《Internet原理与技术1[1]1.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《Internet原理与技术1[1]1.ppt（106页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、Internet原原理理与与技技术术计计计计算算算算机机机机科科科科学学学学与与与与技技技技术术术术专专专专业业业业 主讲：主讲：王艳王艳 太原科技大学复杂系统与智能计算实验室太原科技大学复杂系统与智能计算实验室太原科技大学复杂系统与智能计算实验室太原科技大学复杂系统与智能计算实验室专题目录 一：Internet的产生与发展及其体系结的产生与发展及其体系结构构 二二：Internet 寻址技术寻址技术 三三：Internet网络互连协议网络互连协议IP/ICMP四四：Internet传输层协议传输层协议TCP/UDP五：五：Internet路由算法路由算法 六：六：Internet路由协议路由
2、协议七：域七：域名系统名系统八：电子邮件系统及八：电子邮件系统及SMTP九：网九：网络管理及络管理及SNMP十：网十：网络安全络安全专题一 Internet的产生与发展及其体系结构2121世纪是信息社会的时代，科学技术和社会世纪是信息社会的时代，科学技术和社会的发展正在迎接这个时代的到来，当前信息网的发展正在迎接这个时代的到来，当前信息网络技术的发展趋势可以概括为：一个目标；两络技术的发展趋势可以概括为：一个目标；两个支撑；三个融合；四个热点个支撑；三个融合；四个热点|一个目标：在各个国家、进而在全球建立完一个目标：在各个国家、进而在全球建立完善的信息基础设施善的信息基础设施|两个支撑：微电子
3、技术和光电子技术两个支撑：微电子技术和光电子技术|三个融合：计算机、通信、信息内容的融合，三个融合：计算机、通信、信息内容的融合，体现在电信网、电视网和计算机网的三网合一。体现在电信网、电视网和计算机网的三网合一。|四个热点：多媒体技术；宽带网技术；移动四个热点：多媒体技术；宽带网技术；移动通信技术；网络信息安全通信技术；网络信息安全其中其中InternetInternet的影响尤为最大，它对信息的影响尤为最大，它对信息技术的发展，信息市场的开拓及信息社会的形技术的发展，信息市场的开拓及信息社会的形成起着十分重要的作用。成起着十分重要的作用。专题一Internet的产生与发展一一Interne
4、t的定义的定义Internet是全球最大的开放的由众多网络是全球最大的开放的由众多网络互联而成的计算机互联网，全球采用开放系统互联而成的计算机互联网，全球采用开放系统协议的计算机都能互相通信其定义方式也可协议的计算机都能互相通信其定义方式也可分为狭义和广义两种分为狭义和广义两种|狭义的狭义的Internet 是指是指所有采用所有采用IPIP协议的网络协议的网络互联连的集合，互联连的集合，TCP/IPTCP/IP协议的分组可通过路由协议的分组可通过路由选择相互传送选择相互传送|广义的广义的Internet 是指是指IP IP Internet 加上所有加上所有能通过路由选择至目的站的网络，包括使
5、用诸能通过路由选择至目的站的网络，包括使用诸如电子邮件这类应用层网关的网络，各种存储如电子邮件这类应用层网关的网络，各种存储转发网络以及采用非转发网络以及采用非IPIP协议的网络互连的集合协议的网络互连的集合专题一Internet的产生与发展二二Internet的形成的形成(1969-1983)(1969-1983)Internet是由全世界第一个分组交换网络，是由全世界第一个分组交换网络，美国的美国的ARPANET网络发展起来的网络发展起来的ARPANET网产生于网产生于1969年，年，1972年首次在年首次在ICCC上公布，上公布，1983年开发了年开发了TCP/IP协议并在协议并在ARP
6、ANET上正上正式启用这是式启用这是Internet发展的前题发展的前题1983年年ARPANET分成两部分：专用于国分成两部分：专用于国防的网络为防的网络为MILNET，另一部分仍为另一部分仍为ARPANET.由于由于TCP/IP协议的使用，应用被称为网关的网协议的使用，应用被称为网关的网络互联设备，形成了各种互联网络，即络互联设备，形成了各种互联网络，即internet.其中以其中以ARPANET为中心构建的网络为中心构建的网络称为称为Internet,其首写字母为大写，以区别于其其首写字母为大写，以区别于其他网络其网关的概念和他网络其网关的概念和TCP/IP协议是协议是Internet的
