基础知识103 网络协议和IP地址
【本课概要】
1.学习什么是网络协议、常见的计算机网络协议等基本概念；
2.了解TCP/IP协议簇的概况和重要性；
3.理解掌握MAC地址和IP地址的的概念和应用;
【课程内容】
一、 计算机网络协议
协议是一组规则的集合，是网络交互双方必须遵守的约定。协议具有层次性、可靠性和有效性。协议由语法、语义、同步(定时)三要素组成。
(图103-01)
协议(Protocol)是网络系统中最重要的概念，协议写在纸上，就是标准。实现在设备中，就是功能，学习网络，最后其实就是在学习各种协议。
1. 从计算机角度看
TCP/IP 协议族 IPX/SPX 协议族 Netbeui 协议
2. 从分层模型角度看
L1: EIA RS-232-C 接口和介质物理特性标准 电气特性标准
L2: CSMA/CD
L3: IP ICMP ARP RARP
L4: TCP UDP
L5: HTTP FTP DNS DHCP TFTP POP3 SMTP .....
3. 从交换路由管理角度看
STP/RSTP/MSTP RIP/OSPF CDP/VTP/GVRP HSRP/VRRP NTP .....
二、 常见的计算机网络协议
1.IPX/SPX协议
网际包交换协议/序列分组包交换协议。
由Novell公司制定，主要用在Netware网络操作系统上的网络协议。在我国，曾
经在上世纪的90年代，一统局域网领域，随着Novell公司放弃Netware产品，IPX/SPX
协议也逐渐在局域网(LAN)中消失。
BEUI协议
NetBios Enhanced User Interface(NetBios增强用户接口)。
它是NetBIOS协议的增强版本，是IBM公司开发的非路由协议。曾被许多微软公
司的操作系统采用，例如Windows for Workgroup、Win 9x系列、Windows NT等。
NetBEUI协议在许多情形下很有用，是Windows98之前的操作系统的缺省协议。总
之NetBEUI协议是一种短小精悍、通信效率高的广播型协议，安装后不需要进行设置，
特别适合于在小型网络中传送数据。
因为不支持路由，所以NetBEUI协议只能在单子网的小型网络中使用，也和Internet上的服务和协议不兼容，因此，NetBEUI协议也逐渐在局域网(LAN)中消失。
3.TCP/IP协议
传输控制协议/网际协议。它不只是这两个协议，而是一个协议家族(协议簇)。
是Internet最基本的协议、是因特网的基础。也是Unix、Linux、Windows系列(自
XP/2000之后的版本)众多操作系统的标准协议。
(图103-02)
SMTP DNS FTP TELNET BOOTP SNMP
TCP UDP NVP ICMP IP ARP RARP TCP/IP 第3层第4层第5～7层OSI/RM 三、 TCP/IP 协议簇
1. TCP/IP 协议产生与发展
Internet 网络的前身是ARPANET，当时使用的并不是TCP/IP 协议，而是一种叫NCP 的网络协议，但随着网络的发展和用户对网络的需求不断提高，设计者们发现，NCP 协议存在着很多的缺点以至于不能充分支持ARPANET 网络，特别是NCP 仅能用于同构环境中（所谓同构环境是网络上的所有计算机都运行相同的操作系统），设计者就认为“同构”这一限制不应被加到一个分布广泛的网络上。这样在20世纪60年代后期开发出来用于“异构”网络环境中的TCP/IP 协议，也就是说，TCP/IP 协议可以在各种硬件和操作系统上实现。
TCP/IP 协议被作为Internet 网络互联的标准协议，并已逐渐成为建立计算机局域网、广域网的首选协议，并将随着网络技术的发展而不断地完善。
目前用的TCP/IP 协议为第四版，简称IPV4，由于IPV4的地址快要分配消耗尽了，几年前，开始推行IPV6，但IPV6和现有的IPV4网络不能直接兼容，推行的进度不尽人意，本课程只涉及目前在用的IPV4。
2. TCP/IP 协议的组成
TCP/IP 协议家族主要分布在第三层(L3网络层)、第四层(L4传输层)和高层(L5--L7合并为应用层)。
3. L3层(网络层)的协议
A. IP 协议
网际协议，是TCP/IP 协议簇的核心，也是网络层中最重要的协议。负责在主机和网络之间寻址和路由数据包。
B. APP/RARP 协议
ARP(地址解析协议)和RARP(逆地址解析协议)是面向网络接口(如以太网卡)使用
的特殊协议，用来转换IP地址和网络接口卡的地址(MAC地址)。
ARP协议
IP地址 --------> MAC地址
172.16.2.1 <-------- 00-21-5e-2d-00-64
RARP协议
4.L4层(传输层)的协议
A.TCP协议
TCP(传输控制协议)，TCP为两台主机提供高可靠性的数据通信。是一种有连接的传输层协议。
B.UDP协议
UDP(用户数据报协议)，UDP则为上一层(应用层)提供一种非常简单的服务。它只是把称作数据报的分组从一台主机发送到另一台主机，但并不保证该数据报能到达另一端。任何必需的可靠性必须由应用层来提供。是一种无连接的传输层协议，相比TCP 而言，资源开销较小。
5.L5—L7高层(应用层)的协议
A.HTTP协议----Web网站和浏览器(例如IE)之间的传输协议；
B.FTP协议----专门用于文件传输的协议，用于FTP网站和下载的协议；
C.SMTP协议----邮件发送协议；
D.POP3协议----邮件接受协议；
E.DNS协议----域名解析服务协议；
F.TELNET协议----远程登录协议；
四、 MAC地址
MAC地址(MAC Address)，也称为硬件地址、物理地址(Physical Address)，是每一块以太网卡都固有的且唯一的地址。在OSI模型中，第二层数据链路层负责 MAC位址。
MAC地址是固化在网卡中的6字节(48位)的数字，用来标识网络中的每台主机。通常表示如下：
00-21-5e-2d-00-64 或者 00:21:5e:2d:00:64