第18章因特网与TCP/IP 水水水水*水水水水冰水水水水水水水水水水水客水水水水水水冰水水水水冰水水水水水水水水水水水水水冰水水水冰水水水水水水水水*水水冰水水水冰水 8.1因特网 8.1.1因特网的结构 18.1.2因特网的地址 18.1.3网际协议地址 8.1.4域名和域名系统 18.1.5统一资源地址 18.2TCP/IP的参考模型 18.2.1协议层次和协议的概念 18.2.2TCP/IP和0SI模型 18.2.3部分网络设备执行的协议 18.2.4TCP/IP与以太网 18.3网络应用层协议 18.3.1网络应用与应用层协议 18.3.2超文本传送协议HTP 18.4网络传输层协议 8.4.1传输层简介 18.4.2端口号和套接号的概念 18.4.3用户数据包传输协议(UDP) 18.4.4传输控制协议(TCP) 18.5网络层上的网际协议 练习与思考题 参考文献和站点 冰水水冰本水冰水水水冰水水水本冰本客*冰水水水水水冰本冰水水水水水水冰本冰客水*冰水水水水客水冰本水水水水水冰水水冰客水冰水水水水水水本水水 因特网( Internet)是全世界使用TCP/IP协议堆和网关设备( gateway)组成的网络, TCP/IP实际上已成为因特网的代名词。为对多媒体网络应用有比较深入的理解,就需要了解 因特网的基本术语、结构和协议。因特网上使用的协议非常多,本章只选择了最普通的几个 协议作了简单介绍,这些协议是HTTP、UDP、TCP和IP。在介绍协议过程中自然要涉及到协议 定义的各种内部结构,这是为了更好地理解协议的功能和执行这些协议的软件 18.1因特网 18.1.1因特网的结构 因特网是由网络 ARPANET( Advanced Research Projects agency Network)发展而来, ARPANET是美国国防部高级研究计划署在20世纪60年代支持创建的资源共享计算机网络。 因特网是许许多多子网( subnetwork)集合而成的网络,这些子网都有一个共同的通信协议 这就是TCP/IP通信协议。因此不难理解人们往往把 Internet与TCP/IP紧紧联系在一起 因特网的组织和新标准的采纳由因特网体系结构研究部( Internet Architecture Board,IAB)统管。IAB还协调好几个特别工作组,包括因特网工程特别工作组( Internet Engineering Task Force,IETF)和因特网研究特别工作组( Internet Research task Force,IRTF)。 组成因特网的子网之间在物理上的相互连接都是通过网关设备实现的,如图18-01所 示。通过网关设备互相连接在一起的不同的网络通常称为子网( subnetwork),因为它们是大 网络之中的网络。子网是一个完整的网络,是互联网络中的一部分,或者说子网是因特网中 的一部分。网关设备与执行TCP/IP协议的其他设备和软件一起工作,它的最基本的任务就是 从互联网络或者局域网络上接收按照协议规范封装的协议数据单元( Protocol Data Unit, PDU),然后把它们递送到下一个网关设备或者局域网络
第18章 因特网与TCP/IP *************************************************************************** 18.1 因特网 18.1.1 因特网的结构 18.1.2 因特网的地址 18.1.3 网际协议地址 18.1.4 域名和域名系统 18.1.5 统一资源地址 18.2 TCP/IP的参考模型 18.2.1 协议层次和协议的概念 18.2.2 TCP/IP和OSI模型 18.2.3 部分网络设备执行的协议 18.2.4 TCP/IP与以太网 18.3 网络应用层协议 18.3.1 网络应用与应用层协议 18.3.2 超文本传送协议HTTP 18.4 网络传输层协议 18.4.1 传输层简介 18.4.2 端口号和套接号的概念 18.4.3 用户数据包传输协议(UDP) 18.4.4 传输控制协议(TCP) 18.5 网络层上的网际协议 练习与思考题 参考文献和站点 *************************************************************************** 因特网(Internet)是全世界使用TCP/IP协议堆和网关设备(gateway)组成的网络， TCP/IP实际上已成为因特网的代名词。为对多媒体网络应用有比较深入的理解，就需要了解 因特网的基本术语、结构和协议。因特网上使用的协议非常多，本章只选择了最普通的几个 协议作了简单介绍，这些协议是HTTP、UDP、TCP和IP。在介绍协议过程中自然要涉及到协议 定义的各种内部结构，这是为了更好地理解协议的功能和执行这些协议的软件。 18.1 因特网 18.1.1 因特网的结构 因特网是由网络ARPANET(Advanced Research Projects Agency Network)发展而来， 而ARPANET是美国国防部高级研究计划署在20世纪60年代支持创建的资源共享计算机网络。 因特网是许许多多子网(subnetwork)集合而成的网络，这些子网都有一个共同的通信协议， 这就是TCP/IP通信协议。因此不难理解人们往往把Internet与TCP/IP紧紧联系在一起。 因特网的组织和新标准的采纳由因特网体系结构研究部(Internet Architecture Board，IAB)统管。IAB还协调好几个特别工作组，包括因特网工程特别工作组(Internet Engineering Task Force，IETF)和因特网研究特别工作组(Internet Research Task Force,IRTF)。 组成因特网的子网之间在物理上的相互连接都是通过网关设备实现的，如图18-01所 示。通过网关设备互相连接在一起的不同的网络通常称为子网(subnetwork)，因为它们是大 网络之中的网络。子网是一个完整的网络，是互联网络中的一部分，或者说子网是因特网中 的一部分。网关设备与执行TCP/IP协议的其他设备和软件一起工作，它的最基本的任务就是 从互联网络或者局域网络上接收按照协议规范封装的协议数据单元(Protocol Data Unit， PDU)，然后把它们递送到下一个网关设备或者局域网络
第18章 Internet与TCP/IP 子网1 子网A (subnetwork) (gateway) (subnetwork) 子网A1 (subnetwork) 子网2 (gateway) 子网 (subnetwork) 图18-01子网之间通过网关设备相互连接 在美国,因特网使用美国国家科学基金会NSF( National science foundation)资助的 网络 NSFnet作为全国性的主干网络,如图18-02所示。连接到主干网络 NSFnet的网络有美国 国家航空和宇宙航行局( National Aeronautics and Space Administration,NASA)的空间 物理分析网络( Space Physics analysis Network,SPAN),计算机科学网络 Computer Science Network, CSNET), BITNET Because It's Time Network), WEStnet, UUNET (UNiX to UNIX Network)和圣地亚哥的巨型计算机网络 (San Diego Supercomputer Network, SDSCNET),在 图18-02上没有标出,…… BITNET SPAN 「网关1 UNE WESTNET CSNET 图18-02美国在因特网上的部分子网 NFSnet主干网由3000多个研究站点组成,通过T-3线路把它们互连在一起,数据速率是 44.736Mbps。为提高传输速率而采用的技术有同步光纤网络 Synchronous0 ptical Network, SONET),异步传输模式( Asynchronous Transfer Mode,ATM)网络以及由美国国家
