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1、第第5 5章章 网络互连与网络互连与InternetInternet第第5章章（因特网）（因特网）Internet基础基础Internet是由成千上万个是由成千上万个网络互联起来的规模网络互联起来的规模空前的超级计算机网络空前的超级计算机网络返回本章首页返回本章首页第第5 5章章 网络互连与网络互连与InternetInternet5.1Internet为我们提供什么为我们提供什么5.1.1丰富信息资源丰富信息资源5.1.2快捷的通信服务快捷的通信服务5.1.3方便的电子商务方便的电子商务第第5 5章章 网络互连与网络互连与InternetInternet5.2Internet的构成的构成5.
2、2.1什么是什么是Internet呢呢?对对Internet一词，目前国内尚无统一精确的译名，一词，目前国内尚无统一精确的译名，常见的译法有常见的译法有“互联网互联网”，“网间网网间网”，“网际网网际网”等，现在定位为等，现在定位为“因特网因特网”。一般认为，。一般认为，Internet是指是指以美国国家科学基金会以美国国家科学基金会NSF（NationalScienceFoundation）的主干网）的主干网NSFnet为基础的全球最大的计为基础的全球最大的计算机互联网。算机互联网。Internet由全世界几万个网络互联组成，由全世界几万个网络互联组成，它们共同遵循它们共同遵循TCP/IP协
3、议。协议。返回本节返回本节第第5 5章章 网络互连与网络互连与InternetInternet图图5-1使用自治系统组成使用自治系统组成Internet的体系结构的体系结构5.2.2Internet的组成的组成第第5 5章章 网络互连与网络互连与InternetInternet图图5-2Internet分层体系结构分层体系结构返回本节返回本节第第5 5章章 网络互连与网络互连与InternetInternet5.2.3Internet的连接方式的连接方式电话拨号仿真终端（即通过联机服务系统）电话拨号仿真终端（即通过联机服务系统）接入接入Internet；SLIP/PPP接入接入Internet
4、；专线连接（即网络）接入专线连接（即网络）接入Internet。第第5 5章章 网络互连与网络互连与InternetInternet图图5-3给出了以上三种接入方法的网络结构示意图给出了以上三种接入方法的网络结构示意图第第5 5章章 网络互连与网络互连与InternetInternet1电话拨号仿真终端方式电话拨号仿真终端方式电话拨号仿真终端方式是用户进入电话拨号仿真终端方式是用户进入Internet最简单的方式，最简单的方式，通过电话拨号进入一个提供通过电话拨号进入一个提供Internet服务的联机（服务的联机（On-Line）服务系统，通过联机服务系统使用）服务系统，通过联机服务系统使用I
5、nternet服务的方服务的方法。法。用户使用这种方式需要以下配备：用户使用这种方式需要以下配备：计算机（计算机（PC386以上）；以上）；调调制制解解调调器器（Modem，速速率率为为14.4Kbps、28.8Kbps、33.6Kbps、56Kbps）；）；电话线；电话线；标准的通信软件；标准的通信软件；在所选择的在所选择的ISP那里申请一个账号。那里申请一个账号。第第5 5章章 网络互连与网络互连与InternetInternet2SLIP/PPP方式方式使用这种方式，用户需要以下配备：使用这种方式，用户需要以下配备：计算机（计算机（PC386以上）；以上）；调调 制制 解解 调调 器器（
6、Modem，速速 率率 为为 14.4Kbps，28.8Kbps，33.6Kbps，56Kbps）；）；电话线电话线附加了附加了SLIP/PPP的的TCP/IP软件；软件；还需要在还需要在ISP申请一个申请一个SLIP/PPP账号账号。第第5 5章章 网络互连与网络互连与InternetInternet3专线连接专线连接以这种方式入网的用户需要以下配置：以这种方式入网的用户需要以下配置：计算机（需增加一块网卡）；计算机（需增加一块网卡）；路由器；路由器；租用通信专线或建立无线通信。租用通信专线或建立无线通信。返回本节返回本节第第5 5章章 网络互连与网络互连与InternetInternet5