7、核心的核心专题一Internet的产生与发展三三Internet的的发展发展(1983-1994)(1983-1994)Internet发展的核心是以发展的核心是以NSFNET的形成的形成和发展为标志和发展为标志NSFNET是美国国家自然科学是美国国家自然科学基金委员会基金委员会NSF于于1986构建的专门应用于教育构建的专门应用于教育科研的超级计算机网络科研的超级计算机网络NSFNET是一个三级是一个三级分层互连网络，即分层互连网络，即NSFNET主干网、各个区域主干网、各个区域网、以及众多的校园网组成网、以及众多的校园网组成1990-1991年，年，IBM，MCI和和Merit公司组建了一
8、个先进网络服公司组建了一个先进网络服务公司务公司ANS专门为专门为NSFNET提供服务这样提供服务这样NSFNET成为成为Internet的主要组成部分与此的主要组成部分与此同时，很多国家相继建立本国的主干网，并接同时，很多国家相继建立本国的主干网，并接入入Internet,成为成为Internet的组成部分比如加拿的组成部分比如加拿大的大的CAnet,欧洲欧洲的的EBONE，英国的英国的PIPEX和和JANET以及日本的以及日本的WIDE专题一Internet的产生与发展三三Internet的的发展发展(1994(1994年以后年以后)随着随着Internet规模的扩大，应用服务的发规模的扩
9、大，应用服务的发展，以及市场全球化需求的增长，展，以及市场全球化需求的增长，Internet商商业化被提出，为了解决商用业化被提出，为了解决商用IP网络接入网络接入Internet的问题，的问题，1991年，提出了一个采用称为商用年，提出了一个采用称为商用Internet交换交换CIX互连接点的结构解决方案从互连接点的结构解决方案从此，此，Internet 不再仅服务于教育科研和政府部不再仅服务于教育科研和政府部门于是门于是1994年年NSF宣布不再给宣布不再给NSFNET提供提供经费，同时由经费，同时由MCI，Sprint公司运行维护整个公司运行维护整个Internet,这样，就形成了现在的
10、这样，就形成了现在的Internet 网络网络Internet是全球最大的计算机网络，目前是全球最大的计算机网络，目前共有共有180多个国家与多个国家与Internet 相连，上网主机几相连，上网主机几百万台，连接的计算机也有几千万台，而且每百万台，连接的计算机也有几千万台，而且每年以年以10的速度增长的速度增长专题一Internet的产生与发展四四Internet在我国在我国的发展的发展第一阶段第一阶段(1987-1994):电子邮件使用阶段电子邮件使用阶段1994年年5月，中科院高能物理研究所构建了我国月，中科院高能物理研究所构建了我国第一个互联网与第一个互联网与Internet相连，使我
11、国成为加入相连，使我国成为加入Internet的第的第81个国家个国家第二阶段（第二阶段（1994-1995）教育科研网发展阶）教育科研网发展阶段段1995年初，由中科院，北京大学，清华大学年初，由中科院，北京大学，清华大学校园网互连组成校园网互连组成NCFC网，并设立中国最高域名网，并设立中国最高域名服务器服务器CN这期间建立的网络有：这期间建立的网络有：CERNET（教育科研），（教育科研），CHINANET（公共互联）（公共互联），CSTNET（科技）（科技）第三阶段（第三阶段（1995-现在）商业应用阶段现在）商业应用阶段1996年年9月，中国金桥网月，中国金桥网CHINAGBN开通，
12、它是开通，它是我国作为商业运营的国家公用经济信息网我国作为商业运营的国家公用经济信息网专题一 Internet组成体系结构一一Internet的体系结构框架：的体系结构框架：Internet体系结构框架如下图体系结构框架如下图Internet的物理网络的物理网络Ethernet,X.25,ISDN,PDN,ATM,FDDITCP,UDP,IP,ICMPSNMPInternetInternet应用服务端应用服务端FTP HTTP SMTP TELNETClient专题一 Internet组成体系结构二二TCP/IP协议概述协议概述：TCP/IPTCP/IP协议是协议是Internet网络层和传输
