本章主要介紹的內(nèi)容有： 網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)概述 OSI參考模型 TCP/IP參考模型 Novell NetWare 參考模型 局域網(wǎng)協(xié)議舉例 一、概述 計算機網(wǎng)絡是一個復雜的計算機及通信系統(tǒng)的集合，在其發(fā)展過程中逐步形成了一些公認的通用的建立網(wǎng)絡體系的模式，可將其視為是建立網(wǎng)絡體系通用的藍圖，稱之為網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)（Network Architecture），用以指導網(wǎng)絡的設計和實現(xiàn)。 （一）網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu) 計算機網(wǎng)絡是個非常復雜的系統(tǒng)。為了說明這一點，可以設想一個最簡單的情況：連接在網(wǎng)絡上的兩臺計算機要互相傳送文件。顯然，在這兩臺計算機之間必須有一條傳送數(shù)據(jù)的通路。但這還遠遠不夠，至少還有以下幾件工作需要完成： （1）發(fā)起通信的計算機必須將數(shù)據(jù)通信的通路激活（activate）。 （2）要告訴網(wǎng)絡如何識別接收數(shù)據(jù)的計算機。 （3）發(fā)起通信的計算機必須查明對方計算機是否已準備好接收數(shù)據(jù)。 （4）發(fā)起通信的計算機必須弄清楚，在對方計算機中的文件管理程序是否已做好文件接收和存儲文件的準備工作。 （5）若計算機的文件格式不兼容，則至少其中的一臺計算機應完成格式轉(zhuǎn)換功能。 （6）對出現(xiàn)的各種差錯和意外事故，如數(shù)據(jù)傳送錯誤、重復或丟失，網(wǎng)絡中某個節(jié)點交換機出現(xiàn)故障等，應當有可靠的措施保證對方計算機最終能夠收到正確的數(shù)據(jù) 由此可見，相互通信的兩個計算機系統(tǒng)必須高度協(xié)調(diào)工作才行，而這種“協(xié)調(diào)”是相當復雜的。為了設計這樣復雜的計算機網(wǎng)絡，早在最初的ARPANET設計時即提出了分層的方法?！胺謱印笨蓪嫶蠖鴱碗s的問題，轉(zhuǎn)化為若干較小的局部問題，而這些較小的局部問題就比較易于研究和處理。 （二）網(wǎng)絡協(xié)議 在計算機網(wǎng)絡中要做到有條不紊地交換數(shù)據(jù)，就必須遵守一些事先約定好的規(guī)則。這些規(guī)則明確規(guī)定了所交換數(shù)據(jù)的格式以及有關(guān)的同步問題。這里所說的同步不是狹義的（即同頻或同頻同相）而是廣義的，即在一定的條件下應當發(fā)生什么事件（如發(fā)送一個應答信息），因而同步含有時序的意思。這些為進行網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標準或約定稱為網(wǎng)絡協(xié)議（network protocol）。網(wǎng)絡協(xié)議也可簡稱為協(xié)議。更進一步講，網(wǎng)絡協(xié)議主要由以下三個要素組成： （1）語法，即數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)或格式。 （2）語義，即需要發(fā)出何種控制信息，完成何種動作以及做出何種響應。 （3）同步，即事件實現(xiàn)順序的詳細說明。 由此可見，網(wǎng)絡協(xié)議是計算機網(wǎng)絡不可缺少的組成部分。 (三)協(xié)議分層 協(xié)議通常有兩種不同的形式，一種是用便于閱讀和理解的文字描述的，一種是用計算機能夠理解的程序代碼描述的。這兩種不同形式的協(xié)議都必須能夠?qū)W(wǎng)絡上交換的信息做出精確的解釋。 對于非常復雜的計算機網(wǎng)絡協(xié)議，其結(jié)構(gòu)應采用層次式的。 分層可以帶來很多好處。例如： （1）各層之間是獨立的。由于每一層只實現(xiàn)一種相對獨立的功能，因而可將一個難以處理的復雜問題分解為若干個較容易處理的更小一些的問題。這樣，整個問題的復雜程度就下降了。 （2）靈活性好。當任何一層發(fā)生變化時（例如由于技術(shù)的變化），只要層間接口關(guān)系保持不變，則這層以上或以下的各層均不受影響。此外，對某一層提供的服務還可進行修改。當某一層提供的服務不再需要時，甚至可以將這層取消。 （3）結(jié)構(gòu)上可分割開。各層都可以采用最合適的技術(shù)來實現(xiàn)。 （4）易于實現(xiàn)和維護。這種結(jié)構(gòu)使得實現(xiàn)和調(diào)試一個龐大而又復雜的系統(tǒng)變得易于處理。 （5）能促進標準化工作。因為每一層的功能及其所提供的服務都已有明確的說明。 分層時應注意使每一層的功能非常明確。通常每一層所要實現(xiàn)的一般功能往往是下面的一種或幾種： （1）差錯控制。使得和網(wǎng)絡對端的相應層次的通信更加可靠。 （2）流量控制?？刂瓢l(fā)送端的發(fā)送速率不要太快，使接收端來得及接收。 （3）分段和重裝。發(fā)送端將要發(fā)送的數(shù)據(jù)塊劃分為更小的單位，在接收端將其還原。 （4）復用和分用。發(fā)送端幾個高層會話復用一條低層的連接，在接收端再進行分用。 （5）連接建立和釋放。交換數(shù)據(jù)前先建立一條邏輯連接，數(shù)據(jù)傳送結(jié)束后釋放連接。 分層當然也有一些缺點，例如，有些功能會在不同的層次中重復出現(xiàn)，因而產(chǎn)生了額外開銷。 我們將計算機網(wǎng)絡的各層及其協(xié)議的集合，稱為網(wǎng)絡的體系結(jié)構(gòu)（architecture）。 （四）網(wǎng)絡服務 網(wǎng)絡服務是指彼此相鄰的兩層間下層為上層提供通信能力或操作而屏蔽其細節(jié)的過程。上層可看成是下層的用戶，下層是上層的服務提供者。 服務原語： 1.請求 2.指示 3.響應 4.證實 書30頁 從通信角度看，各層所提供的服務有兩種形式：面向連接的服務和無連接的服務。 1.面向連接的服務 面向連接的服務就是通信雙方在通信時,要事先建立一條通信線路,其過程有建立連接、使用連接和釋放連接三個過程。TCP協(xié)議就是一種面向連接服務的協(xié)議,電話系統(tǒng)是一個面向連接的模式。面向連接服務和電話系統(tǒng)的工作模式相類似。其特點是：數(shù)據(jù)傳輸過程前必須經(jīng)過建立連接、維護連接和釋放連接的3個過程；在數(shù)據(jù)傳輸過程中，各分組不需要攜帶目的節(jié)點的地址。面向連接服務的傳輸連接類似于一個通信管道，發(fā)送者在一端放入數(shù)據(jù)，接受者從另一端取出數(shù)據(jù)。面向連接數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖瞻l(fā)數(shù)據(jù)順序不變，因此傳輸?shù)目煽啃院?，但需通信開始前的鏈接開銷，協(xié)議復雜，通信效率不高。 面向連接的服務：適合延遲敏感性應用 建立連接 數(shù)據(jù)傳輸 斷開連接 2.無連接的服務 無論何時，計算機都可以向網(wǎng)絡發(fā)送想要發(fā)送的數(shù)據(jù)。 