Internet技術(shù)與應(yīng)用第2講internet基礎(chǔ)知識

1、第2章 internet基礎(chǔ)10/21/2021第2章internet基礎(chǔ)2第二章internet基礎(chǔ) internet的基本知識 tcp/ip協(xié)議 ip 地址劃分子網(wǎng)域名系統(tǒng)10/21/2021第2章internet基礎(chǔ)3internet的起源及發(fā)展internet的前身是arpanet網(wǎng)。1983年正式命名為internet，我國將其翻譯為“因特網(wǎng)”。 1985年，建立nsfnet，該網(wǎng)絡(luò)成為internet的第二個(gè)主干網(wǎng)20世紀(jì)80年代以來，世界各工業(yè)化國家以及一些發(fā)展中國家也都紛紛加入internet的行列，使internet成為一個(gè)全球性的網(wǎng)絡(luò)。 internet的發(fā)展和運(yùn)作不受任何

2、一個(gè)政府的約束，它的最高管理機(jī)構(gòu)是1992年成立的internet協(xié)會（isoc，internet society）。 10/21/2021第2章internet基礎(chǔ)4物理網(wǎng)絡(luò)物理網(wǎng)絡(luò)物理網(wǎng)絡(luò)物理網(wǎng)絡(luò) 物理網(wǎng)絡(luò)由各種網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備、通信線路以及計(jì)算機(jī)組成。 10/21/2021第2章internet基礎(chǔ)5信號概述2-1什么是信號信息數(shù)據(jù)信號信號的分類信號的分類模擬信號模擬信號數(shù)字信號數(shù)字信號510/21/2021第2章internet基礎(chǔ)6信號概述信號在傳輸過程中產(chǎn)生的失真噪聲衰減數(shù)字信號的優(yōu)勢抗干擾能力強(qiáng)傳輸距離遠(yuǎn)并能保證質(zhì)量610/21/2021第2章internet基礎(chǔ)7通信協(xié)議通信協(xié)議通

3、信協(xié)議通信協(xié)議 物理網(wǎng)絡(luò)只是一個(gè)起點(diǎn)，聯(lián)網(wǎng)的所有電腦和網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備需要一種公共的語言和規(guī)則才能彼此溝通和聯(lián)系，這就是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。 internet采用的是tcp/ip網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。tcp/ip協(xié)議是一組協(xié)議，其中的最重要兩個(gè)協(xié)議是tcp協(xié)議和ip協(xié)議，可以聯(lián)合使用，也可以與其他協(xié)議聯(lián)合使用。保證將要傳送的信息準(zhǔn)確地輸送到目的地。 10/21/2021第2章internet基礎(chǔ)8tcp/ip協(xié)議 的工作原理 tcp/ip協(xié)議 的工作原理tcp/ip協(xié)議所采用的通信方式是分組交換方式。所謂分組交換，就是數(shù)據(jù)在傳輸時(shí)分成若干段，每個(gè)數(shù)據(jù)段稱為一個(gè)數(shù)據(jù)包。首先由tcp協(xié)議把數(shù)據(jù)分成一定大小的若干數(shù)據(jù)包，并給

4、每個(gè)數(shù)據(jù)包標(biāo)上序號及一些說明信息（類似裝箱單），使接收端接收到數(shù)據(jù)后，在還原數(shù)據(jù)時(shí)，按數(shù)據(jù)包序號把數(shù)據(jù)還原成原來的格式。 ip協(xié)議給每個(gè)數(shù)據(jù)包寫上發(fā)送主機(jī)和接收主機(jī)的地址（類似將信裝入了信封），一旦寫上源地址和目的地址，數(shù)據(jù)包就可以在物理網(wǎng)上傳送數(shù)據(jù)了。ip協(xié)議還具有利用路由算法進(jìn)行路由選擇的功能。10/21/2021第2章internet基礎(chǔ)9tcp/ip協(xié)議 的工作原理ip協(xié)議負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的傳輸，而tcp協(xié)議負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的可靠傳輸 10/21/2021第2章internet基礎(chǔ)10ip地址1. mac地址與地址與ip地址地址2. ip地址的劃分地址的劃分3. ip地址分類地址分類4. 特殊地址特殊

