第6章tcpip协议与ip路由

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1、本章提要：在TCP/IP网络中，主机用IP地址来标识和区分。IP地址由网络地址和主机地址（或称网络号和主机号）两部分组成。IP地址分为A、B、C、D和E五类。对前三类地址，还可划分子网。划分子网后，IP地址可视为由网络地址、子网地址和主机地址三部分组成。划分子网是通过改变子网掩码的代表网络号的二进制位的长度来实现的。与子网划分相反，把若干个网络地址用一个统一的网络号来表示的编址方式称为超网编址，超网编址及其寻址方式称为无类域间路由。路由是指对到达目标网络的地址的路径做出选择，也指被选出的路径本身。路由器中的路由表就像一张“网络地图

2、”，记录有到达各个目标网络的路径。对路由表中“记录”的填写可以采用人工方式，也可以由路由协议自动进行，这分别称之为静态路由配置和动态路由配置。静态路由配置需要制定目标网络地址和下一跳IP地址或本路由器（连接下一跳路由器）的端口名称。6.1CP/IP协议TCP/IP协议，作为Internet事实上的协议标准，在计算机网络领域中占有特别重要的地位。TCP/IP指的是整个TCP/IP协议族，它是一个具有四层结构的协议系统，由若干协议组成，这四个层次由高到低依次是：应用层、传输层、Internet层和网络接口层。我们把这样的协议组合称为T

3、CP/IP协议栈，也称之为TCP/IP模型。由于TCP/IP在设计时就是要使得异种机型、异种网络能够互联，要与具体的物理传输媒体无关，故其没有对数据链路层和物理层做出规定，只是简单地把最低的一层命名为网络接口层。除网络接口层外，其余各层都由多个协议组成。在Internet层，IP协议封装的数据报文能够被路由器从一个子网传送到另一个子网，故称IP协议是可路由的协议；IP数据报的路由称为IP路由。通过配置路由器，使IP数据报在路由器之间传送并到达目标网络，相关的配置称为IP路由配置。以下介绍TCP/IP的组成。TCP/IP实际上是许多

4、具体协议的总称。这些协议适用于连接不同的网络系统，包括局域网和广域网。下面就各层的主要协议做一简介。1.应用层TCP/IP的应用层与OSI参考模型的应用层、表示层、会话层相对应。除了HTTP外主要的协议还有：Telnet远程登录协议，通过网络提供远程登录的终端仿真服务。FTP文件传输协议，用以进行交互式文件传输。SMTP简单邮件传输协议，用来在网络上传送电子邮件。DNS域名服务，用来把主机域名解析成IP地址。NFS网络文件系统，允许网络上的其他机器共享主机目录。2.传输层传输层提供端到端的数据传送服务。TCP/IP协议中的传

5、输层协议包括传输控制协议(TCP)和用户数据报协议(UDP)，其中TCP提供面向连接的服务，UDP提供无连接数据报传输服务。该层与OSI参考模型的传输层相对应。1）传输控制协议(TCP协议）TCP面向高层应用提供了全双工的、确认重传的、带控制流的传输服务，它允许数据包无差错地、可靠地传到目标主机。TCP可同时支持不同高层协议的应用。2）用户数据报协议（UDP协议）UDP协议在传输层上提供无连接的数据报传输，它不保证数据包一定能够到达目标主机，即不能解决诸如报文丢失、重复、失序和流控等问题。传输的可靠性靠应用层的协议来保证。UDP本

6、身忽略可靠性，而优先考虑传输速度问题，因此其传输效率较TCP高。3.网际层（Internet层）网际层由IP和ICMP等协议组成。IP协议和TCP协议则是TCP/IP协议族的核心。网际层对应于OSI参考模型的网络层。IP协议的主要功能是屏蔽所有低层的具体细节，向上层提供统一的通信服务。具体包括：网络编址、无连接数据报传送、数据报路由、差错处理、拥塞控制、点到点传输等，其中的核心是数据报路由。IP协议的特点是使用IP地址用于标识计算机所属的网络及主机号，以确定计算机的位置，实现寻址。此外，地址解析协议（ARP）和逆向地址解析协议（R

7、ARP）也是该层两个较为重要的协议。前者用来把IP地址映射成主机的物理地址，即媒体访问控制地址MAC，使得数据报能最终到达目标主机；后者则相反，用来把物理地址映射成IP地址，如无盘工作站的IP地址的获取，就是RARP的具体应用。由于要与物理地址打交道，因此也可认为ARP和RARP协议是跨越网络接口层和网际层的协议。4.网络接口层这一层在TCP/IP模型中没有实质性的内容，是该模型的一个缺陷。该层对应于OSI参考模型的物理层和数据链路层，可参考OSI参考模型中这两层的协议。物理层定义了数据传输设备的硬件特性，包括机械和电气特性等。数

8、据链路层的作用是使得数据能在物理层提供的链路上可靠地传输。TCP/IP模型与OSI的七层模型的对比如表6.1所示。表6.1TCP/IP与OSI的七层模型的对比OSI七层模型TCP/IP第七层：应用层应用层FTP<文件传输协议>，Telnet<远程登