7、.3.1IP协议与协议与IP层服务层服务5.3.2IP地址地址1IP地址地址Internet上的每台计算机（包括路由器）在通信之上的每台计算机（包括路由器）在通信之前必须指定一个前必须指定一个IP地址。地址。IP地址是地址是Internet赖以工赖以工作的基础。作的基础。Internet中的计算机与路由器的中的计算机与路由器的IP地址地址采用分层结构，它是由网络号与主机号两部分组采用分层结构，它是由网络号与主机号两部分组成，其结构如图成，其结构如图5-8所示。网络号用来标识一个网所示。网络号用来标识一个网络，主机号用来标识这个网络上的某一台主机。络，主机号用来标识这个网络上的某一台主机。5.3
8、IP协议协议第第5 5章章 网络互连与网络互连与InternetInternet2.IP地址及其表示方法地址及其表示方法我我们们把把整整个个因因特特网网看看成成为为一一个个单单一一的的、抽抽象象的的网网络络。IP地地址址就就是是给给每每个个连连接接在在因因特特网网上上的的主主机机（或或路路由由器器）分分配配一一个个在在全全世世界界范范围围是是惟惟一一的的32bit的的标标识符。识符。IP地地址址现现在在由由因因特特网网名名字字与与号号码码指指派派公公司司ICANN(Internet Corporation for Assigned Names andNumbers)进行分配进行分配第第5 5章
9、章 网络互连与网络互连与InternetInternetIP地址的编址方法地址的编址方法分分类类的的IP地地址址。这这是是最最基基本本的的编编址址方方法法，在在1981年就通过了相应的标准协议。年就通过了相应的标准协议。子子网网的的划划分分。这这是是对对最最基基本本的的编编址址方方法法的的改改进进，其其标准标准RFC950在在1985年通过。年通过。构构成成超超网网。这这是是比比较较新新的的无无分分类类编编址址方方法法。1993年提出后很快就得到推广应用。年提出后很快就得到推广应用。第第5 5章章 网络互连与网络互连与InternetInternet分类分类IP地址地址每每一一类类地地址址都都
10、由由两两个个固固定定长长度度的的字字段段组组成成，其其中中一一个个字字段段是是网网络络号号net-id，它它标标志志主主机机（或或路路由由器器）所所连连接接到到的的网网络络，而而另另一一个个字字段段则则是是主主机机号号host-id，它标志该主机（或路由器）。，它标志该主机（或路由器）。两级的两级的IP地址可以记为：地址可以记为：IP地址地址:=,(5-1):=代表“定义为”net-id24 bithost-id24 bitnet-id16 bitnet-id8 bitIP地址中的网络号字段和主机号字段地址中的网络号字段和主机号字段0A 类地址host-id16 bitB 类地址C 类地址01
11、 1host-id8 bitD 类地址 1 1 1 0多 播 地 址E 类地址保 留 为 今 后 使 用1 1 1 1 001net-id24 bithost-id24 bitnet-id16 bitnet-id8 bitIP地址中的网络号字段和主机号字段地址中的网络号字段和主机号字段0A 类地址host-id16 bitB 类地址C 类地址01 1host-id8 bitD 类地址 1 1 1 0多 播 地 址E 类地址保 留 为 今 后 使 用1 1 1 1 001A 类地址的网络号字段 net-id 为 1 字节net-id24 bithost-id24 bitnet-id16 bitn
12、et-id8 bitIP地址中的网络号字段和主机号字段地址中的网络号字段和主机号字段0A 类地址host-id16 bitB 类地址C 类地址01 1host-id8 bitD 类地址 1 1 1 0多 播 地 址E 类地址保 留 为 今 后 使 用1 1 1 1 001B 类地址的网络号字段 net-id 为 2 字节net-id24 bithost-id24 bitnet-id16 bitnet-id8 bitIP地址中的网络号字段和主机号字段地址中的网络号字段和主机号字段0A 类地址host-id16 bitB 类地址C 类地址01 1host-id8 bitD 类地址 1 1 1 0多