第18章 Internet与TCP/IP 2 子网 1 (subnetwork) 网关 (gateway) 子网 2 (subnetwork) 子网 A (subnetwork) 子网 A1 (subnetwork) 子网 B1 (subnetwork) 网关 (gateway) 网关 (gateway) 图18-01 子网之间通过网关设备相互连接 在美国，因特网使用美国国家科学基金会NSF(National Science Foundation)资助的 网络NSFnet作为全国性的主干网络，如图18-02所示。连接到主干网络NSFnet的网络有美国 国家航空和宇宙航行局(National Aeronautics and Space Administration，NASA)的空间 物理分析网络(Space Physics Analysis Network，SPAN)，计算机科学网络(Computer Science Network，CSNET)， BITNET(Because It's Time Network)，WESTNET，UUNET(UNIX to UNIX Network)和圣地亚哥的巨型计算机网络(San Diego Supercomputer Network，SDSCNET)，在 图18-02上没有标出，……。 BITNET SPAN 网关 网关 NSFnet主干线 网关 UUNET WESTNET 网关 CSNET 网关 图18-02 美国在因特网上的部分子网 NFSnet主干网由3000多个研究站点组成，通过T-3线路把它们互连在一起，数据速率是 44.736 Mbps。为提高传输速率而采用的技术有同步光纤网络(Synchronous Optical Network，SONET)，异步传输模式(Asynchronous Transfer Mode，ATM)网络以及由美国国家
第18章 Internet与TCP/IP 标准化学会ANSI提议的高性能并行接口High- Performance Parallel interface,HPPI)等 技术,数据传输速率将达到1(b/s。 18.1.2因特网地址的概念 由通信协议使用的术语——地址( address)的含义很多,它可以指发送端地址、接收端 地址、机器的端口地址、存储器地址、应用程序地址等等。因此当遇到这个术语时需要倍加 小心,确信它所指的真正含义。 网络地址( network address)类似于信函上的地址,它告诉传输系统把数据包( datagram) 递送到何处去。在因特网上与地址相关的术语主要有3个:名称(name)、地址( address)和传 输路线( route)。名称是一台机器、一个用户或者一个应用软件的唯一的标识符,它为数据 包( datagram)提供一个绝对目标;地址用来标识这个绝对目标所在的位置,通常是它指网络 上的物理位置或者逻辑位置:传输路线是告诉传输系统如何从这个地址中获取数据包。 1。名称地址 人们经常使用收发者的名字来指定一个用户名或者一台机器。根据指定的名称,通过 称为域名服务器( Domain name server,DNS)也叫做名称服务器( name server)的网络软件包 去分析物理地址。例如,当发送电子邮件时,你可简单地指出接收者的名称,域名服务器就 会想办法解决如何把电子邮件传送给接收者。使用域名服务器除了把名称转换成地址和传输 路径之外,也为系统管理员或者网络管理员提供许多方便,更改网络时就不必要把更改内容 告诉每一台机器 2.物理地址 网络上需要与他人通信的任何一台设备都需要一个唯一的地址—物理地址 ( physical address),有时也叫做硬件地址。在一个给定的网络上一个物理地址只能出现 次,否则域名服务系统就无法准确确定目标设备。硬件地址通常设计在网络接口卡上,通过 开关或者软件进行设置 在物理层(物理层的概念见后面的介绍)上对每个过往的数据包(即协议数据单元PDU 进行分析,如果数据包中接收者的机器地址与这台设备的物理地址相匹配,就把这个数据包 传送到这台设备的物理层,否则就不理睬 不同的计算机平台、网络和软件版本可能使用不同的名称约定,物理地址的长度也不 相同。例如,以太网的物理地址使用48位,这是开发以太网的 Xerox公司指定的地址长度。 现在,为子网分配通用物理地址的任务由电气和电子工程师协会( Institute of electrical & Electronic Engineers,IEEE)承担。IEE为每个子网分配24位长的组织唯一标识符 ( organization unique identifier,OUI),而组织可指派另外一个24位的标识符。组织唯 标识符OUI的格式如图18-03所示。 1位1 1/GU/IEE指派的子网地址当地分配的物理地址 注:I/G( individual/ group)=0:个人地址1:组地址( group) U/ L (universal/ local)=0:IEEE指派1:当地指派 图18-03组织唯一标识符(OUI) 在24位0U格式中,有2位用作标志位,其余22位表示IEE指派的子网物理地址。当整 个0UI都设置成1时,表示网络上的所有站点都是目的地址。其余的24位用来表示当地管理的 网络地址。用作组织唯一标识符OU的2位和当地管理的24位组合在一起形成的地址称为媒 体接入控制( media access control,MAC)地址。当封装在网络上传输信息包时,有两种MAC 地址:发送地址和接收地址。 3.数据链路地址 IEEE以太网标准使用的另一种地址叫做链路层地址( link layer address),用 LSAP( link service access point)表示。LSAP表示在数据链路层( data link layer)上使用
第18章 Internet与TCP/IP 3 标准化学会ANSI提议的高性能并行接口(High-Performance Parallel Interface，HPPI)等 技术，数据传输速率将达到1 Gb/s。 18.1.2 因特网地址的概念 由通信协议使用的术语——地址(address)的含义很多，它可以指发送端地址、接收端 地址、机器的端口地址、存储器地址、应用程序地址等等。因此当遇到这个术语时需要倍加 小心，确信它所指的真正含义。 网络地址(network address)类似于信函上的地址，它告诉传输系统把数据包(datagram) 递送到何处去。在因特网上与地址相关的术语主要有3个：名称(name)、地址(address)和传 输路线(route)。名称是一台机器、一个用户或者一个应用软件的唯一的标识符，它为数据 包(datagram)提供一个绝对目标；地址用来标识这个绝对目标所在的位置，通常是它指网络 上的物理位置或者逻辑位置；传输路线是告诉传输系统如何从这个地址中获取数据包。 1。 名称地址 人们经常使用收发者的名字来指定一个用户名或者一台机器。根据指定的名称，通过 称为域名服务器(Domain Name Server，DNS)也叫做名称服务器(name server)的网络软件包 去分析物理地址。例如，当发送电子邮件时，你可简单地指出接收者的名称，域名服务器就 会想办法解决如何把电子邮件传送给接收者。使用域名服务器除了把名称转换成地址和传输 路径之外，也为系统管理员或者网络管理员提供许多方便，更改网络时就不必要把更改内容 告诉每一台机器。 2. 物理地址 网络上需要与他人通信的任何一台设备都需要一个唯一的地址——物理地址 (physical address)，有时也叫做硬件地址。在一个给定的网络上一个物理地址只能出现一 次，否则域名服务系统就无法准确确定目标设备。硬件地址通常设计在网络接口卡上，通过 开关或者软件进行设置。 在物理层(物理层的概念见后面的介绍)上对每个过往的数据包(即协议数据单元PDU) 进行分析，如果数据包中接收者的机器地址与这台设备的物理地址相匹配，就把这个数据包 传送到这台设备的物理层，否则就不理睬。 不同的计算机平台、网络和软件版本可能使用不同的名称约定，物理地址的长度也不 相同。例如，以太网的物理地址使用48位，这是开发以太网的Xerox公司指定的地址长度。 