第4章43 TCPIP协议与网络互连.ppt

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1、 4.3 TCP/IP协议协议 与网络互连与网络互连4.3.1 分组交换原理分组交换原理4.3.2 网络分层结构与网络分层结构与TCP/IP协议协议4.3.3 IP协议与路由器协议与路由器24.3 TCP/IP协议与网络互连4.3.1 分组交换原理分组交换原理34.3 TCP/IP协议与网络互连通信系统中通信系统中“交换交换”的含义的含义n“交换交换”(switching)的含义就是的含义就是转接转接把一把一条链路转接到另一条链路，使它们连通起来条链路转接到另一条链路，使它们连通起来n从通信资源的分配角度来看，从通信资源的分配角度来看，“交换交换”就是按照就是按照某种方式某种方式动态地分配传输

2、线路的资源动态地分配传输线路的资源n常用的交换方式：常用的交换方式：n电路交换电路交换n分组交换分组交换交换机交换机44.3 TCP/IP协议与网络互连什么是电路交换？什么是电路交换？n电路交换的过程：电路交换的过程：n建立连接建立连接n通信通信n释放连接释放连接n应用：电话通信应用：电话通信(交换机交换机交换机交换机用户线用户线中继线中继线BDCAn分析：分析：n通话全过程中用户始终占用端到端通话全过程中用户始终占用端到端的传输信道的传输信道n由于计算机数据传输具有突发性，由于计算机数据传输具有突发性，不适合计算机数据通信不适合计算机数据通信54.3 TCP/IP协议与网络互连什么是分组交换

3、什么是分组交换(Packet Switching)?n分组交换的要点：分组交换的要点：n被传输的数据必须划分为若干被传输的数据必须划分为若干“分组分组”(packet,简称简称“包包”)进行传进行传输输n每个分组中必须包含收发双方的地址每个分组中必须包含收发双方的地址n每个分组由分组交换机进行处理、存储和转发才能送达目的地每个分组由分组交换机进行处理、存储和转发才能送达目的地n每个分组的格式如下：每个分组的格式如下：有效载荷有效载荷(传输的数据传输的数据)校验校验信息信息发送计算机发送计算机地址地址目的计算机目的计算机地址地址编编号号n分组交换示意：分组交换示意：321（c）132（b）不同的

4、包在不同不同的包在不同链路上进行传输链路上进行传输1233 2 1（d）到接收方到接收方后，再将后，再将收到的包收到的包按顺序组按顺序组合在一起合在一起3213 2 1（a）发送方将发送方将数据分成数据分成3个包个包表示分组交换机表示分组交换机64.3 TCP/IP协议与网络互连分组交换与存储转发的过程分组交换与存储转发的过程 1.发送数据的计算机将包发给它所连接的分组交换机发送数据的计算机将包发给它所连接的分组交换机2.交换机每收到一个包，就检查该包的目的地地址：交换机每收到一个包，就检查该包的目的地地址：n若数据包目的地是直接与之相连的计算机，交换机就将包发往该计算机若数据包目的地是直接与

5、之相连的计算机，交换机就将包发往该计算机n若目的地不是本分组交换机上的计算机，则若目的地不是本分组交换机上的计算机，则选择一个输出端口选择一个输出端口，通过连接该端，通过连接该端口的高速数字线路转发给另一台交换机（如果线路忙，则可放在对应的缓冲器口的高速数字线路转发给另一台交换机（如果线路忙，则可放在对应的缓冲器中排队等候）中排队等候）3.下一台交换机收到数据包之后，重复过程下一台交换机收到数据包之后，重复过程2直到数据包到达目的计算机为止直到数据包到达目的计算机为止例例1：计算机：计算机C发送数据发送数据包给计算机包给计算机H例例2：计算机：计算机A发送数据发送数据包给计算机包给计算机G交交

6、换换机机1 1123412345交交换换机机2 2123412345交换机交换机3 31 2 3 4 51 2 3 4 交换机交换机4 41 2 3 4 51 2 3 4 高速数字通信干线高速数字通信干线ABCDEFGH74.3 TCP/IP协议与网络互连分组交换机中的分组交换机中的存储转发存储转发过程过程H1A分组交换网BDECH5H6H4H2H3H1 向 H5 发送分组交换机主机在交换机 E 暂存查找转发表找到转发的端口最后到达目的主机 H5在交换机 C 暂存查找转发表找到转发的端口在交换机 A 暂存查找转发表找到转发的端口84.3 TCP/IP协议与网络互连分组交换网中分组交换网中传输路