13、 播 地 址E 类地址保 留 为 今 后 使 用1 1 1 1 001C 类地址的网络号字段 net-id 为 3 字节net-id24 bithost-id24 bitnet-id16 bitnet-id8 bitIP地址中的网络号字段和主机号字段地址中的网络号字段和主机号字段0A 类地址host-id16 bitB 类地址C 类地址01 1host-id8 bitD 类地址 1 1 1 0多 播 地 址E 类地址保 留 为 今 后 使 用1 1 1 1 001A 类地址的主机号字段 host-id 为 3 字节net-id24 bithost-id24 bitnet-id16 bitnet
14、-id8 bitIP地址中的网络号字段和主机号字段地址中的网络号字段和主机号字段0A 类地址host-id16 bitB 类地址C 类地址01 1host-id8 bitD 类地址 1 1 1 0多 播 地 址E 类地址保 留 为 今 后 使 用1 1 1 1 001B 类地址的主机号字段 host-id 为 2 字节net-id24 bithost-id24 bitnet-id16 bitnet-id8 bitIP地址中的网络号字段和主机号字段地址中的网络号字段和主机号字段0A 类地址host-id16 bitB 类地址C 类地址01 1host-id8 bitD 类地址 1 1 1 0多
15、播 地 址E 类地址保 留 为 今 后 使 用1 1 1 1 001C 类地址的主机号字段 host-id 为 1 字节net-id24 bithost-id24 bitnet-id16 bitnet-id8 bitIP地址中的网络号字段和主机号字段地址中的网络号字段和主机号字段0A 类地址host-id16 bitB 类地址C 类地址01 1host-id8 bitD 类地址 1 1 1 0多 播 地 址E 类地址保 留 为 今 后 使 用1 1 1 1 001D 类地址是多播地址 net-id24 bithost-id24 bitnet-id16 bitnet-id8 bitIP地址中的网
16、络号字段和主机号字段地址中的网络号字段和主机号字段0A 类地址host-id16 bitB 类地址C 类地址01 1host-id8 bitD 类地址1 1 1 0多 播 地 址E 类地址保 留 为 今 后 使 用1 1 1 1 001E 类地址保留为今后使用 第第5 5章章 网络互连与网络互连与InternetInternet3点分十进制记法点分十进制记法10000000000010110000001100011111 机器中存放的机器中存放的 IP 地址地址是是 32 bit 二进制代码二进制代码10000000 00001011 00000011 00011111 每隔每隔 8 bit
17、插入一个空格插入一个空格能够提高可读性能够提高可读性采用点分十进制记法采用点分十进制记法则进一步提高可读性则进一步提高可读性 128 11 3 31 将每将每 8 bit 的二进制数的二进制数转换为十进制数转换为十进制数第第5 5章章 网络互连与网络互连与InternetInternet4.常用的三种类别的常用的三种类别的IP地址地址IP 地址的使用范围地址的使用范围 网络 最大 第一个 最后一个 每个网络类别 网络数 可用的 可用的 中最大的 网络号 网络号 主机数 A 126(27 2)1 126 16,777,214 B 16,384(214)128.0 191.255 65,534 C
18、 2,097,152(221)192.0.0 223.255.255 254第第5 5章章 网络互连与网络互连与InternetInternet5IP地址的一些重要特点地址的一些重要特点(1)IP地地址址是是一一种种分分等等级级的的地地址址结结构构。分分两两个个等等级级的好处是：的好处是：第第一一，IP地地址址管管理理机机构构在在分分配配IP地地址址时时只只分分配配网网络络号号，而而剩剩下下的的主主机机号号则则由由得得到到该该网网络络号号的的单单位位自行分配。这样就方便了自行分配。这样就方便了IP地址的管理。地址的管理。第第二二，路路由由器器仅仅根根据据目目的的主主机机所所连连接接的的网网络络
19、号号来来转转发发分分组组（而而不不考考虑虑目目的的主主机机号号），这这样样就就可可以以使使路路由由表表中中的的项项目目数数大大幅幅度度减减少少，从从而而减减小小了了路路由由表所占的存储空间。表所占的存储空间。第第5 5章章 网络互连与网络互连与InternetInternet5IP地址的一些重要特点地址的一些重要特点(2)实实际际上上IP地地址址是是标标志志一一个个主主机机（或或路路由由器器）和和一条链路的接口。一条链路的接口。当当一一个个主主机机同同时时连连接接到到两两个个网网络络上上时时，该该主主机机就就必必须须同同时时具具有有两两个个相相应应的的IP地地址址，其其网网络络号号net-id