现在，为子网分配通用物理地址的任务由电气和电子工程师协会(Institute of Electrical & Electronic Engineers，IEEE)承担。IEEE为每个子网分配24位长的组织唯一标识符 (organization unique identifier，OUI)，而组织可指派另外一个24位的标识符。组织唯 一标识符OUI的格式如图18-03所示。 1位 1位 22位 24位 I/G U/L IEEE指派的子网地址 当地分配的物理地址 注：I/G(individual / group)＝0：个人地址 1：组地址(group) U/L(universal / local)＝0： IEEE指派1：当地指派 图18-03 组织唯一标识符(OUI) 在24位OUI格式中，有2位用作标志位，其余22位表示IEEE指派的子网物理地址。当整 个OUI都设置成1时，表示网络上的所有站点都是目的地址。其余的24位用来表示当地管理的 网络地址。用作组织唯一标识符OUI的24位和当地管理的24位组合在一起形成的地址称为媒 体接入控制(media access control，MAC)地址。当封装在网络上传输信息包时，有两种MAC 地址：发送地址和接收地址。 3. 数据链路地址 IEEE以太网标准使用的另一种地址叫做链路层地址(link layer address)，用 LSAP(link service access point)表示。LSAP表示在数据链路层(data link layer)上使用
第18章 Internet与TCP/IP 的链接协议的类型,自带寻址信息的、能够独立地从源端传送到终端的数据包( datagram) 就携带有这种发送和接收的LSAP信息 18.1.3网际协议地址 在因特网上的每台联网计算机都需要有一个唯一的地址,这样才能在计算机之间进行 通信。为此,定义了两种形式来表示计算机在因特网上的地址:一种是机器可识别的用数字 表示的地址,通常称为网际协议地址( Internet protocol address,IP),简称为IP地址。 因特网的IP地址由美国国家科学基金会于1993年组成的因特网信息中心注册服务部门 InterNIC Registration Services)进行分配和注册, InterNIC是 NSFnet( Internet) Network Information Center的简写。IP地址就像你家中的电话一样,每一部电话都有一个 唯一的电话号码,它是识别电话网络上某一部电话的标准方法。另一种是人比较容易看懂的 用字母表示的地址,称为域名地址( domain name address)。这两种地址可用一个可能不太 恰当的比方来帮助理解,例如我国的人口管理系统,每个公民都有一个用数字表示的身份证 ID号码,又有一个用中文字表示的名字。 IP地址在扩充之前共有32比特,由类别、网络地址和主机地址共3个部分组成 匚类别 网络地址 主机地址。 IP地址分成5类:A类( Class a),B类( Class b),C类( Class c),D类( Class d)和E类 ( Class e)。其中A、B和C类地址是基本的因特网地址,是用户使用的地址,D类地址用于多 目标广播的广播地址,E类地址为保留地址。IP地址的详细结构如图18-04所示 位1234567 1516 A类0网络地址数目少 主机地址数目多) 0_网络地址数目中等) 主机地址(数目中等 网络地址数目多) 主机地址数目少) 多目标广播地址 Multicast Address) E类1111o 保留为实验和将来使用 图18-04IP地址的组成 A类地址用于有许多机器连网的大型网络,在这种情况下需要使用24位的主机地址 ( host address)来标识连网计算机,而网络地址( network address)使用7位来限制可被识别 的网络数目:B类地址用于连网机器数目和网络数目都为中等程度的网络,在这种情况下使 用16位的主机地址和14位的网络地址;C类地址用于连网机器数目少(最多256)而网络数目多 的网络:D类地址用于多目标广播( multicasting) 32位的IP地址分成4组,每组为8位。因此可把A类地址想象成“网络地址.主机地址主 机地址.主机地址”,把B类地址想象成“网络地址.网络地址.主机地址.主机地址”,而 把C类地址想象成“网络地址.网络地址.网络地址.主机地址” 32比特的IP地址用4个十进制数表示,并用句点(.)隔开,每个数都小于256。例如 101001001101111000000101000,用4个十进制数表示成166.111.1.66,是某个大学 的一台服务器地址:又例如,11001010011000000110110101000,用4个十进制数表示 成202.96.61.168,是某个电报局的一台服务器地址。 如果用w,x,y,z分别表示这4个字节,这3类地址的范围就为 A类:1.x.y.z~126.x.y.z 其中,127.0.0.1不作IP地址,用于网络内部 使用) B类:128 C类:192.x.y.z~223.x.y
第18章 Internet与TCP/IP 4 的链接协议的类型，自带寻址信息的、能够独立地从源端传送到终端的数据包(datagram) 就携带有这种发送和接收的LSAP信息。 18.1.3 网际协议地址 在因特网上的每台联网计算机都需要有一个唯一的地址，这样才能在计算机之间进行 通信。为此，定义了两种形式来表示计算机在因特网上的地址：一种是机器可识别的用数字 表示的地址，通常称为网际协议地址(Internet Protocol address，IP)，简称为IP地址。 因特网的IP地址由美国国家科学基金会于1993年组成的因特网信息中心注册服务部门 (InterNIC Registration Services)进行分配和注册，InterNIC是NSFnet (Internet) Network Information Center的简写。IP地址就像你家中的电话一样，每一部电话都有一个 唯一的电话号码，它是识别电话网络上某一部电话的标准方法。另一种是人比较容易看懂的 用字母表示的地址，称为域名地址(domain name address)。这两种地址可用一个可能不太 恰当的比方来帮助理解，例如我国的人口管理系统，每个公民都有一个用数字表示的身份证 ID号码，又有一个用中文字表示的名字。 IP地址在扩充之前共有32比特，由类别、网络地址和主机地址共3个部分组成： 类别 网络地址 主机地址 IP地址分成5类：A类(Class A)，B类(Class B)，C类(Class C)，D类(Class D)和E类 (Class E)。其中A、B和C类地址是基本的因特网地址，是用户使用的地址，D类地址用于多 目标广播的广播地址，E类地址为保留地址。IP地址的详细结构如图18-04所示。 图18-04 IP地址的组成 A类地址用于有许多机器连网的大型网络，在这种情况下需要使用24位的主机地址 (host address)来标识连网计算机，而网络地址(network address)使用7位来限制可被识别 的网络数目；B类地址用于连网机器数目和网络数目都为中等程度的网络，在这种情况下使 用16位的主机地址和14位的网络地址；C类地址用于连网机器数目少(最多256)而网络数目多 的网络；D类地址用于多目标广播(multicasting)。 32位的IP地址分成4组，每组为8位。因此可把A类地址想象成“网络地址.主机地址.主 机地址.主机地址 ”，把B类地址想象成“网络地址.网络地址.主机地址.主机地址 ”，而 把C类地址想象成“网络地址.网络地址.网络地址.主机地址”。 32比特的IP地址用4个十进制数表示，并用句点(.)隔开，每个数都小于256。例如， 10100110 01101111 00000001 01000010，用4个十进制数表示成166.111.1.66，是某个大学 的一台服务器地址；又例如，11001010 01100000 00111101 10101000，用4个十进制数表示 成202.96.61.168，是某个电报局的一台服务器地址。 如果用w, x, y, z分别表示这4个字节，这3类地址的范围就为： A类：1.x.y.z ～ 126.x.y.z (其中，127.0.0.1不作IP地址，用于网络内部 使用) B类：128.x.y.z ～ 191.x.y.z C类：192.x.y.z ～ 223.x.y.z