7、径传输路径的变化的变化H1A分组交换网BDECH5H6H4H2H3H1 向 H5 发送分组H2 向 H6 发送分组注意分组路径的变化！交换机主机94.3 TCP/IP协议与网络互连实现分组交换的关键设备：实现分组交换的关键设备：分组交换机分组交换机n分组交换机的任务是：负责包（分组）的转发分组交换机的任务是：负责包（分组）的转发n分组交换机的工作方式是：存储转发分组交换机的工作方式是：存储转发+路由选择路由选择n分组交换机的工作过程：分组交换机的工作过程：1.从输入端口收到一个包后，放入缓冲区，从输入端口收到一个包后，放入缓冲区，2.检查数据包的目的计算机地址，查转发表，决定该送哪个输出端口进

8、行检查数据包的目的计算机地址，查转发表，决定该送哪个输出端口进行转发转发3.把包从输入缓冲器中取出，送到相应输出端口的缓冲区中排队把包从输入缓冲器中取出，送到相应输出端口的缓冲区中排队4.输出端口每发送完一个包，就从自己的缓冲区中提取下一个包进行发送输出端口每发送完一个包，就从自己的缓冲区中提取下一个包进行发送输输 入入 分分 组组输输 出出 分分 组组路由表及路由表及路由选择协议路由选择协议33输入端口1122交换结构交换结构转发表转发表分组处理分组处理输出端口113322104.3 TCP/IP协议与网络互连分组交换技术的优点和问题分组交换技术的优点和问题n优点：优点：n高效高效 动态分配

9、传输带宽，对通信链路是逐段占用。动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用。n灵活灵活 以分组为传送单位和查找路由。以分组为传送单位和查找路由。n迅速迅速 不必先建立连接就能向其他主机发送分组。不必先建立连接就能向其他主机发送分组。n可靠可靠 保证可靠性的网络协议；分布式的路由选择协议使网络有保证可靠性的网络协议；分布式的路由选择协议使网络有很好的生存性。很好的生存性。n分组交换带来的问题：分组交换带来的问题：n分组在各结点存储转发时需要分组在各结点存储转发时需要排队排队，这就会造成一定的，这就会造成一定的时延时延。n分组必须携带的首部（里面有必不可少的控制信息）也造成了一分组必须携带的首部（里面

10、有必不可少的控制信息）也造成了一定的定的开销开销。114.3 TCP/IP协议与网络互连分组交换技术的应用分组交换技术的应用n几乎所有数据通信网都采用分组交换技术：几乎所有数据通信网都采用分组交换技术：n交换式以太局域网、移动通信网（手机）交换式以太局域网、移动通信网（手机）n公用数据网（传统的广域网）公用数据网（传统的广域网）n低速：低速：X.25公共分组交换网（传输速率仅公共分组交换网（传输速率仅64kbps）利用公共电话网以分组交换方式进行数据传输利用公共电话网以分组交换方式进行数据传输n中速：使用光纤作为传输介质中速：使用光纤作为传输介质帧中继交换网帧中继交换网（传输速率可达（传输速率

11、可达2Mbps）n中高速：使用光纤作为传输介质中高速：使用光纤作为传输介质SMDS（交换多兆位数据服务网）（交换多兆位数据服务网）ATM 广域网广域网(155Mbps(155Mbps或者更高或者更高)n因特网（因特网（Internet）124.3 TCP/IP协议与网络互连小结：不同分组交换网的比较小结：不同分组交换网的比较n不同的分组交换网，基于不同的技术，采用不同的分组交换网，基于不同的技术，采用不同的协议：不同的协议：n物理层：物理层：n不同的传输介质不同的传输介质n不同的信号编码方法不同的信号编码方法n不同的拓扑结构不同的拓扑结构n链路层：链路层：n不同的编址方法和分组不同的编址方法和

12、分组(包包)格式格式n不同的共享介质方法不同的共享介质方法n不同的差错检测与处理措施不同的差错检测与处理措施不同的链路层协议不同的链路层协议,需使用不同的网卡需使用不同的网卡和分组交换机和分组交换机不同的物理层协议，不同的物理层协议，需使用不同的介质和需使用不同的介质和发送发送/接收电路接收电路134.3 TCP/IP协议与网络互连附：分组交换网的附：分组交换网的2种通信方式种通信方式n无连接服务无连接服务n通信过程中，双方不需要预先建立连接，所传输的数据包未必都通信过程中，双方不需要预先建立连接，所传输的数据包未必都经过相同的路径进行传输经过相同的路径进行传输n优点：灵活方便，比较迅速优点：