20、必必须须 是是 不不 同同 的的。这这 种种 主主 机机 称称 为为 多多 接接 口口 主主 机机(multihomedhost)。由由于于一一个个路路由由器器至至少少应应当当连连接接到到两两个个网网络络（这这样样它它才才能能将将IP数数据据报报从从一一个个网网络络转转发发到到另另一一个个网网络络），因此一个路由器至少应当有两个不同的因此一个路由器至少应当有两个不同的IP地址。地址。第第5 5章章 网络互连与网络互连与InternetInternet5IP地址的一些重要特点地址的一些重要特点(3)用用转转发发器器或或网网桥桥连连接接起起来来的的若若干干个个局局域域网网仍仍为为一一个个网网络络，
21、因因此此这这些些局局域域网网都都具具有有同同样样的的网网络络号号net-id。(4)所所有有分分配配到到网网络络号号net-id的的网网络络，范范围围很很小小的的局局域域网网，还还是是可可能能覆覆盖盖很很大大地地理理范范围围的的广广域域网网，都是平等的。都是平等的。第第5 5章章 网络互连与网络互连与InternetInternet5.3IP协议协议5.3.3几种特殊的几种特殊的IP地址形式（地址形式（P.115）5.3.4子网地址与子网掩码（子网地址与子网掩码（P.116）5.3.5IP数据报（数据报（P.116）5.3.6路由器和路由选择（路由器和路由选择（P.117）5.3.7IP地址的
22、传输（地址的传输（P.119）第第5 5章章 网络互连与网络互连与InternetInternet6.3.4子网地址与子网掩码子网地址与子网掩码划分子网和构造超网划分子网和构造超网1.从两级从两级IP地址到三级地址到三级IP地址地址在在ARPANET的的早早期期，IP地地址址的的设设计计确确实实不不够够合理。合理。IP 地址空间的利用率有时很低。地址空间的利用率有时很低。给给每每一一个个物物理理网网络络分分配配一一个个网网络络号号会会使使路路由表变得太大因而使网络性能变坏。由表变得太大因而使网络性能变坏。两级的两级的 IP 地址不够灵活。地址不够灵活。第第5 5章章 网络互连与网络互连与Int
23、ernetInternet从从1985年起在年起在IP地址中又增加了一个地址中又增加了一个“子网号字子网号字段段”，使两级的，使两级的IP地址变成为地址变成为三级的三级的IP地址地址。这种做法叫作这种做法叫作划分子网划分子网(subnetting)。划分子网已。划分子网已成为因特网的正式标准协议。成为因特网的正式标准协议。三级的三级的IP地址地址第第5 5章章 网络互连与网络互连与InternetInternet划划分分子子网网纯纯属属一一个个单单位位内内部部的的事事情情。单单位位对对外外仍仍然然表表现现为为没没有有划分子网的网络。划分子网的网络。从从主主机机号号借借用用若若干干个个比比特特作
24、作为为子子网网号号subnet-id，而而主主机机号号host-id也就相应减少了若干个比特。也就相应减少了若干个比特。IP地址地址:=,(5-2)划分子网的基本思路划分子网的基本思路第第5 5章章 网络互连与网络互连与InternetInternet凡凡是是从从其其他他网网络络发发送送给给本本单单位位某某个个主主机机的的IP数数据据报报，仍仍然然是是根根据据IP数数据据报报的的目目的的网网络络号号net-id，先先找找到到连连接接在在本本单单位位网网络络上上的路由器的路由器。然然后后此此路路由由器器在在收收到到IP数数据据报报后后，再再按按目目的的网网络络号号net-id和和子子网号网号su
25、bnet-id找到目的子网。找到目的子网。最后就将最后就将IP数据报直接交付给目的主机。数据报直接交付给目的主机。划分子网的基本思路（续）划分子网的基本思路（续）第第5 5章章 网络互连与网络互连与InternetInternet所有到网络 145.13.0.0的分组均到达此路由器我的网络地址R1R3R2网络145.13.0.0一个未划分子网的一个未划分子网的B第第5 5章章 网络互连与网络互连与InternetInternet划分为三个子网后对外仍是一个网络划分为三个子网后对外仍是一个网络 子网 的分组均到达此路由器网络R1R3R2第第5 5章章 网络互连与网络互连与InternetInte
