《網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)與實(shí)踐》第一章

第一章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)本章學(xué)習(xí)目標(biāo)了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展歷史掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)定義及分類熟悉常見(jiàn)的交換技術(shù)，了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)精通計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)精通IP地址編址方案1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展歷史1.1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歸納起來(lái)大致經(jīng)歷以下五代第一代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（早期的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)）第二代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（遠(yuǎn)程大規(guī)?；ヂ?lián)）第三代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化階段）第四代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（局域網(wǎng)發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)出現(xiàn)）第五代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（下一代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)）1.1.2互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展經(jīng)過(guò)以下3個(gè)階段第一階段：從單個(gè)網(wǎng)絡(luò)ARPAnet向互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的過(guò)程第二階段：建成三級(jí)結(jié)構(gòu)的互聯(lián)網(wǎng)。三級(jí)為：主干網(wǎng)、地區(qū)網(wǎng)和校園網(wǎng)（或企業(yè)網(wǎng)）。第三階段：逐漸形成了多層次互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商（ISP：InternetServiceProvider）結(jié)構(gòu)的互聯(lián)網(wǎng)。1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)定義及類型1.2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概念

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義具有時(shí)代性，目前為止沒(méi)有形成標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的定義，普遍定義是指將地理位置不同的具有獨(dú)立功能的多臺(tái)計(jì)算機(jī)及其外部設(shè)備，通過(guò)通信線路連接起來(lái)，在網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)管理軟件及網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的管理和協(xié)調(diào)下，實(shí)現(xiàn)資源共享和信息傳遞的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類

局域網(wǎng)——LAN（LocalAreaNetwork），指覆蓋范圍較小，通常指幾千米以內(nèi)，一般位于一個(gè)建筑物或一個(gè)單位內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)。局域網(wǎng)是比較常見(jiàn)的應(yīng)用較廣的網(wǎng)絡(luò)。局域網(wǎng)隨著整個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和提高得到充分的應(yīng)用和普及，幾乎每個(gè)單位都有自己的局域網(wǎng)。甚至有些家庭中也有自己的小型局域網(wǎng)。

城域網(wǎng)——MAN（MetropolitanAreaNetwork），覆蓋范圍介于局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)之間，通常是在一個(gè)城市內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)連接（距離為10KM左右）。MAN與LAN相比擴(kuò)展的距離更長(zhǎng)，連接的計(jì)算機(jī)數(shù)量更多，在地理范圍上可以說(shuō)是LAN網(wǎng)絡(luò)的延伸。在一個(gè)大型城市或都市地區(qū)，一個(gè)MAN網(wǎng)絡(luò)通常連接著多個(gè)LAN網(wǎng)絡(luò)。

廣域網(wǎng)——WAN（WideAreaNetwork），分布距離遠(yuǎn)，通過(guò)各種類型的串行連接以便在更大的地理區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)接入。它一般是在不同城市之間的LAN或者M(jìn)AN網(wǎng)絡(luò)互連，地理范圍可從幾百公里到幾千公里。1.3交換技術(shù)及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)1.3.1交換技術(shù)1．電路交換

電路交換首先要求在通信雙方之間建立連接通道。在連接建立成功之后，雙方的通信活動(dòng)才能開始。通信雙方需要傳遞的信息都是通過(guò)已經(jīng)建立好的連接來(lái)進(jìn)行的，并且這個(gè)連接也將一直被維持到雙方的通信結(jié)束。在某次通信活動(dòng)的整個(gè)過(guò)程中，該連接將始終占用連接建立開始時(shí)通信系統(tǒng)分配給它的資源。電路交換往往基于電話網(wǎng)進(jìn)行。電路交換的優(yōu)缺點(diǎn)總結(jié)如下：

電路交換的優(yōu)點(diǎn)有：數(shù)據(jù)傳輸可靠、迅速、延遲小、有序，能實(shí)現(xiàn)透明傳輸。

電路交換的缺點(diǎn)有：帶寬固定，網(wǎng)絡(luò)資源利用率低，浪費(fèi)嚴(yán)重，初始連接建立慢。由于計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)具有突發(fā)性，所以電路交換不適合計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。2．報(bào)文交換