13、灵活方便，比较迅速n缺点：不能防止包的丢失、重复或失序缺点：不能防止包的丢失、重复或失序n面向连接服务（虚电路方式）面向连接服务（虚电路方式）n先建立连接，再进行数据传输，全部传输完毕后再释放连接先建立连接，再进行数据传输，全部传输完毕后再释放连接n所有包都经同一路径顺序传送，每个包的头部只需标明使用哪一所有包都经同一路径顺序传送，每个包的头部只需标明使用哪一条条“连接连接”进行传送，不需要再包含目的计算机的地址进行传送，不需要再包含目的计算机的地址n优点：提高可靠性优点：提高可靠性 321（无连接服务）（无连接服务）132（面向连接服务）（面向连接服务）注：虚电路只是一条注：虚电路只是一条逻

14、辑上的连接逻辑上的连接，并不是真正建立了一条物理连接并不是真正建立了一条物理连接144.3 TCP/IP协议与网络互连4.3.2 网络分层结构网络分层结构 与与TCP/IP协议协议（1）网络的分层结构）网络的分层结构（2）TCP/IP协议协议(栈栈)154.3 TCP/IP协议与网络互连（1）网络的分层结构）网络的分层结构164.3 TCP/IP协议与网络互连计算机网络为什么要划分层次？计算机网络为什么要划分层次？文件处理模块主机 甲主机乙文件处理模块只看这两个文件传送模块好像文件及文件传送命令是按照水平方向的虚线传送的把文件交给下层模块进行发送把收到的文件交给上层模块例：主机甲通过网络向主机

15、乙传送文件例：主机甲通过网络向主机乙传送文件174.3 TCP/IP协议与网络互连文件处理模块主机 1主机 2文件处理模块只看这两个通信服务模块好像可直接把文件可靠地传送到对方把文件交给下层模块进行发送把收到的文件交给上层模块通信服务模块通信服务模块计算机网络为什么要划分层次？计算机网络为什么要划分层次？例：主机甲通过网络向主机乙传送文件例：主机甲通过网络向主机乙传送文件184.3 TCP/IP协议与网络互连文件处理模块主机 1主机 2文件处理模块通信服务模块通信服务模块网络接入模块网络接入模块通信网络网络接口网络接口网络接入模块负责完成与网络接口细节有关的工作例如，规定传输的帧格式，帧的最大

16、长度等。计算机网络为什么要划分层次？计算机网络为什么要划分层次？例：主机甲通过网络向主机乙传送文件例：主机甲通过网络向主机乙传送文件194.3 TCP/IP协议与网络互连计算机网络分层的好处计算机网络分层的好处 n优点：优点：n各层之间是独立的各层之间是独立的n灵活性好灵活性好n结构上可分割开结构上可分割开n易于实现和维护易于实现和维护n能促进标准化工作能促进标准化工作n划分为多少层？划分为多少层？n若层数太少，就会使每一层太复杂。若层数太少，就会使每一层太复杂。n若层数太多，描述和综合各层功能时太繁琐若层数太多，描述和综合各层功能时太繁琐204.3 TCP/IP协议与网络互连(2)TCP/I

17、P协议协议(栈栈)214.3 TCP/IP协议与网络互连什么是什么是TCP/IP协议？协议？nTCP/IP是是网网络络互互连连的的工工业业标标准准，它它包包含含了了100多多个个协协议议，其其中中：TCP（传传输输控控制制协协议议)和和IP(网网际际协协议议)是是两两个个最最基基本本、最重要的协议最重要的协议4321网络接口和硬件层网络接口和硬件层(以太网以太网,FDDI,X.25,ATM等等)网络互连层（网络互连层（IP）传输层（传输层（TCP或或UDP）应用层应用层(SMTP,HTTP,FTP等等)如如电电子子邮邮件件、HTML文文档档等应用数据等应用数据应应用用数数据据转转换换为为1个个

