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(中职）中小型企业网络架构案例教程第1章 计算机网络概述ppt课件第 1 章计算机网络概述1.1网络的相关概念1.1.1网络的定义计算机网络是计算机和其他设备的集合，这些设备能够通过网络介质使用通用的网络协议共享资源。网络中的计算机或其他设备是网络互联的实体，也就是人们常说的结点。这些实体可能是计算机、打印机、终端或与网络相关的硬件设备，如中继器、网桥、交换机、路由器等。通常把网络中发起通信的设备称为本地设备或发送设备，而把本地设备要访问的其他任何设备称为远程设备或接收设备。大部分网络设备在制造的时候就被分配了唯一的标识符，也就是物理地址，从而使设备可以在网络中被唯一确定，这一过程称为寻址。也有部分设备没有物理地址，它们不支持任何协议，也不能被其他设备访问，即人们常说的透明设备。常见的这类设备如某些硬件防火墙或入侵检测设备。习惯上，在网络设备中人们把计算机和其他网络设备加以区分，将计算机称为主机。网络介质是能够实现设备通信的链路。网络介质可分为两大类，即有线介质和无线介质。有线介质包括双绞线、同轴电缆和光纤等，无线介质包括无线电波（如微波通信和卫星通信等）、红外线。通用网络协议是数据在设备之间交换的规则，通常简称为协议。协议通过在设备之间提供通用的语言使设备能够相互理解通信的内容。最常见的协议有 TCP/IP 协议簇，该协议簇包括 TCP协议、IP 协议、FTP 协议、HTTP 协议、POP3 协议、SMTP 协议等。1.1.2计算机网络的作用计算机联网的根本意义在于摆脱计算机在地理位置上的束缚，实现全网范围的资源共享。具体来说，计算机网络有以下作用。1信息资源的共享在现代信息社会，信息资源的获取是至关重要的。人们希望了解今天的新闻，获知最新的股市行情，查找某方面的学术资料等，这些都可以从网络中得到。在一个单位内部，人们也可以通过网络共享各部门的数据和资料。2昂贵设备的共享现在大多数用户使用的是个人计算机，如果需要运行一个大型软件，且单位没有昂贵的大型计算机，用户就可以申请使用网络中的大型计算机，即使它远在千里之外。用户也可以调用网络中的几台计算机共同完成某项任务。此外，还可以利用网络中的海量存储器，将自己的文件存储到其中，就如同给自己增加了一个硬盘。3高可靠性的需要网络系统对于现代军事、金融、民航以及核反应堆的安全等都是至关重要的。网络可以使多个计算机设备同时为某项工作提供服务，提高了系统的容错能力，确保了工作的顺利进行。4提高工作效率通过网络，我们可以把工作任务进行分摊，大家来协作完成。此外，我们还可以与千里之外的朋友在网上交谈，或是认识更多的陌生朋友，增进人们的交流。1.1.3网络的分类事实上，确实存在一种能反映网络技术本质的网络划分标准，那就是计算机网络的覆盖范围。按网络覆盖范围的大小，我们将计算机网络分为局域网（LAN）、城域网（MAN）和广域网（WAN）。1局域网局域网是一种小区域内的通信网络，它可支持各种数据通信设备间的互连、信息交换和资源共享。2城域网城域网基本上是一种大型的局域网，通常使用与局域网相似的技术。城域网比局域网扩展的距离更长，通常拥有中型通信的比较复杂的网络设备。3广域网当计算机之间的距离较远时，例如，相隔几十或几百千米，甚至几千千米，局域网显然无法完成计算机之间的通信任务。这时就需要另一种结构的网络，即广域网。1总线形拓扑结构1.1.4图 1-1-1网络的拓扑结构总线形拓扑结构图2星形拓扑结构星形拓扑结构是由中央结点和通过点到点链路连接到中央结点的各结点组成。利用星形拓扑结构的交换方式有电路交换和报文交换，尤以电路交换更为普遍。一旦建立了通道连接，可以没有延迟地在连通的两个结点之间传送数据。