無需先建立連接，但是通信過程中，通信雙方都要同時處于激活狀態(tài)。 數(shù)據(jù)包必須包含目的地址。 分為數(shù)據(jù)報（不可靠），證實交付（可靠），請求回答（可靠）三種類型。 無連接的服務：適合延遲不敏感的應用 無需建立連接 資源動態(tài)分配 二、OSI參考模型（開放系統(tǒng)互連基本參考模型） 網(wǎng)絡參考模型是為了規(guī)范和設計網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)提出的抽象模型 。 （一） OSI參考模型描述 國際標準化組織（International Standard Organization，ISO）于20世紀80年代初提出了OSI參考模型，也稱OSI/RM（Open System Interconnection Reference Model, OSI/RM），這個關(guān)于網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)的標準定義了網(wǎng)絡互連的基本參考模型。 OSI模型體系的特點 1.每個層次的對應實體之間都通過各自的協(xié)議通信 2.各個計算機系統(tǒng)都有相同的層次結(jié)構(gòu) 3.不同的相應層次有相同的功能 4.同一系統(tǒng)的各層次之間通過接口聯(lián)系 5.相鄰的兩層之間，下層為上層服務，同時上層使用下層提供的服務 OSI開放系統(tǒng)互連參考模型采用了7個層次的體系結(jié)構(gòu)，由低層至高層分別是物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層、傳輸層、會話層、表示層和應用層，現(xiàn)簡要介紹一下各層的主要功能。 看PPT 一、物理層 要想貿(mào)易獲得成功，首先要有至少一條路，能夠從西班牙通向羅馬。此層為物理層。 （1）物理層（Physical Layer）。物理層的任務就是透明地傳送比特流。在物理層上傳輸數(shù)據(jù)的單位是比特。 物理層是OSI的第一層，它雖然處于最底層，卻是整個開放系統(tǒng)的基礎(chǔ)。物理層為設備之間的數(shù)據(jù)通信提供傳輸媒體及互連設備，為數(shù)據(jù)傳輸提供可靠的環(huán)境。其功能：透明的傳送比特流；所實現(xiàn)的硬件：集線器（HUB）。 物理層要考慮用多大的電壓代表“l(fā)”或“0”，以及當發(fā)送端發(fā)出比特“l(fā)”時，在接收端如何識別出這是比特“l(fā)”而不是比特“0”。 確定連接纜線材質(zhì)，確定連接器引線的數(shù)目及定義、接頭的幾何尺寸和鎖緊裝置等。 指出傳輸1比特信息占用多長時間。 采用何種傳輸方式。 初始連接如何建立。 當雙方束通信時如何拆除連接。 物理層的主要功能 為數(shù)據(jù)端設備提供傳送數(shù)據(jù)的通路,數(shù)據(jù)通路可以是一個物理媒體,也可以是多個物理媒體連接而成.一次完整的數(shù)據(jù)傳輸,包括激活物理連接,傳送數(shù)據(jù),終止物理連接.所謂激活,就是不管有多少物理媒體參與,都要在通信的兩個數(shù)據(jù)終端設備間連接起來,形成一條通路. 傳輸數(shù)據(jù).物理層要形成適合數(shù)據(jù)傳輸需要的實體,為數(shù)據(jù)傳送服務.一是要保證數(shù)據(jù)能在其上正確通過，二是要提供足夠的帶寬(帶寬是指每秒鐘內(nèi)能通過的比特(BIT)數(shù)),以減少信道上的擁塞.傳輸數(shù)據(jù)的方式能滿足點到點,一點到多點,串行或并行,半雙工或全雙工，同步或異步傳輸?shù)男枰? 完成物理層的一些管理工作. 物理層的主要任務描述為確定與傳輸媒體的接口的一些特性，主要包括以下幾方面內(nèi)容： （1）機械特性， 指明接口所用接線器的形狀和尺寸、引線數(shù)目和排列、固定和鎖定裝置等。這很像平時常見的各種規(guī)格的電源插頭的尺寸都有嚴格的規(guī)定。 （2）電氣特性， 指明在接口電纜的各條線上出現(xiàn)的電壓的范圍。 （3）功能特性， 指明某條線上出現(xiàn)的某一電平的電壓表示何種意義。 （4）規(guī)程特性， 指明對于不同功能的各種可能事件的出現(xiàn)順序。 物理層：定義電壓、接口、線纜標準、傳輸距離等。 物理層線纜： 同軸電纜（coaxial cable）：細纜和粗纜 雙絞線（twisted pair）：UTP、STP 光纖（fiber） 無線（wireless）：紅外線、藍牙、WLAN 有了路是不是就能去貿(mào)易了？還要保證路上不會把商人的貨物給磕壞了，要有一層保護的包裝。即數(shù)據(jù)鏈路層。 （2）數(shù)據(jù)鏈路層（Data Link Layer）。在發(fā)送數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)鏈路層的任務是將在網(wǎng)絡層提供的IP數(shù)據(jù)報組裝成幀（framing），在兩個相鄰節(jié)點間的鏈路上傳送以幀（frame）為單位的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)鏈路層有時也常簡稱為鏈路層。 數(shù)據(jù)鏈路層還要解決如下問題： 1）透明性問題。 2）控制問題。 數(shù)據(jù)鏈路可以粗略地理解為數(shù)據(jù)通道。物理層要為終端設備間的數(shù)據(jù)通信提供傳輸媒體及其連接.媒體是長期的,連接是有生存期的.在連接生存期內(nèi),收發(fā)兩端可以進行不等的一次或多次數(shù)據(jù)通信.每次通信都要經(jīng)過建立通信聯(lián)絡和拆除通信聯(lián)絡兩過程.這種建立起來的數(shù)據(jù)收發(fā)關(guān)系就叫作數(shù)據(jù)鏈路.而在物理媒體上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)難免受到各種不可靠因素的影響而產(chǎn)生差錯,為了彌補物理層上的不足,為上層提供無差錯的數(shù)據(jù)傳輸,就要能對數(shù)據(jù)進行檢錯和糾錯.數(shù)據(jù)鏈路的建立,拆除,對數(shù)據(jù)的檢錯，但是并不糾正錯誤。 數(shù)據(jù)鏈路層功能 鏈路管理：數(shù)據(jù)鏈路的建立、維持和釋放 幀同步：接收方應當能從收到的比特流中準確區(qū)分一幀的開始和結(jié)束在什么地方 流量控制：控制發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)的速率 差錯控制：接收端能夠發(fā)現(xiàn)傳輸錯誤，并能糾正錯誤 幀的透明傳輸：能判斷控制字符和數(shù)據(jù) 尋址：保證傳送到正確的目的節(jié)點 數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議：為實現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路控制功能而制定的規(guī)程或協(xié)議。 