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IP地址
作用 用于在Internet中唯一标识一台主机或路由器
长度 32个二进制位并分成4个字节 表示方法 采用点分十进制方法表示，数值范围0～255
地址结构 网络号字段：用于惟一地标识一个网络 主机号字段：说明主机在网络中的编号
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IP地址的分类
0 A类 8 16 24 31bit
目的：
（1）将不同的网络或相同的网络用互连设备连接在一起形成一个范 围更大的网络 。 （2）为增强网络性能以及出于安全和管理方面的考虑，将一个原来 很大的网络划分为多个网段或逻辑上的子网。 （3）通过网络互连能够实现异种网络之间的服务和资源的共享。

2
网络互联层次
从网络体系结构的层次观点来考察，网络互联 可在四个层次上实现：
物理层 使用中继器或集线器，无寻址功能 数据链路层 使用网桥或交换机，用MAC地址寻址 网络层 使用路由器，用IP地址寻址 传输层及应用层 使用网关，用端口号或其他特定标识寻址
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网络互连的类型
LAN-LAN
LAN-WAN
WAN-WAN
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网络互连的类型
本地互联（LAN-LAN）
特点：范围有限、主干（Backbone）采用局域网技 术。 互联层次：物理层，数据链路层 互联设备：网桥、交换机（有时可采用路由器）
已知IP地址和子网掩码，如何计算子网地址？ 用子网掩码和IP地址“相与”（AND操作），结果就是 子网地址。 例如：IP地址10.5.100.1，子网掩码10.5.192.0。则可计 算出10.5.100.1的子网地址为
00001010 00000101 01100000 00000001 AND) 11111111 11111111 11000000 00000000 00001010 00000101 01000000 00000000 (=10.5.64.0)
网络中实现路由选择功能的设备是路由器。
• 对每一个接收到的分组，路由器必须确定从哪条路径将 其转发出去。
路由器根据其内部保存的一张路由表转发分组。
• 路由表中存放了到达其他网络的路由信息。
• • • • 目的IP地址 下一个路由器地址 标志域 网络接口
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因特网的IP路由技术
B
C
A
F
D
E
32
模拟调制解调器通过电话网拨号上网 用户计算机通过电话拨号与因特网服务提供商建立连接， 在用户本地环路上传输的是模拟信号 拨号接入的速率最高不超过56kb/s （窄带接入）
ADSL（非对称用户线路） 在用户本地电话线环路上采用数字信号传输技术，能够 在一条上同时提供话音服务和数据通信服务，但其下行 传输速率可达到8Mb/s，上行传输速率也能达到将近 1Mb/s 上下行速率不对称的特点非常适用于上网目的以因特网 浏览为主的用户
5.5 因特网传输层协议
提供运行在不同主机中
进程间的逻辑通信； 传输协议仅运行在端系 统中； 传输 vs. 网络层服务：
网络层: 在端系统间进
application transport network data link physical
network data link physical
12
住宅接入网络
MODEM
MODEM Internet
… …
MODEM … …
MODEM
13
机构接入网络
Token Ring 网桥 Ethernet 集线器
FDDI 路由器 Internet
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移动接入网络
通过无线网卡接入
无线AP 通过PCMCIA卡
15
5.3 因特网的链路层和网络层
因特网的链路层协议包括： ADSL和拨号访问用到的点对点协议和局域网的链路控制 协议 相关的议题还包括：通过局域网接入因特网时ARP与IP 的交互问题。
CRC
End
19
因特网的网络层与IP协议
因特网的网络层组件：
传输层: TCP, UDP
路由协议 •路由选择 •RIP, OSPF, BGP IP 协议 •地址转换 •数据报格式 •分组处理
网络层
IGMP 协议 •组播信息交互
路由表
ICMP 协议 •错误报告 •路由器 “信令”
•组播路由选择
数据链路层 物理层
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机构接入网络：局域网
公司/大学 局域网 (LAN)
将用户端系统连接到因特 网的边缘路由器 以太网(Ethernet): 不能直接与因特网的边 缘路由器相连 必须在其出口处配置一 台路由器，然后通过某 种广域网技术与因特网 的边缘路由器彼此相连
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移动接入网络
使用无线电波连接移动式端系统，再从基站接入边
B y t e
Start Addr Ctrl Protocol Information