13、层协网络层和传输层协议，其对照于议，其对照于OSI七层协议模型的结构如图七层协议模型的结构如图物理层物理层数据链路层数据链路层网络层网络层传输层传输层会话层会话层表示层表示层应用层应用层TCP/IP实现物理基础实现物理基础Ethernet PDN FDDIIP ICMP ARP/RARPTCP UDP NVPInternet的高层的高层SMTP DNS FTP HTTP SNMPTELNET POP NETBOIS专题一 Internet组成体系结构二二TCP/IP协议概述协议概述：TCP/IP的第二层表示的第二层表示Internet的实现基础的实现基础由一些具体的物理网络组成，比如由一些具体
14、的物理网络组成，比如IEEE802.3CSMA/CD，IEEE802.4Token Bus,IEEE802.5Token Ring.TCP/IP的第三层为的第三层为IP互连层互连层IP（Internet Protocol）互连网络协议互连网络协议ICMP(Internet Control Message Protocol)互连网络控制报文协议互连网络控制报文协议ARP(Address Resolution Protocol)地址转地址转换协议，换协议，RARP（ReserveARP）反向地址）反向地址转换协议转换协议专题一Internet组成体系结构二二TCP/IP协议概述协议概述：TCP/I
15、P的第四层表示的第四层表示Internet的传输层的传输层TCP(Transmission Control Pro)TCP(Transmission Control Pro)传输控制协传输控制协议；议；UDPUDP（User Datagram Pro.User Datagram Pro.）用户数据报用户数据报协议；协议；NVPNVP（Network Voice Pro.Network Voice Pro.）网络语音网络语音协议协议TCP/IPTCP/IP的高层协议有：的高层协议有：SMTPSMTP；简单邮件传输协议简单邮件传输协议DNSDNS：域名服务域名服务FTPFTP：文件传输协议文件传输
16、协议HTTP:HTTP:超文本传输协议超文本传输协议TELNET：远程终端访问协议远程终端访问协议专题二 Internet寻址技术一Internet的的IP地址地址IP地址唯一标识互连网上的一台主机地址唯一标识互连网上的一台主机IP地址在地址在IP数据报头中出现一个数据报头中出现一个IP地址由四个地址由四个字节组成，为字节组成，为32Bit.字节间用点号分隔，每个字节间用点号分隔，每个字节表示字节表示0255的十进制数，这就是的十进制数，这就是IP地址的地址的点分十进制表示法例如：点分十进制表示法例如：192.168.1.1每个每个IP地址由两部分组成：用于标识网络地址由两部分组成：用于标识网
17、络的网络地址和用于标识网络中主机的主机地址的网络地址和用于标识网络中主机的主机地址根据网络地址与主机地址在根据网络地址与主机地址在IP中所占位数不中所占位数不同可以将同可以将IP地址分为五类地址分为五类ABCDE其中其中ABC为基本为基本IP地址，为多播地址，为地址，为多播地址，为实验性地址实验性地址专题二 Internet寻址技术一Internet的的IP地址地址IP地址寻址规则地址寻址规则网络地址编号遵循规则：网络地址编号遵循规则：|网络号必须唯一网络号必须唯一|网络号不能为网络号不能为127127，127.X.Y.Z127.X.Y.Z是保留的回绕是保留的回绕 地址，即自己连接自己测试用的
18、地址，即自己连接自己测试用的|网络号不能为网络号不能为0 0，网络号为，网络号为0 0解释为本网解释为本网主机地址编号遵循规则；主机地址编号遵循规则；|主机地址对给定网络号必须唯一主机地址对给定网络号必须唯一|全全1 1地址不能用，全地址不能用，全1 1被解释为广播地址被解释为广播地址|全全0 0地址不能用，主机地址全地址不能用，主机地址全0 0表示为一个网表示为一个网络络专题二 Internet寻址技术一Internet的的IP地址地址下面下面是是IP地址的类型：地址的类型：0网络标识网络标识主机标识主机标识07162431类类10B类类110C类类1110D类类11110E类类专题二 In