第18章 Internet与TCP/IP D类:224.0.0.0~239.255.255.255(其中,244.0.0.0不用,224.0.0.1分配给永 久性IP主机组,包括网关) 多目标广播的地址范围从224.0.0.0到239.255.255.255,也就是D类地址的范围。用于 视听会议的 MBone (multicast backbone)的地址由因特网号码分配局( Internet Assigned Numbers authority,IANA)指定为224.2.*.*。 网络使用IP地址可以确定数据是否要通过网关设备送出。如果网络地址与当前的网络 地址相同就不必通过网关设备,否则就要通过网关设备。 18.1.4域名和域名系统 域名( Domain Name)是连接到网络上的计算机或者计算机组的名称,在数据传输时用来 标识计算机的电子方位,有时也指地理位置。域名通常包含组织名,而且始终包括两到三个 字母的后缀,以指明组织的类型和所在的国家或者地区。例如,域名microsoft.com,其中 microsoft是组织名,com是 commercial的缩写,代表商业组织。在美国使用的其它后缀包括 gov(政府)、edu(教育机构)、org(组织,一般指非盈利组织)以及net(网络,ISP使用)。在 美国以外,两个字的后缀表示该域所在的国家或者地区,例如uk(英国)、de(德国)、j(日 例如,ww.bta.net.cn,其中 表示在中国的 Internet net cn 表示中国邮电部负责组建的 Internet商业网,即 Chinanet bta. net cn: 表示北京地区的 ChinaNet www.bta.netcl 表示北京地区 Chinanet上一台联网服务器的名字 从这个例子可以看到,域名分成几个区域,从左到右表示区域的范围越来越大。域名 最右边的区域具有最高级别,表示国家,如cn表示中国 因特网上的域名分为顶级(又称最高级)、二级、三级等不同等级,级别越低,域名越 长。顶级域名有三类 1)国家和地区,如CN(中国)。 2)国际顶级域名,INT(仅此一个)。 3)通用顶级域名,共有10个(至1996年12月),如表18-01所示 表18-01通用顶级域名 域 arts化娱乐 com fiIm企业或公司 info信息提供单位 het网络单位 org事业单位 rec娱乐活动单位 上众 单位 由于美国是 Internet的发起国,她的最高级别域名的表示法是一个特殊情况,最高级 别域名表示的不是国家,而是网络的类型,例如www.microsoft.com。美国的最高级别域名 分成6类,如表18-02所示 表18-02美国的最高级别域名 名m]mme
第18章 Internet与TCP/IP 5 D类：224.0.0.0～239.255.255.255 (其中，244.0.0.0不用，224.0.0.1分配给永 久性IP主机组，包括网关) 多目标广播的地址范围从224.0.0.0到239.255.255.255，也就是D类地址的范围。用于 视听会议的MBone(multicast backbone)的地址由因特网号码分配局(Internet Assigned Numbers Authority，IANA)指定为224.2.*.* 。 网络使用IP地址可以确定数据是否要通过网关设备送出。如果网络地址与当前的网络 地址相同就不必通过网关设备，否则就要通过网关设备。 18.1.4 域名和域名系统 域名(Domain Name)是连接到网络上的计算机或者计算机组的名称，在数据传输时用来 标识计算机的电子方位，有时也指地理位置。域名通常包含组织名，而且始终包括两到三个 字母的后缀，以指明组织的类型和所在的国家或者地区。例如，域名 microsoft.com，其中 microsoft是组织名，com是commercial的缩写，代表商业组织。在美国使用的其它后缀包括 gov(政府)、edu(教育机构)、org(组织，一般指非盈利组织)以及net(网络，ISP使用)。在 美国以外，两个字的后缀表示该域所在的国家或者地区，例如 uk(英国)、de(德国)、jp(日 本)。 例如，www.bta.net.cn，其中， cn： 表示在中国的Internet net.cn： 表示中国邮电部负责组建的Internet商业网，即ChinaNET bta.net.cn： 表示北京地区的ChinaNET www.bta.net.cn： 表示北京地区ChinaNET上一台联网服务器的名字 从这个例子可以看到，域名分成几个区域，从左到右表示区域的范围越来越大。域名 最右边的区域具有最高级别，表示国家，如cn表示中国。 因特网上的域名分为顶级(又称最高级)、二级、三级等不同等级，级别越低，域名越 长。顶级域名有三类： 1) 国家和地区，如CN(中国)。 2) 国际顶级域名，INT(仅此一个)。 3) 通用顶级域名，共有10个(至1996年12月)，如表18-01所示。 表18-01 通用顶级域名 域名 域 arts 文化娱乐 com 公司 firm 企业或公司 info 信息提供单位 net 网络单位 nom 个人 org 事业单位 rec 娱乐活动单位 store 售货企业 web www单位 由于美国是Internet的发起国，她的最高级别域名的表示法是一个特殊情况，最高级 别域名表示的不是国家，而是网络的类型，例如www.microsoft.com。美国的最高级别域名 分成6类，如表18-02所示。 表18-02 美国的最高级别域名 域名 com edu gov mil org net
第18章 Internet与TCP/IP 域|商业[教育|政府军队[其它组织[网络资源 由于人们不容易阅读使用4个十进制数表示连网机器和网络的IP地址,因此许多系统都 采纳对人更容易阅读和理解的名称,这种地址叫做域名地址( domain name address)。域名 地址是连接到因特网或者任何TCP/IP网络的某一台设备的地址。在分等级结构的系统中,使 用“词”来标识服务器、组织和类型。例如ww. tsinghua.edu.cn代表中国教育领域中清华 大学使用HTTP协议的一台计算机。因此一台连网机器在因特网上既有用户使用的域名地址 (例如,ww. tsinghua.edu.cn),又有递送信息送软件使用的IP地址(例如,166.11.9.2) 域名系统⑩ Domain Name System,DNS)就是自动地把域名地址翻译成IP地址的系统 域名服务系统 DNS(Domain Name System)中的域名服务 DNS Domain Name Service)软件 实际上是一张两列的查找表,一列是帮助记忆计算机的名称,另一列是用数字表示的IP地址, 计算机的名称和它的IP地址是相对应的,这个软件存放在域名服务器DNS① omain Name Server)上。用户申请入网时需要因特网接入服务公司( Internet service provider,ISP) 提供域名服务器的地址,例如 Chinanet网络上的一个域名服务器地址是202.96.0.133,当计 算机首次连网时需要人工设置这个地址。 18.1.5统一资源地址 因特网上资源所在的地址使用统一资源地址( Uniform Resource Locator,URL)表示法 它是识别因特网上任何一个文件或资源地址的标准表示法。例如,清华大学网页( Web page) 上的一个文件,用URL表示成: http://www.tsinghuaeducn/docs/xydy/bjtag.html 又如,微软公司的主页( home page)用URL表示成 http 组成URL的各部分的名称如图18-05所示。 Intemet addre 166.111.92 因特网地址 http://www.tsinghua.edu.cn/docsxydy/bjtaghtml top-level domain 项级域名) major geographic domain domain name (国家或地区域名 (域名) domain name address (域名地址) host name (主机名) URL(Uniform Resource Locator) (统一资源地址 The address of a file or Web sit 文件地址网址Web站点) 图18-05统一资源地址的结构 18.2TcP/IP的参考模型 18.2.1协议层次和协议的概念 为减少网络设计的复杂性,网络设计人员把整个数据交换过程划分成层(1ayer),并制 定了各层次上的协议,以便于网络软硬件分层管理和执行,这种层就称为协议层( Protocol