5、地址5. 私用地址私用地址6. 地址轉(zhuǎn)換協(xié)議地址轉(zhuǎn)換協(xié)議10/21/2021第2章internet基礎(chǔ)11 網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議定義了識別網(wǎng)絡(luò)中主機(jī)的地址 地址包括網(wǎng)絡(luò)部分和主機(jī)部分ip地址10/21/2021第2章internet基礎(chǔ)12ip地址與mac地址 ip地址：1 9 2 .168.0.1mac地址: 0 0e0.fc23.f3a5mac地址: 0 0e0.fc23.0001ip地址：1 9 2 .168.0.2 ip地址：1 1 0 .1.0.1mac地址: 0 0e0.fc23.f3a5mac地址: 0 0e0.fc23.0001ip地址：1 1 0 .1.0.23.4 ip地址10/21

6、/2021第2章internet基礎(chǔ)13網(wǎng)絡(luò)的物理地址給internet統(tǒng)一全網(wǎng)地址帶來一些問題 （1）物理地址是物理網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的一種體現(xiàn)，不同的物理網(wǎng)絡(luò)，其物理地址的長短、格式各不相同。例如，以太網(wǎng)的mac地址在不同的物理網(wǎng)絡(luò)中難以尋找，而令牌環(huán)網(wǎng)的地址格式也缺乏惟一性。顯然，這兩種地址管理方式都會給跨網(wǎng)通信設(shè)置障礙。（2）物理網(wǎng)絡(luò)的地址被固化在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中，通常是不能修改的。（3）物理地址屬于非層次化的地址，它只能標(biāo)識出單個(gè)的設(shè)備，而標(biāo)識不出該設(shè)備連接的是哪一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。internet采用一種全局通用的地址格式，為全網(wǎng)的每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)和每一臺主機(jī)分配一個(gè)internet地址，以此屏蔽物理網(wǎng)絡(luò)地址的差

7、異。ip協(xié)議的一項(xiàng)重要功能就是專門處理這個(gè)問題，即通過ip協(xié)議把主機(jī)原來的物理地址隱藏起來，在網(wǎng)絡(luò)層中使用統(tǒng)一的ip地址。 10/21/2021第2章internet基礎(chǔ)14ip 地址的結(jié)構(gòu)和表示方法地址的結(jié)構(gòu)和表示方法例如例如255最大值最大值255255255主機(jī)主機(jī)id網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)id10/21/2021第2章internet基礎(chǔ)15ip地址分類地址分類(1)010110111 011 1 10network(7bit)network(14bit)network(21bit)組播地址保留host(24bit)host(16bit)host(8bit)a類地址b類地址c類地址d類地址e類地址i

8、p 地址分類地址分類(2)a 類類0xxxxxxx1-126地址類地址類第一個(gè)第一個(gè)8位數(shù)的格式位數(shù)的格式范圍范圍b 類類10xxxxxx128-191c 類類110xxxxx192-223d 類類1110xxxx224-239e 類類1111xxxx240-2553.4 ip地址10/21/2021第2章internet基礎(chǔ)17 有一些有一些ip地址具有專門用途或特殊意義。對于地址具有專門用途或特殊意義。對于ip地地址的分配、使用應(yīng)遵循以下規(guī)則：址的分配、使用應(yīng)遵循以下規(guī)則：1. 網(wǎng)絡(luò)號必須是唯一的；2. 網(wǎng)絡(luò)號的首字節(jié)不能是127，此數(shù)保留給內(nèi)部回送函數(shù)，用于診斷；3. 主機(jī)號對所屬的網(wǎng)絡(luò)

9、號必須是唯一的；4. 主機(jī)號的各位不能全為“1”，全為“1”用作廣播地址；5. 主機(jī)號的各位不能全為“0”，全為“0”表示本地網(wǎng)絡(luò)。10/21/2021第2章internet基礎(chǔ)18 ip地址空間中的某些地址已經(jīng)為特殊目的而保留，而且通常并不允許作為主機(jī)地址。如表所示，這些保留地址的規(guī)則如下網(wǎng)絡(luò)部分主機(jī)部分地址類型用 途127any全“0”全“1”any全“0”any全“1”網(wǎng)絡(luò)地址代表一個(gè)網(wǎng)段廣播地址特定網(wǎng)段的所有節(jié)點(diǎn)回環(huán)地址回環(huán)測試廣播地址本網(wǎng)段所有節(jié)點(diǎn)所有網(wǎng)絡(luò)quidway路由器用于指定默認(rèn)路由10/21/2021第2章internet基礎(chǔ)19單播：是指設(shè)備與設(shè)備之間點(diǎn)對點(diǎn)的通信。單播單

