第四节第四节 网络互连与网络互连与Internet Internet 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：202.113.15.2IP地址的分类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：1.0.0.0127.255.255.255；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。0networkhostB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：128.0.0.0191.255.255.255；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。10networkhostC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：192.0.0.0223.255.255.255；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。110networkhost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;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： www.tju.edu.cn 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 7500Cisco 25142.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216个端口号；保留的端口：23-TELNET, 21-FTP, 25-SMTP, 80-HTTP, 69-TFTPTCP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 127.0.0.1arp: 显示MAC地址解析表arp -aNetstat: 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 NetworkISDNIntegrated Service Digital NetworkxDSLDigital Subscriber Lines 数字用户线路CableHybrid fiber-coax of TV cable co.T-CarriersLeased lines from telcoFDDIFiber Distributed Data InterfaceX.25 and Frame RelayPacket switchingATMAsynchronous Transfer ModeSONETSynchronous Optical NetworkPSTN公共电话交换网Network of typical telephone lines that service most homesPOTS-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 KbpsPOP（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。ADSLCATV光纤+以太网接入四、国际互连网Internet 形成与发展1972-1983 ARPANET1983-1994 NSFNET1994 INTERNETInternet 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：wgibsonbcnet.comGopher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 BrowserInternet定位语言URLUniform 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:/www.tju.edu.cn :85 /directory/boot.htm ftp:/ftp.pku.edu.cn/pubs/dos/readme.txt 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