26、rnet当当没没有有划划分分子子网网时时，IP地地址址是是两两级级结结构构，地地址址的的网网络络号号字字段段也也就就是是IP地地址址的的“因因特特网网部部分分”，而而主机号字段是主机号字段是IP地址的地址的“本地部分本地部分”。划划分分子子网网后后IP地地址址就就变变成成了了三三级级结结构构。划划分分子子网网只只是是将将IP地地址址的的本本地地部部分分进进行行再再划划分分，而而不不改改变变IP地址的因特网部分地址的因特网部分。划分子网后变成了三级结构划分子网后变成了三级结构第第5 5章章 网络互连与网络互连与InternetInternet从从一一个个IP数数据据报报的的首首部部并并无无法法判
27、判断断源源主主机机或或目目的主机所连接的网络是否进行了子网的划分。的主机所连接的网络是否进行了子网的划分。使使用用子子网网掩掩码码(subnetmask)可可以以找找出出IP地地址址中中的子网部分。的子网部分。2.子网掩码子网掩码第第5 5章章 网络互连与网络互连与InternetInternetIP地址的各字段和子网掩码地址的各字段和子网掩码网络号 net-id主机号 host-id两级两级 IP 地址地址网络号net-idhost-id三级三级 IP 地址地址主机号subnet-id子网号子网掩码子网掩码因特网部分本地部分因特网部分本地部分划分子网时划分子网时的网络地址的网络地址1 1 1
28、 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 10 0 0 0 0 0 0 0net-idsubnet-idhost-id 为全 0第第5 5章章 网络互连与网络互连与InternetInternet(IP地址地址)AND(子网掩码子网掩码)=网络地址网络地址网络号 net-id主机号 host-id两级两级 IP 地址地址网络号三级三级 IP 地址地址主机号net-idhost-idsubnet-id子网号子网掩码子网掩码因特网部分本地部分因特网部分本地部分划分子网时划分子网时的网络地址的网络地址1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
29、1 1 1 1 1 1 1 1 10 0 0 0 0 0 0 0net-idsubnet-idhost-id 为全 0AND第第5 5章章 网络互连与网络互连与InternetInternetnet-idnet-idhost-id为全为全0net-id网络地址网络地址A类类地地址址默认子网掩码默认子网掩码网络地址网络地址B类类地地址址默认子网掩码默认子网掩码网络地址网络地址C类地址默认子网掩码默认子网掩码1111111111111111111111110000000000000000000000001111111111111111 0000000000000000111111110000000
30、0host-id为全为全0host-id为全为全0A类、类、B类和类和C类类IP地址的默认子网掩码地址的默认子网掩码第第5 5章章 网络互连与网络互连与InternetInternet无分类的两级编址的记法是：无分类的两级编址的记法是：IP地址地址:=,(5-3)CIDR还还使使用用“斜斜线线记记法法”(slashnotation)，它它又又称称为为CIDR记记法法，即即在在IP地地址址后后面面加加上上一一个个斜斜线线“/”，然然后后写写上上网网络络前前缀缀所所占占的的比比特特数数（这这个个数数值值对对应应于于三三级级编编址址中中子子网网掩掩码中比特码中比特1的个数）。的个数）。CIDR将将网
31、网络络前前缀缀都都相相同同的的连连续续的的IP地地址址组组成成“CIDR地地址址块块”。*无分类无分类的两级编址简介的两级编址简介第第5 5章章 网络互连与网络互连与InternetInternetCIDR地址块地址块128.14.32.0/20表表示示的的地地址址块块共共有有212个个地地址址（因因为为斜斜线线后后面面的的20是网络前缀的比特数是网络前缀的比特数，所以主机号的比特数是，所以主机号的比特数是12）。）。这个地址块的起始地址是这个地址块的起始地址是128.14.32.0。在在不不需需要要指指出出地地址址块块的的起起始始地地址址时时，也也可可将将这这样样的的地地址址块块简简称称为为