以報(bào)文為單位存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，是分組交換的前身。它采用“存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)”方式進(jìn)行傳送，無(wú)需事先建立線路，事后更無(wú)需拆除。報(bào)文交換同樣不適合計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。

報(bào)文交換的優(yōu)缺點(diǎn)總結(jié)如下：

報(bào)文交換的優(yōu)點(diǎn)有：多路復(fù)用，網(wǎng)絡(luò)資源利用率高，消息完整。

報(bào)文交換的缺點(diǎn)有：延遲大，實(shí)時(shí)性差，通信不可靠，設(shè)備功能較復(fù)雜。3．分組交換

以分組為單位存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，把欲發(fā)送的報(bào)文分成一個(gè)個(gè)的“分組”在網(wǎng)絡(luò)中傳送。分組交換適用于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，在實(shí)際應(yīng)用中有兩種類型：虛電路方式和數(shù)據(jù)報(bào)方式。分組交換的優(yōu)缺點(diǎn)總結(jié)如下：

分組交換的優(yōu)點(diǎn)有：數(shù)據(jù)傳輸可靠，迅速，線路利用率高。因?yàn)榉纸M是逐個(gè)傳輸，可以使后一個(gè)分組的存儲(chǔ)操作與前一個(gè)分組的轉(zhuǎn)發(fā)操作并行，采用流水線式傳輸方式減少了報(bào)文的傳輸時(shí)間。另外，傳輸一個(gè)分組所需的緩沖區(qū)比傳輸一份報(bào)文所需的緩沖區(qū)小得多，這樣因緩沖區(qū)不足而等待發(fā)送的機(jī)率及等待時(shí)間也必然少得多。

分組轉(zhuǎn)發(fā)的缺點(diǎn)有：仍存在存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延，結(jié)點(diǎn)交換機(jī)必須具有更強(qiáng)的處理能力。

分組交換與報(bào)文交換一樣，每個(gè)分組都要加上源、目的地址和分組編號(hào)等信息，一定程度上降低了通信效率，增加了處理時(shí)間，使控制復(fù)雜，增加了時(shí)延。當(dāng)分組交換采用數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)時(shí)，可能出現(xiàn)失序、丟失或重復(fù)分組的情況。分組到達(dá)目的結(jié)點(diǎn)時(shí)，要對(duì)分組按編號(hào)進(jìn)行排序等工作，增加了麻煩。如采用虛電路服務(wù)，雖無(wú)失序問(wèn)題，但有呼叫建立、數(shù)據(jù)傳輸和虛電路釋放三個(gè)過(guò)程。1.3.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)⑴速率：指的是數(shù)據(jù)的傳送速率，也稱為數(shù)據(jù)率或比特率，單位為bit/s，bit（比特，數(shù)據(jù)量的單位，一個(gè)比特是一個(gè)二進(jìn)制數(shù)字0或者1）。⑵帶寬：本意是指某個(gè)信號(hào)具有的頻帶寬度，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，帶寬指網(wǎng)絡(luò)的通信線路傳送數(shù)據(jù)的能力（單位時(shí)間內(nèi)從網(wǎng)絡(luò)中的某一個(gè)點(diǎn)到另外一個(gè)點(diǎn)所能通過(guò)的“最高數(shù)據(jù)率”，帶寬的單位為bit/s）；⑶吞吐量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過(guò)某個(gè)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)量。⑷時(shí)延：數(shù)據(jù)從網(wǎng)絡(luò)的一端發(fā)送數(shù)據(jù)幀到另一端所需要的時(shí)間。數(shù)據(jù)幀就是數(shù)據(jù)鏈路層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元，包括三部分：幀頭，數(shù)據(jù)部分，幀尾。其中，幀頭和幀尾包含一些必要的控制信息，如同步信息、地址信息、差錯(cuò)控制信息等；數(shù)據(jù)部分則包含網(wǎng)絡(luò)層傳下來(lái)的數(shù)據(jù)，如IP數(shù)據(jù)包。⑸往返時(shí)間RTT：表示從發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)開始，到發(fā)送方收到來(lái)自接收方的確認(rèn)，整個(gè)過(guò)程一共所經(jīng)歷的時(shí)間。⑹利用率：分為信道利用率和網(wǎng)絡(luò)利用率。信道利用率：指某信道有百分之幾的時(shí)間是被利用的，即有數(shù)據(jù)通過(guò)。網(wǎng)絡(luò)利用率：指全網(wǎng)絡(luò)的信道利用率的加權(quán)平均值。信道或網(wǎng)絡(luò)利用率并非越高越好，過(guò)高的利用率會(huì)產(chǎn)生非常大的時(shí)延。1.4常見(jiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1.4.1總線型