工作站到中央结点的线路是专用的，不会出现拥挤的瓶颈现象。图 1-1-2 为星形拓扑结构。图 1-1-2星形拓扑结构图3环形拓扑结构环形拓扑结构是一个像环一样的闭合链路，在链路上有许多中继器和通过中继器连接到链路上的结点。也就是说，环形拓扑结构网络是由一些中继器和连接到中继器的点到点链路组成的一个闭合环。在环形网中，所有的通信共享一条物理通道，即连接网中所有结点的点到点链路。图 1-1-3 为环形拓扑结构。图 1-1-3环形拓扑结构图4网状拓扑结构网状拓扑结构中的各结点通过传输线路相互连接起来，并且任何一个结点都至少与其他两个结点相连。网状拓扑结构具有较高的可靠性，但其实现起来费用高，结构复杂，不易管理和维护，在局域网中很少采用，常用在广域网中。在广域网中还常采用部分网状连接的形式，以节省经费。图 1-1-4 为网状拓扑结构。图 1-1-4网状拓扑结构图1.21.2.1网络体系结构ISO/OSI 七层模型1974 年，美国的 IBM 公司宣布了由它研制的系统网络体系结构（system network architecture，SNA）。这个著名的网络标准就是按照分层方法制定的，它是世界上使用较为广泛的一种网络系统结构。不久后，其他一些公司也相应推出了自己公司的一套体系结构，并都采用不同的名称。网络体系结构出现后，一个公司所生产的各种设备都能够很容易地互连成网。然而随着全球经济的发展，不同网络体系结构的用户迫切要求能够互相交换信息。为了使不同体系结构的计算机网络都能互连，国际标准化组织 ISO 于 1977 年成立了专门机构研究该问题。不久，他们就提出了一个试图使各种计算机在世界范围内互连成网的标准框架，即著名的开放系统互连参考模型（open systems interconnection reference model，OSI/RM），简称为OSI。“开放”是指只要遵守 OSI 标准，一个系统就可以和位于世界上任何地方的、也遵循着同一标准的其他任何系统进行通信。这一点很像世界范围的电话和邮政系统，这两个系统都是开放系统。“系统”是指在现实的系统中与互连有关的各部分。所以开放系统互连参考模型 OSI/RM是一个抽象的概念。在 1983 年形成了开放系统互连参考模型的正式文件，即著名的 ISO 7498国际标准。OSI 参考模型将计算机网络分为 7 层，其分层原则如下：根据不同层次的抽象分层。每层应当实现一个定义明确的功能。每层功能的选择应该有助于制定网络协议的国际标准。各层边界的选择应尽量减少跨过接口的通信量。层数应足够多，以避免不同的功能混杂在同一层中，但也不能太多，否则体系结构会过于庞大。OSI 参考模型如图 1-2-1 所示。OSI 参考模型本身不是网络体系结构的全部内容，这是因为它并未确切地描述用于各层的协议和服务，它仅仅告诉了我们每一层应该做什么。图 1-2-1OSI 参考模型1物理层物理层（physical layer）位于 OSI 参考模型的底层，它直接面向原始比特流的传输。为了实现原始比特流的物理传输，物理层必须解决好包括传输介质、信道类型、数据与信号之间的转换、信号传输中的衰减和噪声等在内的一系列问题。另外，物理层标准要给出关于物理接口的机械、电气、功能和规程特性，以便于既能使不同的制造厂家根据公认的标准各自独立地制造设备，又能使各个厂家的产品相互兼容。2数据链路层在物理层发送和接收数据的过程中，会出现一些自己不能解决的问题。例如，当两个结点试图在一条共享线路上同时发送数据时该如何处理，结点如何知道它所接收的数据是否正确，如果噪声改变了一个报文的目标地址，结点该如何察觉它丢失了本应收到的报文，这些都是数据链路层（data link layer）所必须负责的工作。