32、“/20地址块地址块”。128.14.32.0/20地址块的最大地址：地址块的最大地址：128.14.32.255全全0和全和全1的主机号地址一般不使用。的主机号地址一般不使用。第第5 5章章 网络互连与网络互连与InternetInternetCIDR地址块地址块128.14.32.0/20表表示示的的地地址址块块共共有有212个个地地址址（因因为为斜斜线线后后面面的的20是网络前缀的比特数是网络前缀的比特数，所以主机号的比特数是，所以主机号的比特数是12）。）。这个地址块的起始地址是这个地址块的起始地址是128.14.32.0。在在不不需需要要指指出出地地址址块块的的起起始始地地址址时时，
33、也也可可将将这这样样的的地地址址块块简简称称为为“/20地址块地址块”。128.14.32.0/20地址块的最大地址：地址块的最大地址：全全0和全和全1的主机号地址一般不使用。的主机号地址一般不使用。正确正确不正确不正确第第5 5章章 网络互连与网络互连与InternetInternet128.14.32.0/20表示的地址（表示的地址（212个地址）个地址）10000000 00001110 00100000 0000000010000000 00001110 00100000 0000000110000000 00001110 00100000 0000001010000000 00001
34、110 00100000 0000001110000000 00001110 00100000 0000010010000000 00001110 00100000 0000010110000000 00001110 00101111 1111101110000000 00001110 00101111 1111110010000000 00001110 00101111 1111110110000000 00001110 00101111 1111111010000000 00001110 00101111 11111111所有地址的 20 bit前缀都是一样的最小地址最大地址第第5 5章章
35、 网络互连与网络互连与InternetInternet一一个个CIDR地地址址块块可可以以表表示示很很多多地地址址，这这种种地地址址的的聚聚合合常常称称为为路路由由聚聚合合，它它使使得得路路由由表表中中的的一一个个项项目目可可以以表表示示很多个（例如上千个）原来传统分类地址的路由。很多个（例如上千个）原来传统分类地址的路由。路由聚合也称为路由聚合也称为构成超网构成超网(super-netting)。CIDR虽虽然然不不使使用用子子网网了了，但但仍仍然然使使用用“掩掩码码”这这一一名名词词（但不叫子网掩码）。（但不叫子网掩码）。对对于于/20地地址址块块，它它的的掩掩码码是是20个个连连续续的的
36、1。斜斜线线记记法法中中的数字就是掩码中的数字就是掩码中1的个数。的个数。为什么还要使用掩码？为什么还要使用掩码？路由聚合路由聚合(routeaggregation)第第5 5章章 网络互连与网络互连与InternetInternet5.3.5IP数据报（数据报（P.116）一个一个IP数据报由首部和数据两部分组成。数据报由首部和数据两部分组成。首部的前一部分是固定长度，共首部的前一部分是固定长度，共20字节，是所字节，是所有有IP数据报必须具有的。数据报必须具有的。在首部的固定部分的后面是一些可选字段，其长在首部的固定部分的后面是一些可选字段，其长度是可变的。度是可变的。固定部分可变部分04
37、816192431版 本标志生 存 时 间协 议标 识服 务 类 型总 长 度片 偏 移填 充首 部 检 验 和源 地 址目 的 地 址可 选 字 段 （长 度 可 变）比特首部长度01234567DTRC未用优 先 级数 据 部 分比特数 据 部 分首 部传送IP 数据报首部可变部分首部04816192431版 本标志生 存 时 间协 议标 识服 务 类 型总 长 度片 偏 移填 充首 部 检 验 和源 地 址目 的 地 址可 选 字 段 （长 度 可 变）比特首部长度01234567DTRC未用优 先 级数 据 部 分比特数 据 部 分首 部传送IP 数据报固定部分首部0481619243
