Inernet技术基础

清晨之鸟

Inernet技术基础
第一节 Internet协议
第二节 IP 地址
第三节 特殊 IP 地址

  
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第二章 Inernet技术基础
  
第一节 Internet协议
一． Internet 的通信协议
1.TCP/IP 通信协议
目前 Internet 使用的标准核心协议是TCP/IP协议,它是一个协议族，包括100多个协议。包括：底层协议规范如（TCP,IP，UDP, ICMP）和应用层协议（STMP,MIMA，FTP, HTTP等）。可用于局域网和广域网通信。
TCP(Transmission Control Protocol):传输控制协议。
IP（Internet Protocol）：网际协议。
TCP和IP的作用：
IP的作用是控制互联网上的数据传输，负责将协议数据单元从一个节点传到另一个节点；它提供 不可靠、面向无连接和尽最大努力投递 分组服务，不保证服务的质量，差错控制则由 ICMP完成。提供三个基本功能：1.基本数据单元的传送，2.IP软件执行路由，3.主机和路由器如何处理分组。
TCP 负责从端到端的正确传递。 提供可靠的、面向连接的、全双工的数据流传输服务。
TCP和IP协同工作，它的作用是在发送和接收计算机系统之间维持连接，提供无差错的通信服务，保证数据传输的正确性。
•  重点提示：计算机网络协议是对计算机之间相互交换信息的方式、秩序以及参数作出的共同的约定和规则。它是计算机用来彼此交谈的一种标准语言。为保证 Internet 上运行的各不相同的软件系统和硬件系统之间能够互通信息、协调运作， Internet 使用着一族网络协议。其中最核心的两个协议是 TCP/ Ｉ P 协议，其次是众多的应用协议。
  
2. TCP/IP的层次结构
应用层
应用服务系统
SMTP, FTP, HTTP, DNS, TELNET
报文
运输层
计算机程序 ----- 计算机程序之间的通信
TCP, UDP
分组
网际层
计算机 ----- 计算机之间的通信
IP, ICMP
IP 数据报
网络接口层
负责网络层与硬件设备之间的联系
逻辑链路控制和媒体访问控制 ARP, RARP, ARP,(802.3) （ HDLC, FDDI ）
帧
  

  
2. 其它协议
（ 1 ） ARP( 地址转换协议 ) ：完成由 IP 地址对应的 MAC 地址。
（ 2 ） RARP( 反向地址转换协议 ) ：完成由 MAC 地址对应的 IP 地址。
以由两个协议动态是进行 MAC 地址和 IP 地址的转换。
（ 3 ） SLIP （串行网际协议）：
（ 4 ） PPP （点对点协议）：拨号网络协议，采用 MODEM ， HDLC 串行位线等的多协议。
(5) HTTP
(6) FTP
(7) SMTP
(8) SNMP
  
第二节 IP 地址
  
•  Internet 是由全球的计算机网络互联而成，联入其中的计算机已有数百万台，而且仍在继续发展。为保证如此众多的计算机之间能互相识别并进行通信，必须为每台计算机编号注册。人们通常将对 Internet 网中的每台计算机的编号称为 IP 地址。对应于每个 IP 地址，都可起一个名字，称为域名，就如同在校学生既有学号，又有姓名一样，不过姓名可能有同名同姓，而连入 Internet 中的每台计算机只能有唯一的 IP 地址和域名，否则就无法区别。
  
