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1、局域网组建与维护主编：何曙辉中国水利水电出版社第2章 局域网常用网络通信协议 网络通信协议网络通信协议本质上是网络中交换数据的一套规则。2.1 网络通信协议的概念 2.1.1 TCP/IP协议 所谓TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）是指传输控制协议/网际协议，它是一个工业标准协议集。TCP/IP 是一个协议族，因为TCP/IP 包含着一系列的协议，它们之间形成4个层次。如图2-1所示。TCP/IP体系在网络接口层并没有定义一个具体的协议，可以采用LAN，MAN，WAN物理层和数据链路层中定义的协议。第2章 局域网常用网
2、络通信协议 第2章 局域网常用网络通信协议1.网际层的协议网际层的协议（1）网际协议（）网际协议（IP）IP（Internet Protocol）协议是完成网络中两台主机之间的数）协议是完成网络中两台主机之间的数据通信任务的规则。是据通信任务的规则。是TCP/IP协议族中一个非常重要的组成部分，是协议族中一个非常重要的组成部分，是TCP/IP协议的基协议的基石。石。（2）网络控制报文协议（）网络控制报文协议（ICMP）网际控制报文协议网际控制报文协议ICMP（Internet Control Message Protocol）为）为IP协议提供差错报告。由于协议提供差错报告。由于IP是无连接的
3、，且不进行差错检验，是无连接的，且不进行差错检验，当网络上发生错误时它不能检测错误。向发送当网络上发生错误时它不能检测错误。向发送IP数据包的主机汇报错误就是数据包的主机汇报错误就是ICMP的的责任。例如，如果某台设备不能将一个责任。例如，如果某台设备不能将一个IP数据包转发到另一个网络，它就向发送数数据包转发到另一个网络，它就向发送数据包的源主机发送一个消息，并通过据包的源主机发送一个消息，并通过ICMP解释这个错误。解释这个错误。ICMP能够报告的一些普通能够报告的一些普通错误类型有：目标无法到达、阻塞、回波请求和回波应答等。错误类型有：目标无法到达、阻塞、回波请求和回波应答等。(3)地址
4、解析协议地址解析协议(ARP)和反向地址解析协议和反向地址解析协议(RARP)Internet上的每一台主机都有一个上的每一台主机都有一个IP地址来代表它地址来代表它,但网络上两台主机要完成相互通信还需要主机的物理地址。什么是但网络上两台主机要完成相互通信还需要主机的物理地址。什么是主机的物理地址呢？以以太网为例，每个以太网卡都有一个主机的物理地址呢？以以太网为例，每个以太网卡都有一个48bit的编号，通常用的编号，通常用6组十六进制数表示，由网卡生产商和相关组织共同确定，并且在全世界范围内是惟组十六进制数表示，由网卡生产商和相关组织共同确定，并且在全世界范围内是惟一的，这个编号就用来表示主机
5、的物理地址。这样，在网络通信时就要将一的，这个编号就用来表示主机的物理地址。这样，在网络通信时就要将IP地址转地址转换成物理地址才能最终完成通信任务，这个工作就由换成物理地址才能最终完成通信任务，这个工作就由ARP（Address Resolution Protocol）协议负责完成。而）协议负责完成。而RARP协议正好与协议正好与ARP相反，它负责完成物理地址到相反，它负责完成物理地址到IP地地址的转换工作，主要应用在没有硬盘的主机需发获得一个址的转换工作，主要应用在没有硬盘的主机需发获得一个IP地址的时候。地址的时候。（4）网际组管理协议）网际组管理协议IGMP IGMP(Internet
6、 Group Management Protocol)完成点完成点到多点的数据包传输。是对到多点的数据包传输。是对IP协议只能完成点到点数据包传输的一种补充。协议只能完成点到点数据包传输的一种补充。第2章 局域网常用网络通信协议2.传输层协议传输层协议（1）传输控制协议（TCP）传输控制协议(Transmission Control Protocol)，简称TCP协议。是TCP/IP协议族中另一个非常重要的协议。当数据被传送到目的主机后，最终要被应用程序接收并处理，TCP协议可以确定要接收数据的应用程序。也就是说，TCP协议完成两个网络应用程序之间的通信。TCP协议的主要功能可以描述为提供面向