数据链路层涉及相邻结点之间的可靠数据传输，它通过加强物理层传输原始比特流的功能，使之对网络层表现为一条无差错的数据传输链路。为了能够实现相邻结点之间无差错的数据传送，数据链路层在数据传输过程中需要提供确认、差错控制和流量控制等机制。3网络层网络中的两台计算机进行通信时，可能要经过许多中间结点甚至不同的通信子网。网络层（network layer）的任务就是在通信子网中选择一条合适的路径，使源计算机发送的数据能够通过所选择的路径到达目的计算机。为了实现路径选择，网络层必须使用寻址方案来确定存在哪些网络以及设备在这些网络中所处的位置，不同的网络层协议所采用的寻址方案是不同的。在确定了目标结点的位置后，网络层还要负责引导数据报正确地通过网络，找到通过网络的最优路径，即路由选择。如果子网中同时出现过多的分组，它们将相互阻塞通路并可能形成网络瓶颈，因此网络层还要提供拥塞控制机制以避免此类现象的发生。另外，网络层还要解决异构网络互连的问题。4传输层传输层（transport layer）是 OSI 参考模型中唯一负责端到端进程（process）间数据传输和控制功能的层。进程可以被理解成计算机系统中正在运行的程序，一台计算机中可以同时有多个进程在运行。传输层是 OSI 参考模型中承上启下的层，它上面的 3 个层主要面向用户，为用户提供各种服务。传输层所提供的服务有可靠和不可靠之分。为了向会话层提供可靠的端到端进程之间的数据传输服务，传输层还需要使用确认、差错控制和流量控制等机制来弥补网络层服务质量的不足。5会话层会话层（session layer）的功能是在两个结点间建立、维护和释放面向用户的连接。它在传输层连接的基础上建立会话连接并进行数据交换管理，允许数据进行单工、半双工和全双工的传送。会话层提供了令牌管理和同步两种服务功能。6表示层表示层（presentation layer）以下的各层主要关心可靠的数据传输，而表示层关心的是所传输数据的语法和语义。它主要涉及处理在两个通信系统之间所交换信息的表示方面，包括数据格式变换、数据加密与解密、数据压缩与恢复等功能。7应用层应用层（application layer）是 OSI 参考模型中的最高层，负责为用户的应用程序提供网络服务，包括为相互通信的应用程序或进程之间建立连接、进行同步，建立关于错误纠正和控制数据完整过程的协商等。作为 OSI 参考模型的最高层，应用层不为其他任何 OSI 层提供服务，只为 OSI 参考模型以外的应用程序提供服务。为此，应用层包含了不同的应用与应用支撑协议，例如，名字服务、文件传输、电子邮件、虚拟终端等。1.2.2TCP/IP 四层模型TCP/IP 是 OSI 参考模型之前的产物，因此两者间不存在严格的层对应关系。在 TCP/IP 模型中并不存在与 OSI 中的物理层和数据链路层直接相对应的层，相反，由于 TCP/IP 的主要目标是致力于异构网络的互联，因此对物理层与数据链路层部分没有作任何限定。TCP/IP 模型分为四层，由下而上分别为网络协议、互联协议、传输层协议和应用层协议，如图 1-2-2 所示。图 1-2-2TCP/IP 四层模型1网络协议层在 TCP/IP 模型中，网络访问层是 TCP/IP 模型的底层，负责接收从互联协议层传来的 IP 数据报并将其通过底层物理网络发送出去，或者从底层物理网络上接收物理帧，抽出 IP 数据报，交给互联协议层。网络协议层允许主机连入网络时采用不同的网络技术（包括硬件与软件）。当各种物理网被用做传送 IP 数据包的通道时，都被认为是属于这一层的内容。2互联协议层互联协议层负责将源主机发送的分组独立地送往目标主机，源主机与目标主机可以在同一网络中，也可以在不同的网络中。该层涉及为分组提供最佳路径的选择和交换功能，并使这一过程与它们所经过的路径和网络无关。