19、ternet寻址技术一Internet的的IP地址地址IP地址的网络号范围地址的网络号范围 IP地址的主机号范围地址的主机号范围类类网络起始号网络起始号网络终止号网络终止号网络数网络数A1.x.y.z126.x.y.z126(27-2)B 128.0.y.z191.255.y.z214C192.0.0.z223.255.255.z221类类主机起始号主机起始号主机终止号主机终止号主机数主机数A.0.0.1.255.255.254224-2B w.x.0.1w.x.255.254216-2Cw.x.y.1w.x.y.25428-2专题二 Internet寻址技术一Internet的的IP地址地址
20、特殊的特殊的IP地址地址 地址类型地址类型网络地址网络地址主机地址主机地址用途用途本机本机全全0全全0启动时使用启动时使用网络网络网络网络全全0标识一个网络标识一个网络直接广播直接广播网络网络全全1在特定网上广播在特定网上广播有限广播有限广播全全1全全1在本地网上广播在本地网上广播回送回送127任意任意测试测试专题二 Internet寻址技术二Internet的的子网掩码和屏蔽码子网掩码和屏蔽码 当多个物理网络合用一个当多个物理网络合用一个IP网络号时，可网络号时，可以将主机地址化分为两部分，一部分用来标识以将主机地址化分为两部分，一部分用来标识子网，另一部分用来标识主机，这就是子网掩子网，另
21、一部分用来标识主机，这就是子网掩码例如，一个码例如，一个B类地址，将其主机地址的高类地址，将其主机地址的高8位用来标识这个网络的子网地址，其格式如图位用来标识这个网络的子网地址，其格式如图10网络标识网络标识子网标识子网标识主机标识主机标识0162431这样一个这样一个B类类IP网络地址可包含网络地址可包含254个子网，个子网，每个子网可以有每个子网可以有254个主机但是对于一个具体个主机但是对于一个具体的的IP地址，如地址，如166.111.1.6是否包含子网地址呢？是否包含子网地址呢？这就要采用屏蔽码（这就要采用屏蔽码（mask）来识别，每个来识别，每个IP地地址都对应一个屏蔽码址都对应一
22、个屏蔽码专题二 Internet寻址技术二Internet的的子网掩码和屏蔽码子网掩码和屏蔽码 屏蔽码有屏蔽码有32位组成，其中对应网络标识和子位组成，其中对应网络标识和子网标识部分用网标识部分用1表示，主机地址部分用表示，主机地址部分用0表示，表示，这样这样ABC三类地址的默认屏蔽码为：三类地址的默认屏蔽码为：A255.0.0.0B255.255.0.0C255.255.255.0若若将其主机地址的高将其主机地址的高4位作子网标识则屏蔽码为：位作子网标识则屏蔽码为：A255.240.0.0B255.255.240.0C255.255.255.240屏蔽码不是地址，而只是标识屏蔽码不是地址，而
23、只是标识IP地址的网络地址的网络标识部分和主机标识部分。用子网掩码划分网标识部分和主机标识部分。用子网掩码划分网络只是内部使用，在络只是内部使用，在Internet上是看不见的。上是看不见的。专题二 Internet寻址技术二Internet的的子网掩码和屏蔽码子网掩码和屏蔽码 划分子网遵循的步骤：划分子网遵循的步骤：1.决定需要的子网数；决定需要的子网数；2.计算子网掩码和子网地址计算子网掩码和子网地址（1）计算子网掩码）计算子网掩码决定要划分的子网数目以及每个子网内所需的主机数目；决定要划分的子网数目以及每个子网内所需的主机数目；将子网数目用二进制表示，得到其位数，记作将子网数目用二进制表
24、示，得到其位数，记作N；取得该取得该IP地址的类子网掩码，将其主机地址部分的前地址的类子网掩码，将其主机地址部分的前N位置位置1，即得到该即得到该IP地址划分子网的子网掩码。地址划分子网的子网掩码。（2）计算子网地址值）计算子网地址值找到子网掩码中最右位的找到子网掩码中最右位的1，并把二进制转换为十进制，记作，并把二进制转换为十进制，记作X将将X加到原始的网络地址，获得第一个子网地址值；加到原始的网络地址，获得第一个子网地址值；将将X加到第加到第步中计算出的上一个子网地址，获得第二个子网地步中计算出的上一个子网地址，获得第二个子网地址，以此类推，得到其他子网地址。址，以此类推，得到其他子网地址
25、。3.为每台主机分配为每台主机分配IP地址地址专题二 Internet寻址技术三无类别域间路由三无类别域间路由CIDRCIDR1.1.提出的理由：提出的理由：()IPIP地址空间分配问题地址空间分配问题：A,CA,C资源较多，资源较多，B B类资源短缺类资源短缺()B B类类IPIP地址资源又出现浪费现象地址资源又出现浪费现象()路由器的路由表信息交换量太大，将耗路由器的路由表信息交换量太大，将耗尽路由器资源，性能低下尽路由器资源，性能低下基于基于此，此，FullerFuller等等19931993年提出了无类别域年提出了无类别域间路由协议间路由协议专题二 Internet寻址技术三无类别域间