18、或或多多个个TCP数据段或数据段或UDP数据段数据段TCP或或UDP数数据据报报封封装装为为IP数据报数据报IP数数据据报报封封装装为为以以太太网网信信息息帧帧或或ATM信元后进行传输信元后进行传输负责把数据封装为负责把数据封装为TCP或或UDP数据报，数据报，在两个应用程序之间传送数据在两个应用程序之间传送数据负责把数据封装为负责把数据封装为IP数据数据报，并负责把报，并负责把IP数据报从数据报从发送方计算机通过物理网发送方计算机通过物理网络传送到接受方计算机络传送到接受方计算机负责将负责将IP数据报封装成能在物理数据报封装成能在物理网络（局域网、广域网）中传输网络（局域网、广域网）中传输的

19、帧，并进行传输的帧，并进行传输应用程应用程序与应序与应用程序用程序之间通之间通信时使信时使用的协用的协议议224.3 TCP/IP协议与网络互连例例:浏览网页时使用的浏览网页时使用的TCP/IP协议协议4321网络接口和硬件层网络接口和硬件层(以太网以太网)网络互连层（网络互连层（IP）传输层（传输层（TCP协议）协议）应用层应用层(HTTP协议协议)HTML文档（网页）文档（网页）HTML文档转换为多个文档转换为多个 TCP数据报数据报 TCP数数据据报报封封装装为为IP数数据据报报 IP数据报封装为以太网信息帧数据报封装为以太网信息帧 进行传输进行传输浏览器使浏览器使用用HTTP协协议向议

20、向Web服务器请服务器请求网页求网页网页所对应的网页所对应的HTML文档拆分并封装文档拆分并封装为若干个为若干个TCP数据报，由数据报，由Web服务服务器一个一个地进行发送器一个一个地进行发送负责把每个负责把每个TCP报封装为报封装为IP数数据报，在路由器之间进行传送，据报，在路由器之间进行传送，直到目的计算机所在局域网连直到目的计算机所在局域网连接的路由器为止接的路由器为止路由器负责将路由器负责将IP数据报封数据报封装成以太网帧，在局域网装成以太网帧，在局域网中传输给浏览器中传输给浏览器234.3 TCP/IP协议与网络互连4.3.3 IP协议和路由器协议和路由器（IPv4）244.3 TC

21、P/IP协议与网络互连因特网上的计算机如何统一编址？因特网上的计算机如何统一编址？n因特网上的每台计算机使用因特网上的每台计算机使用“IP地址地址”作为其标识作为其标识nIP地址的特点：地址的特点：n惟一性：网络上的每台计算机都有一个与众不同的惟一的惟一性：网络上的每台计算机都有一个与众不同的惟一的IP地址地址n简明性：所有地址的长度都是简明性：所有地址的长度都是32个二进位个二进位nIP地址的格式：包含地址的格式：包含网络号网络号和和主机号主机号 2个部分个部分A A A A类地址类地址类地址类地址B B B B类类类类地址地址地址地址C C C C类类类类地址地址地址地址主机号（主机号（2

22、424位）位）网络号网络号0 0主机号主机号(8(8位位)网络号网络号0 01 11 1主机号（主机号（1616位）位）网络号网络号0 01 1指明计算机所指明计算机所属网络的编号属网络的编号指明计算机在该指明计算机在该网络中的编号网络中的编号由网络号中的最高由网络号中的最高14位指位指明该明该IP地址的类型：分为地址的类型：分为A,B,C,D,E五类五类IP地址地址254.3 TCP/IP协议与网络互连5类类IP地址的具体格式地址的具体格式0 1 2 3 4 31011 1组播地址组播地址D类类0 1 2 3 4 311111备用备用E类类00 1 8 16 31网络号网络号主机号主机号A类

23、类（超大型网络（超大型网络,拥有大量主机拥有大量主机(16 777 214)，只有不超过，只有不超过126个网络可获得个网络可获得A类地址）类地址）0 1 2 16 3101网络号网络号主机号主机号B类类（规模适中的网络（规模适中的网络(65 534台主机台主机)使用使用B类地址，首字节大于等于类地址，首字节大于等于128但小于但小于192）0 1 2 3 24 3101 1网络号网络号主机号主机号C类类（用于主机不超过（用于主机不超过254台的小型网络，其台的小型网络，其IP地址的首字节大于等于地址的首字节大于等于192但小于但小于224）n两个特殊的两个特殊的IP地址：地址：n主机号为主机

