《网络互连与》PPT课件

本 节 主 要 内 容 网 络 互 联 的 协 议 TCP/IP协 议 网 络 互 联 的 设 备 网 络 的 接 入 方 式 Internet的 发 展 概 述 Internet的 资 源 Intranet 网 络 互 连 的 协 议 TCP/IP 核 心 思 想 ： 在 网 络 层 和 传 输 层 建 立 一 个 统 一 的 虚 拟 的“ 逻 辑 ” 网 络 ， 屏 蔽 千 差 万 别 的 底 两 层 协 议 （ 物 理 网络 ） 的 差 异 应 用 ： 用 于 多 个 局 域 网 的 互 连 ， 也 可 以 应 用 于 一 个 局域 网 条 件 ： 两 个 网 络 互 连 ， 必 须 使 用 “ 网 际 部 件 ” IP路由 器 协 议 的 层 次 TELNET FTP SMTP DNSothers应 用 层 传 输 层 互 联 层 主 机 -网 络 层 TCP UDP IP ARP RARP Ethernet Token Ring others Internet的 地 址 系 统 IP地 址 IP层 地 址 ： Internet上 主 机 使 用 的 数 字 型 标 识 通 过 IP地 址 将 不 同 物 理 网 络 统 一 为 一 个 逻 辑 网 络 实 现 路 由 IP地 址 的 结 构 长 度 : 32bits (4Bytes) 由 网 络 号 (netid)和 主 机 号 (hostid)两 部 分 组 成 网 络 号 长 度 ： 决 定 整 个 互 连 网 中 能 包 括 多 少 个 网 络 主 机 号 长 度 ： 决 定 每 个 网 络 中 能 包 括 多 少 个 主 机 点 分 十 进 制 数 表 示 :每 个 Byte用 十 进 制 数 表 示 ， 用 “ . ”连 接 ，如 ： 202.113.15.2 IP地 址 的 分 类 0 网 络 地 址 (7位 ) 主 机 地 址 (24位 )A类 地 址 1 8 16 24 3210 网 络 地 址 (14位 ) 主 机 地 址 (16位 )B类 地 址 110 网 络 地 址 (21位 ) 主 机 地 址 (8位 )C类 地 址 1110 多 目 的 广 播 地 址 (28位 )D类 地 址 11110 保 留 用 于 实 验 和 将 来 使 用E类 地 址 主 机 地 址 范 围1.0.0.0到127.255.255.255 128.0.0.0到191.255.255.255192.0.0.0到 223.255.255.255224.0.0.0到239.255.255.255 240.0.0.0到247.255.255.255 A类 IP地 址 7bit 24bit 网 络 地 址 空 间 长 度 为 7位 ， 主 机 地 址 空 间 长 度 为 24位 ； A类 地 址 是 从 ： 1.0.0.0 127.255.255.255； 网 络 地 址 空 间 长 度 为 7位 ， 允 许 有 126个 不 同 的 A类 网 络(网 络 地 址 的 0和 127保 留 用 于 特 殊 目 的 )； 主 机 地 址 空 间 长 度 为 24位 ， 每 个 A类 网 络 的 主 机 地 址 数多 达 16,000,000个 ； A类 IP地 址 结 构 适 用 于 有 大 量 主 机 的 特 大 型 网 络 。0 network host B类 IP地 址 14bit 16bit 网 络 地 址 空 间 长 度 为 14位 ， 主 机 地 址 空 间 长 度 为 16位 ； B类 IP地 址 是 从 ： 128.0.0.0 191.255.255.255； 网 络 地 址 空 间 长 度 为 14位 ， 允 许 有 16384个 不 同 的 B类网 络 ； 主 机 地 址 空 间 长 度 为 16位 ， 每 个 B类 网 络 的 主 机 地 址 数多 达 65536个 ； B类 IP地 址 适 用 于 一 些 国 际 性 大 公 司 与 政 府 机 构 等 。10 network host C类 IP地 址 21bit 8bit 网 络 地 址 空 间 长 度 为 21位 ， 主 机 地 址 空 间 长 度 为 8位 ； C类 IP地 址 是 从 ： 192.0.0.0 223.255.255.255； 网 络 地 址 空 间 长 度 为 21位 ， 允 许 有 2,000,000个 不 同 的C类 网 络 ； 主 机 地 址 空 间 长 度 为 8位 ， 每 个 C类 网 络 的 主 机 地 址 数最 多 为 256个 ； C类 IP地 址 特 别 适 用 于 一 些 小 公 司 与 普 通 的 研 究 机 构 。