7、连接的、可靠的数据流传输服务。（2）用户数据报协议（UDP）UDP(User Datagram Protocol)协议在传输层上提供了一种不同与TCP协议的数据传输服务。它和IP协议有着相同的特性。即面向无连接性和不可靠性，传输质量不如TCP协议，可能会造成IP数据包丢失、失序到达、延时不确定等问题。但UDP协议的显著特点是传输速快，适用于对数据正确性不高但实时性要求高的数据传输任务。比如，通常网上聊天类的应用程序在传输层上通常采用UDP协议。第2章 局域网常用网络通信协议3、应用层协议。、应用层协议。前面我们讨论的前面我们讨论的IP协议、协议、ARP协议、协议、RARP协议、协议、ICMP协
8、议、协议、TCP协议和协议和UDP协议，这些协议都是协议，这些协议都是TCP/IP 协议族中的基本协议，可以协议族中的基本协议，可以说是说是TCP/IP 协议的核心。但是在具体的网络应用中，仅仅依靠这些协议的核心。但是在具体的网络应用中，仅仅依靠这些协议还是不够的，为了便于数据的交换和简化协议还是不够的，为了便于数据的交换和简化TCP/IP 网络管理，方网络管理，方便应用程序调用便应用程序调用TCP/IP 协议的底层服务，在这些协议的底层服务，在这些TCP/IP 核心协议的核心协议的基础上，又开发了很多应用层协议，应用层上的协议非常丰富，有基础上，又开发了很多应用层协议，应用层上的协议非常丰富
9、，有些应用层协议现在已经成为些应用层协议现在已经成为Internet 上流行的名词：上流行的名词：1)超文本传输协议（超文本传输协议（HTTP）：用于传输组成万维网（）：用于传输组成万维网（World Wide Web）Web 页面的页面的文件到浏览器。文件到浏览器。2)文件传输协议（文件传输协议（FTP）：用于）：用于Internet上文件的上传和下载。上文件的上传和下载。3)简单邮件传输协议（简单邮件传输协议（SMTP）：用于电子邮件的接收。）：用于电子邮件的接收。4）邮局协议第三版本（）邮局协议第三版本（POP3）:用于电子邮件的发送。用于电子邮件的发送。5)终端仿真协议（终端仿真协议（
10、Telnet）：用于远程登录到网络主机。）：用于远程登录到网络主机。6)域名系统（域名系统（DNS）：用于把主机名解析成）：用于把主机名解析成IP 地址。地址。第2章 局域网常用网络通信协议2.1.2 NetBIOS/NetBEUI协议协议 NetBIOS 扩展用户接口（NetBEUI）是一种体积小、速度快、效率高的网络协议，适用于由几台到几百台计算机所组成的小型工作组或局域网。NetBEUI缺点是不可路由的,只能在局域网内部使用，如需在不同的子网之间相互通信，则需要选择其他的网络协议。对网络中计算机节点数目的限制和不支持跨网段传输限制了NetBEUI 协议的应用范围。但是与其他协议相比，Ne
11、tBEUI 也有它的优点：NetBEUI 占用内存最少，由于仅使用机器名作为计算机的网络标识，所以基本上不需任何配置即可登陆网络。而且由于NetBEUI 一直为微软所钟爱，我们经常看到的“网上邻居”和“Microsoft 网络”就是基于NetBEUI 协议的。所以，对于在同一网段下的小型局域网来说，NetBEUI 是一个很合适的通讯协议。第2章 局域网常用网络通信协议2.1.3 IPX/SPX协议 网际数据包交换（IPX）和顺序数据包交换（SPX）是配置在 Novell NetWare 网络的传输协议。与TCP/IP 协议一样，IPX/SPX 协议也是一个由一些子协议组成的协议族。除了Netw
12、are 操作系统之外，其他的操作系统中也可以使用Netware 协议，例如：Windows 2000和Windows xp可以通过NWLink IPX/SPX/NetBIOS Compatible Transport Portocol来现IPX/SPX，这样，运行Windwos的计算机就可以同其他使用IPX/SPX协议的网络设备进行通信了。IPX/SPX更易于安装和管理，但开销要明显大于TCP/IP 协议，现在IPX/SPX 协议已经渐渐被TCP/IP 协议取代。一些游戏厂商基于兼容性的考虑，仍旧在联网游戏中加入了对IPX/SPX 协议的支持。第2章 局域网常用网络通信协议2.1.4 网络协议