24、号为“全全0”的的IP地址，称为网络地址，用来表示整个一个网络地址，称为网络地址，用来表示整个一个网络n主机号为主机号为“全全1”的的IP地址，称为直接广播地址，指整个网络中的所有主机地址，称为直接广播地址，指整个网络中的所有主机264.3 TCP/IP协议与网络互连IP地址的地址的“点分十进制点分十进制”表示表示nIP地址是一个地址是一个32位的地址码，书写和记忆很不方便位的地址码，书写和记忆很不方便n“点点分分十十进进制制”表表示示：用用4个个十十进进制制数数来来表表示示一一个个IP地地址址，每每个个十十进进制制数数对对应应 IP地地址址中中的的8位位(1个个字字节节)，相相互互间间用用小

25、小数数点点“”隔开。隔开。例如：例如：26.10.35.4800011010 00001010 00100011 00110000A类地址类地址130.24.35.6810000010 00011000 00100011 01000100B类地址类地址202.119.23.1211000110 01110111 00010111 00001100C类地址类地址点分十进制表示点分十进制表示 二进制表示二进制表示 IP地址类型地址类型IP地址地址 首字节取值首字节取值 网络号取值网络号取值 举举 例例 A类类 1 126 1 126 61.155.13.142B类类 128 191 128.0 1

26、91.255 128.11.3.31C类类 192 223 192.0.0 223.255.255 202.119.36.12nA、B、C三类三类IP地址的十进制表示：地址的十进制表示：274.3 TCP/IP协议与网络互连网络类型、网络号和网络类型、网络号和IP地址举例地址举例128.10.0.010.0.0.0191.211.0.0192.5.48.0128.10.0.1128.10.0.2128.211.28.4128.211.6.11510.0.0.3710.0.0.49192.5.48.3192.5.48.85红色表示红色表示网络号网络号主机主机IP地址地址主机主机IP地址地址主机主

27、机IP地址地址主机主机IP地址地址A类网络类网络C类网络类网络路由器路由器路由器路由器路由器路由器B类网络类网络B类网络类网络284.3 TCP/IP协议与网络互连什么是子网？什么是子网？n考虑：小型网络越来越多（只有几十台主机，有的甚至只有考虑：小型网络越来越多（只有几十台主机，有的甚至只有2、3台计算机），如果这些小网络也占用一个网络号，地址空间台计算机），如果这些小网络也占用一个网络号，地址空间浪费太大。为此引入了浪费太大。为此引入了“子网子网”的概念的概念n子网：把标准子网：把标准IP地址中的主机号划分成地址中的主机号划分成“子网号子网号”和和“主机号主机号”两部分两部分,也就是把一个

28、大网划分成若干小一些的也就是把一个大网划分成若干小一些的“子网子网”n例如：例如：对于对于C类地址中的类地址中的8位主机号：位主机号：n 划出划出2位作为子网号，那么位作为子网号，那么2个子网的每个子网的每一个均可容纳一个均可容纳62台主机台主机n 划出划出3位作为子网号，那么位作为子网号，那么6个子网中每个子网中每个可容纳的主机减少为个可容纳的主机减少为30台台(注：全注：全0和全和全1通常不能作为子网号通常不能作为子网号)主机号主机号网络号网络号（标准（标准IP地址）地址）网络号网络号 主机号主机号 子网号子网号（子网（子网IP地址）地址）294.3 TCP/IP协议与网络互连关于子网掩码

29、关于子网掩码n子子网网掩掩码码一一个个32位位的的代代码码，其其中中与与IP地地址址中中网网络络号号、子子网网号号对对应应位置处的二进位是位置处的二进位是“1”，与主机号对应位置处的二进位是，与主机号对应位置处的二进位是“0”n三类三类IP地址的地址的默认子网掩码：默认子网掩码：A类地址类地址:255.0.0.0 B类地址：类地址：255.255.0.0 C类地址类地址:255.255.255.0n子网掩码的用途：从子网掩码的用途：从IP地址中分离出网络号和子网号地址中分离出网络号和子网号n方法：方法：使用子网掩码与使用子网掩码与IP地址进行逻辑乘地址进行逻辑乘n例例1：若某主机若某主机IP地