这如同寄信时，人们不需要知道信是如何到达目的地的，而只关心它是否已到达。TCP/IP 模型中的网际层在功能上相当于 OSI 参考模型中的网络层。3传输层协议传输层负责在源结点和目的结点的两个对等应用进程之间提供端到端的数据通信。为了标识参与通信的传输层对等实体，传输层提供了关于不同进程的标识。为了适应不同的网络应用，传输层提供了面向连接的可靠传输与无连接的不可靠传输两类服务。4应用层协议应用层涉及为用户提供网络应用并为这些应用提供网络支撑服务。由于 TCP/IP 将所有与应用相关的内容都归为一层，因此该层涉及处理高层协议、数据表达和会话控制等任务。1.3综 合 布 线随着全球信息化与经济国际化的深入发展，人们对信息共享的需求日趋迫切，这就需要一个适合信息时代的布线方案。美国电话电报公司（AT&T）贝尔实验室的专家们经过多年的研究，在办公楼和工厂试验成功的基础上，于 20 世纪 80 年代末期率先提出建筑与建筑群综合布线系统的概念，并及时推出了结构化布线系统。1.3.1综合布线的定义综合布线系统的定义为：“通信电缆、光缆、各种软电缆及有关连接硬件构成的通用布线系统，它能支持多种应用系统。”即使用户尚未确定具体的应用系统，也可进行布线系统的设计和安装，通常综合布线系统中不包括应用的各种设备。综合布线是一种模块化、灵活性极高的建筑物内或建筑群之间的信息传输通道。它既能使语音、数据、图像设备和交换设备与其他信息管理系统彼此相连，又能使这些设备与外部相连接。它还包括建筑物外部网络或电信线路的连接点与应用系统设备之间的所有线缆及相关的连接部件。综合布线由不同系列和规格的部件组成，其中包括传输介质、相关连接硬件（如配线架、连接器、插座、插头、适配器）以及电气保护设备等。这些部件可用来构建各种子系统，它们都有各自的具体用途，不仅易于实施，而且能够随需求的变化而平稳升级。建筑与建筑群综合布线系统经我国国家标准 GB/T 503112000 命名为综合布线系统（generic cabling system，GCS）。综合布线是一种预布线，该布线系统应是完全开放的，能够支持多级多层网络结构，易于实现大厦内的配线集成管理。系统应能满足大厦目前与将来对于通信的需求，系统可以适应更高的传输速率和带宽。综合布线系统应具有灵活的配线方式，布线系统上连接的设备在物理位置上的调整，以及语音或数据传输方式的改变，都不需要重新安装附加的配线或线缆来进行重新定位。智能大厦的重要组成部分是综合布线系统，它包含了建筑物所有系统的布线。目前在商用建筑布线工程的实施上往往遵循的是结构化布线系统（structured cabling system，SCS）标准。结构化布线系统和综合布线系统实际上是有区别的，是两个不同的概念，前者仅限于电话和计算机网络的布线，而后者则不仅包含前者，还包括了更多的系统布线。结构化布线系统的产生是随着电信发展而出现的，当建筑物内的电话线和数据线缆越来越多时，人们需要建立一套完善可靠的布线系统对成千上万的线缆进行端接和集中管理。目前，结构化布线系统的代表产品称为建筑与建筑群综合布线系统（premises distribution system，PDS）。通常我们所说的综合布线系统是指结构化布线系统。1.3.2综合布线的结构综合布线一般采用分层星形拓扑结构。该结构下的每个分支子系统都是相对独立的单元，对每个分支子系统的改动都不影响其他子系统，只要改变结点连接方式就可使综合布线在星形、总线形、环形和树形等结构之间进行转换。综合布线采用模块化的结构，按每个模块的作用，可把综合布线划分成六部分，这六部分中的每一部分都相互独立，可以单独设计、单独施工。更改其中一个子系统时，不会影响其他子系统。