38、1版 本标志生 存 时 间协 议标 识服 务 类 型总 长 度片 偏 移填 充首 部 检 验 和源 地 址目 的 地 址可 选 字 段 （长 度 可 变）比特首部长度01234567DTRC未用优 先 级数 据 部 分比特数 据 部 分首 部传送IP 数据报固定部分可变部分首部04816192431版 本标志生 存 时 间协 议标 识服 务 类 型总 长 度片 偏 移填 充首 部 检 验 和源 地 址目 的 地 址可 选 字 段 （长 度 可 变）比特首部长度01234567DTRC未用优 先 级数 据 部 分比特固定部分可变部分版本占 4 bit，指IP协议的版本目前的 IP 协议版本号为
39、4(即 IPv4)首部04816192431版 本标志生 存 时 间协 议标 识服 务 类 型总 长 度片 偏 移填 充首 部 检 验 和源 地 址目 的 地 址可 选 字 段 （长 度 可 变）比特首部长度01234567DTRC未用优 先 级数 据 部 分比特固定部分可变部分首部长度占 4 bit，可表示的最大数值是 15 个单位(一个单位为 4 字节)因此 IP 的首部长度的最大值是60字节。首部04816192431版 本标志生 存 时 间协 议标 识服 务 类 型总 长 度片 偏 移填 充首 部 检 验 和源 地 址目 的 地 址可 选 字 段 （长 度 可 变）比特首部长度0123
40、4567DTRC未用优 先 级数 据 部 分比特固定部分可变部分服务类型占 8 bit，用来获得更好的服务这个字段以前一直没有被人们使用 首部04816192431版 本标志生 存 时 间协 议标 识服 务 类 型总 长 度片 偏 移填 充首 部 检 验 和源 地 址目 的 地 址可 选 字 段 （长 度 可 变）比特首部长度01234567DTRC未用优 先 级数 据 部 分比特固定部分可变部分总长度占 16 bit，指首部和数据之和的长度，单位为字节，因此数据报的最大长度为 65535 字节。总长度必须不超过最大传送单元 MTU。首部04816192431版 本标志生 存 时 间协 议标
41、识服 务 类 型总 长 度片 偏 移填 充首 部 检 验 和源 地 址目 的 地 址可 选 字 段 （长 度 可 变）比特首部长度01234567DTRC未用优 先 级数 据 部 分比特固定部分可变部分标识(identification)占 16 bit，它是一个计数器，用来产生数据报的标识。首部04816192431版 本标志生 存 时 间协 议标 识服 务 类 型总 长 度片 偏 移填 充首 部 检 验 和源 地 址目 的 地 址可 选 字 段 （长 度 可 变）比特首部长度01234567DTRC未用优 先 级数 据 部 分比特固定部分可变部分标识(identification)占 16
42、 bit，它是一个计数器，用来产生数据报的标识。首部04816192431版 本标志生 存 时 间协 议标 识服 务 类 型总 长 度片 偏 移填 充首 部 检 验 和源 地 址目 的 地 址可 选 字 段 （长 度 可 变）比特首部长度01234567DTRC未用优 先 级数 据 部 分比特固定部分可变部分片偏移(12 bit)指出：较长的分组在分片后某片在原分组中的相对位置。片偏移以 8 个字节为偏移单位。偏移=0/8=0偏移=0/8=0偏移=1400/8=175偏移=2800/8=350140028003799279913993799需分片的数据报数据报片 1首部数据部分共 3800 字
43、节首部 1首部 2首部 3字节 0数据报片 2数据报片 314002800字节 0IP数据报分片的举例数据报分片的举例首部04816192431版 本标志生 存 时 间协 议标 识服 务 类 型总 长 度片 偏 移填 充首 部 检 验 和源 地 址目 的 地 址可 选 字 段 （长 度 可 变）比特首部长度01234567DTRC未用优 先 级数 据 部 分比特固定部分可变部分生存时间(8 bit)记为 TTL(Time To Live)数据报在网络中的寿命，其单位为秒。首部04816192431版 本标志生 存 时 间协 议标 识服 务 类 型总 长 度片 偏 移填 充首 部 检 验 和源
44、地 址目 的 地 址可 选 字 段 （长 度 可 变）比特首部长度01234567DTRC未用优 先 级数 据 部 分比特固定部分可变部分协议(8 bit)字段指出此数据报携带的数据使用何种协议以便目的主机的 IP 层将数据部分上交给哪个处理过程运输层网络层首部TCPUDPICMPIGMPOSPF数 据 部 分IP 数据报协议字段指出应将数据部分交给哪一个进程ICMP-Internet Control message protocolIGMP-Internet GroupManagementg protocolOSPFOpen Shortest Path First(开放最短路径优先开放最短路