30、址为：地址为：202.119.36.12（C类地址）类地址）它的子网掩码为：它的子网掩码为：255.255.255.0 两者逻辑乘结果网络号两者逻辑乘结果网络号202.119.36.0（前（前24位）位）n例例2：若某主机若某主机IP地址为：地址为：212.16.2.120（C类地址）类地址）它的子网掩码为：它的子网掩码为：255.255.255.240 逻辑乘结果网络号逻辑乘结果网络号11010100 00010000 00000010 01110000(前前28位位)304.3 TCP/IP协议与网络互连IP数据报的格式数据报的格式n相互连接的异构网络，它们使用的数据包（或帧）格式互不兼容

31、，因此不能相互连接的异构网络，它们使用的数据包（或帧）格式互不兼容，因此不能直接将一个网络送来的包传送给另一个网络直接将一个网络送来的包传送给另一个网络n解决方法：解决方法：IP协议定义了一种独立于各种物理网的统一的数据包格式，称为协议定义了一种独立于各种物理网的统一的数据包格式，称为IP数据报（数据报（IP datagram）nIPv4数据报格式：数据报格式：头头头头部部部部0 3 4 7 8 15 16 310 3 4 7 8 15 16 310 3 4 7 8 15 16 310 3 4 7 8 15 16 31数数数数据据据据区区区区数据数据(最少最少1B1B，包含头部最大包含头部最大

32、64KB64KB）接收接收IPIP数据报的主机数据报的主机IPIP地址地址32bit32bit发送发送IPIP数据报的主机数据报的主机IPIP地址地址32bit32bit数据报总长度数据报总长度16bit16bit服务类型服务类型头部长度头部长度版本号版本号标志标志片偏移片偏移13bit头部检验和头部检验和 16bit生成时间生成时间8bit协议协议8bit标识标识16bit可选字段（长度可变）可选字段（长度可变）填充填充源地址和源地址和目的地址目的地址有效载荷有效载荷校验信息校验信息314.3 TCP/IP协议与网络互连采用采用TCP/IP协议时协议时 主机甲向主机乙传送文件的过程主机甲向主

33、机乙传送文件的过程 5432154321主机 甲AP2AP1主机乙应用进程把需要传送的文件交给应用层文 件 数 据324.3 TCP/IP协议与网络互连主机甲主机甲 向主机向主机 乙乙 发送文件发送文件 5432154321主机 甲AP2AP1主机乙应用层把文件数据加上应用层首部，成为应用层 PDU，交给传输层H5文 件 数 据334.3 TCP/IP协议与网络互连主机甲主机甲 向主机向主机 乙乙 发送文件发送文件5432154321主机 甲AP2AP1主机 乙传输层加上首部，成为传输层报文(TCP报文或UDP报文)，交给网络层H4H5文 件 数 据344.3 TCP/IP协议与网络互连主机甲

34、主机甲 向主机向主机 乙乙 发送文件发送文件5432154321主机 甲AP2AP1主机 乙网络层加上首部成为 IP 数据报(IP分组)，然后交给数据链路层H3H4H5文 件 数 据354.3 TCP/IP协议与网络互连主机甲主机甲 向主机向主机 乙乙 发送文件发送文件5432154321主机 甲AP2AP1主机乙链路层再加上链路层的首部，成为数据链路层的帧，交给物理层进行传送H3H4H5文 件 数 据H2364.3 TCP/IP协议与网络互连主机甲主机甲 向主机向主机 乙乙 发送文件发送文件5432154321物理传输媒体主机 甲AP2AP1电信号(或光信号)在物理媒体中传播,从发送端物理层

35、传送到接收端物理层主机 乙传输层传输层网络层网络层链路层链路层物理层物理层应用层应用层传输层传输层网络层网络层链路层链路层物理层物理层应用层应用层374.3 TCP/IP协议与网络互连主机甲主机甲 向主机向主机 乙乙 发送文件发送文件5432154321主机甲AP2AP1主机乙物理层接收到比特流，上交给数据链路层H3H4H5文 件 数 据H2384.3 TCP/IP协议与网络互连主机甲主机甲 向主机向主机 乙乙 发送文件发送文件5432154321主机 甲AP2AP1主机 乙数据链路层剥去帧的首部，取出数据部分，上交给网络层H3H4H5文 件 数 据394.3 TCP/IP协议与网络互连主机甲