26、路由三无类别域间路由CIDRCIDR无类别域间路由协议的原理无类别域间路由协议的原理将将C C类地址切成可变大小的连续块来分配，类地址切成可变大小的连续块来分配，每块是的每块是的n n次方个连续的次方个连续的C C类网地址分配要类网地址分配要便于路由集成例如：便于路由集成例如：某地区分配一块连续的地址空间某地区分配一块连续的地址空间2 2111120482048个个连续的连续的C C类网类网85388可描述可描述219个个IP地址，若起始地址为地址，若起始地址为192.24.0.0则终止地址为：则终止地址为：192.31.255.255，其屏蔽码为：，其屏蔽码为：255.248.0.0，其前缀
27、为：，其前缀为：192.24.0.0专题二 Internet寻址技术三无类别域间路由三无类别域间路由CIDRCIDR无类别域间路由协议的原理无类别域间路由协议的原理上述上述IPIP块的路由信息可集成为一项：块的路由信息可集成为一项：192.24.0.0192.24.0.0这种算法的关键是确定块这种算法的关键是确定块的起始地址，必须是的起始地址，必须是2 21919的倍数的倍数3 3CIDRCIDR分配地址的原则分配地址的原则q为用户分配一块连续的地址空间，包为用户分配一块连续的地址空间，包含含2 2n n个个IPIP地址地址q这块地址的起始地址必须是这块地址的起始地址必须是2 2n n 倍数，
28、倍数，即边界即边界q屏蔽码低屏蔽码低n n位为零，（位为零，（3232n n）为）为1 1专题二 Internet寻址技术三无类别域间路由三无类别域间路由CIDRCIDR3 3CIDRCIDR分配地址的原则分配地址的原则实际上就是将实际上就是将3232位的地址空间分割位的地址空间分割成成2 2N N个块，个块，N N8 8为用户分配一个为用户分配一个C C类网，类网，N=16N=16为为B B类网，类网，N=24N=24为为A A类网，当类网，当N N可变可变时，按用户的需求确定，这就是时，按用户的需求确定，这就是CIDRCIDR分分配策略以这种大小可选的地址块为单配策略以这种大小可选的地址块
29、为单位分配和选择路由，块的起始地址作为位分配和选择路由，块的起始地址作为网络标识，与屏蔽码一起构成一个集成网络标识，与屏蔽码一起构成一个集成路由表项这种分配策略就是无类别域路由表项这种分配策略就是无类别域间路由的来历间路由的来历专题二 Internet寻址技术三无类别域间路由三无类别域间路由CIDRCIDR 4 4按照按照CIDRCIDR策略，世界被划分为四个策略，世界被划分为四个区，每个区分配区，每个区分配2 21717131072131072个连续的个连续的C C类网，有类网，有2 22525个个IPIP地址地址采用的屏蔽码为采用的屏蔽码为254.0.0.0254.0.0.0，每个地区用他
30、的地址前缀，每个地区用他的地址前缀来标识地址块，即对于亚太地区用来标识地址块，即对于亚太地区用202.0.0.0202.0.0.0，在区外路由器中用一个路，在区外路由器中用一个路由表项表示，对于目标地址为由表项表示，对于目标地址为202.X.Y.Z202.X.Y.Z或或203.X.Y.Z203.X.Y.Z的的IPIP数据报，与数据报，与254.0.0.0254.0.0.0进行布尔与运算就得到进行布尔与运算就得到202.0.0.0202.0.0.0的亚太地区表项匹配四块的亚太地区表项匹配四块地址的起始地址均为地址的起始地址均为2 22525的倍数的倍数专题二 Internet寻址技术三无类别域间
31、路由三无类别域间路由CIDRCIDR地区C类地址块屏蔽码地址前缀欧洲欧洲194.0.0.0195.255.255.255254.0.0.0194.0.0.0北美北美198.0.0.0199.255.255.255254.0.0.0198.0.0.0中南美中南美200.0.0.0201.255.255.255254.0.0.0200.0.0.0亚太地亚太地区区202.0.0.0203.255.255.255254.0.0.0202.0.0.0专题二 Internet寻址技术三无类别域间路由三无类别域间路由CIDRCIDR思考题：亚太地区单位甲需要思考题：亚太地区单位甲需要20002000个个IP