110 network host 子 网 掩 码 获 取 子 网 地 址 和 主 机 地 址 的 运 算 数 长 度 、 结 构 与 IP地 址 相 同 二 进 制 值 为 1的 位 表 示 网 络 地 址 ， 其 余 部 分 0为 主 机 地 址 表 达 方 式 ： 点 分 十 进 制 或 二 进 制 ， 如 ： 255.255.255.0，202.113.15.2/24 子 网 地 址 = IP地 址 AND 子 网 掩 码 IP地 址 的 使 用 固 定 IP地 址 ， 月 租 费 动 态 IP地 址 ： 通 过 动 态 主 机 分 配 协 议 (DHCP)管 理 IP地 址 Internet的 域 名 地 址 域 名 系 统 (Domain Name System) 域 名 :用 字 符 表 示 的 网 络 主 机 名 ， 是 一 种 主 机 标 识 符 ； 与 一 个 主 机 的 用 途 、 所 在 组 织 的 名 称 、 类 型 、 地 理 位置 有 关 命 名 机 制 ： 层 次 型 命 名 (hierarchy naming)： 子 域 的 名 字 空 间 形 成 一 种 层 次 型 树 状 结 构 ,各 层 管 理 机 构 与再 后 的 主 机 节 点 都 有 相 应 的 标 识 符 ; 主 机 的 域 名 就 是 从 树 叶 到 树 根 路 径 上 各 节 点 标 识 符 （ 子 域 域名 ） 的 有 序 序 列 “ cn. edu. “ ” tju som. pku. ac. cs. netlab. com.microsoft . ftpwww. “ ” 实 际 域 名 命 名 规 律 ： 域 名 系 统 是 采 用 分 层 管 理 的 ， 其 结 构 如 一 个 倒 立 的 树 ， 层 次型 命 名 机 制 与 Internet的 结 构 是 一 一 对 应 的 ； Internet的 顶 级 的 基 本 组 织 类 型 代 码 有 以 下 七 种 ： .int 国 际 组 织 .com 商 业 组 织 .edu 教 育 组 织 .gov 政 府 组 织 .mil 军 事 组 织 .org 非 商 业 组 织 .net 网 络 组 织 1997年 又 增 加 了 以 下 新 的 组 织 类 型 代 码 ： .firm 商 业 公 司 .store 商 品 销 售 企 业 .web 与 WWW相 关 的 实 体 .arts 文 化 和 娱 乐 实 体 .info 提 供 信 息 服 务 的 实 体 .nom 个 体 或 个 人 实 际 Internet主 机 域 名 的 一 般 格 式 是 ： 主 机 名 .单位 名 .类 型 名 .国 家 代 码 ; int com edugov mil ibm net cn de jp . umnsun eng org cs ee edu com pku tju ee som sie 顶 级 国 家 中 国 最 高 域 名 为 “ .cn” ； 第 二 级 域 名 类 型 有 ： .edu 教 育 机 构 .com 公 司 .gov 政 府 机 构 .org 非 盈 利 组 织 .net 网 络 组 织 .bj 北 京 地 区 .tj 天 津 地 区 第 三 部 分 一 般 表 示 主 机 所 在 的 域 或 单 位 , 如 .tju表 示 天 津 大 学 ; 主 机 域 名 的 第 四 部 分 表 示 主 机 所 在 的 院 、 系 、 研 究 室 等 下 一 级 单位 ， 主 机 较 多 的 单 位 ， 命 名 时 可 能 会 进 一 步 细 分 ； 例 如 主 机 域 名 ： ftp .microsoft .com FTP服 务 器 微 软 公 司 商 业 机 构 国 别 省 略 (美 国 ) 表 示 的 是 美 国 微 软 公 司 的 FTP服 务 器 美 国 的 主 机 域 名 省 略 了 国 名 。 域 名 解 析 域 名 系 统 是 用 一 个 分 布 式 主 机 信 息 数 据 库 管 理 着 Internet的主 机 名 与 IP地 址 ， 因 此 这 个 分 布 式 主 机 信 息 数 据 库 也 是 分 层结 构 的 ； 域 名 解 析 ： 域 名 服 务 器 (domain name server)： 一 种 服 务 器 软 件 ， 运 行在 指 定 的 机 器 上 ， 完 成 名 字 -地 址 解 析 任 务 ； 域 名 解 析 采 用 Client/Server方 式 工 作 ， Client-请 求 名 字 解析 服 务 对 应 于 域 名 结 构 ， 互 连 网 中 的 多 个 名 字 服 务 器 也 构 成 层 次 结构 IP地 址 域 名正向解析反向解析 根服 务 器 服 务 器 gov.