數(shù)據(jù)鏈路層的作用 物理地址定義 網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu) 鏈路參數(shù) 差錯驗證 物理介質(zhì)訪問 流控制（可選） 鏈路層產(chǎn)品 獨立的鏈路產(chǎn)品中最常見的當屬網(wǎng)卡,網(wǎng)橋也是鏈路產(chǎn)品。MODEM的某些功能有人認為屬于鏈路層,對些還有爭議. 所謂條條道路通羅馬。并不只有一條路能夠到達羅馬，那么在那么多的選擇中選一條最短的，或者路費的成本最少的，這才符合商人的利益。即網(wǎng)絡層。 （3）網(wǎng)絡層（Network Layer）。網(wǎng)絡層負責為分組交換網(wǎng)上的不同主機提供通信。在發(fā)送數(shù)據(jù)時，網(wǎng)絡層將傳輸層產(chǎn)生的報文段或用戶數(shù)據(jù)報封裝成分組或包進行傳送。在TCP/IP體系中，分組也叫做IP數(shù)據(jù)報，或簡稱為數(shù)據(jù)報。 網(wǎng)絡層的產(chǎn)生也是網(wǎng)絡發(fā)展的結(jié)果.在聯(lián)機系統(tǒng)和線路交換的環(huán)境中，網(wǎng)絡層的功能沒有太大意義.當數(shù)據(jù)終端增多時.它們之間有中繼設備相連.此時會出現(xiàn)一臺終端要求不只是與唯一的一臺而是能和多臺終端通信的情況,這就是產(chǎn)生了把任意兩臺數(shù)據(jù)終端設備的數(shù)據(jù)鏈接起來的問題,也就是路由或者叫尋徑.另外,當一條物理信道建立之后,被一對用戶使用,往往有許多空閑時間被浪費掉.人們自然會希望讓多對用戶共用一條鏈路，為解決這一問題就出現(xiàn)了邏輯信道技術(shù)和虛擬電路技術(shù). 網(wǎng)絡層主要功能 網(wǎng)絡層為建立網(wǎng)絡連接和為上層提供服務,應具備以下主要功能. 路由選擇和中繼. 激活,終止網(wǎng)絡連接. 在一條數(shù)據(jù)鏈路上復用多條網(wǎng)絡連接,多采取分時復用技術(shù). 差錯檢測 排序,流量控制. 服務選擇. 網(wǎng)絡層管理. 分段和合段 流量控制 加速數(shù)據(jù)傳送 復位 最主要的功能是定義網(wǎng)絡地址和選擇路由 網(wǎng)絡層在數(shù)據(jù)鏈路層提供的兩個相鄰端點之間的數(shù)據(jù)幀的傳送功能上，進一步管理網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)通信，將數(shù)據(jù)設法從源端經(jīng)過若干個中間節(jié)點傳送到目的端，從而向傳輸層提供最基本的端到端的數(shù)據(jù)傳送服務。網(wǎng)絡層的目的是實現(xiàn)兩個端系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)透明傳送，具體功能包括路由選擇、擁塞控制和網(wǎng)際互連等。 在具有開放特性的網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)終端設備,都要配置網(wǎng)絡層的功能.現(xiàn)在市場上銷售的網(wǎng)絡硬設備主要有網(wǎng)關(guān)和路由器. 貿(mào)易出門前要先檢查一下自己的貨，有沒有拿錯了，事先要檢查過，如果錯了要重新取貨，即傳輸層。 （4）傳輸層（Transport Layer）。傳輸層主要負責確保數(shù)據(jù)可靠、順序、無錯地從點到傳輸?shù)近c（、點可能在也可能不在相同的網(wǎng)絡段上）。因為如果沒有傳輸層，數(shù)據(jù)將不能被接收方驗證或解釋，所以，傳輸層常被認為是OSI模型中最重要的一層。 傳輸層是兩臺計算機經(jīng)過網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)通信時,第一個端到端的層次，具有緩沖作用。當網(wǎng)絡層服務質(zhì)量不能滿足要求時，它將服務加以提高，以滿足高層的要求；當網(wǎng)絡層服務質(zhì)量較好時，它只用很少的工作。傳輸層還可進行復用，即在一個網(wǎng)絡連接上創(chuàng)建多個邏輯連接 在網(wǎng)絡中，傳輸層發(fā)送一個ACK（應答）信號以通知發(fā)送方數(shù)據(jù)已被正確接收。如果數(shù)據(jù)有錯，傳輸層將請求發(fā)送方重新發(fā)送數(shù)據(jù)。同樣，假如數(shù)據(jù)在一給定時間段未被應答，發(fā)送方的傳輸層也將認為發(fā)生了數(shù)據(jù)丟失從而重新發(fā)送它們。工作在傳輸層的一種服務是TCP/IP協(xié)議套中的TCP（傳輸控制協(xié)議），另一項傳輸層服務是IPX/SPX協(xié)議集的SPX（序列包交換）。 傳輸層的基本功能 傳輸層提供了主機應用程序進程之間的端到端的服務，基本功能如下 (1) 分割與重組數(shù)據(jù) (2) 按端口號尋址 (3) 連接管理 (4) 差錯控制和流量控制 傳輸層要向會話層提供通信服務的可靠性，避免報文的出錯、丟失、延遲時間紊亂、重復、亂序等差錯。 傳輸層的作用： 分段上層數(shù)據(jù) 建立端到端連接 將數(shù)據(jù)從一端主機傳送到另一端主機 保證數(shù)據(jù)按序、可靠、正確傳輸 傳輸層協(xié)議： 主要有TCP/IP協(xié)議棧的TCP協(xié)議和UDP協(xié)議，IPX/SPX協(xié)議棧的SPX協(xié)議等。 傳輸層在OSI中的地位 傳輸層是整個協(xié)議層次結(jié)構(gòu)的核心，是惟一負責總體數(shù)據(jù)傳輸和控制的一層。 在OSI七層模型中傳輸層是負責數(shù)據(jù)通信的最高層，又是面向網(wǎng)絡通信的低三層和面向信息處理的高三層之間的中間層。因為網(wǎng)絡層不一定保證服務的可靠，而用戶也不能直接對通信子網(wǎng)加以控制，因此在網(wǎng)絡層之上，加一層即傳輸層以改善傳輸質(zhì)量。 傳輸層利用網(wǎng)絡層提供的服務，并通過傳輸層地址提供給高層用戶傳輸數(shù)據(jù)的通信端口，使系統(tǒng)間高層資源的共享不必考慮數(shù)據(jù)通信方面和不可靠的數(shù)據(jù)傳輸方面的問題。它的主要功能是：對一個進行的對話或連接提供可靠的傳輸服務，在通向網(wǎng)絡的單一物理連接上實現(xiàn)該連接的復用，在單一連接上提供端到端的序號與流量控制、差錯控制及恢復等服務。 是不是可以上路了？還不行。我們要和羅馬聯(lián)系好， 如果我們這邊的貨物到了那邊賣不出去怎么辦？我們首先要交流、協(xié)商一下，看看羅馬的市場情況，能和那邊的另外一個商人合作的話就更好了，這就需要一些外交的關(guān)系。叫做會話層。 （5）會話層（Session Layer）。會話層是用戶應用程序與網(wǎng)絡的接口，屬于進程級的層次。進程是操作系統(tǒng)中由多道程序并行執(zhí)行而引出的一個概念，它與程序的概念不同，程序是一個靜態(tài)的概念，而進程是一個動態(tài)的概念，是程序的執(zhí)行，是有生存期的 會話層(Session)提供的服務可使應用建立和維持會話，并能使會話獲得同步。會話層使用校驗點可使通信會話在通信失效時從校驗點繼續(xù)恢復通信。這種能力對于傳送大的文件極為重要。 會話層,表示層,應用層構(gòu)成開放系統(tǒng)的高3層，面對應用進程提供分布處理，對話管理,信息表示,恢復最后的差錯等. 