它把每个16比特的量用十六进制值表示,各量之间用冒号分隔。例如,如果前面所给的点分十进制数记法的值改为冒号十六进制记法,就变成了FFFE:000C:0000:0000:0C00:0000:0000:000C,下一代的网际协议IPv6,另外,IPv6还
23、允许对这种冒号十六进制的地址记法进行压缩:(1)一组中的前导零可以忽略不写。例如上面这个IPv6地址中的第二组000C可以直接写成C,则该地址可压缩为:FFFE:C:0:0:C00:0:0:C。(2)冒号十六进制记法还可以允许零压缩,即一串连续的零可以为一对冒号所取代,为了保证零压缩有一个不含混的解释,建议中还规定,在任一地址中,只能使用一次零压缩。该技术对已建议的分配策略特别有用,因为会有许多地址包含连续的零串。例如:上面这个IPv6地址可压缩为FFFE:C:C00:0:0:C。,下一代的网际协议IPv6,其次,冒号十六进制记法结合了点分十进制记法的后缀,这种结合在IPv4向IPv6的转换阶
24、段特别有用。例如,下面的串是一个合法的冒号十六进制记法:请注意,在这种记法中,虽然为冒号所分隔的每个值是一个16比特的量,但每个点分十进制部分的值则指明一个字节的值。再使用零压缩即可得出:,Internet的域名管理,1 域名系统(DNS和BIND)域名服务(DNS,Domain Name Service)是一个系统,DNS域名就是给网络上的计算机起一个名字,就像一个人名一样,形象而容易记忆。实际上是将主机的IP地址与它的主机名对应起来并存放在DNS服务器上。DNS服务器遇到请求之后,就将域名解析为IP地址后反馈回去。使用域名将大大减轻用户记忆的负担。,Internet的域名管理,为了将Int
25、ernet上茫茫的IP地址进行划分,于是使用了域的概念。一个主机名的格式如下:子域名.子域名.域名在Internet上,域的分类是有规定的。表1 Internet上的域名含义,Internet的域名管理,其他国家或地区都必须使用双字母域来标志;在表中的域名上加上ISO(国际标准化组织)规定的国家域名。常见国家域名如表2所示。,Internet的域名管理,DNS数据库的结构如同一棵倒过来的树,它的根位于最顶部,紧接着在根的下面是一些主域,每个主域又进一步划分为不同的子域。由于InterNIC负责管理世界范围的IP地址分配,顺理成章,它也就管理着整个域结构,整个Internet的域名服务都是由DN
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