服 务 器com.服 务 器edu.服 务 器 tju.edu服 务 器 tj.gov服 务 器 名 字 服 务 器 可 以 位 于 互 连 网 的 任 意 位 置 ； 服 务 器 树 的 逻 辑 结 构 与 Internet的 域 名 层 次 结 构 是 完 全一 致 的 ； 根 服 务 器 是 中 央 服 务 器 ， 任 何 部 门 获 得 一 个 子 域 的 管理 权 ， 就 需 要 建 立 一 个 相 应 的 名 字 服 务 器 ； IP层 的 路 由 由 路 由 网 关 来 完 成 每 个 路 由 网 关 可 以 连 接 两 个 以 上 的 网 络 寻 径 是 通 过 存 储 在 路 由 网 关 中 的 路 由 表 来 完成 的 路 由 表 只 包 括 相 邻 网 关 的 信 息 只 包 括 网 络 信 息 和 网 关 的 IP地 址 路 由 器 ： 实 现 路 由 的 网 关 IP路 由 器 IPX路 由 器 ICMP（ 网 际 控 制 信 息 协 议 ） ： 通 过 记 录 IP数 据报 的 传 输 过 程 ， 监 测 控 制 网 络 的 连 接 情 况 和 数据 在 网 络 上 的 传 输 情 况 发 送 特 殊 的 ICMP报 文Cisco 7500 Cisco 2514 2.传 输 层 协 议 功 能 ： 界 于 通 信 子 网 和 资 源 子 网 之 间 ， 对 下 隔 离 通 信子 网 的 细 节 ， 对 上 提 供 信 源 机 和 信 宿 机 之 间 的 端 端的 连 接 服 务 顶 端 “ 端 口 ” ： 传 输 层 向 进 程 提 供 通 信 服 务 通 信 的 进 程 需 要 使 用 进 程 标 识 符 ； TCP/IP传 输 层 协 议 使 用 协 议 端 口 (Protocol Port)作 为 通 信 的进 程 标 识 符 ， 端 口 又 是 进 程 访 问 传 输 服 务 的 入 口 点 ； 端 口 操 作 类 似 于 一 般 的 I/O操 作 ， 进 程 获 得 一 个 端 口 ， 相 当 于获 得 一 个 本 地 唯 一 的 I/O文 件 ， 可 以 用 一 般 的 读 写 原 语 访 问 ； 每 一 个 端 口 拥 有 一 个 端 口 号 (port number)； TCP/IP传 输 层 协 议 规 定 端 口 号 用 16 bit表 示 ， 有 2 16个 端 口 号 ； 保 留 的 端 口 ： 23-TELNET, 21-FTP, 25-SMTP, 80-HTTP, 69-TFTP TCP协 议 TCP提 供 面 向 连 接 的 流 传 输 ； 面 向 连 接 ： 在 数 据 传 输 之 前 ， 首 先 在 信 源 与 信 宿 之间 建 立 一 条 连 接 （ 三 次 握 手 ） ； 传 输 的 每 一 个 报 文都 需 要 接 收 端 确 认 ， 未 确 认 和 超 时 的 报 文 被 认 为 是出 错 报 文 ， 需 要 重 新 发 送 ； 流 传 输 ： 无 报 文 丢 失 、 重 复 、 乱 序 的 正 确 数 据 报 文序 列 ； TCP协 议 实 现 流 传 输 的 开 销 很 大 ； 高 可 靠 性 ； 适 用 于 一 次 传 输 大 量 报 文 的 应 用 ，如 :FTP,Telnet； UDP（ User Datagram Protocol） 协 议 一 个 与 TCP协 议 并 行 的 传 输 层 协 议 无 连 接 的 传 输 协 议 高 效 率 ： 适 用 于 一 次 传 输 少 量 报 文 的 应 用 ， 如 数据 库 查 询 和 单 个 文 件 传 送 常 用 的 网 络 命 令 Ping： 测 试 TCP/IP是 否 安 装 ping IP地 址 127.0.0.1 arp: 显 示 MAC地 址 解 析 表 arp -a Netstat: 显 示 TCP/IP的 连 接 状 态 和 统 计 数 据 Nbtstat: 提 供 NetBios名 称 和 地 址 信 息 Nbtstat -a 主 机 名 , nbtstat -A IP地 址 Nslookup: 查 找 