(中职）计算机网络技术基础第二版第二章电子课件（）.ppt

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1、(中职）计算机网络技术基础第二版第二章电子课件（工信版）第2章 网络协议与IP地址引入三国时期，孙权送给曹操一只大象。2.1 网络结构的分层设计 计 算 机 网 络 系 统 的 功 能 强、规 模 庞 大，通 常 采 用高 度 结 构 化 的 分 层 设 计 方 法，将 网 络 划 分 为 一 组 功 能分 明、相 对 独 立 和 宜 于 操 作 的 层 次，依 靠 各 层 之 间 的功 能 组 合 提 供 网 络 的 通 信 服 务，从 而 减 少 网 络 系 统 设计、修改和更新的复杂性。2.1.1 网络的层次结构 2.1.1 网络的层次结构 各层之间相互独立，高层不必关心低层的实现细节，

2、只要知道低层所提供的服务，经及本层向上层所提供的服务即可，能真正做到各司其职。有利于实现和维护，某个层次实现细节的变化不会对其他层次产生影响。易于实现标准化。网络体系结构中采用层次化结构的优点：2.1.1 网络的层次结构 2.1.2 网络协议 协议是用来描述进程之间信息交换过程的一组术语。在计算机网络中包含有多种计算机系统，它们的硬件和软件系统有着很大的差异，要使得它们之间能够相互通信，进行数据交换，就必须有一套通信管理机制使通信双方能正确地接收信息，并能理解对方的信息含义，它们必须事先约定一个规则，这种规则就称为协议。2.1.2 网络协议 网络协议主要由3个要素组成：语法、语义和交换规则。语

3、法是以二进制形式表示的命令和相应的结构，确定协议元素的格式（规定数据与控制信息的结构和格式）；语义是由发出请求、完成的动作和返回的响应组成的集合，确定协议元素的类型，即规定通信双方要发出何种控制信息、完成何种动作以及做出何种应答；交换规则规定事件实现顺序的详细说明，即确定通信状态的变化和过程，如通信双方的应答关系。2.2 开放系统互联参考模型 2.2 开放系统互联参考模型 1946 年10 月14 日至26 日，中、英、美、法、苏共25 个国家的64 名代表集会于伦敦，正式表决通过建立国际标准化组织（ISO）。于1947 年2 月23 日宣告正式成立。ISO 负责除电工、电子领域和军工、石油、

4、船舶制造之外的很多重要领域的标准化活动。ISO 的最高权力机构是每年一次的“全体大会”，其日常办事机构是中央秘书处，设在瑞士日内瓦。中央秘书处现有170 名职员，由秘书长领导。ISO 的宗旨是“在世界上促进标准化及其相关活动的发展，以便于商品和服务的国际交换，在智力、科学、技术和经济领域开展合作。”ISO 通过它的2856 个技术结构开展技术活动，其中技术委员会（简称TC）共255 个,分技术委员会（简称SC）共611 个，工作组（WG）2022 个，特别工作组38 个。2.2.1 OSI参考模型 OSI参考模型的特点每层的对应实体之间都通过各自的协议进行通信；各个计算机系统都有相同的层次结构

5、；不同系统的相应层次具有相同的功能；同一系统的各层次之间通过接口联系；相邻的两层之间，下层为上层提供服务，上层使用下层提供的服务。2.2.1 OSI参考模型2.2.2 各层的基本功能1.物理层 物理层处于OSI参考模型的最底层，直接面向网络传输介质；物理层负责将二进制数据位流（bit）通过传输介质，从一台计算机发送给另一台计算机。在常用的网络设备中，集线器工作在OSI参考模型的物理层。数据链路层位于OSI参考模型的第二层，数据链路层就在物理层的基础上，通过将bit组织封装成帧，从而建立一条可靠的数据传输通道。在常用的网络设备中，网卡和交换机是工作在数据链路层重要的网络设备。2.数据链路层 2.