36、主机甲 向主机向主机 乙乙 发送文件发送文件5432154321主机 甲AP2AP1主机乙网络层剥去首部，取出数据部分上交给传输层H4H5文 件 数 据404.3 TCP/IP协议与网络互连主机甲主机甲 向主机向主机 乙乙 发送文件发送文件5432154321主机 甲AP2AP1主机乙传输层剥去首部，取出数据部分上交给应用层H5文 件 数 据414.3 TCP/IP协议与网络互连主机甲主机甲 向主机向主机 乙乙 发送文件发送文件5432154321主机甲AP2AP1主机 乙应用层剥去首部，取出文件数据上交给应用进程文 件 数 据424.3 TCP/IP协议与网络互连主机甲主机甲 向主机向主机

37、乙乙 发送文件发送文件5432154321主机 甲AP2AP1主机 乙我收到了 AP1 发来的文件！434.3 TCP/IP协议与网络互连 网络互连与路由器网络互连与路由器444.3 TCP/IP协议与网络互连网络互连问题网络互连问题n为了把不同类型的网络互连成一个为了把不同类型的网络互连成一个统一的网络，必须解决：统一的网络，必须解决：n所有计算机应统一编址所有计算机应统一编址n传输的数据包格式应该统一传输的数据包格式应该统一nn解决方案：解决方案：统一采用统一采用TCP/IP协议！协议！n使用的网络互连设备：使用的网络互连设备：路由器路由器EthernetFDDIATM(a)实际的物理网络

38、实际的物理网络IP路由器路由器主机主机主机主机主机主机主机主机主机主机主机主机主机主机主机主机(b)用用户户所所看看到到的的网网络络多个异构网络互连多个异构网络互连而成的而成的计算机网络计算机网络主机主机主机主机主机主机主机主机主机主机主机主机主机主机主机主机TCP/IPEthernetFDDICSMA/CD令牌令牌ATM面向连接面向连接X.25（光纤、微波、卫星、同轴、电话、双绞线）（光纤、微波、卫星、同轴、电话、双绞线）虚电路虚电路不同的不同的链路层链路层不同的不同的物理层物理层统一的应用层、统一的应用层、传输层和网络层传输层和网络层454.3 TCP/IP协议与网络互连路由器的功能路由器

39、的功能n在两个物理网络之间转发在两个物理网络之间转发IP数据报（主机数据报（主机A主机主机B）：）：n若若B与与A在同一个网络中，在同一个网络中，IP数据报就直接经网络数据报就直接经网络1交给交给B而而不需要经过路由器不需要经过路由器n若若B与与A不在同一个网络中，则主机不在同一个网络中，则主机A应将应将IP数据报发送给数据报发送给所在网络中的路由器，由该路由器按转发表将所在网络中的路由器，由该路由器按转发表将IP数据报进数据报进行转发行转发 网络接口层网络接口层主机主机A主机主机B路由器路由器网络网络2 2网络网络1 14321传输层传输层应用层应用层网络互连层网络互连层网络互连层网络互连层

40、网络接口层网络接口层网络接口层网络接口层传输层传输层应用层应用层网络互连层网络互连层4321464.3 TCP/IP协议与网络互连路由器的作用与连接路由器的作用与连接n路由器是一种能够连接异构网络的路由器是一种能够连接异构网络的分组交换机分组交换机，其作用是：，其作用是：n按照路由表在网络之间转发数据包按照路由表在网络之间转发数据包n根据需要对数据包的格式进行转换根据需要对数据包的格式进行转换n路由器的路由器的IP地址设置：地址设置：n当路由器某端口连接一个物理网络时，该端口应分配当路由器某端口连接一个物理网络时，该端口应分配IP地址地址n该该端端口口的的IP地地址址，其其网网络络号号必必须须

41、与与所所连连接接物物理理网网络络的的网网络络号号相同相同n例：例：78.0.0.15223.240.129.17223.240.129.2 223.240.129.5131.108.99.5131.108.99.2网络地址网络地址78.0.0.0 A类网络类网络网络地址网络地址131.108.0.0 B类网络类网络FDDI广域网广域网网络地址网络地址223.240.129.0 C类网络类网络R1R2主机主机A主机主机B1212474.3 TCP/IP协议与网络互连路由器的工作过程路由器的工作过程n工作过程：工作过程：n发送端计算机将数据封装成发送端计算机将数据封装成IP数据报的形式，发送给路由