總線型結(jié)構(gòu)是使用同一媒體或電纜連接所有端用戶的一種方式，連接端用戶的物理媒體由所有設(shè)備共享，各工作站地位平等，無(wú)中央結(jié)點(diǎn)控制。數(shù)據(jù)信息是以廣播的形式進(jìn)行傳播。各結(jié)點(diǎn)在接受信息時(shí)都進(jìn)行地址檢查，看是否與自己的工作站地址相符，相符則接收。

總線型結(jié)構(gòu)必須解決的問(wèn)題是確保端用戶使用媒體發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)不會(huì)出現(xiàn)沖突。它是通過(guò)載波監(jiān)聽多路訪問(wèn)/沖突檢測(cè)（CSMA/CD）來(lái)解決碰撞問(wèn)題的。1.4.2環(huán)型

環(huán)型結(jié)構(gòu)在LAN中使用較多。該結(jié)構(gòu)中的傳輸媒體從一個(gè)端用戶到另一個(gè)端用戶，直到所有的端用戶連成環(huán)型。數(shù)據(jù)在環(huán)路中沿著一個(gè)方向在各個(gè)節(jié)點(diǎn)間傳輸，信息從一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳送到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)。1.4.3星型

星型結(jié)構(gòu)是指各工作站以星型方式連接成網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)有中央結(jié)點(diǎn)，便于集中控制，端用戶之間的通信必須經(jīng)過(guò)中央結(jié)點(diǎn)。

星型拓?fù)涞膬?yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在，端設(shè)備故障不會(huì)影響其它端用戶間的通信，另外該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)延遲較小，系統(tǒng)可靠性較高。其缺點(diǎn)主要表現(xiàn)在中央結(jié)點(diǎn)故障將導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓。樹型

樹型拓?fù)淇梢哉J(rèn)為是多級(jí)星型結(jié)構(gòu)組成，這種多級(jí)星型結(jié)構(gòu)自上而下呈三角分布，就像一棵樹一樣，最頂端的枝葉少，中間多，最下面最多。樹的最下端相當(dāng)于網(wǎng)絡(luò)的接入層，樹的中間部分相當(dāng)于網(wǎng)絡(luò)的匯聚層，樹的最頂端相關(guān)于網(wǎng)絡(luò)的核心層。

樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)有：

⑴易擴(kuò)展——可以延伸出很多分支和子分支，并且很容易連入網(wǎng)絡(luò)；

⑵故障隔離較容易——若某一分支的節(jié)點(diǎn)或線路發(fā)生故障，很容易將故障分支與整個(gè)網(wǎng)絡(luò)隔離開來(lái)。樹型拓?fù)涞娜秉c(diǎn)有：各個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)根的依賴性太大，如果根發(fā)生故障，則影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的正常工作。1.4.5網(wǎng)狀型