第18章 Internet与TCP/IP 6 域 商业 教育 政府 军队 其它组织 网络资源 由于人们不容易阅读使用4个十进制数表示连网机器和网络的IP地址，因此许多系统都 采纳对人更容易阅读和理解的名称，这种地址叫做域名地址(domain name address)。域名 地址是连接到因特网或者任何TCP/IP网络的某一台设备的地址。在分等级结构的系统中，使 用“词”来标识服务器、组织和类型。例如www.tsinghua.edu.cn代表中国教育领域中清华 大学使用HTTP协议的一台计算机。因此一台连网机器在因特网上既有用户使用的域名地址 (例如，www.tsinghua.edu.cn)，又有递送信息送软件使用的IP地址(例如，166.111.9.2)， 域名系统(Domain Name System，DNS)就是自动地把域名地址翻译成IP地址的系统。 域名服务系统DNS(Domain Name System)中的域名服务DNS(Domain Name Service)软件 实际上是一张两列的查找表，一列是帮助记忆计算机的名称，另一列是用数字表示的IP地址， 计算机的名称和它的IP地址是相对应的，这个软件存放在域名服务器DNS(Domain Name Server)上。用户申请入网时需要因特网接入服务公司(Internet service provider，ISP) 提供域名服务器的地址，例如ChinaNET网络上的一个域名服务器地址是202.96.0.133，当计 算机首次连网时需要人工设置这个地址。 18.1.5 统一资源地址 因特网上资源所在的地址使用统一资源地址(Uniform Resource Locator，URL)表示法， 它是识别因特网上任何一个文件或资源地址的标准表示法。例如，清华大学网页(Web page) 上的一个文件，用URL表示成： http://www.tsinghua.edu.cn/docs/xydy/bjtag.html 又如，微软公司的主页(home page)用URL表示成： http://www.microsoft.com 组成URL的各部分的名称如图18-05所示。 图18-05 统一资源地址的结构 18.2 TCP/IP的参考模型 18.2.1 协议层次和协议的概念 为减少网络设计的复杂性，网络设计人员把整个数据交换过程划分成层(layer)，并制 定了各层次上的协议，以便于网络软硬件分层管理和执行，这种层就称为协议层(Protocol
第18章 Internet与TCP/IP Layer)。为了叙述方便,我们把客户机、服务机、路由器和网桥等设备称为网络单元。一个 网络单元层n( layer n)与另一个网络单元层n( layer n)交换的消息是层n( layer n)上的消 息,不是层-(n+1)上的消息,也不是层-(n-1)上的消息,这些消息称为层n协议数据单元 简写成n-PDU( layer- n protocol data unit)。n-PDU的格式以及n-PDU在网络单元之间如何 交换则由层n协议( layer- n protocol)定义。当各层协议组合在一起时,就把这整套协议称 为协议堆( protocol stack),也称协议组( protocol suite)。例如,因特网上使用的许许 多多协议都归纳在传输控制协议/网际协议TCP/IP中,称为TCP/IP协议堆 当主机A的层n发送一个nPDU到主机B的层n时,主机A就把n-PD传到下一层,即层n-1 然后让层n-1把n-PDU递送给主机B的层n,这就是说,层n依靠层n-1把nPDU递送到目的地 这也叫做层n-1给层n提供服务。我们把发送端称为源端(如主机A),接收端称为终端(如主机 B 假设有一个用4层通信协议组织的网络,如图18-06所示。由于网络用4层通信协议组织, 因此就有4种类型的PDU:1-PDU,2-PDU,3-PDU和4-PD。运行在最高层的层4称为应用层 它给出一个消息M,即M为4-PDU。在源端机,M被分成2部分:M和M2,加上层-3消息标题生 成2个3-PDU。这个过程在源端机一直到生成1-PυU,然后从源端机把它们发送到物理链路上。 终端机接收1-PDU,然后引导1-PDU到上一层,并把相应层的消息头去掉,最后重新装配成M 消息。 原始消息 H3 M2 M2 少网[ 2-PDU H2 H3 M2 H2|H3|M2 H2 H3 M2 H2 H3 M2 1-PDU H1 H2 H3 M2 H1 H2 H3 M2++H1 H2H3 M2 H1 H2 H3 M2 M: Message H: Header 源端 终端 图18-06协议层和协议堆的概念 18.2.2TCP/IP和0S模型 顾名思义,TCP/IP固然是指传输控制协议( Transmission Control protocol,TCP)和 网际协议( Internet protocol,IP),但是TCP/IP协议堆不仅仅是指这两个单独的协议组成 的协议堆,而是由许多协议组成的协议堆。TCP/IP协议堆组合了100多个协议,包括文件传 送协议 File transfer protocol,FTP),简单邮件传输协议( Simple Message transfer Protocol,SMTP),用户数据包协议 User Datagram Protocol,UDP),用于远程访问的 Telnet 协议,普通文件传输协议( Trivial File Transfer Protocol,TFTP),地址解析协议( Address Resolution protocol,ARP),逆向地址解析协议 Reverse address resolution protocol, RARP)和网际控制消息协议( Internet Control Messages Protocol,ICMP)等协议。这些协 议是用来把计算机和数据通信设备组织到计算机网络中的标准通信协议,它们要管理传输数 据的路线、实际的传输以及处理传输过程中出现的错误。 在计算机通信网络中,有一个叫做国际标准化组织/开放系统互连参考模型 (International Organization for Standardization Open Systems Interconnection reference model,ISo/ OSI reference model),通常把它翻译成开放式系统互连参考模型 0 SI Reference model。OSI参考模型分成7层,TCP/IP也采用层次结构,但并不与0SI参考