45、径优先)首部04816192431版 本标志生 存 时 间协 议标 识服 务 类 型总 长 度片 偏 移填 充首 部 检 验 和源 地 址目 的 地 址可 选 字 段 （长 度 可 变）比特首部长度01234567DTRC未用优 先 级数 据 部 分比特固定部分可变部分首部检验和(16 bit)字段只检验数据报的首部不包括数据部分。这里不采用 CRC 检验码而采用简单的计算方法。发送端接收端16 bit字 116 bit字 2置为全 0检验和16 bit字 n16 bit反码算术运算求和取反码数据报首部IP 数据报16 bit检验和16 bit字 116 bit字 216 bit检验和16 b
46、it字 n16 bit反码算术运算求和16 bit结果取反码数据部分若结果为 0,则保留；否则，丢弃该数据报数据部分不参与检验和的计算首部04816192431版 本标志生 存 时 间协 议标 识服 务 类 型总 长 度片 偏 移填 充首 部 检 验 和源 地 址目 的 地 址可 选 字 段 （长 度 可 变）比特首部长度01234567DTRC未用优 先 级数 据 部 分比特固定部分可变部分源地址和目的地址都各占 4 字节第第5 5章章 网络互连与网络互连与InternetInternet2.IP数据报首部的可变部分数据报首部的可变部分IP首首部部的的可可变变部部分分就就是是一一个个选选项项
47、字字段段，用用来来支支持持排排错错、测量以及安全等措施，内容很丰富。测量以及安全等措施，内容很丰富。选选项项字字段段的的长长度度可可变变，从从1个个字字节节到到40个个字字节节不不等等，取取决于所选择的项目。决于所选择的项目。增增加加首首部部的的可可变变部部分分是是为为了了增增加加IP数数据据报报的的功功能能，但但这这同同时时也也使使得得IP数数据据报报的的首首部部长长度度成成为为可可变变的的。这这就就增增加了每一个路由器处理数据报的开销。加了每一个路由器处理数据报的开销。实际上这些选项很少被使用。实际上这些选项很少被使用。网 1 网 4 网 3 网 2目的主机所在的网络下一跳路由器的地址直接
48、交付，接口 1直接交付，接口 0路由器 R2 的路由表链路 4链路 3链路 2链路 1R2R3R101R2R3R1在路由表中，对每一条路由，最主要的是（目的网络地址，下一跳地址）5.3.6路由器和路由器和路由选择路由选择第第5 5章章 网络互连与网络互连与InternetInternet5.3.7IP地址的传输（地址的传输（P.119）参照图参照图5-15讲。讲。第第5 5章章 网络互连与网络互连与InternetInternet5.4TCP与与UDP协议协议(119)(1)用户数据报协议用户数据报协议 UDP (User Datagram Protocol)(2)传输控制协议传输控制协议 T
49、CP (Transmission Control Protocol)运输层为相互通信的应用进程提供了逻辑通信运输层为相互通信的应用进程提供了逻辑通信54321运输层提供应用进程间的逻辑通信主机 A主机 B应用进程应用进程路由器 1路由器 2AP1LAN2WANAP2AP3AP4IP 层LAN1AP1AP2AP4端口端口54321IP 协议的作用范围运输层协议 TCP 和 UDP 的作用范围AP3第第5 5章章 网络互连与网络互连与InternetInternet两个对等运输实体在通信时传送的数据单位叫作两个对等运输实体在通信时传送的数据单位叫作运运输协议数据单元输协议数据单元TPDU(Tran
50、sportProtocolDataUnit)。TCP传送的数据单位协议是传送的数据单位协议是TCP报文段报文段(segment)UDP传送的数据单位协议是传送的数据单位协议是UDP报文报文或或用户数据用户数据报报。TCP与与UDP第第5 5章章 网络互连与网络互连与InternetInternetTCP/IP体系中的运输层协议体系中的运输层协议TCPUDPIP应用层与各种网络接口运输层第第5 5章章 网络互连与网络互连与InternetInternetTCP与与UDPUDP在在传传送送数数据据之之前前不不需需要要先先建建立立连连接接。对对方方的的运运输输层层在在收收到到UDP报报文文后后，不不