會話層同樣要擔負應用進程服務要求，而運輸層不能完成的那部分工作,給運輸層功能差距以彌補.主要的功能是對話管理，數(shù)據(jù)流同步和重新同步。要完成這些功能,需要由大量的服務單元功能組合,已經(jīng)制定的功能單元已有幾十種.現(xiàn)將會話層主要功能介紹如下. 為會話實體間建立連接 為給兩個對等會話服務用戶建立一個會話連接,應該做如下幾項工作. 將會話地址映射為運輸?shù)刂? 選擇需要的運輸服務質(zhì)量參數(shù)(QOS). 對會話參數(shù)進行協(xié)商. 識別各個會話連接. 傳送有限的透明用戶數(shù)據(jù). 數(shù)據(jù)傳輸階段 這個階段是在兩個會話用戶之間實現(xiàn)有組織的,同步的數(shù)據(jù)傳輸.用戶數(shù)據(jù)單元為SSDU,而協(xié)議數(shù)據(jù)單元為SPDU.會話用戶之間的數(shù)據(jù)傳送過程是將SSDU轉(zhuǎn)變成SPDU進行的. 連接釋放 連接釋放是通過"有序釋放","廢棄"，"有限量透明用戶數(shù)據(jù)傳送"等功能單元來釋放會話連接的. 會話層的作用： 提供雙工協(xié)商 會話同步 好象所有的事情都準備好了，但是商人到了羅馬以后突然發(fā)現(xiàn)，他的商隊里沒有人能聽懂羅馬人的話，羅馬人也沒有人能聽懂西班牙語，這個時候，還需要一個翻譯，要么把兩種語言都轉(zhuǎn)換成一種國際通用語言，比如說英語，要么至少能讓雙方能交流。這里就是表示層。 表示層（Presentation Layer）。在計算機與用戶進行數(shù)據(jù)交換時，并不是交換隨機比特流，而是交換一些有具體意義的數(shù)據(jù)信息。不同的計算機可能采用不同的編碼方法來表示這些數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，為讓采用不同編碼方法的計算機能夠通信，能相互理解所交換的數(shù)據(jù)，可以采用抽象語法來定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并對其按某種標準進行編碼。表示層管理這些抽象數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并負責在計算機內(nèi)部表示和網(wǎng)絡的標準表示法之間進行轉(zhuǎn)換。 表示層的作用之一是為異種機通信提供一種公共語言，以便能進行互操作。這種類型的服務之所以需要，是因為不同的計算機體系結(jié)構(gòu)使用的數(shù)據(jù)表示法不同。例如，IBM主機使用EBCDIC編碼，而大部分PC機使用的是ASCII碼。在這種情況下，便需要會話層來完成這種轉(zhuǎn)換。 通過前面的介紹,我們可以看出,會話層以下5層完成了端到端的數(shù)據(jù)傳送,并且是可靠,無差錯的傳送.但是數(shù)據(jù)傳送只是手段而不是目的,最終是要實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的使用.由于各種系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的定義并不完全相同,最易明白的例子是鍵盤,其上的某些鍵的含義在許多系統(tǒng)中都有差異.這自然給利用其它系統(tǒng)的數(shù)據(jù)造成了障礙.表示層和應用層就擔負了消除這種障礙的任務. 對于用戶數(shù)據(jù)來說,可以從兩個側(cè)面來分析,一個是數(shù)據(jù)含義被稱為語義,另一個是數(shù)據(jù)的表示形式,稱做語法.像文字,圖形,聲音,文種,壓縮,加密等都屬于語法范疇.表示層設計了3類15種功能單位,其中上下文管理功能單位就是溝通用戶間的數(shù)據(jù)編碼規(guī)則,以便雙方有一致的數(shù)據(jù)形式,能夠互相認識. 表示層如同應用程序和網(wǎng)絡之間的翻譯官，在表示層，數(shù)據(jù)將按照網(wǎng)絡能理解的方案進行格式化；這種格式化也因所使用網(wǎng)絡的類型不同而不同。表示層管理數(shù)據(jù)的解密與加密，如系統(tǒng)口令的處理如果在Internet上查詢你銀行賬戶，使用的即是一種安全連接。你的賬戶數(shù)據(jù)在發(fā)送前被加密，在網(wǎng)絡的另一端，表示層將對接收到的數(shù)據(jù)解密。除此之外，表示層協(xié)議還對圖片和文件格式信息進行解碼和編碼。 表示層的作用： 格式化數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)壓縮 數(shù)據(jù)加密 到了羅馬了，最終需要在交易所中把商品賣掉，這個交易所就是一個交易平臺,相當于各個軟件平臺，即應用層。 應用層（Application Layer）。應用層是OSI網(wǎng)絡協(xié)議體系結(jié)構(gòu)的最高層，是計算機網(wǎng)絡與最終用戶之間的界面，為網(wǎng)絡用戶之間的通信提供專用的程序。 從功能劃分看，OSI的7層協(xié)議的低6層主要用于解決通信和表示問題，以實現(xiàn)網(wǎng)絡服務功能，而應用層則提供使用特定網(wǎng)絡服務所需要的各種應用協(xié)議。 應用層的一個主要功能是提供虛擬終端，使所有不同類型的終端都能通過這種終端協(xié)議與網(wǎng)絡主機互連。這種終端協(xié)議就稱為虛擬終端協(xié)議。 應用層的另一個功能是提供文件傳輸協(xié)議FTP。和收發(fā)電子郵件功能。 應用層（application layer ）向應用程序提供服務，這些服務按其向應用程序提供的特性分成組，并稱為服務元素。 有些可為多種應用程序共同使用，有些則為較少的一類應用程序使用。 應用層是開放系統(tǒng)的最高層,是直接為應用進程提供服務的。其作用是在實現(xiàn)多個系統(tǒng)應用進程相互通信的同時,完成一系列業(yè)務處理所需的服務. 應用層的作用: 對軟件提供接口和網(wǎng)絡服務（例如：E-mail，文件傳輸）看PPT63 下圖描述了應用進程的數(shù)據(jù)在各層的傳遞過程。為簡單起見，假定兩個主機是直接相連的。 假定計算機1的應用進程向計算機2的應用進程傳送數(shù)據(jù)。 在OSI參考模型中，對等層以協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU）為單位傳送數(shù)據(jù)。在信宿方，來自信源的比特流從第1層依次遞交至第7層。 任何兩個同等的層次之間，如圖2-3中的水平線所示的那樣，將數(shù)據(jù)（即數(shù)據(jù)單元加上控制信息）通過水平虛線直接傳遞給對方，這就是所謂的“對等層”之間的通信。以前經(jīng)常提到的各層協(xié)議，實際上就是在各個對等層之間傳遞數(shù)據(jù)時的各項約定。 數(shù)據(jù)報的格式* 封裝過程 IP數(shù)據(jù)報的格式能夠說明IP協(xié)議都具有什么功能。在TCP/IP的標準中，各種數(shù)據(jù)格式常常以32bit（即4字節(jié)）為單位來描述。 下圖是IP數(shù)據(jù)報的完整格式。 從圖中可看出，一個IP數(shù)據(jù)報由首部和數(shù)據(jù)兩部分組成。首部的前一部分是固定長度的，共20字節(jié)，是所有IP數(shù)據(jù)報必須具有的。