1工作区子系统工作区子系统提供从水平干线子系统端接设施到设备的信号连接，通常由连接线缆、网络跳线和适配器组成，如图 1-3-1 所示。用户可以将电话、计算机和传感器等设备连接到线缆插座上，插座通常由标准模块组成，能够完成从建筑物自控系统的弱电信号到高速数据网和数字语音信号等各种复杂信息的传送。图 1-3-1工作区子系统2水平干线子系统水平干线子系统提供楼层配间至用户工作区的通信干线和端接设施，如图 1-3-2 所示。水平主干线通常使用屏蔽双绞线（STP）和非屏蔽双绞线（UTP），也可以根据需要选择光缆。端接设施主要是相应的通信设备和线路连接插座。对于利用双绞线构成的水平干线子系统，通常最远延伸距离不能超过 90m。图 1-3-2水平干线子系统3管理间子系统管理间子系统是水平干线子系统和垂直干线子系统的连接管理系统，由通信线路互连设备和设备组成，通常设备在专门为楼层服务的设备配线间内，如图 1-3-3 所示。常用的管理间子系统设备包括局域网交换机、布线配线系统和其他有关的通信设备与计算机设备。利用布线配线系统，网络管理者可以很方便地对水平干线子系统的布线连接关系进行变更和调整。图 1-3-3管理间子系统4垂直干线子系统垂直干线子系统是建筑物中最重要的通信干道，通常由大多数铜缆或多芯光缆组成，安装在建筑物的弱电竖井内，如图 1-3-4 所示。垂直干线子系统提供多条连接路径，将位于主控中心的设备和位于各个楼层配线间的设备连接起来，两端分别端接在设备间和楼层配线间的配线架上。垂直干线子系统线缆的最大延伸距离与所采用的线缆有关。图 1-3-4垂直干线子系统布线配线系统常称为配线架，由各种各样的跳线板和跳线组成。在结构化布线系统中，当需要调整配线连接时，即可通过配线架的跳线来重新配置布线的连接顺序。跳线有各种类型，如光纤跳线、双绞线跳线，有单股，也有多股。跳线机构的线缆连接大都采用无焊快速接续方法，基本的连接器件是接线子。接线子根据不同的快接方法具有不同的结构，其中根据绝缘移位法而发展起来的快速夹线法被广泛使用。这种接线子一般为钢制带刃的线夹，当把电缆压入线夹时，光纤的刀刃会剥开电缆的绝缘层而与缆芯相连。随着光纤技术在通信和计算机领域的广泛使用，光纤在布线系统中也得到了越来越多的应用。布线系统中光纤的连接需要有专门的设备、技术并严格按照规程操作。5建筑群子系统建筑群由两个及两个以上的建筑物组成，如图 1-3-5 所示。这些建筑物彼此之间要进行信息交流。综合布线的建筑群子系统的作用是构建从一座楼宇延伸到建筑群内的其他楼宇的标准通信连接，系统组成包括连接各建筑群之内的线缆、建筑群综合布线所需的各种硬件，例如，电缆、光纤和通信设备、连接部件，以及防止电缆的浪涌电压进入建筑群的电气保护设备等。图 1-3-5建筑群子系统6设备间子系统设备间子系统是结构化布线系统的管理中枢，整个建筑物的各种信号都经过各类通信电缆汇集到该子系统，如图 1-3-6 所示。具备一定规模的结构化布线系统通常设立集中安置设备的主控中心，即通常所说的网络中心机房或信息中心机房。在设备间安排、运行和管理系统的公共设备，如计算机局域网主干通信设备、各种公共网络服务器和程控交换设备等。为便于设备的搬运和各种汇接的方便，如广域网电缆接入，设备间的位置通常选定在每座建筑物的第 1、2层或第 3 层。图 1-3-6设备间子系统1.3.3综合布线的特点综合布线同传统的布线相比，有着许多优越性，这是传统布线无法相比的。其优越性主要表现在它具有兼容性、开放性、灵活性、可靠性、先进性和经济性。而且在设计、施工和维护方面也给人们带来了许多方便。1兼容性兼容性是指其设备或程序可以用于多种系统中。综合布线系统将语音信号、数据信号与监控设备的图像信号配线经过统一的规划和设计，采用相同的传输介质、信息插座、交连设备和适配器等，把这些性质不同的信号综合到一套标准的布线系统中。