第18章 Internet与TCP/IP 7 Layer)。为了叙述方便，我们把客户机、服务机、路由器和网桥等设备称为网络单元。一个 网络单元层n(layer n)与另一个网络单元层n(layer n)交换的消息是层n(layer n)上的消 息，不是层-(n+1)上的消息，也不是层-(n-1)上的消息，这些消息称为层n协议数据单元， 简写成n-PDU(layer-n protocol data unit)。n-PDU的格式以及n-PDU在网络单元之间如何 交换则由层n协议(layer-n protocol)定义。当各层协议组合在一起时，就把这整套协议称 为协议堆( protocol stack)，也称协议组(protocol suite)。例如，因特网上使用的许许 多多协议都归纳在传输控制协议/网际协议TCP/IP中，称为TCP/IP协议堆。 当主机A的层n发送一个n-PDU到主机B的层n时，主机A就把n-PDU传到下一层，即层n-1， 然后让层n-1把n-PDU递送给主机B的层n，这就是说，层n依靠层n-1把n-PDU递送到目的地， 这也叫做层n-1给层n提供服务。我们把发送端称为源端(如主机A)，接收端称为终端(如主机 B)。 假设有一个用4层通信协议组织的网络，如图18-06所示。由于网络用4层通信协议组织， 因此就有4种类型的PDU：1-PDU，2-PDU，3-PDU和4-PDU。运行在最高层的层4称为应用层， 它给出一个消息M，即M为4-PDU。在源端机，M被分成2部分：M1和M2，加上层-3消息标题生 成2个3-PDU。这个过程在源端机一直到生成1-PDU，然后从源端机把它们发送到物理链路上。 终端机接收1-PDU，然后引导1-PDU到上一层，并把相应层的消息头去掉，最后重新装配成M 消息。 图18-06 协议层和协议堆的概念 18.2.2 TCP/IP和OSI模型 顾名思义，TCP/IP固然是指传输控制协议(Transmission Control Protocol，TCP)和 网际协议(Internet Protocol，IP)，但是TCP/IP协议堆不仅仅是指这两个单独的协议组成 的协议堆，而是由许多协议组成的协议堆。TCP/IP协议堆组合了100多个协议，包括文件传 送协议(File Transfer Protocol，FTP)，简单邮件传输协议(Simple Message Transfer Protocol，SMTP), 用户数据包协议(User Datagram Protocol，UDP)，用于远程访问的Telnet 协议，普通文件传输协议(Trivial File Transfer Protocol，TFTP)，地址解析协议(Address Resolution Protocol，ARP)，逆向地址解析协议(Reverse Address Resolution Protocol， RARP)和网际控制消息协议(Internet Control Messages Protocol，ICMP)等协议。这些协 议是用来把计算机和数据通信设备组织到计算机网络中的标准通信协议，它们要管理传输数 据的路线、实际的传输以及处理传输过程中出现的错误。 在计算机通信网络中，有一个叫做 国际标准化组 织/开放系统 互连参考模型 (International Organization for Standardization Open Systems Interconnection reference model，ISO/OSI reference model )，通常把它翻译成开放式系统互连参考模型 OSI Reference Model 。OSI参考模型分成7层，TCP/IP也采用层次结构，但并不与OSI参考
第18章 Internet与TCP/IP 模型的层次一一对应。因特网采用的TCP/IP模型并不与0SI模型发生冲突,因为这两种标准 是并行开发的,它们是互相补充的。0SI模型和TCP/IP模型相比,认为0SI的结构更严谨,层 次更加独立,但现在似乎更喜欢使用TCP/IP模型,OSI模型是否放弃也难说。 TCP/IP结构的分层不太统一,有的把它分成5层,如图18-07所示,有的把数据链路层 ( data link layer)和物理层( physical layer)算作一层,把它分成4层。本教材使用前一种 分层方法,TCP/IP的5层是:应用层( application layer)、传输层( transport layer)、网 络层( network layer)/互联网络层( internet layer)、网络接口层( network interface layer) 或者叫做数据链路层( data link)和物理层( physical layer),并给其中4层中的PDU分别命 名为消息( message)、消息段( segment)、数据包( datagram)和数据帧( frame)。因特网的协 议堆( Internet protocol stack)由层3一层5上的协议组成。TCP/IP参考模型和其相应的PDU 的名称如图18-08所示,各层执行的部分协议如图18-09所示。虽然这样划分有点简单化,而 且不是100%的正确,但可帮助我们比较好地理解整个协议堆的全貌 0SI参考模型 rCP/IP( Internet)模 型 应用层( application 应用层( application) 对话层( session) 传输层( transport 传输层( transport 网络层( network) 网络层( network) 擞据链路层(data 数据链路层(data 物理层( physical) 物理层( physical) 图18-07TCP/IP的参考模型 TCP/IP参考模型 协议数据单元 执行器 (TCP/IP reference PDU (protocol data unit) model 层5应用层( application) 消息( message) 软件 消息段( segment) 软件 层3网络层( network) 数据包( datagram)软件/硬 层2数据链路层(data1ink) 数据帧( frame) 硬件 层l物理层( physical 1—PDU 硬件 图18-08协议堆中的协议层和相应的PDU名称 网络层次 执行的协议 应用层 P, Telnet, SMTP, MIME, X NFS, SNMP, TFTP, RPC, DNS,tH Http, Kerberos Dns 协议 传输层 TCP UDP 网络层 IP, ICMP, IGMP 数据链路层匝DLC,PP,SLIP, Ethernet,x.25,FDI, TokenRing 物理层ks=232,V35,1 BAse, FiberOptic CLNP( Connectionless Network Protocol)无连接网络协议 DNS (Domain Name System)域名系统 HLC(High- level Data Link Control)(IBM)高级数据链路控制规程 ICMP( Internet Control Messages Protocol)网际控制消息协议 IGMP( Internet Group Multicast Protocol)因特网多目标广播协议
第18章 Internet与TCP/IP 8 模型的层次一一对应。因特网采用的TCP/IP模型并不与OSI模型发生冲突，因为这两种标准 是并行开发的，它们是互相补充的。OSI模型和TCP/IP模型相比，认为OSI的结构更严谨，层 次更加独立，但现在似乎更喜欢使用TCP/IP模型，OSI模型是否放弃也难说。 TCP/IP结构的分层不太统一，有的把它分成5层，如图18-07所示，有的把数据链路层 (data link layer)和物理层(physical layer)算作一层，把它分成4层。本教材使用前一种 分层方法，TCP/IP的5层是：应用层(application layer)、传输层( transport layer)、网 络层(network layer)/互联网络层(internet layer)、网络接口层(network interface layer) 或者叫做数据链路层(data link)和物理层(physical layer)，并给其中4层中的PDU分别命 名为消息(message)、消息段(segment)、数据包(datagram)和数据帧(frame)。因特网的协 议堆(Internet Protocol Stack)由层3－层5上的协议组成。TCP/IP参考模型和其相应的PDU 的名称如图18-08所示，各层执行的部分协议如图18-09所示。虽然这样划分有点简单化，而 且不是100%的正确，但可帮助我们比较好地理解整个协议堆的全貌。 