網(wǎng)狀型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在廣域網(wǎng)中得到廣泛應(yīng)用，節(jié)點(diǎn)之間有多條路徑相連。數(shù)據(jù)流的傳輸有多條路徑可供選擇，在數(shù)據(jù)流傳輸過(guò)程中選擇適當(dāng)?shù)穆酚?，從而繞過(guò)失效的或繁忙的節(jié)點(diǎn)。這種結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，成本較高，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議也較復(fù)雜，但可靠性較高。

網(wǎng)狀拓?fù)涞膬?yōu)點(diǎn)有：節(jié)點(diǎn)間路徑多，碰撞和阻塞發(fā)生概率小；局部故障不影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，可靠性高。網(wǎng)狀拓?fù)涞娜秉c(diǎn)有：網(wǎng)絡(luò)關(guān)系復(fù)雜，建網(wǎng)較難；網(wǎng)絡(luò)控制機(jī)制復(fù)雜，需采用復(fù)雜的路由算法和流量控制機(jī)制。1.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)1.5.1OSI參考模型OSI（OpenSystemInterconnect），即開放系統(tǒng)互聯(lián)。OSI參考模型是ISO（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織）在1985年提出的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)參考模型。該體系結(jié)構(gòu)將網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)定義為七層架構(gòu)，層次結(jié)構(gòu)從下到上分別為：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、運(yùn)輸層（或傳輸層）、會(huì)話層、表示層和應(yīng)用層。具體如圖1.6所示。物理層

處于OSI參考模型的最底層，主要定義物理設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)，如網(wǎng)線的接口類型、光纖的接口類型。它的主要作用是傳輸比特流。這一層的數(shù)據(jù)單元稱為比特。數(shù)據(jù)鏈路層

數(shù)據(jù)鏈路層為網(wǎng)絡(luò)層提供服務(wù)，主要任務(wù)是將從網(wǎng)絡(luò)層接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行MAC地址（網(wǎng)卡的地址）的封裝與解封裝。實(shí)現(xiàn)這一層功能常見(jiàn)的設(shè)備是交換機(jī)和網(wǎng)絡(luò)適配器（簡(jiǎn)稱網(wǎng)卡），該層傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單元稱為數(shù)據(jù)幀。數(shù)據(jù)幀中包含物理地址、控制碼、數(shù)據(jù)及校驗(yàn)碼等信息。網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層是為運(yùn)輸層提供服務(wù)，傳送的協(xié)議數(shù)據(jù)單元稱為數(shù)據(jù)包或分組。該層的主要作用是解決如何使數(shù)據(jù)包通過(guò)結(jié)點(diǎn)傳送的問(wèn)題，即通過(guò)路徑選擇算法將數(shù)據(jù)包送到目的地。另外，為避免通信子網(wǎng)中出現(xiàn)過(guò)多的數(shù)據(jù)包而造成網(wǎng)絡(luò)阻塞，需要對(duì)流入的數(shù)據(jù)包數(shù)量進(jìn)行控制。當(dāng)數(shù)據(jù)包要跨越多個(gè)通信子網(wǎng)才能到達(dá)目的地時(shí)，還要解決網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的問(wèn)題。運(yùn)輸層

運(yùn)輸層的作用是為上層協(xié)議提供端到端的可靠和透明的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，包括處理差錯(cuò)和流量控制等問(wèn)題。該層向高層屏蔽了下層數(shù)據(jù)通信的細(xì)節(jié)，使高層用戶看到的只是兩個(gè)傳輸實(shí)體間的一條主機(jī)到主機(jī)的、可由用戶控制和設(shè)定的、可靠的數(shù)據(jù)通路。

運(yùn)輸層傳送的協(xié)議數(shù)據(jù)單元稱為段或報(bào)文。會(huì)話層

會(huì)話層主要功能是管理和協(xié)調(diào)不同主機(jī)上各種進(jìn)程之間的通信，即負(fù)責(zé)建立、管理和終止應(yīng)用程序之間的會(huì)話。會(huì)話層得名的原因是它很類似兩個(gè)實(shí)體間的會(huì)話概念。表示層