IP地 址 和 域 名 地 址 traceroute(tracert): 跟 踪 显 示 网 络 节 点 间 的 路 径 二 、 网 络 互 连 的 部 件 中 继 器 (Repeater)： 工 作 于 物 理 层 的 信 号 放 大 器 不 能 无 限 延 长 和 形 成 环 ， 两 站 之 间 最 多 经 过 四 个 网 桥 (Bridge) 将 两 个 同 构 的 物 理 网 段 作 为 一 个 逻 辑 网 （ 透 明网 桥 ） 异 构 的 物 理 网 的 连 接 （ 翻 译 网 桥 ） 工 作 在 链 路 层 举 例 ： 固 定 电 话 与 移 动 电 话 之 间 的 连 接 网 关 （ Gateway) 路 由 器 ： 网 络 层 的 网 关 应 用 层 ： 高 层 协 议 间 的 转 换 ， 如 不 同 类 型 的 网络 操 作 系 统 、 数 据 库 之 间 举 例 ： 语 音 通 讯 中 的 同 声 传 译 ， 翻 译 NT Server 的 Gateway for Netware FDDI 主干环 服 务 器 服 务 器 Token Ring Router Router Router Token RingEthernet 三 、 广 域 网 (Internet 的 接 入 ） 局 域 网 与 广 域 网 连 接 局 域 网 局 限 于 一 个 地 点 和 单 位 广 域 网 用 于 连 接 不 同 地 点 点 对 点 的 网 络 广 域 网 传 输 方 式 PSTNPublic Switched Telephone Network ISDNIntegrated Service Digital Network xDSLDigital Subscriber Lines 数 字 用 户 线 路 CableHybrid fiber-coax of TV cable co. T-CarriersLeased lines from telco FDDIFiber Distributed Data Interface X.25 and Frame RelayPacket switching ATMAsynchronous Transfer Mode SONETSynchronous Optical Network PSTN 公 共 电 话 交 换 网 Network of typical telephone lines that service most homes POTS-Plain old telephone service 拨 号 连 接 利 用 PSTN 和 其 他 线 路 ， 通 过 两 端 的 Modem， 访 问远 端 服 务 器 非 专 线 ， 不 是 总 在 线 Modem (modulator/demodulator)56 Kbps POP（ 呈 现 点 ） ： 两 个 电 话 系 统 的 汇 合 处 链 路 层 使 用 的 协 议 ： SLIP(Series Line Internet), PPP(Point to Point) 公 共 电 话 交 换 网 （ PSTN) 模 拟 信 道 ， 线 路 交 换 ， Modem 综 合 业 务 数 据 网 （ ISDN） 对 电 话 网 数 字 化 发 展 起 来 的网 络 提 供 端 -端 的 数 字 服 务 （ 数 字 电 话 、 数 字 传真 、 可 视 图 文 、 数 据 通 信 ） 速 率 ： 基 本 速 率 接 口 ： 2个 B通 道 (64kbps) 1个 D通 道 (16k) 主 速 率 接 口 ： 30个 B通 道 (64kbps) 1个 D通 道 (64k) 分 组 交 换 网 具 有 存 储 转 发 的 三 层 次 的 点 -点 通 信 的 数 字 通 信 网 在 网 络 层 通 过 具 有 协 议 转 换 的 X.25路 由 网 关 将 其 他协 议 的 数 据 报 封 装 在 X.25包 中 ， 在 网 上 传 输 。 