综合布线与传统布线系统相比，可节约大量的物质、时间和空间。在使用时，用户不用定义某个工作区信息插座的具体应用，只把某种终端设备接入这个信息插座，然后在管理间和设备间的交连设备上进行相应的跳线操作，这个终端设备就被接入到自己的系统中。2开放性在传统的布线方式中，用户选定了某种设备，也就选定了与之相适应的布线方式和传输介质。如果更换另一种设备，则原来的布线系统就要全部更换。综合布线系统由于采用开放式的体系结构，符合多种国际上流行的标准，它几乎对所有著名厂商生产的设备都是开放的，如 IBM、DEC、SUN 的计算机设备以及 AT&T、NT、NEC 的交换机设备，并对几乎所有的通信协议也是开放的，如 EIA-232-D、RS-422、Ethernet、FDDI、CDDE、ISDN、ATM 等。3灵活性综合布线系统中，由于所有的信息系统皆采用相同的传输介质和物理星形拓扑结构，因此所有的信息通道都是通用的。每条信息通道可支持电话、传真、多用户终端。10Base-T 工作站及令牌环工作站（采用五类连接方案，可支持 100Base-T 及 ATM 等）所有设备的开通及更改均不需改变系统布线，只需增减相应的网络设备以及进行必要的跳线管理即可。另外，系统组网也可灵活多样，甚至在同一房间可有多用户设备，为用户组织信息提供了必要条件。4可靠性综合布线系统采用高品质的材料和组合压接的方式构成了一套高标准的信息通道。所有器件均通过 UL、CSA 及 ISO 认证，每条信息通道都要采用物理星形拓扑结构，点到点端接，任何一条线路发生故障均不影响其他线路的运行，同时为线路的运行维护及故障检修提供了极大的方便，从而保障了系统的可靠运行。各系统采用相同的传输介质，可互为备用，提高了备用冗余。5先进性综合布线系统通常采用光纤与双绞线混布方式，这种方式能够十分合理地构成一套完整的布线系统。所有布线采用最新通信标准，信息通道均按布线标准进行设计，按八芯双绞线进行配置，通过敷设超五类或者六类的双绞线，数据最大传输速率可达到 1 000Mbit/s，对于需求特殊的用户，可将光纤敷设到桌面（fiber to the desk）。干线光缆可设计为 1 000Mbit/s 带宽，为未来的发展提供足够的带宽。同时，星形结构的物理布线方式为未来发展交换式网络奠定了基础。6经济性衡量一个建筑产品的经济性应该从两个方面加以考虑，即初期投资与性能价格比。一般来说，用户总是希望建筑物所采用的设备在开始使用时应该具有良好的适用性，而且应该有一定的技术储备。在今后的若干年内应保护最初的投资，即在不增加新的投资的情况下，还能保持建筑物的先进性。1.3.4综合布线的设计等级对于建筑物的综合布线系统，一般定为三种不同的布线系统等级，分别是基本型综合布线系统、增强型综合布线系统和综合型综合布线系统。1基本型综合布线系统基本型综合布线系统是一个经济有效的布线方案，它支持语音或综合型语音/数据产品，并能够全面过渡到数据的异步传输或综合布线系统。它包括以下基本配置：（1）每个工作区有一个信息插座。（2）每个工作区有一条水平布线和四对 UTP 系统。（3）完全采用 110A 交叉连接硬件，并与未来的附加设备兼容。（4）每个工作区的干扰电缆至少有四对双绞线。基本型综合布线系统的特点是能够支持所有的语音和数据传输应用；支持语音、综合型语音/数据高速传输；便于维护人员维护、管理；能够支持众多厂家的产品设备和特殊信息的传输。2增强型综合布线系统增强型综合布线系统不仅支持语音和数据的应用，还支持图像、影像、影视和视频会议等。它能够为增加功能提供发展的余地，并能够利用接线板进行管理。它包括以下基本配置：（1）每个工作区有两个以上的信息插座。（2）每个信息插座均有水平布线和四对 UTP 系统。