6、2.2 各层的基本功能 网络层位于OSI参考模型的第三层，提供了数据的网络地址，也就是IP地址，同时提供了统一的寻址方案，因此它屏蔽了底层的技术细节，把各种网络统一到了一个逻辑平台上。网络层传输的数据单位称为分组。路由器是工作在OSI参考模型的网络层的重要设备，通过网络层的地址路由器可以为网络访问提供访问路径。路由器同时在数据传输过程中实现流量控制和差错管理。3.网络层 数据链路层位于OSI参考模型的第四层，传输层负责准确可靠的将数据从网络的一端传到另一端。4.传输层2.2.2 各层的基本功能 会话层位于第五层，该层主要功能是负责不同机器上用户的会话关系。会话层主要解决的问题是，把要求建立会话

7、的用户所提供对话的用户地址，转换成相应的传送开始地址，以实现正确的传送连接。5.会话层 表示层位于第六层，该层主要功能是负责对用户进行各种转换服务，处理通过网络传输的信息的表示形式，而不改变它们的内容。6.表示层 7.应用层 应用层位于第七层，是OSI的最高层，该层主要功能是负责各用户访问网络的接口，为用户提供在OSI环境下的服务2.2.2 各层的基本功能2.3 TCP/IP模型2.3 TCP/IP模型 IEEE,美国电气和电子工程师协会，是世界上最大的专业技术组织。1963年由美国无线电工程师协会和电气工程师协会合并而成。该协会制定了大师的技术标准，IEEE802系列标准主要针对计算机网络的

8、。2.3.1 TCP/IP 的层次结构各层功能 1.网络接口层 TCP/IP模型中的网络接口层又称为“网络接入层”或者“网络访问层”，具体负责选择一条物理链路，并通过该物理链路将数据从发送端送到接收端。网络接口层的功能包括IP地址与物理硬件地址的映射，基于不同硬件类型的网络接口，定义了和物理介质的连接等等。2.网络层 TCP/IP的网络层对应于OSI参考模型的第三层（网络层），它主要进行最佳路径的选择和数据包的转发。该层负责相同或不同网络中计算机的通信，主要处理来自传输层的分组发送请求和路由选择。使用的主要协议有IP、ICMP、ARP、RARP协议。2.3.1 TCP/IP 的层次结构2.3.

9、1 TCP/IP 的层次结构 3.传输层 传输层也称为主机到主机层，对应于OSI参考模型的第四层（传输层）。在TCP/IP模型中，传输层提供端到端，即应用程序之间的通信，主要功能是数据格式化、数据确认、可靠性、流量控制和丢失重传等典型的问题。位于该层的TCP协议（传输控制协议）是TCP/IP模型中最主要的协议之一，它提供了面向连接的可靠的传输服务。传输层还提供了一种不可靠的UDP传输协议，即用户报文协议。4.应用层 TCP/IP应用层对应于OSI参考模型的上三层（会话层、表示层和应用层），它包括了一些服务。这些服务是与终端用户直接相关。应用层还要告诉传输层哪个数据流是由哪个应用程序发出的。使用

10、的主要协议有HTTP、SMTP、SNMP、DNS、Telnet等协议。2.3.2 TCP/IP 协议簇层次 主要协议应用层HTTP、FTP、Telnet、SMTP、DNS、DSP、Gopher、WAIS传输层 TCP、UDP、DVP网络层 IP、ICMP、ARP、RARP、UUCP接口层 Enternet、Arpanet、PDN2.3.2 TCP/IP 协议簇 1.IP协议 IP协议基本任务是通过互联网传输数据报，提供关于数据应如何传输以及传输到何处的信息，各个数据报之间是互相独立的。IP是一种使TCP/IP 可用于网络连接的子协议，可以跨越多个局域网段或通过路由器跨越多种类型的网络。2.TC

11、P协议 传输控制协议TCP是一种面向连接的协议，在该协议上准备发送数据时，通信节点之间必须建立起一个连接，才能提供可靠的数据传输服务。2.3.2 TCP/IP 协议簇 三次握手2.3.2 TCP/IP 协议簇 3.其他协议 用户数据报协议(UDP)用户数据报协议是一种无连接的传输服务，不保证数据报以正确的序列被接收，不提供错误校验和序列编号。网际控制报文协议(ICMP)ICMP位于TCP/IP模型网络互联层的IP协议和TCP协议之间，它不提供差错控制服务，而是仅仅报告哪一个网络是不可到达的，哪一个数据报因分配的生存时间过期而被抛弃。地址解析协议(ARP)地址解析协议是一个网络互联层协议，用于实