在首部的固定部分的后面是一些可選字段，其長度是可變的。下面介紹首部各字段的意義 1IP數(shù)據(jù)報首部的固定部分中的各字段 （1）版本。占4bit，指IP協(xié)議的版本。通信雙方使用的IP協(xié)議的版本必須一致。目前廣泛使用的IP協(xié)議版本號為4（即IPv4）。以前的3個版本目前已不使用。 （2）首部長度。占4bit，可表示的最大數(shù)值是15個單位（一個單位為4字節(jié)），因此IP的首部長度的最大值是60字節(jié)。 （3）服務類型。占8bit，用來獲得更好的服務，其意義見如下圖所示。 前三個比特表示優(yōu)先級，它可使數(shù)據(jù)報具有8個優(yōu)先級中的一個。 第4個比特是D比特，表示要求有更低的時延。 第5個比特是T比特，表示要求有更高的吞吐量。 第6個比特是R比特，表示要求有更高的可靠性（即在數(shù)據(jù)報傳送的過程中，被路由器丟棄的概率更小些）。 第7個比特是C比特，是新增加的，表示要求選擇代價更小的路由。 最后一個比特目前尚未使用。 在相當長一段時期內(nèi)并沒有什么人使用服務類型（type of service）字段。直到最近，當需要將實時多媒體信息在因特網(wǎng)上傳送時，服務類型字段才重新引起大家的重視。 （4）總長度?？傞L度是指首部和數(shù)據(jù)之和的長度，單位為字節(jié)。總長度字段為16bit，因此數(shù)據(jù)報的最大長度為65535字節(jié)（即64KB）。 （5）標識（identification）。占16bit，它是一個計數(shù)器，用來產(chǎn)生數(shù)據(jù)報的標識。 （6）標志（flag）占。3bit。目前只有前兩個比特有意義。 （7）片偏移。片偏移指出：較長的分組在分片后，某片在原分組中的相對位置。 （8）生存時間。生存時間字段記為TTL（time to live），即數(shù)據(jù)報在網(wǎng)絡中的壽命，其單位為秒。 （9）協(xié)議。占8bit，協(xié)議字段指出此數(shù)據(jù)報攜帶的數(shù)據(jù)是使用何種協(xié)議，以便使目的主機的IP層知道應將數(shù)據(jù)部分上交給哪個處理過程。 （10）首部檢驗和。此字段只檢驗數(shù)據(jù)報的首部，不包括數(shù)據(jù)部分 數(shù)據(jù)報首部的可變部分 IP首部的可變部分就是一個選項字段。選項字段用來支持排錯、測量以及安全等措施，內(nèi)容很豐富。此字段的長度可變，從1字節(jié)到40字節(jié)不等，取決于所選擇的項目。某些選項項目只需要1個字節(jié)，它只包括1個字節(jié)的選項代碼。但還有些選項需要多個字節(jié)，這些選項一個個拼接起來，中間不需要有分隔符，最后用全0的填充字段補齊成為4字節(jié)的整數(shù)倍。 增加首部的可變部分是為了增加IP數(shù)據(jù)報的功能，但這同時也使得IP數(shù)據(jù)報的首部長度成為可變的，這就增加了每一個路由器處理數(shù)據(jù)報的開銷。實際上這些選項很少被使用。新的IP版本IPv6就將IP數(shù)據(jù)報的首部長度做成固定的。 三、 TCP/IP參考模型 （一）概述 TCP/IP參考模型是ARPANET和其后繼的因特網(wǎng)使用的參考模型。 隨著網(wǎng)絡的發(fā)展，特別是當無線網(wǎng)絡和衛(wèi)星出現(xiàn)以后，現(xiàn)有的協(xié)議在和它們相連的時候出現(xiàn)了問題，所以需要一種新的參考體系結(jié)構(gòu)。而這個體系結(jié)構(gòu)在它的兩個主要協(xié)議出現(xiàn)以后而構(gòu)成的，因此被稱為TCP/IP參考模型（TCP/IP reference model）。 TCP/IP協(xié)議，包含了一系列構(gòu)成互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)的網(wǎng)絡協(xié)議。 TCP/IP模型也被稱作DoD模型(Department of Defense Model)。TCP/IP字面上代表了兩個協(xié)議：TCP（傳輸控制協(xié)議）和IP（網(wǎng)際協(xié)議）。 TCPIP是國際互聯(lián)網(wǎng)Internet采用的協(xié)議標準，是事實上的工業(yè)標準。 TCPIP是一種異構(gòu)網(wǎng)絡互連的通信協(xié)議，它同樣也適用于在一個局域網(wǎng)中實現(xiàn)異種機的互連通信。 TCP/IP是Internet采用的協(xié)議標準，也是全世界采用的最廣泛的工業(yè)標準。實際上TCP/IP是一個協(xié)議系列，包含100多個協(xié)議，用來將各種計算機和數(shù)據(jù)通信設備組成計算機網(wǎng)絡。這個協(xié)議系列的正確名字是Internet協(xié)議系列，TCP和IP只是其中的兩個協(xié)議。由于它們是最基本、最重要的兩個協(xié)議，也是廣為人知的，因此，通常用TCP/IP來代表整個Internet協(xié)議系列。 與開放系統(tǒng)互連（OSI）等其他的網(wǎng)絡互連協(xié)議一樣，可以用一個分層模型來說明TCP/IP的體系結(jié)構(gòu)和功能。但是，TCP/IP協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)并沒有采用7層模型，只實際定義了四個層次： （1）網(wǎng)絡接口層（主機-網(wǎng)絡層）：網(wǎng)絡接口層定義了與某特定介質(zhì)的物理連接特性，以及用于在該介質(zhì)上發(fā)送和接收的信息幀的格式。負責接收IP數(shù)據(jù)報并進行傳輸，從網(wǎng)絡上接收物理幀，抽取IP數(shù)據(jù)報轉(zhuǎn)交給下一層，對實際的網(wǎng)絡媒體的管理，定義如何使用實際網(wǎng)絡來傳送數(shù)據(jù)。是實際的網(wǎng)絡硬件借口。 網(wǎng)絡接口層與OSI參考模型中的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層相對應。事實上，TCP/IP本身并未定義該層的協(xié)議，而由參與互連的各網(wǎng)絡使用自己的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，然后與TCP/IP的網(wǎng)絡接口層進行連接。 網(wǎng)絡接口層實際上并不是因特網(wǎng)協(xié)議組中的一部分，但是它是數(shù)據(jù)包從一個設備的網(wǎng)絡層傳輸?shù)搅硗庖粋€設備的網(wǎng)絡層的方法。這個過程能夠在網(wǎng)卡的軟件驅(qū)動程序中控制，也可以在韌體或者專用芯片中控制。這將完成如添加報頭準備發(fā)送、通過物理媒介實際發(fā)送這樣一些數(shù)據(jù)鏈路功能。另一端，鏈路層將完成數(shù)據(jù)幀接收、去除報頭并且將接收到的包傳到網(wǎng)絡層。 然而，鏈路層并不經(jīng)常這樣簡單。它也可能是一個虛擬專有網(wǎng)絡（VPN）或者隧道，在這里從網(wǎng)絡層來的包使用隧道協(xié)議和其他（或者同樣的）協(xié)議組發(fā)送而不是發(fā)送到物理的接口上。