帧的起始Start和结束End标志(01111110) 地址Addr(11111111)：表示所有节点都必须接收该帧 控制位Ctrl默认值为0*03：表明帧为无编码帧 协议Protocol ：指明信息字段中的数据类型 帧校验CRC ：采用CRC校验
缘路由器 无线访问
CDPD：通过蜂窝数字式分组数据交换网络（称为真正的
无线互联网） CDPD优势：可以利用现有的模拟传输的基础设施，所需 投资小 CDPD支持同一基站中的用户共享信道，并由媒体访问控 制协议（MAC）来控制端系统对共享信道的使用 CDPD系统支持IP协议，因此允许IP端系统之间通过无线 基站交换IP报文
network data link physical
network data link physical
network data link physical
行通信； 传输层: 在进程间进行 通信； 传输层依赖于网络层的 服务，反过来又加强了 网络层的服务。
network data link physical application transport network data link physical
0
网络号 主机号
B类
1 0
网络号 主机号
C类
1 1 0
网络号 主机号
D类
1 1 1 0 1 1 1 1 0
多播地址
E类
保留地址
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保留的IP地址
1.主机号为全0的IP地址称为网络地址
例如：202.119.2.0 2.主机号为全1的地址，用作直接广播地址 例如：202.119.2.225 3.32位全1地址，表示受限广播地址，表示本网络上的任何主 机。 例如：255.255.255.255 4.网络号全0地址，表示：这个网络上的这个主机。 例如：0.0.0.6 5.32位全0地址，0.0.0.0表示本网络本主机 6.回路地址 用来测试本主机网络。 地址：127.0.0.1
远程互联(LAN-WAN)
特点：范围大、主干采用广域网技术。 互联层次：网络层或更高层（链路层）
互联设备：路由器、网关（有时可采用远程网桥）
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网络互联的归纳
物理层：使用中继器或集线器在不同的电缆段之 间复制位信号，无寻址功能；
数据链路层：使用网桥或交换机在局域网之间存 储转发数据帧，用MAC地址寻址； 网络层：使用路由器在不同的网络之间存储转发 分组，用IP地址寻址；
推论：若两个IP地址具有完全相同的子网地址，则它们在同一子网中。
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IP 数据报格式
IP数据报由数据报头和数据域两部分组成。报头中前 一部分是固定长度的20B，后一部分的长度是可变的可选部 分。
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IP路由选择
路由选择
为分组选择一条从源主机到目的主机的最佳路径。
• 可选路径不止一条 • 路径可能要跨越多个网络
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网络层协议组成
因特网的网络层协议分成四部分：网际协议（IP）、
路由选择协议、网络控制信息协议（ICMP）和组 播协议（IGMP）。
网际协议：定义了网络层的编址机制，数据报的格式
（网络层的PDU），各节点根据数据报的字段所应采取 的动作。IP协议有两个版本，IPv4 [RFC 791]和IPv6 [RFC 2373，RFC 2460]。 路由选择协议：确定数据报在发送过程中由信源到信宿 所经过的路由器。 网络控制信息协议：可以为用户提供网络中的各种运行 信息。 组播协议：由于数据报的发送无须建立过程和响应信息， 因此可以支持因特网上的多点同时传送。
发展
80年代初，美国国家科学基金会网NSFNET诞生
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因特网接入分类
住宅接入
公用电话交换网：电话拨号、ISDN和ADSL 闭路电视网：Cable Modem
机构接入
把用户端系统接入边缘路由器
移动接入
使用无线电波连接移动式端系统，再从基站接入
边缘路由器
8
住宅接入网络:拨号和ADSL
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闭路电视网络：混合光纤同轴电缆网络（HFC）
HFC：Hybrid Fiber Coax（混合光纤同轴电缆
网络） 需要一种特殊的称为线缆调制解调器的设备 来支持网络接入 不对称性：下载10Mb/s 上传786Kb/s HFC将家庭用户连接到 ISP的路由器 若干个家庭用户共享10Mb/s访问带宽； 关注点：拥塞，规模控制问题。
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划分子网
为什么要划分子网？
IP分类不合理，地址空间利用率低
美国的某些机构拥有的地址空间甚至比其他一些国家 的全部地址空间还大
每个网络都指定一个网络地址将使路由表太大 增加了路由器成本 查找路由耗时增加 路由器之间交换的路由信息增加 两级IP地址不够灵活 不能充分利用已申请到的地址资源扩充新的网络