•  目前有如下机构代管地址分配：
APNIC （亚太地区网络信息中心）负责亚太地区各国；
RIPENCC 负责欧洲各国；
其余各国由 InterNIC 负责。
  
•  Internet 地址：
•  二进制。
(255) 10 = （ ） 2 ， (127) 10 = （ ） 2 ， (192) 10 = （ ） 2, (191) 10 = （ ） 2 , (00001010) 2 = （ ） 10 ， (11100000) 2 = （ ） 10 ，
1. IP地址和域名：
Internet网是由不同物理网络互连而成，不同网络之间实现计算机的相互通信必须有相应的地址标识， 因遵循 IP 协议，称 IP 地址 , IP地址是指接入Internet网络的计算机的地址编号。IP地址占用四个字节（？？位）， 由 4 组 8 位二进制数组成 ，相邻数字间用圆点分隔。 如： 10000111 . 01101111 . 00000101 . 00011011 ， 由于二进制使用起来不方便，用户使用 “点分十进制”方式表示 135.111.5.27 。
IP 地址具有唯一性
  
2 ． IP 地址的组成与分类
IP 地址是一个数字型编码，由网络号 ( 网络地址 ) 和和主机号组成。
十进制：郑大： 202.196.64.1
202.197.58.58
IP 地址分为： A ， B ， C 三类：
A------ 大型网络
B------ 中型网络
C------ 小型网络
A类地址通常被分配给大规模网络，
B类地址分配给较大的局域网和广域网，
C类地址则通常被分配给较小的局域网络。
  
A类地址是以0开头，第一字节表示网络号，第二、三、四字节表示网络中的主机号，网络数量少，最多可以表示126个网络号，每一网络中最多可以有16646144(256*256*254)个主机号。用于大型网络
0******* ******** ******** ********
l—126 0—255 0—255 1—254 IP 地址范围为： 1.x.y.z ～ 126.x.y.z
　　 B类地址的特点是以l0开头，第一、二字节表示网络号，第二、三字节表示网络中的主机号，最多可以表示16384(=64*256)个网络号，每一网络中最多可以有65024(=256*254)个主机号。中等规模的网络（各区网管中心）
10****** ******** ******** ********
128一191 0—255 0—255 1—254 IP 地址范围为： 128.x.y.z ～ 191.x.y.z
　　 C：这类地址的特点是以110开头，第一、二、三字节表示网络号，第四字节表示网络中的主机号，网络数量比较多，可以有2097152个网络号，每一网络中最多可以有254个主机号。（小型网络，如校园网）
110***** ******** ******** ********
192—233 0—255 0—255 1—254 IP 地址范围为： 192.x.y.z ～ 223.x.y.z 。
IP地址规定：
　网络号不能以 (01111111)127开头，第一字节不能全为0，也不能全为l(255)。
　主机号不能全为 0，也不能全为l。
子网号也不能全为 0，也不能全为1
  
练习 ：说出下列 IP地址属于哪位IP地址
0.25.54.44
10.2.10.52
126.125.152.254
127.0.41.15
128.94.12.255
191.45.255.12
192.168.0.1
202.196.64.12
223.65.48.89
224.85.152.45
2、子网掩码：
为了确定 IP地址的哪部分代表网络号，哪部分代表主机号，以及判断两个IP地址是否属于同一网络,就产生的子网掩码的概念，子网掩码按IP地址的格式给出，除主机地址外全设为1（即网络号对应的掩码是1，如果是0即标识主机号）。 A、B、C类IP地址的默认子网掩码如下：
A： 255．O．O．0
B： 255．255．0．O
C： 255．255.255．0
用子网掩码判断 IP地址的网络号与主机号的方法是用IP地址与相应的子网掩码进行 与运算 ，结果相同表示同一个网段（子网），通信不经过路由器；否则表示两个IP地址属于不同子网。当然也可以区分出一个IP地址的网络号部分和主机号部分（不为0的是网络号）。
例 1 ： 10.68.89.1是哪类IP地址，如果子网掩码为255．0．0，O，它的网络号是多少？
解：将它们分别转化为二进制为
进行与运算
不为 0的段是：
例 2 ： 202．30．152.3和202．30．152．80是哪IP地址？如果默认子网掩码为255．255．255．0，问它们是否处于同一网络？
解：与运算结果是 …，说明它们处于同一网络段。通信不经过路由器。
练习 ：如果默认子网掩码为 255．255．255．0，问202.196.72.66和202.196.64.1之间需不需要经过路由器。
  