（3）采用 110A 交叉连接硬件。（4）每个工作区的电缆至少有八对双绞线。增强型综合布线系统的特点是每个工作区有两个以上的信息插座，灵活方便，功能齐全；任何一个插座都可以提供语音和高速数据传输；便于维护人员的管理与维护；能够为众多厂商提供服务环境的布线方案。3综合型综合布线系统综合型综合布线系统是将双绞线和光缆纳入建筑物布线的系统。它包括以下基本配置：（1）在建筑、建筑物的干线或水平干线子系统中配置 62.5m 的光缆。（2）在每个工作区的电缆内配有四对双绞线。（3）每个工作区的电缆中应有两条以上的双绞线。综合型综合布线系统的特点是每个工作区有两个以上的信息插座，不仅灵活方便而且功能齐全；任何一个信息插座都可提供语音和高速数据传输；有一个很好的环境为客户提供服务。1.4IP 地址在 TCP/IP 网络中，如果两台工作站要互相通信，必须有一种机制来标识网络中的每台主机。在实际应用中，TCP/IP 网络中的每个结点都使用一个 32 位的地址来标识自己，这个地址称为IP 地址。IP 地址是一个网络编码，它既可以是一台主机（服务器、客户机）的地址，也可以是路由器一个接口的地址，也就是说 IP 地址确定的是网络中的一个结点。如果路由器接口要进行 IP路由，该接口必须配置 IP 地址。IP 地址有 32 位，由 4 个 8 位的二进制数组成，每 8 位之间用圆点隔开。由于二进制不便于记忆及可读性较差，所以通常都把二进制转换成十进制数表示，其取值范围为 0255，计算机会自动进行二者之间的转换。因此，一个 IP 地址通常用 4 个点分开的十进制数来表示。例如，IP 地址表示为：192.168.3.200（十进制表示）=11000000.10101000.00000001.11001000（二进制表示）。1.4.1IP 地址的分类Internet 是把全世界的无数个网络连接起来的一个庞大的网间网，每个网络中的计算机通过其自身的 IP 地址而被唯一标识，据此也可以设想，在 Internet 这个庞大的网间网中，每个网络也有自己的标识符。这与日常生活中的电话号码很相似，例如，有一个电话号码为 010-12345678，这个号码中的前三位表示该电话属于哪个地区，后面的数字表示该地区的某个电话号码。与上面的例子类似，把计算机的 IP 地址也分成两部分，分别为网络标识和主机标识。同一个物理网络上的所有主机都用同一个网络标识，网络上的每台主机（包括网络上工作站、服务器或路由器等）都有一个主机标识与其对应。IP 地址的 4 个字节被划分为两部分，一部分用以标明具体的网络段，即网络标识；另一部分用以标明具体的结点，即主机标识，也就是说某个 网 络 中 特 定 的 计 算 机 标 识。IP 地 址 的 网 络 部 分 由 IANA（Internet assigned numbersauthority，Internet 地址分配机构）统一分配，以保证 IP 地址的唯一性。为了便于管理，IANA将 IP 地址分为 A、B、C、D、E 五类，每个类别的网络部分和主机部分都有相应的规则，如图1-4-1 所示。图 1-4-1IP 地址的分类目前在 Internet 上使用最多的 IP 地址是 A、B、C 三类，IANA 根据组织的具体需求为其分配 A、B、C 三类网络地址，具体主机的 IP 地址由得到某一网络地址的机构或组织自行决定如何分配。1A 类 IP 地址A 类 IP 地址是指在 IP 地址的四段号码中，第一段号码为网络号码，剩下的三段号码为本地计算机的号码。如果用二进制表示 IP 地址，A 类 IP 地址就由 1 字节的网络地址和 3 字节的主机地址组成，网络地址的最高位必须是“0”。