主要用于處理兩個(gè)通信系統(tǒng)中交換信息的表示方式。為上層用戶解決用戶信息的語(yǔ)法問(wèn)題。它包括數(shù)據(jù)格式交換、數(shù)據(jù)加密與解密、數(shù)據(jù)壓縮與終端類型的轉(zhuǎn)換。應(yīng)用層

應(yīng)用層是OSI中的最高層。該層確定進(jìn)程之間通信的性質(zhì)，以滿足用戶的需要。應(yīng)用層不僅要提供應(yīng)用進(jìn)程所需要的信息交換和遠(yuǎn)程操作，而且還要作為應(yīng)用進(jìn)程的用戶代理，來(lái)完成一些為進(jìn)行信息交換所必需的功能。1.5.2TCP/IP體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)接口層

是TCP/IP體系結(jié)構(gòu)的最低層，負(fù)責(zé)處理與傳輸介質(zhì)相關(guān)的細(xì)節(jié)，用于接收上層IP數(shù)據(jù)報(bào)并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送，或者從網(wǎng)絡(luò)上接收物理幀，取出IP數(shù)據(jù)報(bào)，交給上層網(wǎng)絡(luò)層（IP層）。

網(wǎng)絡(luò)接口層有關(guān)的網(wǎng)絡(luò)類型有：以太網(wǎng)、FDDI、令牌環(huán)、令牌總線、X.25、幀中繼以及ATM等。常見(jiàn)的協(xié)議有：串行線路網(wǎng)際協(xié)議（SLIP：SerialLineInternetProtocol）、高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程（HDLC：HighLevelDataLinkControl）以及點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議（PPP：Point-to-PointProtocol等。網(wǎng)際層

是整個(gè)體系結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部分，負(fù)責(zé)提供端到端通信，使主機(jī)可以把分組發(fā)送給任何網(wǎng)絡(luò)，并使分組獨(dú)立地傳向目標(biāo)。分組可能經(jīng)由不同的網(wǎng)絡(luò)，不同的順序到達(dá)。主要協(xié)議：網(wǎng)際互聯(lián)協(xié)議（IP：Internetprotocol）。運(yùn)輸層

運(yùn)輸層使源端和目的端機(jī)器上的對(duì)等實(shí)體間進(jìn)行會(huì)話。主要協(xié)議：傳輸控制協(xié)議（TCP：TransmissionControlProtocol

）以及用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議（UDP：UserDatagramProtocol）。TCP是面向連接的協(xié)議，提供可靠的報(bào)文傳輸和對(duì)上層應(yīng)用的連接服務(wù)。因此，除了基本的數(shù)據(jù)傳輸外，它還有可靠性保證、流量控制、多路復(fù)用、優(yōu)先權(quán)和安全性控制等功能。UDP是面向無(wú)連接的不可靠傳輸協(xié)議，主要用于不需要TCP的排序和流量控制等功能的應(yīng)用程序。應(yīng)用層向用戶提供常用的應(yīng)用程序，如，電子郵件、文件傳輸協(xié)議、遠(yuǎn)程登錄、域名服務(wù)、超文本傳輸協(xié)議等。1.5.3兩種體系結(jié)構(gòu)的關(guān)系OSI參考模型只獲得了一些理論研究成果，它并沒(méi)有得到市場(chǎng)的認(rèn)可，在市場(chǎng)化方面卻失敗了，而非國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP體系結(jié)構(gòu)獲得了最廣泛的應(yīng)用，常被稱為事實(shí)上的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