VPN和隧道通常預先建好，并且它們有一些直接發(fā)送到物理接口所沒有的特殊特點（例如，它可以加密經(jīng)過它的數(shù)據(jù)）。由于現(xiàn)在鏈路“層”是一個完整的網(wǎng)絡，這種協(xié)議組的遞歸使用可能引起混淆。但是它是一個實現(xiàn)常見復雜功能的一個優(yōu)秀方法。（盡管需要注意預防一個已經(jīng)封裝并且經(jīng)隧道發(fā)送下去的數(shù)據(jù)包進行再次地封裝和發(fā)送）。 （2）網(wǎng)絡層(網(wǎng)絡互連層)。網(wǎng)絡層負責將數(shù)據(jù)分組從源轉(zhuǎn)發(fā)到目的地。 提供了基本的數(shù)據(jù)封包傳送功能，讓每一塊數(shù)據(jù)包都能夠到達目的主機（但不檢查是否被正確接收） 網(wǎng)際互聯(lián)層對應于OSI參考模型的網(wǎng)絡層，主要解決主機到主機的通信問題。該層有四個主要協(xié)議：網(wǎng)際協(xié)議（IP）、地址解析協(xié)議（ARP）、互聯(lián)網(wǎng)組管理協(xié)議（IGMP）和互聯(lián)網(wǎng)控制報文協(xié)議（ICMP）。IP協(xié)議是網(wǎng)際互聯(lián)層最重要的協(xié)議，它提供的是一個不可靠、無連接的數(shù)據(jù)報傳遞服務。 網(wǎng)絡層解決在一個單一網(wǎng)絡上傳輸數(shù)據(jù)包的問題。 （3）傳輸層。傳輸層運行于網(wǎng)絡層之上，它提供了節(jié)點間的數(shù)據(jù)傳送，應用程序之間的通信服務，主要功能是數(shù)據(jù)格式化、數(shù)據(jù)確認和丟失重傳等。它由兩個協(xié)議組成，TCP和UDP給數(shù)據(jù)包加入傳輸數(shù)據(jù)并把它傳輸?shù)较乱粚又?，這一層負責傳送數(shù)據(jù)，并且確定數(shù)據(jù)已被送達并接收。在源和目的地之間，TCP提供一種面向連接的、可靠的傳輸服務；而UDP則提供一種無連接的、不可靠的傳輸服務。TCP和UDP都運行于主機上，能夠分別為不同的應用程序提供特定的服務。 傳輸層的協(xié)議，能夠解決諸如端到端可靠性（“數(shù)據(jù)是否已經(jīng)到達目的地？”）和保證數(shù)據(jù)按照正確的順序到達這樣的問題。在TCP/IP協(xié)議組中，傳輸協(xié)議也包括所給數(shù)據(jù)應該送給哪個應用程序。 （4）應用層。應用層中各種應用程序都使用了低層TCP/IP的服務。例如，用于終端仿真的Telnet、用于文件傳輸?shù)奈募鬏攨f(xié)議（FTP）、用于主頁瀏覽的超文本傳輸協(xié)議（HTTP）及用于電子郵件的簡單郵件傳輸協(xié)議（SMTP）等，都是TCP/IP許多著名的應用實例中的一部分。 應用層對應于OSI參考模型的高層。 該層包括所有和應用程序協(xié)同工作，利用基礎(chǔ)網(wǎng)絡交換應用程序?qū)Ｓ玫臄?shù)據(jù)的協(xié)議。 應用層是大多數(shù)普通與網(wǎng)絡相關(guān)的程序為了通過網(wǎng)絡與其他程序通信所使用的層。這個層的處理過程是應用特有的；數(shù)據(jù)從網(wǎng)絡相關(guān)的程序以這種應用內(nèi)部使用的格式進行傳送，然后被編碼成標準協(xié)議的格式。 一旦從應用程序來的數(shù)據(jù)被編碼成一個標準的應用層協(xié)議，它將被傳送到IP棧的下一層。 （二）比較OSI和TCP/IP （1）TCP/IP一開始就考慮到多種異構(gòu)網(wǎng)的互聯(lián)問題，并將網(wǎng)際協(xié)議IP作為TCP/IP的重要組成部分。但ISO和CCITT最初只考慮到全世界都使用一種統(tǒng)一的標準公用數(shù)據(jù)網(wǎng)將各種不同的系統(tǒng)互聯(lián)在一起。后來，ISO認識到了網(wǎng)際協(xié)議IP的重要性，然而已經(jīng)來不及了，只好在網(wǎng)絡層中劃分出一個子層來完成類似TCP/IP中IP的作用。 （2）TCP/IP一開始就將面向連接服務和面向無連接服務并重，而OSI在開始時只強調(diào)面向連接這種服務。一直到很晚OSI才開始制定面向無連接服務的有關(guān)標準。OSI參考模型與TCP/IP參考模型的對照關(guān)系 OSI參考模型與TCP/IP參考模型都采用了層次結(jié)構(gòu)，但OSI采用的是七層模型，而TCP/IP是四層結(jié)構(gòu)（實際上是三層結(jié)構(gòu)）。 OSI參考模型與TCP/IP參考模型的優(yōu)缺點比較 OSI參考模型雖然一直被人們所看好，但實現(xiàn)起來很困難；相反，TCP/IP雖然有許多不盡人意的地方，但近30年的實踐證明它還是比較成功的。 *TCP概念 傳輸控制協(xié)議（Transmission Control Protocol, TCP）是一種面向連接（連接導向）的、可靠的、基于字節(jié)流的傳輸層（Transport layer）通信協(xié)議 IP概念 IP是英文Internet Protocol的縮寫，意思是“網(wǎng)絡之間互連的協(xié)議”，也就是為計算機網(wǎng)絡相互連接進行通信而設計的協(xié)議。 通俗的講：IP地址也可以稱為互聯(lián)網(wǎng)地址或Internet地址。是用來唯一標識互聯(lián)網(wǎng)上計算機的邏輯地址。每臺連網(wǎng)計算機都依靠IP地址來標識自己。就很類似于我們的電話號碼樣的。通過電話號碼來找到相應的使用電話的客戶的實際地址。全世界的電話號碼都是唯一的。IP地址也是一樣。 網(wǎng)絡協(xié)議（IP）是網(wǎng)絡上信息從一臺計算機傳遞給另一臺計算機的方法或者協(xié)議。 TCP作用 如果IP數(shù)據(jù)包中有已經(jīng)封好的TCP數(shù)據(jù)包，那么IP將把它們向上傳送到TCP層。TCP將包排序并進行錯誤檢查，同時實現(xiàn)虛電路間的連接。TCP數(shù)據(jù)包中包括序號和確認，所以未按照順序收到的包可以被排序，而損壞的包可以被重傳。 TCP將它的信息送到更高層的應用程序，例如Telnet的服務程序和客戶程序。應用程序輪流將信息送回TCP層，TCP層便將它們向下傳送到IP層，設備驅(qū)動程序和物理介質(zhì)，最后到接收方。 *IP編址方案 在TCP/IP協(xié)議棧中，編址由互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（Internet Protocol，IP）規(guī)定。IP標準規(guī)定每臺主機分配一個32位二進制數(shù)作為該主機的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議地址（Internet Protocol Address），常簡寫為IP地址或互聯(lián)網(wǎng)地址（這三項在書中作為同義詞使用）。在互聯(lián)網(wǎng)上發(fā)送的每個包中含有這種32位的發(fā)送方（源）IP地址和想要送達的接收方（目的）IP地址。這樣，為了在使用TCP/IP的互聯(lián)網(wǎng)上發(fā)送信息，一臺計算機必須知道接收信息的遠程計算機的IP地址。