32、IP地址地址单位乙需要单位乙需要40004000个个IPIP地址，单位丙和丁地址，单位丙和丁都需要都需要10001000个个IPIP地址，甲起始地址为：地址，甲起始地址为：202.0.0.0202.0.0.0，乙起始地址为：，乙起始地址为：202.0.16.0202.0.16.0，丙起始地址为：，丙起始地址为：202.0.8.0202.0.8.0，丁起始地址为：，丁起始地址为：202.0.12.0202.0.12.0，求甲乙丙丁，求甲乙丙丁的的C C类网的个类网的个数，地址块的范围，目标网络标识，和数，地址块的范围，目标网络标识，和对应的屏蔽码对应的屏蔽码专题二 Internet寻址技术四四四
33、四IPIPIPIP地址与物理地址的动态转换地址与物理地址的动态转换地址与物理地址的动态转换地址与物理地址的动态转换ARPARPARPARP协议协议协议协议 IP地址是互联网地址地址是互联网地址，它独立于物理网络，它独立于物理网络中的物理地址，它是协议软件设置的逻辑地址中的物理地址，它是协议软件设置的逻辑地址当当IP数据报在互联网中穿越物理网络被传送数据报在互联网中穿越物理网络被传送时，在各个具体的物理网络中必须使用自己的时，在各个具体的物理网络中必须使用自己的物理网络地址，所以必须进行物理网络地址，所以必须进行IP地址与物理地地址与物理地址的动态转换如何从目标址的动态转换如何从目标IP地址中只
34、道它对地址中只道它对应的物理地址呢？这就是地址转换协议应的物理地址呢？这就是地址转换协议ARP的的功能功能ARP协议的原理协议的原理是：在同一个物理网络内，是：在同一个物理网络内，当主机当主机A要把主机要把主机B的的IP地址转换成地址转换成B的物理地的物理地址时，址时，A就在本网广播一个就在本网广播一个ARP请求报文，内请求报文，内含含B的的IP地址地址，B收到报文后发送一个收到报文后发送一个ARP响响专题二 Internet寻址技术四四四四IPIPIPIP地址与物理地址的动态转换地址与物理地址的动态转换地址与物理地址的动态转换地址与物理地址的动态转换ARPARPARPARP协议协议协议协议
35、应应报文，内含自己的物理地址报文，内含自己的物理地址A收到应答收到应答后，将后，将B的的IP地址与物理地址生成一个映射项地址与物理地址生成一个映射项保存在保存在A的的ARP快速缓存表中，该表包含它自快速缓存表中，该表包含它自己的己的IP物理地址映射项，主机在广播物理地址映射项，主机在广播ARP请请求报文时，首先要查自己的求报文时，首先要查自己的ARP缓存表，若已缓存表，若已经查到经查到IP物理地址映射就不再广播了当然，物理地址映射就不再广播了当然，在在A主机广播主机广播ARP报文时，也包含了自己的报文时，也包含了自己的IP物理地址映射，网络中其他主机接收到报文物理地址映射，网络中其他主机接收到
36、报文后，检查自己的映射表，若没有后，检查自己的映射表，若没有A主机的映射，主机的映射，则自动加入自己的映射表则自动加入自己的映射表注意；注意；ARP只能对只能对同一网络中的同一网络中的IP物理地址进行转换，其广播物理地址进行转换，其广播只限于一个物理网段，不穿越路由器只限于一个物理网段，不穿越路由器专题二 Internet寻址技术四四四四IPIPIPIP地址与物理地址的动态转换地址与物理地址的动态转换地址与物理地址的动态转换地址与物理地址的动态转换ARPARPARPARP协议协议协议协议 硬件类型（16位）协议类型（16位）硬件地址长度协议地址长度操作发送者硬件地址（32位）发送者硬件地址（1
37、6位）发送者协议地址（16位）发送者协议地址（16位）目标硬件地址（16位）目标硬件地址（32位）目标协议地址（32位）硬件类型硬件类型（16位）：指明网络接口卡的种类位）：指明网络接口卡的种类协议类型协议类型（16位）：指明调用者的协议类型，若位）：指明调用者的协议类型，若0 x0800，表示，表示IP硬件地址长度硬件地址长度（8位）：指明物理地址长度（单位为位）：指明物理地址长度（单位为byte)协议地址长度协议地址长度（8位）：指明协议地址的长度（单位为位）：指明协议地址的长度（单位为byte）操作码操作码（16位）：数据类型，有位）：数据类型，有4种：种：ARP请求，请求，ARP响应响