OSI参考模型 TCP/IP(Internet)模 型 应用层(application) 表示层 (presentation) 应用层(application) 对话层(session) 传输层( transport) 传输层( transport) 网络层(network) 网络层(network) 数 据 链 路 层 (data link) 数 据 链 路 层 (data link) 物理层(physical) 物理层(physical) 图18-07 TCP/IP的参考模型 TCP/IP参考模型 (TCP/IP reference model ) 协议数据单元 PDU(protocol data unit) 执行器 层5 应用层(application) 消息(message) 软 件 层4 传输层( transport) 消息段(segment) 软 件 层3 网络层(network) 数据包(datagram) 软件/硬 件 层2 数据链路层(data link) 数据帧(frame) 硬 件 层1 物理层(physical) 1－PDU 硬 件 图18-08 协议堆中的协议层和相应的PDU名称 网络层次 执行的协议 应用层 FTP，Telnet，SMTP，MIME， X， HTTP，Kerberos，DNS NFS，SNMP，TFTP，RPC，DNS，专用 协议 传输层 TCP UDP 网络层 IP，ICMP，IGMP 数据链路层 HDLC，PPP，SLIP，Ethernet，X.25，FDDI，TokenRing 物理层 RS-232，V.35，10Base，FiberOptic 图中： CLNP(Connectionless Network Protocol) 无连接网络协议 DNS(Domain Name System) 域名系统 HDLC(High-level Data Link Control) (IBM)高级数据链路控制规程 ICMP(Internet Control Messages Protocol) 网际控制消息协议 IGMP(Internet Group Multicast Protocol) 因特网多目标广播协议
第18章 Internet与TCP/IP Kerberos科巴楼司协议(美国麻省理工学院制定的一种网络确认协议) MIME( Multipurpose Internet Mail Extension protocol)多用途网际邮件扩充协议 NFS (Network File System)网络文件系统 RPC( Remote procedure cal1)远程过程调用 SMTP( Simple Message Transfer Protocol)简单邮件传输协议 NMP( Simple network Management Protocol)简单网络管理协议 TFTP( Trivial File Transfer Protocol)普通文件传输协议 TP4 Transport Protocol Class4)传输协议类4 X: X-Windows 图18-09各层上的部分协议(供参考) 协议层上的协议由软件、硬件或者组合软硬件一起执行。应用层协议(如HTTP和SMTP) 和传输层协议(如TCP和UDP)几乎都是用软件执行:物理层和数据链路层协议是负责链路上的 通信,因此通常在网络接口卡上执行,例如以太网卡或者ATM接口卡:网络层上的协议通常 由软件或者由软硬件联合执行。网络协议堆中的每一层协议都有它自己的职责。此外,为使 上下层之间工作协调,层与层之间的接口必需要有精确的定义,这些精确的定义在相应的标 准中都有详尽的说明。现将各层的主要功能说明如下。 (1)应用层:负责支持网络应用。它所包含的协议包括支持Web的HTTP,支持电子邮件 的SMTP和支持文件传输的FTP等协议。 (2)传输层:负责把应用层消息递送给终端机的应用层。因特网上的传输控制协议 ( Transfer Control Protocol,TCP)和用户数据包协议( User Datagram Protocol,UP)这 两种传输协议都能递送应用层消息。TCP提供面向连接服务,而UDP提供无连接服务。TCP为 应用层提供许多重要的服务,包括保证把应用层消息递送到目的地,把很长的消息分割成比 较小的消息段,提供超时监视和端对端的确认和重递送功能,提供流程控制方法使得源端能 够根据拥挤情况调节传输速率。 (3)网络层:为数据包安排从源端到终端的行程。因特网在网络层上有网际IP协议和 网际控制消息协议( Internet Control Message Protocol,ICMP)等协议。传输层协议就是 依赖IP协议安排传输层消息段从源端到达终端的 (4)数据链路层:负责把数据帧从一个网络单元(主机或者交换机)递送到相邻网络单 元。链路层协议包括 Ethernet,ATM和端对端协议( Peer-Peer Protocol,PPP)等。由于数据 包需要途经好几个链路才能从源端到达终端,因此数据包可能要沿着它所经历的路线由不同 的链路层协议来处理。例如,一个数据包也许要由一个链路上的以太网协议和下一个链路上 的PP协议来处理。 (5)物理层:物理层的主要工作是把整个数据帧从一个网络单元递送到相邻网络单元。 物理层的责任是把数据帧中的数据从一个网络单元递送到相邻网络单元。这一层的协议则取 决于链路的实际的传输媒介,例如双绞线和单模态光纤。在这一层上就要规定位速率、传输 电压的高低、调制方式和编码方法。 18.2.3部分网络设备执行的协议 任何一个数据网络不仅要有许多硬件支持,而且还要有许多软件支持才能运转。网络 硬件包括路由器、网桥、计算机和接口卡,如以太网、ATM等网卡,而网络软件通常集成到 主机的操作系统和网络设备中,这些软硬件组合在一起共同执行相互通信的协议 在因特网中,最主要的网络设备是主机和信息包交换机。主机就是我们每天使用的PC 机和工作站等,信息包交换机实际上也是计算机,只是它的用途和名称不同而已,例如路由 器( router)和网桥( bridge)。这些设备用来连接运行相同类型的网络或者是不同类型的网 络。如图18-10所示,路由器是局域网(LAN)和因特网之间的接口,用于疏导消息传输的中间 设备,它的功能像分类器和解释器,它查看信息包的地址然后把它们发送到目的地。网桥主 要用于连接使用相同通信协议和地址结构的网络,如果在一个组织里有多个局域网,而且它 们之间的通信很频繁,使用网桥连接可不必通过主干线
第18章 Internet与TCP/IP 9 Kerberos 科巴楼司协议(美国麻省理工学院制定的一种网络确认协议) MIME(Multipurpose Internet Mail Extension protocol) 多用途网际邮件扩充协议 NFS(Network File System) 网络文件系统 RPC(Remote Procedure Call) 远程过程调用 SMTP(Simple Message Transfer Protocol) 简单邮件传输协议 SNMP(Simple Network Management Protocol) 简单网络管理协议 TFTP(Trivial File Transfer Protocol) 普通文件传输协议 TP4(Transport Protocol Class 4) 传输协议类4 X：X-Windows 图18-09 各层上的部分协议(供参考) 协议层上的协议由软件、硬件或者组合软硬件一起执行。应用层协议(如HTTP和SMTP) 和传输层协议(如TCP和UDP)几乎都是用软件执行；物理层和数据链路层协议是负责链路上的 通信，因此通常在网络接口卡上执行，例如以太网卡或者ATM接口卡；网络层上的协议通常 由软件或者由软硬件联合执行。网络协议堆中的每一层协议都有它自己的职责。此外，为使 上下层之间工作协调，层与层之间的接口必需要有精确的定义，这些精确的定义在相应的标 准中都有详尽的说明。现将各层的主要功能说明如下。 (1) 应用层：负责支持网络应用。它所包含的协议包括支持Web的HTTP，支持电子邮件 的SMTP和支持文件传输的FTP等协议。 (2) 传输层：负责把应用层消息递送给终端机的应用层。因特网上的传输控制协议 (Transfer Control Protocol，TCP)和用户数据包协议(User Datagram Protocol，UDP)这 两种传输协议都能递送应用层消息。