綜上，互聯(lián)網(wǎng)地址（IP地址）是一個分配給一臺主機，并用于該主機所有通信的惟一的32位二進制數(shù)。 IP地址層次 IP地址層次保證了兩個重要性質(zhì)： （1）每臺計算機分配一個惟一地址（即一個地址不分配給多臺計算機）。 （2）雖然網(wǎng)絡號分配必須全球一致，但后綴可本地分配，不需全球一致。 第一個性質(zhì)得到保證，因為整個地址包括前綴和后綴，它們分配時保證惟一性。 *IP地址分類 一旦選擇了IP地址的長度并決定把地址分為兩部分，就必須決定每部分包含多少位。前綴部分需要足夠的位數(shù)以允許分配惟一的網(wǎng)絡號給互聯(lián)網(wǎng)上的每一個物理網(wǎng)絡，后綴部分也需要足夠位數(shù)以允許從屬于一網(wǎng)絡的每一臺計算機都分配一個惟一的后綴。 由于一個互聯(lián)網(wǎng)可包括任意的網(wǎng)絡技術(shù)，所以可能一個互聯(lián)網(wǎng)由少量大的物理網(wǎng)絡構(gòu)成，而同時另外一個互聯(lián)網(wǎng)由許多小的網(wǎng)絡構(gòu)成。更重要的是，單個互聯(lián)網(wǎng)能混合包含大網(wǎng)絡和小網(wǎng)絡。因此，選擇一個能滿足大網(wǎng)和小網(wǎng)組合的折衷編址方案。這個方案將IP地址空間劃分為3個基本類：每類有不同長度的網(wǎng)絡號和主機號。 地址的前四位決定了地址所屬的類別并且確定如何將地址的其余部分劃分網(wǎng)絡號和主機號。下圖表示了五類地址的前幾位用來決定類別和網(wǎng)絡號及主機號的劃分方法（數(shù)字按照TCP/IP協(xié)議慣例，以0作為第一位，從左到右計數(shù)）。 網(wǎng)絡號：用于識別主機所在的網(wǎng)絡； 主機號：用于識別該網(wǎng)絡中的主機。 A類地址 一個A類IP地址僅使用第一個8位位組表示網(wǎng)絡地址，剩下的3個8位位組表示主機地址。A類地址的第一個位總為0因此僅有127個可能的A類網(wǎng)絡。 A類地址后面的24位表示可能的主機地址，A類網(wǎng)絡地址的范圍從1.0.0.0到126.0.0.0。從技術(shù)上講，127.0.0.0也是一個A類地址，但是它已被保留作閉環(huán)（look back）測試之用而不能分配給其一個網(wǎng)絡。 每一個A類地址能支持16777214個不同的主機地址，這個數(shù)是由2的24次方再減去2得到的。減2是必要的，因為IP把全0保留為表示網(wǎng)絡而全1表示網(wǎng)絡內(nèi)的廣播地址。 B類地址 設計B類地址的目的是支持中到大型的網(wǎng)絡。B類網(wǎng)絡地址的范圍從128.1.0.0到191.254.0.0。 一個B類IP地址使用兩個8位位組表示網(wǎng)絡號，另外兩個8位位組表示主機號。B類地址的第1個8位位組的前兩位總置為10，剩下的6位既可以是0也可以是1，這樣就限制其范圍小于等于191，由128+32+16+8+4+2+1得到。最后的16位（2個8位位組）標識可能的主機地址。每一個B類地址能支持64534個惟一的主機地址，這個數(shù)由2的16次方減2得到。B類網(wǎng)絡僅有16384個。 C類地址 C類地址用于支持大量的小型網(wǎng)絡。C類地址使用三個8位位組表示網(wǎng)絡地址，僅用一個8位位組表示主機號。 C類地址的前3位數(shù)為110，前兩位和為192（128+64），這形成了C類地址空間的下界。C類網(wǎng)絡地址范圍從192.0.1.0至223.255.254.0。最后一個8位位組用于主機尋址。 每一個C類地址理論上支持最大256個主機地址（0255），但僅有254個可用，因為0和255不是有效的主機地址。可以有2097152個不同的C類網(wǎng)絡地址。 注意在IP地址中，0和255是保留的主機地址。IP地址中所有的主機地址為0用于標識局域網(wǎng)，同樣，全為1表示在此網(wǎng)段中的廣播地址。 D類地址 D類地址用于IP網(wǎng)絡中的組播（multicasting，又稱為多目廣播）。D類組播地址機制僅有有限的用處。一個組播地址是一個惟一的網(wǎng)絡地址，它能指導報文到達預定義的IP地址組。 和其他地址空間一樣D類地址空間，有其數(shù)學限制，D類地址空間的范圍從224.0.0.0到239.255.255.254。 E類地址 E類地址雖被定義但卻為IETF所保留作研究之用。因此Internet上沒有可用的E類地址。E類地址有效的地址范圍從240.0.0.0至255.255.255.255，考慮到E類地址作研究之用且僅在IETF內(nèi)部使用，因此，在這里沒有必要作進一步討論了。 特殊IP地址 除了給每臺計算機分配一個地址外，讓地址用于表示整個網(wǎng)絡或一組計算機也很方便。IP定義了一套特殊地址格式，稱為保留地址（reserved address）。也就是說，特殊地址從不分配給主機。 受限廣播地址 廣播通信是一對所有的通信方式。若一個IP地址的2進制數(shù)全為1，也就是255.255.255.255，則這個地址用于定義整個互聯(lián)網(wǎng)。如果設備想使IP數(shù)據(jù)報被整個Internet所接收，就發(fā)送這個目的地址全為1的廣播包，但這樣會給整個互聯(lián)網(wǎng)帶來災難性的負擔。因此網(wǎng)絡上的所有路由器都阻止具有這種類型的分組被轉(zhuǎn)發(fā)出去，使這樣的廣播僅限于本地網(wǎng)段。 直接廣播地址 一個網(wǎng)絡中的最后一個地址為直接廣播地址，也就是主機號全為1的地址。主機使用這種地址把一個IP數(shù)據(jù)報發(fā)送到本地網(wǎng)段的所有設備上，路由器會轉(zhuǎn)發(fā)這種數(shù)據(jù)報到特定網(wǎng)絡上的所有主機。 例：192.168.1.255 注意：這個地址在IP數(shù)據(jù)報中只能作為目的地址。另外，直接廣播地址使一個網(wǎng)段中可分配給設備的地址數(shù)減少了1個 IP地址是0.0.0.0 若IP地址全為0，也就是0.0.0.0，則這個IP地址在IP數(shù)據(jù)報中只能用作源IP地址，這發(fā)生在當設備啟動時但又不知道自己的IP地址情況下。在使用DHCP分配IP地址的網(wǎng)絡環(huán)境中，這樣的地址是很常見的。用戶主機為了獲得一個可用的IP地址，就給DHCP服務器發(fā)送IP分組，并用這樣的地址作為源地址，目的地址為255.255.255.255（因為主機這時還不知道DHCP服務器的IP地址）。 網(wǎng)絡號為0的IP地址 當某個主機向同一網(wǎng)段上的其他主機發(fā)送報文時就可以使用這樣的地址，分組也不會被路由器轉(zhuǎn)發(fā)。比如12.12.12.0/24這個網(wǎng)絡中的一臺主機12.12.12.2/24在與同一網(wǎng)絡中的另一臺主機12.12.12.8/24通信時，目的地址可以是0.0.0.8。 *僅訪問同一子網(wǎng)內(nèi)的主機時使用 環(huán)回地址 127網(wǎng)段的所有地址都稱為環(huán)回地址，主要用來測試網(wǎng)絡協(xié)議是否工作正常的作用。比如使用ping 127.1.1.1就可以測試本地TCP/IP協(xié)議是否已正確安裝。另外一個用途是當客戶進程用環(huán)回地址發(fā)送報文給位于同一臺機器上的服務器進程,比如在瀏覽器里輸入127.1.2.3，這樣可以在排除網(wǎng)絡路由的情況下用來測試IIS是否正常啟動。 