38、应RARP请请求；求；RARP响应响应专题二 Internet寻址技术四四四四IPIPIPIP地址与物理地址的动态转换地址与物理地址的动态转换地址与物理地址的动态转换地址与物理地址的动态转换ARPARPARPARP协议协议协议协议 发送者硬件地址发送者硬件地址（16位）：指明发送者的物理地位）：指明发送者的物理地址，若是以太网，则是一个址，若是以太网，则是一个6字节长度的字节长度的MAC地址地址发送者协议地址发送者协议地址（16位）：指明发送者的位）：指明发送者的IP地址，地址，是一个是一个4字节长的字节长的IP地址地址目标硬件地址目标硬件地址（32位）：指明目的端的物理地址，位）：指明目的端
39、的物理地址，如果是以太网，将会是一个如果是以太网，将会是一个6字节长度的以太字节长度的以太网地址网地址目标协议地址目标协议地址（32位）：指明目的端的位）：指明目的端的IP地址，地址，是一个是一个4字节长的字节长的IP地址地址专题三 Internet网络互连协议IP/ICMP IP是是Internet网络层的协议，网络层的协议，Internet之所以能够实现各种物理网络的互连，是由于之所以能够实现各种物理网络的互连，是由于IP只要求物理网络提供传输只要求物理网络提供传输IP数据报服务，且为不数据报服务，且为不可靠传输，由于使用统一的可靠传输，由于使用统一的IP数据报作为物理网数据报作为物理网络
40、上传输的基本单位，且对于各种不同的协议，络上传输的基本单位，且对于各种不同的协议，从从IP以上都采用相同的协议栈，通过以上都采用相同的协议栈，通过IP地址唯一地址唯一标识，所以标识，所以IP协议是各种网络互连的粘合剂协议是各种网络互连的粘合剂IP所提供的服务是无连接传输服务，所以所提供的服务是无连接传输服务，所以IP常被称常被称为无连接数据报服务下面介绍为无连接数据报服务下面介绍IP数据报传递服数据报传递服务，务，IPv4协议标准，协议标准，IP分段与重组，分段与重组，IP数据报数据报的路由与转发以及差错控制报文协议的路由与转发以及差错控制报文协议ICMP专题三Internet网络互连协议IP
41、/ICMP IP数据报传递服务数据报传递服务IP的主要功能是在互联网上将数据报从一台主的主要功能是在互联网上将数据报从一台主机传到另一台主机，中间可能穿越若干个物理网机传到另一台主机，中间可能穿越若干个物理网络，路由器负责将数据报从一个网络转发到另一络，路由器负责将数据报从一个网络转发到另一个网络（如图所示）个网络（如图所示）数据从源主机上高层协议数据从源主机上高层协议交给交给IP层，层，IP层加上层加上IP报头，形成报头，形成IP数据报，数据报，通过路由选择，确定一条到达目标主机的路径：通过路由选择，确定一条到达目标主机的路径：H1R1R2H3，然后每经过一个物理网络，然后每经过一个物理网络
42、就封装成该网的物理帧，离开时，再剥去帧头恢就封装成该网的物理帧，离开时，再剥去帧头恢复为原来的复为原来的IP数据报数据报专题三Internet网络互连协议IP/ICMPIP数据报传递服务数据报传递服务IPIP数据报数据报IPIP数据报数据报专题三Internet网络互连协议IP/ICMP IP层提供的功能：层提供的功能：|尽力而为的数据传递服务，不保证可靠。尽力而为的数据传递服务，不保证可靠。|无连接传输服务无连接传输服务|确定数据报的路由确定数据报的路由|数据报的分段和重组数据报的分段和重组2.IP数据报格式：数据报格式：IP数据报由头部和正文区组成，头部由数据报由头部和正文区组成，头部由2
43、0字节字节的定长部分和一个可选的变长部分组成。的定长部分和一个可选的变长部分组成。专题三Internet网络互连协议IP/ICMP 2.IP数据报格式：数据报格式：版本版本报头长报头长服务类型服务类型总长度总长度标识标识DFMF分段位移分段位移生存时间生存时间TTL协议号协议号报头校验和报头校验和源源IP地址地址目标地址目标地址可选项可选项+填充填充数据数据版本（版本（4位）指明本数据报所属的位）指明本数据报所属的IP版本版本报头长（报头长（4位）指明本数据报头长度，长度单位）指明本数据报头长度，长度单位是字，每个字为位是字，每个字为4个字节个字节专题三Internet网络互连协议IP/ICM
44、P 2.IP数据报格式：数据报格式：|服务类型（服务类型（8位）它描述本数据报所要求的服位）它描述本数据报所要求的服务质量务质量|总长度：数据报的总长度，包括报头和数据部总长度：数据报的总长度，包括报头和数据部分长度单位为字节分长度单位为字节|标识（标识（16位）数据报的编号。它与位）数据报的编号。它与原原IP地址和地址和目标目标IP地址一起唯一标识本数据报，若分段传送，地址一起唯一标识本数据报，若分段传送，此标识将拷贝到每个分段的此标识将拷贝到每个分段的IP 报头中。报头中。|DF：不分段不分段（Dont Fragment）标识，标识，DF=1表示禁止本段数据报分段表示禁止本段数据报分段专题