可 以 接 入 不 同 类 型 （ 协 议 、 速 率 ） 的 用 户 设 备 70年 代 的 网 络 ， 设 计 重 点 是 提 高 数 据 传 输 的 可 靠 性 ，用 网 络 层 的 校 验 和 确 认 ， 弥 补 当 初 线 路 质 量 的 不 足 速 率 ： 64Kbps 帧 中 继 (Frame Relay)： 对 X.25网 的 简 化 和 改 进 省 略 了 网 络 层 ， 以 链 路 层 的 作 为 传 输 单 元 速 率 ： 64k-2Mbps 数 字 数 据 网 （ DDN） ： 一 个 半 永 久 性 连 接 的 数字 数 据 传 输 网 络 非 交 换 的 端 -端 的 通 信 速 率 ： N*2048bps N*64kbps 与 PSTN的 区 别 ： 数 字 化 半 永 久 的 专 线 ， 连 接 方 、 速率 可 根 据 需 要 改 变 与 X.25的 区 别 ： 物 理 层 的 网 络 ， 没 有 交 换 功 能 可 以 通 过 帧 中 继 模 块 （ FRM)和 帧 拆 /装 模 块 为 帧 中继 提 供 传 输 服 务 。 ADSL CATV 光 纤 +以 太 网 接 入 四 、 国 际 互 连 网 Internet 形 成 与 发 展 1972-1983 ARPANET 1983-1994 NSFNET 1994 INTERNET Internet 的 体 系 框 架 下 层 ： 各 类 物 理 传 输 网 中 层 ： TCP/IP 上 层 ： 基 于 各 种 应 用 层 协 议 的 服 务 Internet 的 服 务 远 程 登 录 （ TELNET) 将 计 算 机 与 远 程 分 时 系 统 的 主 机 连 接 起 来 ， 通 过TELNET协 议 ， 从 本 地 计 算 机 登 录 到 远 程 主 机 上 ，通 过 本 地 键 盘 和 显 示 器 模 拟 主 机 的 终 端 ， 控 制 主机 上 程 序 的 运 行 文 件 传 输 （ FTP) 从 远 程 计 算 机 （ FTP 服 务 器 ） 上 获 得 一 个 文 件 的副 本 Archie : 提 供 对 FTP服 务 器 进 行 搜 索 ， 发 现 指 定文 件 所 在 位 置 的 服 务 电 子 邮 件 （ E-mail) 邮 件 服 务 器 之 间 通 过 SMTP协 议 来 传 输 邮 件 用 户 可 以 通 过 两 种 方 法 收 发 邮 件 通 过 拨 号 或 TELNET使 自 己 的 计 算 机 作 为 邮 件 服 务 器 的 仿真 终 端 ， 登 录 到 服 务 器 ， 直 接 阅 读 、 书 写 、 发 送 邮 件 利 用 客 户 端 软 件 ， 按 照 pop3协 议 将 邮 件 从 服 务 器 下 载 到 客户 机 上 。 电 子 邮 件 地 址 ： Internet 邮 件 服 务 器 邮 件 服 务 器 客 户 机 客 户 机 发 送 方 接 收 方 Gopher 以 菜 单 的 形 式 交 互 地 向 访 问 者 提 供 存 储 在 服 务 器上 的 信 息 WWW访 问 （ HTTP协 议 ） world wide web 广 域 超 媒 体 信 息 获 取 。 超 媒 体 ： 文 字 、 声 音 、 图 象 不 同 地 点 的 不 同 文 件 通 过 各 文 件 中 的 关 键 字 建 立连 结 client/server工 作 模 式 ： WWW服 务 器 负 责 信 息 的 组 织 ， 根 据 客 户 端 的 请 求 发送 文 件 Web Server 客 户 端 对 文 件 的 内 容 、 格 式 进 行 解 释 ， 显 示 在 客 户 端 的 计 算 机 上 Web Browser Internet定 位 语 言 URL Uniform Resource Locator 写 法 访 问 信 息 的 方 式 （ 协 议 名 ） ： HTTP、 FTP、GOPHER 被 访 问 的 服 务 器 （ IP地 址 或 域 名 地 址 ） 主 机 的 端 口 号 、 文 件 的 路 径 （ 可 省 略 ） 例 HTTP:/ :85 /directory/boot.htm ftp:/ telnet:/202.113.0.9 五 、 内 部 网 （ Intranet） 利 用 Internet技 术 建 立 的 一 个 组 织 内 部信 息 网 络 。 核 心 技 术 ： Web技 术 ， Web与 其 他 应 用 的借 口 （ 数 据 库 、 电 子 邮 件 等 ） 系 统 组 成 ： WWW服 务 器 、 数 据 库 服 务 器 、电 子 邮 件 服 务 器 、 浏 览 器 、 支 持 软 件 基 本 结 构 物 理 网 数 据 库 客 户 端 WWW浏 览 器 主 页 编 辑 器 主 页 转 换 器 电 子 邮 件 客 户 端 电 子 邮 件服 务 器 WWW服 务 器 数 据 库服 务 器 防 火 墙 数 据 主 页 电 子 邮 件 电 子 邮 件 数 据ODBC 主 页电 子 邮 件 Internet