專用地址 IP地址空間中，有一些IP地址被定義為專用地址，這樣的地址不能為Internet網(wǎng)絡的設備分配，只能在企業(yè)內(nèi)部使用，因此也稱為私有地址。若要在Internet網(wǎng)上使用這樣的地址，必須使用網(wǎng)絡地址轉(zhuǎn)換或者端口映射技術(shù)。 這些專有地址是： 地址范圍：10.0.0.0到10.255.255.255 共有2的24次方個地址（A類子網(wǎng)） 地址范圍：172.16.0.0至172.31.255.255 共有2的20次方個地址（B類子網(wǎng)） 地址范圍：192.168.0.0至192.168.255.255 共有2的16次方個地址（C類子網(wǎng)） 子網(wǎng)掩碼 子網(wǎng)掩碼(subnet mask)又叫網(wǎng)絡掩碼、地址掩碼、子網(wǎng)絡遮罩，它是一種用來指明一個IP地址的哪些位標識的是主機所在的子網(wǎng)以及哪些位標識的是主機的位掩碼。子網(wǎng)掩碼不能單獨存在，它必須結(jié)合IP地址一起使用。子網(wǎng)掩碼只有一個作用，就是將某個IP地址劃分成網(wǎng)絡地址和主機地址兩部分。 IP地址的網(wǎng)絡號和主機號各是多少位呢？如果不指定，就不知道哪些位是網(wǎng)絡號、哪些是主機號，這就需要通過子網(wǎng)掩碼來實現(xiàn)。子網(wǎng)掩碼的設定必須遵循一定的規(guī)則。與IP地址相同，子網(wǎng)掩碼的長度也是32位，左邊是網(wǎng)絡位，用二進制數(shù)字“1”表示；右邊是主機位，用二進制數(shù)字“0”表示。只有通過子網(wǎng)掩碼，才能表明一臺主機所在的子網(wǎng)與其他子網(wǎng)的關(guān)系，使網(wǎng)絡正常工作。 子網(wǎng)掩碼的是擴展的網(wǎng)絡前綴碼不是一個地址，但是可以確定一個網(wǎng)絡層地址哪一部分是網(wǎng)絡號，哪一部分是主機號，1 的部分代表網(wǎng)絡號，掩碼為 0的部分代表主機號。子網(wǎng)掩碼的作用就是獲取主機 IP的網(wǎng)絡地址信息，用于區(qū)別主機通信不同情況，由此選擇不同路。其中 A類地址的默認子網(wǎng)掩碼為 255.0.0.0；B類地址的默認子網(wǎng)掩碼為 255.255.0.0；C類地址的默認子網(wǎng)掩碼為：255.255.255.0。 數(shù)據(jù)報的格式* 封裝過程 IP數(shù)據(jù)報的格式能夠說明IP協(xié)議都具有什么功能。在TCP/IP的標準中，各種數(shù)據(jù)格式常常以32bit（即4字節(jié)）為單位來描述。 下圖是IP數(shù)據(jù)報的完整格式。從圖中可看出，一個IP數(shù)據(jù)報由首部和數(shù)據(jù)兩部分組成。首部的前一部分是固定長度的，共20字節(jié)，是所有IP數(shù)據(jù)報必須具有的。在首部的固定部分的后面是一些可選字段，其長度是可變的。下面介紹首部各字段的意義 1IP數(shù)據(jù)報首部的固定部分中的各字段 （1）版本。占4bit，指IP協(xié)議的版本。通信雙方使用的IP協(xié)議的版本必須一致。目前廣泛使用的IP協(xié)議版本號為4（即IPv4）。以前的3個版本目前已不使用。 （2）首部長度。占4bit，可表示的最大數(shù)值是15個單位（一個單位為4字節(jié)），因此IP的首部長度的最大值是60字節(jié)。 （3）服務類型。占8bit，用來獲得更好的服務，其意義見如下圖所示。 前三個比特表示優(yōu)先級，它可使數(shù)據(jù)報具有8個優(yōu)先級中的一個。 第4個比特是D比特，表示要求有更低的時延。 第5個比特是T比特，表示要求有更高的吞吐量。 第6個比特是R比特，表示要求有更高的可靠性（即在數(shù)據(jù)報傳送的過程中，被路由器丟棄的概率更小些）。 第7個比特是C比特，是新增加的，表示要求選擇代價更小的路由。 最后一個比特目前尚未使用。 在相當長一段時期內(nèi)并沒有什么人使用服務類型（type of service）字段。直到最近，當需要將實時多媒體信息在因特網(wǎng)上傳送時，服務類型字段才重新引起大家的重視。 （4）總長度。總長度是指首部和數(shù)據(jù)之和的長度，單位為字節(jié)?？傞L度字段為16bit，因此數(shù)據(jù)報的最大長度為65535字節(jié)（即64KB）。 （5）標識（identification）。占16bit，它是一個計數(shù)器，用來產(chǎn)生數(shù)據(jù)報的標識。 （6）標志（flag）占。3bit。目前只有前兩個比特有意義。 （7）片偏移。片偏移指出：較長的分組在分片后，某片在原分組中的相對位置。 （8）生存時間。生存時間字段記為TTL（time to live），即數(shù)據(jù)報在網(wǎng)絡中的壽命，其單位為秒。 （9）協(xié)議。占8bit，協(xié)議字段指出此數(shù)據(jù)報攜帶的數(shù)據(jù)是使用何種協(xié)議，以便使目的主機的IP層知道應將數(shù)據(jù)部分上交給哪個處理過程。 （10）首部檢驗和。此字段只檢驗數(shù)據(jù)報的首部，不包括數(shù)據(jù)部分 數(shù)據(jù)報首部的可變部分 IP首部的可變部分就是一個選項字段。選項字段用來支持排錯、測量以及安全等措施，內(nèi)容很豐富。此字段的長度可變，從1字節(jié)到40字節(jié)不等，取決于所選擇的項目。某些選項項目只需要1個字節(jié)，它只包括1個字節(jié)的選項代碼。但還有些選項需要多個字節(jié)，這些選項一個個拼接起來，中間不需要有分隔符，最后用全0的填充字段補齊成為4字節(jié)的整數(shù)倍。 增加首部的可變部分是為了增加IP數(shù)據(jù)報的功能，但這同時也使得IP數(shù)據(jù)報的首部長度成為可變的，這就增加了每一個路由器處理數(shù)據(jù)報的開銷。實際上這些選項很少被使用。新的IP版本IPv6就將IP數(shù)據(jù)報的首部長度做成固定的。 四、Novell NetWare參考模型 最重要的協(xié)議時IPX/SPX協(xié)議，為局域網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸專門研制的一種協(xié)議。 五、局域網(wǎng)協(xié)議 除TCP/IP協(xié)議之外，目前局域網(wǎng)中常用的通信的協(xié)議有NetBEUI協(xié)議、IPX/SPX及其兼容協(xié)議。 Microsoft公司的網(wǎng)絡產(chǎn)品有四種協(xié)議簇，試圖滿足不同的網(wǎng)絡規(guī)模和需求： NetBEUI是為小型的、單個服務器的網(wǎng)絡準備的。 NWLink適合于中型規(guī)模網(wǎng)絡或需要訪問Novell NetWare文件服務器的網(wǎng)絡。 AppleTalk主要用于實現(xiàn)與Macintosh計算機的互操作。 TCP/IP是一個復雜的協(xié)議簇，適用于像Internet那樣的跨全球的復雜網(wǎng)絡。Microsoft公司正致力于將TCP/IP變成一個適合各種網(wǎng)絡的協(xié)議簇。