12、现IP地址到MAC地址(物理地址)的转换。反向地址解析协议(RARP)反向地址解析协议，用于实现物理地址到IP地址的转换 2.3.3 OSI 与TCP/IP 模型的比较2.4 IP地址 1.什么是IP地址 IP地址由网络位和主机位组成 网络位所在网络地址（网络ID）在哪个网络上？所在网络上计算机的地址主机位（主机ID）该网络的哪台主机？网络地址 主机地址2.4.1 IP地址 2.IP地址的分类 IP地址共分为5类：A、B、C、D、E2.4.1 IP地址2.4.1 IP地址 3.特殊的IP地址（1）网络地址 网络地址是由一个有效的网络号和一个全“0”的主机号构成。如：在A类网络中，地址120.0

13、.0.0就表示该网络的网络地址。（2）广播地址 当一个设备向网络上所有的设备发送数据时，就产生了广播。这样的IP地址以全“1”结尾。IP广播地址有两种形式：直接广播和有限广播。直接广播 如果广播地址包含一个有效的网络号和一个全“1”的主机号，技术上称之为直接广播地址。有限广播 IP地址的32位全为“1”(255.255.255.255)用于本地广播，该地址叫做有限广播地址。（3）回送地址 A类网络地址127.0.0.0是一个保留地址，用于网络软件测试以及本地计算机进程间通信。这个IP地址叫回送地址。2.4.1 IP地址 4.IP地址的分配原则 只有A、B、C三类地址可以分配给计算机和网络设备；

14、IP地址的第一个段不能为127，保留留作测试使用；网络地址不能全为0，也不能全为1。全为0没有网络，全为1用作网络掩码；主机地址不能全为0，也不能全为1。全为0代表网络，全为1代表主机；IP地址在网络中必须惟一。5.私有IP地址 1个A类地址：10.0.0.010.255.255.255 16个B类地址：172.16.0.0172.31.0.0 256个C类地址：192.168.0.0192.168.255.255 2.4.1 IP地址2.4.2 子网与子网掩码 1.子网 2.子网掩码 子网掩码是一个32位的数字，其主要作用是将网络地址从IP地址中剥离出来，求出IP地址的网络号。即告诉TCP/

15、IP主机，IP地址的哪些位对应于网络地址，哪些位对应于主机地址。TCP/IP协议使用子网掩码判断目标主机地址是位于本地子网还是远程子网。子网中的所有主机必须配置相同的子网掩码。3.可变长的子网掩码2.4.2 子网与子网掩码 4.子网掩码的计算 利用子网数来计算 在求子网掩码之前必须先搞清楚要划分的子网数目，以及每个子网内的所需主机数目。将子网数目转化为二进制来表示 取得该二进制的位数，为 N 取得该IP地址的类子网掩码，将其主机地址部分的的前N位置 1 即得出该IP地址划分子网的子网掩码。如欲将B类IP地址168.195.0.0划分成27个子网：27=11011 该二进制为五位数，N=5 将B

16、类地址的子网掩码255.255.0.0的主机地址前5位置 1，得到 255.255.248.0 即为划分成 27个子网的B类IP地址 168.195.0.0的子网掩码。2.4.2 子网与子网掩码 利用主机数来计算 如欲将B类IP地址168.195.0.0划分成若干子网，每个子网内有主机700台：700=1010111100 该二进制为十位数，N=10 将该B类地址的子网掩码255.255.0.0的主机地址全部置 1，得到255.255.255.255 然后再从后向前将后 10位置0,即为：11111111.11111111.11111100.00000000 即255.255.252.0。这就

17、是该欲划分成主机为700台的B类IP地址 168.195.0.0的子网掩码。2.4.2 子网与子网掩码5.示例 例：一个C类地址192.168.2.0/26，请问该网络可以划分为几个子网？每个子网可容纳多少台主机？分析：这是一个C类网络，正常情况下，主机是有8位，网络位是24位，子网掩码全1位是24位。而本例的子网掩码全1位为26位，说明网络位从主机位借了2位地址用于子网的编址，子多掩码的点分二进制表示法为：1111 1111.1111 1111.1111 1111.1100 0000，即为：255.255.255.192 解答：C类地址，主机标志位原为8位，现从中借出了2位，即n=2。那么，m=8-2=6。依据上面的分析，可得出可用子网数为：22-2=2个子网；每个子网的主机数为：26-2=62台主机。2.4.2 子网与子网掩码