13、的选择 在组建局域网时，具体选择哪一种网络通信协议取决于网络规模的大小、网络中的操作系统使用状况、网络的安全性需求等多个方面。在选择网络协议时，要遵循以下的原则：1.根据网络的特点来选择网络协议。2.精简网络中同时使用的网络协议的数目。3.尽量选择最新版本的网络协议，同时网络中各节点的协议版本要统一。4.注意保证网络协议的一致性。第2章 局域网常用网络通信协议2.2 IP地址和子网掩码 2.2.1 IP地址1IP地址的组成。IP地址由32bit组成。这32bit包括了三个方面的含义：地址类别、网络号、主机号。网络号所占用的比特位包含地址类别。如图2-4所示。第2章 局域网常用网络通信协议2IP
14、地址的表示。由于IP地址由32位二进制数组成，这种表示形式会造成阅读、书写上和记忆上的困难，因此，为了便于阅读、记忆和理解IP地址，Internet管理委员会采用了一种“点分十进制”表示方法来表示IP地址，具体做法是：32bit划为4个部分，每部分8bit（一个字节）并用十进制数表示，每个十进制数用“.”隔开。如图2-5示。第2章 局域网常用网络通信协议3IP地址的分类。在Internet中存在着数量难以确定的网络，各个网络的规模大小差别很大。为了便于IP地址的分配和管理。有必要对IP地址进行分类。IP地址被分成5种类型。每一类IP地址地址类别、网络号、主机号所占比特位数如图2-6所示。第2章
15、 局域网常用网络通信协议2.2.2.子网掩码(Subnet Mask)1子网的概念。一个大规模的网络由于主机数量众多，网络通信任务非常繁忙，网络上传输的数据包之间很容易发生冲突，从而造成数据的重传，甚至丢失，网络的通信效率底，性能差。如前面讨论过一个A类和一个B类IP地址的所能容纳的主机数量。例如一个A类地址所能容纳的主机数量为16777214台，如此众多的主机在单一网络中根本无法正常通信。考虑到网络的性能和充分利用申请得来的IP地址，通常将一个大的网络划分成若干个小的网络，这些小网络就称为子网。各子网间用路由器相连，这样，就可以将各个子网的通信局限在子网内，只是要传输到其他子网的数据才通过路
16、由器转发。从而提高网络的性能和通信效率。比如一个大公司网络按不同的部分划分成若干个子网，一间大学按不同的院系来划分子网等。第2章 局域网常用网络通信协议2子网号。子网号是从标准的IP地址表示主机号的比特位中从左至右取出某些位来表示。A类地址的第一个字节，B类址址的第1、2个字节，C类地址的第1、2、3个字节都用来表示网络号，不能用来划分子网。例如一个C类地址168.96.3.0，要划分4个子网，就只能从表示主机号的最后一个字节取某些位来表示，那么取多少位合适呢？由于要划4个子网，取出的比特位必须要有至少4种不同的取值，每个子网用惟一的一种取值表示。由此可知，只要取出2个比特就可得到00、01、
17、10、11这4种取值。划分得到的结果如图2-11所示。第2章 局域网常用网络通信协议3子网掩码的表示和作用 使用子网掩码还可以判定IP地址是否属于某一子网内。只要将子网掩码和IP地址进行“按位与”的操作。“按位与”的操作就是两个比特位之间进行“与”运算，若两个值均为“1”，结果为“1”，否则结果为“0”，经过按位与运算，可以将每个IP地址的网络号取出，从而知道两个IP地址是不是在同属一个子网内。例如，主机A的IP地址设置为168.96.3.68,子网掩码设置为255.255.255.192,主机B的IP地址设置为168.96.3.75,子网掩码设置为255.255.255.192,请确定它们是不是在同一个子网中。运算过程如图2-13所示 实验实验2:网络协议安装与配置网络协议安装与配置实验目的。熟悉Tcp/IP的安装和静态IP地址、子网掩码的设置。熟悉NWLink IPX/SPX/NetBIOS兼容协议安装。实验环境。基于windows xp中文版操作系统的局域网环境。实验步骤(详参照课本)