10、播：是指設(shè)備與設(shè)備之間點(diǎn)對點(diǎn)的通信。單播通信時(shí)所用的通信時(shí)所用的ip地址是確定的某臺的地址是確定的某臺的ip地址。地址。廣播：是某一臺設(shè)備對全網(wǎng)段的所有結(jié)點(diǎn)的一種廣播：是某一臺設(shè)備對全網(wǎng)段的所有結(jié)點(diǎn)的一種通信模式。通信模式。組播：是一臺設(shè)備對多臺特定設(shè)備的通信模式。組播：是一臺設(shè)備對多臺特定設(shè)備的通信模式。 特殊地址特殊地址(單播單播,廣播廣播,組播組播)10/21/2021第2章internet基礎(chǔ)20私用地址私用地址 私用地址不需要注冊，僅用于局域網(wǎng)內(nèi)部，該地址在私用地址不需要注冊，僅用于局域網(wǎng)內(nèi)部，該地址在局域網(wǎng)內(nèi)部是惟一的。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)上的公用地址不足時(shí)，可以局域網(wǎng)內(nèi)部是惟一的。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)上的公

11、用地址不足時(shí)，可以通過網(wǎng)絡(luò)地址翻譯（通過網(wǎng)絡(luò)地址翻譯（nat），下列地址作為私用地址：），下列地址作為私用地址： 10.0.0.110.255.255.254 172.16.0.1172.31.255.254 192.168.0.1192.168.255.254利用少量的公用地址把大量的配有私用地址的機(jī)器連接利用少量的公用地址把大量的配有私用地址的機(jī)器連接到公用網(wǎng)上。到公用網(wǎng)上。 10/21/2021第2章internet基礎(chǔ)21劃分子網(wǎng) 1.子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)掩碼2.劃分子網(wǎng)的原因劃分子網(wǎng)的原因3.劃分方法劃分方法4.子網(wǎng)掩碼與子網(wǎng)的關(guān)系子網(wǎng)掩碼與子網(wǎng)的關(guān)系5.例題例題 10/21/2021第2章

12、internet基礎(chǔ)22 a、b、c類地址的默認(rèn)掩碼 掩碼的對應(yīng)于ip地址的網(wǎng)絡(luò)id的所有位都設(shè)為“1” 掩碼的對應(yīng)于主機(jī)id的所有位都設(shè)為“0”10/21/2021第2章internet基礎(chǔ)23從主機(jī)的高位開始“/24/24” ” 表示子網(wǎng)掩碼有表示子網(wǎng)掩碼有2424位位, ,也就是也就是255.255.255.0255.255.255.0“/16/16” ” 表示子網(wǎng)掩碼有表示子網(wǎng)掩碼有1616位，也就是位，也就是255.255.0.0255.255.0.0劃分子網(wǎng)10/21/2021第2章internet基礎(chǔ)24將主機(jī)id進(jìn)一步劃分為子網(wǎng)id和主機(jī)id 通過子網(wǎng)掩碼來區(qū)分地址的網(wǎng)絡(luò)部分和

13、主機(jī)部分劃分子網(wǎng)10/21/2021第2章internet基礎(chǔ)25劃分子網(wǎng)10/21/2021第2章internet基礎(chǔ)26劃分子網(wǎng)10/21/2021第2章internet基礎(chǔ)27劃分子網(wǎng)出于對管理、性能和安全方面的考慮，許多出于對管理、性能和安全方面的考慮，許多單位把單一網(wǎng)絡(luò)劃分為多個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)，并使用單位把單一網(wǎng)絡(luò)劃分為多個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)，并使用路由器將它們連接起來。子網(wǎng)劃分路由器將它們連接起來。子網(wǎng)劃分（subneting）技術(shù)能夠使單個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址橫跨）技術(shù)能夠使單個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址橫跨幾個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)，這些物理網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)稱為子網(wǎng)。幾個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)，這些物理網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)稱為子網(wǎng)。另外，使用路由器的隔離作用還可以將網(wǎng)絡(luò)另外