A 类 IP 地址中网络的标识长度为 7 位，主机标识的长度为 24 位，A 类网络地址数量较少，可以用于主机数达 1 600 多万台的大型网络。2B 类 IP 地址B 类 IP 地址是指在 IP 地址的四段号码中，前两段号码为网络号码，剩下的两段号码为本地计算机的号码。如果用二进制表示 IP 地址，B 类 IP 地址就由 2 字节的网络地址和 2 字节的主机地址组成，网络地址的最高位必须是“10”。B 类 IP 地址中网络的标识长度为 14 位，主机标识的长度为 16 位，B 类网络地址适用于中等规模的网络，每个网络所容纳的计算机数为 6 万多台。3C 类 IP 地址C 类 IP 地址是指在 IP 地址的四段号码中，前三段号码为网络号码，剩下的一段号码为本地计算机的号码。如果用二进制表示 IP 地址，C 类 IP 地址就由字节的网络地址和 1 字节的主机地址组成，网络地址的最高位必须是“110”。C 类 IP 地址中网络的标识长度为 21 位，主机标识的长度为 8 位，C 类网络地址数量较多，适用于小规模的局域网络，每个网络最多只能包含 254台计算机。4D 类 IP 地址D 类 IP 地址是用于组播通信的地址，不能在互联网上作为结点地址使用。5E 类 IP 地址E 类 IP 地址是用于科学研究的地址，也不能在互联网上作为结点地址使用。1.4.2常用的 IP 地址目前在 Internet 上只使用 A、B、C 三类 IP 地址，而且为了满足企业用户在 Intranet 上使用的需求，从 A、B、C 三类 IP 地址中分别找出一部分地址以供在 Intranet 上使用，这部分地址称为私有地址。私有地址是不能在 Internet 上使用的，私有地址包括以下几个网段：A 类 IP 地址范围：10.0.0.010.255.255.25。B 类 IP 地址范围：172.16.0.0172.31.255.255。C 类 IP 地址范围：192.168.0.0192.168.255.255。1广播地址TCP/IP 协议规定主机号各位全为“1”的 IP 地址为广播地址，表示网络上的所有主机。例如，192.168.1.255 可以用此地址向 C 类网络 192.168.1 中的所有主机发送报文。2网络地址TCP/IP 协议规定主机号各位全为“0”的 IP 地址为网络地址，表示本网络。例如，192.168.1.0 表示 192.168.1 这个 C 类网络。3回环地址以 127 开头的地址是系统保留的地址，称为回环地址，用于测试 TCP/IP 协议安装是否正确。例如，常用的 127.0.0.1，通常在命令提示符中使用 ping 命令来测试，如图 1-4-2 所示。图 1-4-2使用 ping 127.0.0.1 进行测试4子网掩码子网掩码是由 32 个二进制位组成的，对应 IP 地址的网络部分用“1”表示，对应 IP 地址的主机部分用“0”表示，通常也是用 4 个点分开的十进制数来表示。当为 TCP/IP 网络中的结点分配 IP 地址时，一定要给出每个结点所使用的子网掩码。A 类 IP 地址的默认子网掩码：255.0.0.0。B 类 IP 地址的默认子网掩码：255.255.0.0。C 类 IP 地址的默认子网掩码：255.255.255.0。子网掩码的最大作用就是将 IP 地址与子网掩码进行“按位与”运算，判断 IP 地址所对应的主机是否在同一个网络内。只要把 IP 地址和子网掩码进行逻辑“与”运算，所得的结果就是IP 地址的网络地址。“按位与”运算就是将 IP 地址的 32 位二进制位与子网掩码的 32 位二进制位按位对齐，若两位都是“1”，则结果为“1”，反之结果为“0”。由此可见，子网掩码的作用就是获取主机 IP 地址的网络地址信息，用于区分主机通信的不同情况，由此选择不同的路径。