3.子网(Subnet)
子网掩码的另一功能是用来划分子网。在实际应用中，经常遇到一个网段内的实际的主机数目没有那么多，或者网络号不够的问题，可以用主机的一些地址把网段划分为更小的单元即子网。采用的方法就是将主机号地址的一些二进制位划分出来用来标识子网。这时从主机地址字段中借若干位来表示子网的地址。
例： B类
1
0
网络
网络
主机
主机
1
0
网络
网络
子网
主机
主机
处于同一子网段上的主机可以直接通信，不同子网段上的主机通信要经过路由器。
在借用主机位的原则是，从左借起，借用几位，相应的子网掩码用 1标识出来，当然主机位还是用0表示。
如 : C类地址，借用1位主机位：
255.255.255.128 （10000000）
借用 2位主机位：
255.255.255.192 (11000000)
借用 3位主机位：（思考）
255.255.255.
例：
子网数
每个子网的主机数
所需位数
子网掩码
0
32766
1
255.225.128.0
2
16382
2
255.255.192.0
6
8190
3
255.255.224.0
14
4094
4
255.225.240.0
30
2046
5
255.255.248.0
62
1022
6
255.255.252.0
126
510
7
255.225.254.0
254
254
8
255.255.255.0
  
例 1：求 子网掩码 255.255.192.0将IP地址191.10.xxxx.xxxx划分为哪几个子网？
解： 首先将 IP地址和子网掩码写成二进制的形式：
IP地址： 191　　 10 　　xxxx xxxx
10111111 00001010 10001011 00011110
　　　　子网掩码： 255 　　255 　　192　　 0
11111111 11111111 11000000 00000000
由IP地址知这是个B类地址，它的前两个字节（16位）是网络号，但由子网掩码知后十四位都是0，与IP地址与运算后只能是0，所不同的是192的前两位，它将主机位借用成了子网位（借用2位）。对应于这两位的IP地址位可有四种情况：00，01，10，11，它们和11与运算的结果分别是：00，01，10，11，分别标识出一个子网段，因此这时它化分为4个子网段。分别是：
191.10.0.0----191.10.63.255
191.10.64.0----191.10.127.255
191.10.128.0----191.10.191.255
191.10.192.0----191.10.255.255
又因为 IP地址规定子网号和主机号不能全为0也不能全为1，所以 子网块的首、尾两块不能使用 。因此：子网段减少为
191.10.64.1----191.10.127.254
191.10.128.1----191.10.191.254
又由于每个子网块中的可分配主机块又有首、尾两个不能使用（一个是子网网络地址，一个是子网广播地址），所以主机块分别为 65～126、129～190，因此子网掩码为255.255.192.0时，将该IP地址段共分为以下2个子网：
191.10.65.1----191.10.126.254
191.10.129.1----191.10.190.254
子网地址分别是： 0.0.64.0和0.0.128.0（？？？？）
子网广播地址分别是： 191.10.128.255和191.10.255.255
  
练习： 子网掩码 255.255.255.192将Ip地址192.10.139.xxxx划分为哪几个子网？
  
例 2 ：子网掩码为 255.255.192.0，Ip地址为191.10.139.30，求该地址的子网号和主机号分别是多少？
解 ：首先将 IP地址和子网掩码写成二进制的形式：
IP地址： 191　　 10 　　139 30
10111111 00001010 10001011 00011110
　　　　子网掩码： 255 　　255 　　192　　 0
11111111 11111111 11000000 00000000
　　　因为 IP地址是以191开头的，这是一个B类地址，前两个字节是网络　　号。子网掩码其中对应于网络地址部分为全1, 对应于主机地址部分为0。
　　由 191=11000000知道，主机地址的头两位用于子网号，后十四位用于主机号。
　　再看 IP地址，主机标识部分的头两位为：10，后十四位为：001011 00011110。那么：
10 000000 为子网地址即是128
00 01011为主机地址即是11
故得：子网号： 0.0.128.0
　　　 主机号： 0.0.11.30
习题 ： IP= 192.55.12.120， 子网掩码=255.255.255.240，求子网号和主机号?
例 3： 要将 B类IP地址168.195.0.0划分成27个子网，如何设置子网掩码？
方法：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。
•  27=11011
•  该二进制为五位数， N = 5
•  将 B 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。
  