14、，使用路由器的隔離作用還可以將網(wǎng)絡(luò)分為內(nèi)外兩個(gè)子網(wǎng)，并限制外部網(wǎng)絡(luò)用戶對內(nèi)分為內(nèi)外兩個(gè)子網(wǎng)，并限制外部網(wǎng)絡(luò)用戶對內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的訪問，以提高內(nèi)部子網(wǎng)的安全性部網(wǎng)絡(luò)的訪問，以提高內(nèi)部子網(wǎng)的安全性。 10/21/2021第2章internet基礎(chǔ)28劃分子網(wǎng)（1）充分使用地址）充分使用地址（2）劃分管理職責(zé)）劃分管理職責(zé)（3）提高網(wǎng)絡(luò)性能）提高網(wǎng)絡(luò)性能10/21/2021第2章internet基礎(chǔ)29 對路由器a來說，網(wǎng)絡(luò)號依然為169.10.0.0劃分子網(wǎng)10/21/2021第2章internet基礎(chǔ)30為什么要升級ipv4？1. ip地址空間危機(jī)。2. ip性能議題3. ip安全性議題4. 自動配置

15、ipv610/21/2021第2章internet基礎(chǔ)31 ipv6變化體現(xiàn)在以下五個(gè)重要方面：1擴(kuò)展地址 ipv6的地址結(jié)構(gòu)中除了把3 2位地址空間擴(kuò)展到了1 2 8位外，還對ip主機(jī)可能獲得的不同類型地址作了一些調(diào)整。ipv6中取消了廣播地址而代之以任意點(diǎn)播地址。 ipv4中用于指定一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口的單播地址和用于指定由一個(gè)或多個(gè)主機(jī)偵聽的組播地址基本不變。ipv610/21/2021第2章internet基礎(chǔ)322簡化的包頭 包頭的簡化使得ip的某些工作方式發(fā)生了變化。一方面，所有包頭長度統(tǒng)一，因此不再需要包頭長度字段。此外，通過修改包分段的規(guī)則可以在包頭中去掉一些字段。 ipv6中的分段只

16、能由源節(jié)點(diǎn)進(jìn)行：該包所經(jīng)過的中間路由器不能再進(jìn)行任何分段。最后，去掉ip頭校驗(yàn)和，但不會影響可靠性，因?yàn)轭^校驗(yàn)和將由更高層協(xié)議( udp和tcp )負(fù)責(zé)。10/21/2021第2章internet基礎(chǔ)333對擴(kuò)展和選項(xiàng)支持的改進(jìn) 在ipv4中可以在ip頭的尾部加入選項(xiàng)，與此不同，ipv6中把選項(xiàng)加在單獨(dú)的擴(kuò)展頭中。 通過這種方法，選項(xiàng)頭只有在必要的時(shí)候才需要檢查和處理。ipv610/21/2021第2章internet基礎(chǔ)344流 在ipv4中，對所有包大致同等對待，這意味著每個(gè)包都是由中間路由器按照自己的方式來處理的。路由器并不跟蹤任意兩臺主機(jī)間發(fā)送的包，因此不能“記住”如何對將來的包進(jìn)行處

17、理。 ipv6實(shí)現(xiàn)了流概念：流指的是從一個(gè)特定源發(fā)向一個(gè)特定（單播或者是組播）目的地的包序列，源點(diǎn)希望中間路由器對這些包進(jìn)行特殊處理。 ipv610/21/2021第2章internet基礎(chǔ)355身份驗(yàn)證和保密ipv6使用了兩種安全性擴(kuò)展：ip身份驗(yàn)證頭( a h )首先由rfc1826(ip身份驗(yàn)證頭)描述。 ipv610/21/2021第2章internet基礎(chǔ)36 ipv6的地址結(jié)構(gòu)vipv6的ip地址由8個(gè)地址節(jié)組成，每地址節(jié)包含16個(gè)地址位，用4個(gè)16進(jìn)制位書寫，地址節(jié)與地址節(jié)間用冒號分隔。 128 126 125 113 112 81 80 65 64 1 地址類別 tla id nla id sla id 主機(jī)接口 id 3 位 13 位 32 位 16 位 64 位 ipv610/21/2021第2章internet基礎(chǔ)37域