42、器数据报的形式，发送给路由器n路路由由器器接接收收到到IP数数据据报报之之后后，根根据据IP数数据据报报中中目目的的地地主主机机的的IP地地址址，查找路由表，选择转发路径查找路由表，选择转发路径n根根据据下下个个网网络络所所使使用用的的协协议议，将将IP数数据据报报封封装装成成相相应应的的数数据据包包（帧帧）格式，送入缓冲器中排队格式，送入缓冲器中排队n在数据链路空闲时将数据包转发到另一网络在数据链路空闲时将数据包转发到另一网络n若若目目的的地地计计算算机机就就在在该该网网络络上上，则则送送达达计计算算机机，否否则则再再传传送送给给下下一一个路由器进行处理个路由器进行处理n例：主机例：主机A=

43、主机主机B223.240.129.17 78.0.0.15223.240.129.2FDDI广域网广域网131.108.99.5R1R2131.108.99.2 223.240.129.5主机主机A主机主机B1212484.3 TCP/IP协议与网络互连IP数据报传输过程数据报传输过程1n主机主机A完成的操作：完成的操作：n地址解析（地址解析（Address Resolution）将将主主机机A的的IP地地址址131.108.99.2和和路路由由器器R1端端口口1的的IP地地址址131.108.99.5转换为所在以太网的转换为所在以太网的MAC地址地址n将将IP数据报数据报“封装封装”为以太网

44、帧为以太网帧n通过以太网将该帧发送到路由器通过以太网将该帧发送到路由器R1的的端口端口1IP头部头部数据数据头部头部尾部尾部主机主机A和路由和路由器器R1端口端口1的的MAC地址地址以太网帧以太网帧数据数据主机主机A和主机和主机B的的IP地址地址IPIP数据报数据报IP头部头部IP 地址地址131.108.99.2131.108.99.3131.108.99.4131.108.99.5131.108.99.6131.108.99.7MAC 地址地址0A:07:4B:12:82:360A:9C:BC:71:32:8D0A:11:9A:68:01:990A:07:82:90:CC:1F0A:77:

45、76:EF:03:280A:82:8F:5A:BE:FA494.3 TCP/IP协议与网络互连IP数据报传输过程数据报传输过程 2n路由器路由器R1完成如下操作：完成如下操作：n接收主机接收主机A发来的以太网帧，取出发来的以太网帧，取出IP数据报数据报进行分析进行分析n根根据据目目的的地地主主机机的的网网络络号号查查找找路路由由表表，得得知知应应向向端端口口2转转发发IP数数据据报报（下一跳地址为端口（下一跳地址为端口2）n由于端口由于端口2连接的是连接的是FDDI网，因此进行地址解析：网，因此进行地址解析：将将 路路 由由 器器 R1端端 口口 2的的 IP地地 址址 223.240.129

46、.2和和 主主 机机 B的的 IP地地 址址223.240.129.5转换为所在转换为所在FDDI网的物理地址网的物理地址n将将IP数数据据报报封封装装成成FDDI帧帧并并通通过过FDDI网网发发送送到到主主机机B（路路由由器器R1的的端口端口2 主机主机B）数据数据头部头部尾部尾部路由器路由器R1端口端口2和主机和主机B的的物理地址物理地址FDDI帧帧IP头部头部IP头部头部数据数据头部头部尾部尾部主机主机A A和路由和路由器器R1R1端口端口1 1的的MACMAC地址地址以太网帧以太网帧504.3 TCP/IP协议与网络互连IP数据报传输过程数据报传输过程 3n主机主机B完成的操作：完成的

47、操作：n接收路由器接收路由器R1发送来的发送来的FDDI帧帧n从从FDDI帧中取出帧中取出IP数据报交给上层协议处理数据报交给上层协议处理nTCP/IP协议的数据封装示意图：协议的数据封装示意图：应用应用层层传输传输层层网络网络互连互连层层物理帧物理帧尾部尾部应用程序数据应用程序数据TCP头部头部IP头部头部帧头部帧头部应用程序数据应用程序数据如网页、邮件如网页、邮件生成生成应用程序数据应用程序数据TCP头部头部TCP数据报数据报UDP数据报数据报生成生成IP数据报数据报应用程序数据应用程序数据TCP头部头部IP头部头部生成生成网络接口网络接口与硬件层与硬件层514.3 TCP/IP协议与网络互连 致致 谢谢 本节部分投影片是在参考谢希仁教授本节部分投影片是在参考谢希仁教授计计算机网络算机网络(第第5版版)的电子教案光盘基础上修的电子教案光盘基础上修改制作的，特此向作者致谢。改制作的，特此向作者致谢。