45、三Internet网络互连协议IP/ICMP 2.IP数据报格式：数据报格式：|MF:后面还有分段后面还有分段（More Fragments）标）标识，识，MF，表示后面还有分段，只有最后一表示后面还有分段，只有最后一段的段的MF=0|分段偏移（分段偏移（Fragment offset 13）指明本分指明本分段在原数据报中的位置。对单段数据报或多段数段在原数据报中的位置。对单段数据报或多段数据报的第一个分段，分段偏移值据报的第一个分段，分段偏移值=0，分段偏移的，分段偏移的长度用长度用8字节为单位，位移值乘以字节为单位，位移值乘以8就是本分段在就是本分段在原数据报中从第几字节开始。原数据报中从
46、第几字节开始。专题三Internet网络互连协议IP/ICMP2.IP数据报格式：数据报格式：|生存时间生存时间TTL：指明数据报在网上停留指明数据报在网上停留的时间。的时间。|协议号：指明接收数据报数据部分的上协议号：指明接收数据报数据部分的上一层协议。例如一层协议。例如6表示表示TCP,17表示上层是表示上层是UDP.|报头校验和报头校验和|源源 IP地址地址|目标目标IP地址地址专题三Internet网络互连协议IP/ICMP 3IP数据报的分段与重组数据报的分段与重组IP数据报在穿越物理网络时，由于物理网络一数据报在穿越物理网络时，由于物理网络一般限制通过它的数据报长度，所以当般限制通
47、过它的数据报长度，所以当IP数据报长数据报长度大于具体的物理网络要求长度时，就要进行分度大于具体的物理网络要求长度时，就要进行分段，分段的功能由路由器完成，分段后加上段，分段的功能由路由器完成，分段后加上IP报报头，然后转发头，然后转发IP数据报头中的标识，源数据报头中的标识，源IP地址，地址，目标目标IP地址一起为重组识别源数据报的段分段地址一起为重组识别源数据报的段分段影响的报头字段包括：影响的报头字段包括：MF位，分段位移，报头长，位，分段位移，报头长，总长度，报头校验和。分段后的总长度，报头校验和。分段后的 IP数据报可能继数据报可能继续进行分段，所以路由器具有分段功能续进行分段，所以
48、路由器具有分段功能专题三Internet网络互连协议IP/ICMP 3IP数据报的分段与重组数据报的分段与重组目标主机要缓存数据报分段，等待数目标主机要缓存数据报分段，等待数据到齐后进行重组，但可能有一些段据到齐后进行重组，但可能有一些段在传输中丢失，为此，在传输中丢失，为此，IP规定了段规定了段保留的最长时间，从数据报的最先到保留的最长时间，从数据报的最先到达的段开始计时，若段保留时间内未达的段开始计时，若段保留时间内未到齐，则目标主机丢弃已到达的段。到齐，则目标主机丢弃已到达的段。专题三Internet网络互连协议IP/ICMP3IP数据报的分段与重组数据报的分段与重组例例1：一个：一个I
49、P数据报的长度数据报的长度Length=472字节，字节，DF0，MF1，平均分三段，分析每段的分段平均分三段，分析每段的分段属性属性解：第一段第二段解：第一段第二段 第三段第三段length=160 length=160 length=152 DF=0,MF=1 DF=0,MF=1 DF=0,MF=0 Offset=0 Offset=20 Offset=40专题三Internet网络互连协议IP/ICMP3IP数据报的分段与重组数据报的分段与重组例例2：假设有一个1000字节的数据要在支持最大报文位256个字节的网络中传输。假定每个IP数据报的报头需要20个字节。求所需的数据报（段）的数量以
50、及每个数据报报头中指定字段的内容：标识、总长度、段偏移量及MF。假定数据报标识为20标识2020202020总长度25225225225292段偏移0295887116MF11110专题三Internet网络互连协议IP/ICMP 4IP数据报的路由与转发数据报的路由与转发主机和路由器主机和路由器为为IP数据报确定路由，有两种情数据报确定路由，有两种情况需要考虑况需要考虑；源主机和目标主机位于同一物理网；源主机和目标主机位于同一物理网络内；络内；源主机和目标主机位于不同物理网络内源主机和目标主机位于不同物理网络内对于第一种情况源主机将目标对于第一种情况源主机将目标IP地址与自己的地址与自己的I