习题： 要将 192.168.1.0 划分成四个子网，试求其对应的子网掩码和主机块？
  
3、网关地址（路由地址）：在Internet网中，网关是一种连接内部网与Internet上其它网的中间设备。网关地址是可以理解为内部网与Internet网信息传输的通道地址。（路由器地址）
例： 202.112.124.200
255.255.255.0
202.112.154.2

  
3. 域名地址：
使用 Internet 像使用电话要知道并拨打对方电话号码一样，要知道对方的 IP 地址并输入计算机。由于数字形式的 IP 地址对于用户来说既不直观，也不便于记忆。因此有人设想若用一些有意义的名字来标识计算机，将会大大方便人们的记忆和使用。于是产生了域名和域名系统． Internet 的域名系统 DNS （ Domain Name System ）较好地解决了ＩＰ地址不便记忆的问题。域名系统实际上是 Internet 规定的一套命名机制。按域名系统定义的 Internet 地址的名字称为域名 (Domain Name) 。 Internet 的域名系统是一种分布型层次的命名机制。域名系统由若干子域 (Sub-domain) 构成，子域和子域之间以圆点相隔。域名从左到右涉及的范围越来越宽，最后的字符串被称为顶层域（ top level domain ）。
例：郑州大学 WWW 服务器的域名：　　 www.zzu.edu.cn
从右至左： cn 被称为顶层域名或称地理域名（ cn 是中国的国别代码）； edu 为二级子域或称组织域名 (edu 代表教育科研 ) ； zzu 为三级子域名称或称单位域名（ zzu 为江苏理工大学的缩写；ＷＷＷ是设备名称，代表ＷＷＷ服务器．由此可知，域名比 IP 地址直观易记。不同的子域由不同层次的机构分别进行命名和管理。
Internet 的顶层域名命名方法在 RFC920 （ Request For Comments ）中作了规定。国家名称的缩写按照 ISO3166 标准书写。传统上美国以外的国家主机即顶层域名采用国家（或地区）名称的缩写。美国的域名比较特殊。其顶层域名按照主机所属的组织机构分为七类
  
•  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 ;
•  例如主机域名： netlab .cs .nankai .edu .cn
  
网络实验室 计算机系 南开大学 教育机构 中国
表示的是中国南开大学计算机系网络实验室的主机。
•  例如主机域名为：
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。
网址命名采用分层机制：
从右向左： 第一级子域名，第二级子域名。。。
主机名 . 单位名 . 类型名 . 国家代码
子域名 . 子域名 . 子域名 . 域名
主机名 . 网点名 .
第一级：代表国家代码 ( 顶级域名 ) 。 常见顶级域名： CN: HK: JP UK AU。
美国没有第一级
第二级：主机所属的网络性质和地区：（网络域）
EDU GOV NET COM ORG WEB BJ SH TJ HA
www.263.net
www.nlc.gov.cn
www.microsoft.com
www.zz.ha.cn
第三级：所在的单位或机构名（机构域）： ZZU,ZZ,BTA,NANKAI,PKU
第四级：主机名（主机域）：同用户确定的主机的名称。 PUBLIC.BTA.NET.CN.
域名地址 -------------DNS---------- à IP 地址
部门名 --------------- 接线员 ------------ 电话号码
  