兩類體系結(jié)構(gòu)的對(duì)應(yīng)關(guān)系為：OSI參考模型的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層對(duì)應(yīng)TCP/IP體系結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)接口層，OSI參考模型的網(wǎng)絡(luò)層對(duì)應(yīng)TCP/IP體系結(jié)構(gòu)的網(wǎng)際層，OSI參考模型的運(yùn)輸層對(duì)應(yīng)TCP/IP體系結(jié)構(gòu)的運(yùn)輸層，OSI參考模型的應(yīng)用層、表示層以及會(huì)話層對(duì)應(yīng)TCP/IP體系結(jié)構(gòu)的應(yīng)用層。1.5.4各層對(duì)應(yīng)常見(jiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備TCP/IP體系結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)接口層對(duì)應(yīng)OSI物理層及數(shù)據(jù)鏈路層。物理層常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備有集線器（HUB），通過(guò)集線器互聯(lián)的局域網(wǎng)，理論上講仍然屬于總線型結(jié)構(gòu)，屬于共享介質(zhì)傳輸，需要通過(guò)CDMA/CD協(xié)議解決沖突問(wèn)題。目前集線器基本被市場(chǎng)淘汰，網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)時(shí)很少使用集線器。

數(shù)據(jù)鏈路層常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備有網(wǎng)橋（Bridge）、網(wǎng)卡、交換機(jī)（Switch）等。其中網(wǎng)橋已被市場(chǎng)淘汰，取而代之的是交換機(jī)。網(wǎng)卡用于終端電腦聯(lián)網(wǎng)時(shí)的必備設(shè)備。僅僅使用交換機(jī)進(jìn)行互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)部分只工作到數(shù)據(jù)鏈路層，處理的協(xié)議數(shù)據(jù)單元為幀。工作在數(shù)據(jù)鏈路層的設(shè)備不僅具有數(shù)據(jù)鏈路層的功能同時(shí)也具有物理層的功能，具有向下兼容性。

網(wǎng)絡(luò)層常見(jiàn)的設(shè)備有路由器和三層交換機(jī)。該層主要處理的協(xié)議數(shù)據(jù)單元為IP數(shù)據(jù)報(bào)，主要針對(duì)IP數(shù)據(jù)報(bào)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。路由器在轉(zhuǎn)發(fā)分組時(shí)最高只工作到網(wǎng)際層，而不涉及運(yùn)輸層和應(yīng)用層。特別說(shuō)明的是工作于網(wǎng)絡(luò)層的設(shè)備同時(shí)具有數(shù)據(jù)鏈路層和物理層的功能。

應(yīng)用層和運(yùn)輸層這兩個(gè)高層協(xié)議數(shù)據(jù)單元通常是由終端主機(jī)處理的。也就是說(shuō)終端主機(jī)具有TCP/IP四層的全部功能。1.6IP地址1.6.1IP地址簡(jiǎn)介IP地址指互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議地址（InternetProtocolAddress），又稱網(wǎng)際協(xié)議地址。IP地址是IP協(xié)議提供的一種統(tǒng)一的地址格式，為互聯(lián)網(wǎng)上每一臺(tái)主機(jī)分配的邏輯地址。

目前IP地址的版本有IPv4和IPv6，IPv4是由32位二進(jìn)制數(shù)組成，通常被劃分為4個(gè)8位二進(jìn)制數(shù)。為了便于書寫，IPv4通常用點(diǎn)分十進(jìn)制數(shù)表示成a.b.c.d的形式，其中，a,b,c,d都是0~255之間的十進(jìn)制整數(shù)。如IP地址192.168.1.1，實(shí)際上是32位二進(jìn)制數(shù)11000000101010000000000100000001。理論上講，IPv4地址總數(shù)量為232=4294967296個(gè)，在當(dāng)時(shí)IP地址誕生時(shí)的現(xiàn)狀來(lái)看，這么龐大的地址數(shù)量是很難耗盡的。IP地址編址方法共經(jīng)歷了3個(gè)歷史階段。第一個(gè)階段：分類的IP地址。這是最基本的編制方法，在1981年就制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。第二個(gè)階段：子網(wǎng)的劃分。這是對(duì)最基本編址方法的改進(jìn)，其標(biāo)準(zhǔn)RFC950在1985年獲得通過(guò)。第三個(gè)階段：構(gòu)成超網(wǎng)。這是比較新的無(wú)分類編址方法。1993年提出后很快就得到推廣應(yīng)用。1.6.2分類的IP地址

