【教学摘要】 互联网及TCP/IP协议   上

【教学摘要】 互联网及TCP/IP协议   上

1 互联网概述

2 网络层

3  路由协议

4 传输层

5 应用层

6 IPv6与MPLS

****互联网的定义****

Internet是将不同类型的网络互联在一起而形成的覆盖全球的信息基础设施：

特点：

1）采用分组交换技术

2）使用TCP/IP协议

3）接口开放、能够为用户提供各种信息服务

1.网络结构－－ network of networks

*ISP的类型

粗分为三个层次的ISP

骨干层：第一层 ISP (例如： AT&T、Sprint、NTT、中国电信等), 网络覆盖全国/提供国际接入。

第二层ISP: 区域 ISP

连接1个或多个第一层 ISP, 也可能与其它第二层 ISP直接互联

第三层ISP：本地ISP

最后一跳网络 (“access”)，是高层ISP的客户

*OSI与TCP/IP比较

图2.

**TCP/IP体系的特点：

（1）漏斗模型：“简单的网络，智能的端系统”

（2）无状态结构：网络层采用无连接的数据报服务传输分组，网络内部不维持用户通信时的连接状态信息。

（3）接口开放：开放的应用编程接口API

**互联设备的功能：协议栈描述

图3.

**互联网主要特点

*无连接（Connectionless）：

区别于传统电信网络面向连接的概念，使用分组交换而不是电路交换。

*端到端（End to End）：

在网络层（IP层）以上，通信的端系统（计算机）应该直接通信不需要中间设备，类似防火墙、地址转换设备等中间盒子（Middle-Box）是不被看好的。

*保持网络的简单性（KISS，Keep It Simple and Stupid）：

把复杂的功能放在端设备（计算机）上，网络设备应该尽可能的简单，特别是网络设备不应该保留状态。

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****二 网络层****

一 网络层的服务和协议

图4.

**IP数据报

图5.

*版本——占 4 bit，指IP协议的版本。目前的 IP 协议版本号为 4 (即 IPv4)

*首部长度——占 4 bit，可表示的最大数值是 15 个单位(一个单位为 4 字节)，因此 IP 的首部长度的最大值是60字节。

*服务类型——占 8 bit，用来获得更好的服务这个字段以前一直没有被人们使用。

*总长度——占 16 bit，指首部和数据之和的长度，单位为字节，因此数据报的最大长度为 65535 字节。总长度必须不超过最大传送单元 MTU。

*标识(identification)    占 16 bit，它是一个计数器，用来产生数据报的标识，使得分片后的数据报可以正确重装为原来的数据报。

*标志(flag)    占 3 bit，目前只使用前两个比特。最低位为MF,MF=1表示后面“还有分片”的数据报，MF=0表示这是分片的数据报片中的最后一个。中间位为DF，“不能分片”，DF＝0才允许分片。

*片偏移(12 bit)指出：较长的分组在分片后某片在原分组中的相对位置。片偏移以 8 个字节为偏移单位。

图6.

*生存时间(8 bit)记为 TTL (Time To Live)数据报在网络中可通过的路由器数的最大值。

*协议(8 bit)字段指出此数据报携带的数据使用何种协议以便目的主机的 IP 层将数据部分上交给哪个处理过程

*首部检验和(16 bit)字段只检验数据报的首部不包括数据部分。这里不采用 CRC 检验码而采用简单的计算方法。

图7.

*源地址和目的地址都各占 4 字节

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****三 IPv4编址方式

IP地址：32bit,由网络部分和主机部分组成，其中高阶bit标识网络部分（网络前缀），低阶bit标识主机部分。

在IP网络中，每台设备均通过唯一的IP地址标识连接网络的一个接口。

接口（Interface）：主机/路由器与物理链路连接器。典型的一个路由器有多个接口，主机通常有一个接口，而一个IP地址只能用来唯一地标识一个接口。

“全0”代表“本”，  “全1”代表“全部”。

点分十进制表示法：

IPv4分类编址

图 8.

特殊IP地址与专用IP地址

FC1918中规定如下地址是私有地址：

一个A类地址10.0.0.0/8，

16个B类地址172.16.0.0－172.31.0.0，

256个C类地址192.168.0.0－192.168.255.0

如何获取网络地址？

** 机构通常从其ISP处获取IP地址。ISP会从已分配给他的更大的地址块中为用户提供一块地址空间.

** ISP本身则从全球型的权威地址管理机构ICANN获取地址（Internet Corporation for Assign Names and Numbers).

*  Regional Internet Registries (RIRs)

*  ARIN (North America, Southern Africa), APNIC (Asia-Pacific), RIPE (Europe, Northern Africa), LACNIC (South America)

*  ICANN同时负责管理DNS根服务器，分配域名，解决域名纷争问题。

** 主机如何获取IP地址?

* Hard-coded by system admin in a file

* DHCP: Dynamic Host Configuration Protocol

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