202.196.64.1------------
www.zzu.edu.cn
www.sina.com.cn
www.china.com
•  域 名 ---- 用字符表示的网络主机名，是一种主机标识符；
•  IP 地址 ---- 数字型 , 难于记忆与理解；
域 名 ---- 字符型，直观，便于记忆与理解；
•  IP 地址 ---- 用于网络层；
域 名 ---- 用于应用层；
•  IP 地址与域名应该是全网唯一的，它们之间具有对应关系；
com 商业机构　 int 国际组织
org 非盈利组织 edu 教育科研机构
mil 军事机关 gov 政府部门
net 网络信息中心 (NIC) 和网络控制中心
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
  
  
第三节 特殊 IP 地址
一、 0.0.0.0
严格说来， 0.0.0.0 已经不是一个真正意义上的 IP 地址了。它表示的是这样一个集合：所有不清楚的主机和目的网络。这里的“不清楚”是指在本机的路由表里没有特定条目指明如何到达。对本机来说，它就是一个“收容所”，所有不认识的“三无”人员，一律送进去。如果你在网络设置中设置了缺省网关，那么 Windows 系统会自动产生一个目的地址为 0.0.0.0 的缺省路由。表示本地网络。
二、广播地址：主机地址各位均为“ 1 ”的 I P 地址用于广播之用。所以称为广播地址。广播地址又可分为直接广播地址和有限广播地址。
1. 直接广播地址： 主机地址各位均为“ 1 ”的 I P 地址，直接对给定的网络段进行广播发送。
例 ：如果子网掩码是 255.255.255.192 求 192.168.12.68 的直接广播地址。
解：将它们写成二进制形式
01000100
11000000
主机位都是 1 的地址是： 192.168.12.127
那么它的直接广播地址是 192.168.12.127
练习 ：如果子网掩码是 255.255.255.192 求 192.168.12.125 的直接广播地址
2. 有限广播地址： 255.255.255.255 ，或称：限制广播地址，本地广播地址。对本机来说，这个地址指本网段内 ( 同一广播域 ) 的所有主机。如果翻译成人类的语言，应该是这样：“这个房间里的所有人都注意了！”这个地址不能被路由器转发。
三、 127.0.0.1 （回送地址，环回地址 ） 127.0.0.2
网络地址为“ 11111110 ”的地址称本机地址，主要用于网络软件测试以及本地机进程间通信的地址。用汉语表示，就是“我自己”。在 Windows 系统中，这个地址有一个别名“ Localhost ”。寻址这样一个地址，是不能把它发到网络接口的。除非出错，否则在传输介质上永远不应该出现目的地址为“ 127.0.0.1 ”的数据包。
四、 224.0.0.1
组播地址，注意它和广播的区别。从 224.0.0.0 到 239.255.255.255 都是这样的地址。 224.0.0.1 特指所有主机， 224.0.0.2 特指所有路由器。这样的地址多用于一些特定的程序以及多媒体程序。如果你的主机开启了 IRDP(Internet 路由发现协议，使用组播功能 ) 功能，那么你的主机路由表中应该有这样一条路由。
五、 169.254.x.x
如果你的主机使用了 DHCP 功能自动获得一个 IP 地址，那么当你的 DHCP 服务器发生故障，或响应时间太长而超出了一个系统规定的时间， Wingdows 系统会为你分配这样一个地址。如果你发现你的主机 IP 地址是一个诸如此类的地址，很不幸，十有八九是你的网络不能正常运行了。
六、 10.x.x.x 、 172.16.x.x ～ 172.31.x.x 、 192.168.x.x
私有地址，这些地址被大量用于企业内部网络中。一些宽带路由器，也往往使用 192.168.1.1 作为缺省地址。私有网络由于不与外部互连，因而可能使用随意的 IP 地址。保留这样的地址供其使用是为了避免以后接入公网时引起地址混乱。使用私有地址的私有网络在接入 Internet 时，要使用地址翻译 (NAT) ，将私有地址翻译成公用合法地址。在 Internet 上，这类地址是不能出现的。