整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)（Internet）看成是一個(gè)單一的、抽象的網(wǎng)絡(luò)，IP地址就是給每個(gè)連接在互聯(lián)網(wǎng)上主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)接口（或者路由器端口）分配在全世界范圍內(nèi)唯一的32位的標(biāo)識(shí)符。

在IP地址編址的第一個(gè)階段，將IP地址劃分為若干個(gè)固定類，每一類地址都由兩個(gè)固定長(zhǎng)度的字段組成，其中一個(gè)字段是網(wǎng)絡(luò)號(hào)，它標(biāo)志主機(jī)（或路由器）所連接到的網(wǎng)絡(luò)，而另一個(gè)字段則是主機(jī)號(hào)，它標(biāo)志該主機(jī)（或路由器）。

可見(jiàn)網(wǎng)絡(luò)號(hào)在全世界范圍內(nèi)是唯一的，同時(shí)在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)號(hào)所指明的網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)主機(jī)號(hào)也必須是唯一的。由此可見(jiàn)，一個(gè)IP地址在整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)范圍內(nèi)是唯一的。1．A類IP地址A類IPv4地址網(wǎng)絡(luò)位占一個(gè)字節(jié)即8位，主機(jī)位占三個(gè)字節(jié)即24位。由于該類地址主機(jī)位占的位數(shù)多，所以一個(gè)A類網(wǎng)絡(luò)可分配的主機(jī)數(shù)比較多，因此A類網(wǎng)絡(luò)適合網(wǎng)絡(luò)規(guī)模比較大的網(wǎng)絡(luò)。2．B類IP地址

相對(duì)于A類IPv4地址針對(duì)大型網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)而言，B類IPv4地址針對(duì)中型網(wǎng)絡(luò)而設(shè)計(jì)的。其網(wǎng)絡(luò)位和主機(jī)位均占有兩個(gè)字節(jié)的位數(shù)。3．C類IP地址

前面的A類和B類IPv4地址分別針對(duì)大型網(wǎng)絡(luò)和中型網(wǎng)絡(luò)而設(shè)計(jì)的，而C類IPv4地址則針對(duì)小型網(wǎng)絡(luò)而設(shè)計(jì)的。C類IPv4地址網(wǎng)絡(luò)位占3個(gè)字節(jié)即24位，主機(jī)位占1個(gè)字節(jié)即8位。可見(jiàn)C類IPv4地址可分配的網(wǎng)絡(luò)數(shù)是最多的，但每個(gè)C類網(wǎng)絡(luò)可分配的主機(jī)數(shù)是最少的。4．D類IP地址D類地址用于多播，它不指向特定的網(wǎng)絡(luò)，用來(lái)一次尋址一組計(jì)算機(jī)。5．E類IP地址E類地址保留為今后使用。1.6.3子網(wǎng)劃分

從1985年起在IP地址中又增加了一個(gè)子網(wǎng)號(hào)字段，將IP地址從兩級(jí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成三級(jí)結(jié)構(gòu)。劃分子網(wǎng)是從主機(jī)位借用若干位作為子網(wǎng)位，相應(yīng)地主機(jī)位也就減少相同的位數(shù)。

劃分子網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下方面：⑴減少了IP地址的浪費(fèi)；⑵使網(wǎng)絡(luò)的組織更加靈活；⑶更便于維護(hù)和管理；⑷減少?gòu)V播報(bào)文的影響，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能；⑸提高網(wǎng)絡(luò)安全性，增加安全策略設(shè)置的靈活性。無(wú)分類編址CIDR

劃分子網(wǎng)在一定程度上緩解了互聯(lián)網(wǎng)在發(fā)展中遇到的難題。然而在1992年互聯(lián)網(wǎng)仍然面臨3個(gè)必須盡早解決的問(wèn)題：⑴B類地址在1992年已分配了近一半，眼看即將分配完畢⑵互聯(lián)網(wǎng)主干網(wǎng)上的路由表中的項(xiàng)目數(shù)急劇增長(zhǎng)⑶整個(gè)IP