TCP提供面向连接服务，而UDP提供无连接服务。TCP为 应用层提供许多重要的服务，包括保证把应用层消息递送到目的地，把很长的消息分割成比 较小的消息段，提供超时监视和端对端的确认和重递送功能，提供流程控制方法使得源端能 够根据拥挤情况调节传输速率。 (3) 网络层：为数据包安排从源端到终端的行程。因特网在网络层上有网际IP协议和 网际控制消息协议(Internet Control Message Protocol，ICMP)等协议。传输层协议就是 依赖IP协议安排传输层消息段从源端到达终端的。 (4) 数据链路层：负责把数据帧从一个网络单元(主机或者交换机)递送到相邻网络单 元。链路层协议包括Ethernet, ATM和端对端协议(Peer-Peer Protocol，PPP)等。由于数据 包需要途经好几个链路才能从源端到达终端，因此数据包可能要沿着它所经历的路线由不同 的链路层协议来处理。例如，一个数据包也许要由一个链路上的以太网协议和下一个链路上 的PPP协议来处理。 (5) 物理层：物理层的主要工作是把整个数据帧从一个网络单元递送到相邻网络单元。 物理层的责任是把数据帧中的数据从一个网络单元递送到相邻网络单元。这一层的协议则取 决于链路的实际的传输媒介，例如双绞线和单模态光纤。在这一层上就要规定位速率、传输 电压的高低、调制方式和编码方法。 18.2.3 部分网络设备执行的协议 任何一个数据网络不仅要有许多硬件支持，而且还要有许多软件支持才能运转。网络 硬件包括路由器、网桥、计算机和接口卡，如以太网、ATM等网卡，而网络软件通常集成到 主机的操作系统和网络设备中，这些软硬件组合在一起共同执行相互通信的协议。 在因特网中，最主要的网络设备是主机和信息包交换机。主机就是我们每天使用的PC 机和工作站等，信息包交换机实际上也是计算机，只是它的用途和名称不同而已，例如路由 器(router)和网桥(bridge)。这些设备用来连接运行相同类型的网络或者是不同类型的网 络。如图18-10所示，路由器是局域网(LAN)和因特网之间的接口，用于疏导消息传输的中间 设备，它的功能像分类器和解释器，它查看信息包的地址然后把它们发送到目的地。网桥主 要用于连接使用相同通信协议和地址结构的网络，如果在一个组织里有多个局域网，而且它 们之间的通信很频繁，使用网桥连接可不必通过主干线
第18章 Internet与TCP/IP 局域网 )→( 局域网 路由器 路由器 主千线高速专用网络线或者电话线 图18-10路由器和网桥的概念 如前所述,主机和信息包交换机都是以协议层来组织网络软硬件的,主机要执行所有 层次的协议,而信息包交换机一般只执行底层协议。例如,网桥( bridge)和路由器( router) 都属于信息包交换机,网桥执行层1和层2的协议,路由器执行层1、层2和层3的协议,而主 机执行所有5层的协议。上述设备执行的协议如图18-11所示。此外,中继器又称为转发器 ( repeater)是另一种网络设备(在图中没有表示),它仅仅执行层1的协议。 层4 层2 层2 层2 层1 主机 网桥 路由器 主机 (Host) (brie (router) (Host) 图18-11部分网络设备执行的协议 18.2.4TCP/IP与以太网 由于历史的原因,以及以以太网( Ethernet)为基础的TCP/IP网络比其他类型的网络要 多,因此很自然地往往把TCP/IP和以太网这两个术语连在一起。以太网最初是在1976年由在 美国加州的施乐公司( Xerox)的帕洛阿尔托研究中心( Palo alto research center,PARC) 开发的,它在实现电子办公通信系统道路上向前迈出了一大步。随后,它的功能不断得到增 强,而应用不断扩大。 以太网是一个硬件系统,相当于0SI模型中的数据链路层和物理层。现在已经有几种类 型的以太网得到普遍使用,例如称为10Base的细缆以太网( thin ethernet)和10 Baset的双 绞线以太网( twisted- pair Ethernet),它们的结构是总线结构,前者使用类似于电缆电视 系统中的同轴电缆,在电缆长度为185米的情况下数据传输速率为10Mbps,后者使用普通的 非屏蔽双扭线,在电缆长度为100米的情况下数据传输速率为10Mbps 以太网和TCP/IP结合在一起工作得很好,以太网提支持数据链路层和物理层的通信 而TCP/IP支持网络层、传输层和应用层的通信。以太网和TCP/IP都有它们各自的信息包地址 的标记方法,TCP/IP使用32位地址,而以太网使用48位地址,这两种地址方案通过TCP/IP 中的地址解析协议( Address resolution protocol,ARP)进行转换。 以太网是依靠一个称为带有检测冲突的载波侦听多路存取( Carrier Sense Multiple Access with collision detection, CSMA/CD)协议进行工作的。为了简化通信操作过程, 通信设备在发送数据之前就先査看网络电缆上是否有信息在传送,如果忙就等待,如果空闲 就发送。如果有两台设备同时在传输,这叫做“冲突( collision)”,就等待获得一个随机 的空闲时间之后再发送
第18章 Internet与TCP/IP 10 局域网 网桥 局域网 路由器 路由器 主干线(高速专用网络线或者电话线) 图18-10 路由器和网桥的概念 如前所述，主机和信息包交换机都是以协议层来组织网络软硬件的，主机要执行所有 层次的协议，而信息包交换机一般只执行底层协议。例如，网桥(bridge)和路由器(router) 都属于信息包交换机，网桥执行层1和层2的协议，路由器执行层1、层2和层3的协议，而主 机执行所有5层的协议。上述设备执行的协议如图18-11所示。此外，中继器又称为转发器 (repeater)是另一种网络设备(在图中没有表示)，它仅仅执行层1的协议。 层5 层5 层4 层4 层3 层3 层3 层2 层2 层2 层2 层1 层1 层1 层1 主机 (Host) 网桥 (bridge) 路由器 (router) 主机 (Host) 图18-11 部分网络设备执行的协议 18.2.4 TCP/IP与以太网 由于历史的原因，以及以以太网(Ethernet)为基础的TCP/IP网络比其他类型的网络要 多，因此很自然地往往把TCP/IP和以太网这两个术语连在一起。以太网最初是在1976年由在 美国加州的施乐公司(Xerox)的帕洛阿尔托研究中心(Palo Alto Research Center，PARC) 开发的，它在实现电子办公通信系统道路上向前迈出了一大步。随后，它的功能不断得到增 强，而应用不断扩大。 以太网是一个硬件系统，相当于OSI模型中的数据链路层和物理层。现在已经有几种类 型的以太网得到普遍使用，例如称为10Base2的细缆以太网(thin Ethernet)和10BaseT的双 绞线以太网(twisted-pair Ethernet)，它们的结构是总线结构，前者使用类似于电缆电视 系统中的同轴电缆，在电缆长度为185米的情况下数据传输速率为10 Mbps，后者使用普通的 非屏蔽双扭线，在电缆长度为100米的情况下数据传输速率为10 Mbps。 以太网和TCP/IP结合在一起工作得很好，以太网提支持数据链路层和物理层的通信， 而TCP/IP支持网络层、传输层和应用层的通信。以太网和TCP/IP都有它们各自的信息包地址 的标记方法，TCP/IP使用32位地址，而以太网使用48位地址，这两种地址方案通过TCP/IP 中的地址解析协议(Address Resolution Protocol，ARP)进行转换。 以太网是依靠一个称为带有检测冲突的载波侦听多路存取(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection，CSMA/CD )协议进行工作的。为了简化通信操作过程， 通信设备在发送数据之前就先查看网络电缆上是否有信息在传送，如果忙就等待，如果空闲 就发送。如果有两台设备同时在传输，这叫做“冲突(collision)”，就等待获得一个随机 的空闲时间之后再发送