对一台网络上的主机来说，它可以正常接收的合法目的网络地址有三种：本机的 IP 地址、广播地址以及组播地址。
习题：
1. 某主机的 IP 地址为 202.113.25.55 ，子网掩码为 255.255.255.240 。该主机的有限广播地址为（ ）
A 、 202.113.25.255 B 、 202.113.25.240
C 、 255.255.255.55 D 、 255.255.255.255
2. IP 服务的 3 个主要特点是（ ）
A 、不可靠、面向无连接和尽最大努力投递
B 、可靠、面向连接和尽最大努力投递
C 、不可靠、面向连接和全双工
D 、可靠、面向无连接和全双工
4. 下面的 IP 地址中哪一个是 B 类地址？
A)10.10.10.1 B)191.168.0.1
C)192.168.0.1 D)202.113.0.1
5. 简单网络管理协议 SNMP 处于网络体系结构的哪一层
A ）互连层 B ）传输层 C ）应用层 D ） 逻辑连路控制层
6 因特网中的每台主机至少有一个 IP 地址，且此 IP 地址在全网中必须是 ___ 的
7. TCP 协议能够提供 _______ 的、面向连接的、全双工的数据流传输服务。
8. 分析
www.zzu.edu.cn
的各子域代表的信息
9. 子网掩码 255.255.255.192 ， 255.255.255.224 可将网络段划分为几个子网？
10. 什么是回送地址，什么是直接广播地址，什么是有限广播地址？
8. 设某机 IP 地址为 192.252.100.32 ，子网掩码为 255.255.255.240 ，试求该主机的子网号和主机号和直接广播地址。
9 、某单位 IP 地址中的网络号为 148.8.0.0 ，现欲划分成若干子网，已知其中最大子网中主机数不会超过 1000 台，试为其设计子网掩码，在满足最大主机数的条件下可以得到尽可能多的子网号。
10.TCP/IP协议系统分成四个层次，分别是网络接口层、网络层（网际层）、传输层与应用层。 回答下面的问题：
____是属于网络层的低层协议，主要用途为完成网络地址向物理地址的转换。
____起到相反的作用，多用在无盘工作站启动时利用物理地址解析出对应的网络地址。
____是与IP协议同层的协议，更确切的说是工作在IP协议之上，又不属于传输层的协议，可用于Internet上的路由器报告差错或提供有关意外情况的信息。
11. 如果主机地址的头十位用于子网，那么184.231.138.239的子网屏蔽码是
A.255.255.192.0 B.255.255.224.0
C.255.255.255.224 D.255.255.255.192
12. 如果子网屏蔽码是255.255.192.0，那么下面主机 ____ 必须通过路由器才能与主机129.23.144.16通信。
A.129.23.191.21 B.129.23.127.222 C.129.23.130.33 D.129.23.148.127
13.设计题：
设有 A，B，C，D 四台主机都处在同一个物理网络中，A 主机的 IP 地址是 192.155.12.112，B 主机的IP 地址是 192.155.12.120，C 主机的 IP 地址是 192.155.12.176，D 主机的 IP 地址是 192.155.12.222。共同的子网掩码是 255.255.255.224。
问题 1
　　 A，B，C，D 四台主机之间哪些可以直接通信？哪些需要通过设置网关(或路由器)才能通信？请画出网络连接示意图，并注明各个主机的子网地址和主机地址。
问题 2
　　 若要加入第五台主机 E，使它能与 D 主机直接通信，其 IP 地址的设定范围应是多少？
问题 3
　　 不改变 A 主机的物理位置，将其 IP 地址改为 192.155.12.168，试问它的直接广播地址和本地广播地址各是多少？若使用本地广播地址发送信息，请问哪些主机能够收到？
问题 4
　　 若要使主机 A，B，C，D 在这个网上都能直接相互通信，可采取什么办法？
问题 1 ：



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