考点1:Internet的组成与其接入方式
1.Internet的构成
从网络设计者
角度考虑: Internet是计算机互联网络
从使用者
角度考虑 : Internet是一个信息资源网
2.Internet主要组成部分
通信线路
Internet的基础设施,主要有两类:有线线路(如光缆、铜缆等)和无线线路(如卫星、无线电等)
路由器
路由器负责将数据从一个网络送到另一个网络(连接不同的网络)
,数据经过多个路由器的传递,最终被送到目的网络
主机
所有连接在Internet上的计算机统称为主机,它是信息资源和服务的载体。 接入Internet的主机可以分成两类:服务器和客户机。
信息资源
Internet上信息资源的种类极为丰富,主要包括文本、图像、声音或视频等多种信息类型
3.Internet的接入方式
通过电话网接入
利用ADSL接入
- ADSL使用
调制解调技术
进行高速的数据传输,在数据的传输方向上,ADSL分为上行和下行两个通道
- “
非对称
”的ADSL的上行速率可以达到16~640kbps, 下行速率可以达到1.5~9Mbps ADSL不仅适用于将单台计算机接入互联网,而且可以 将一个局域网接入互联网
使用HFC接入
混合光纤/同轴电缆网(HFC)首先通过光纤传输到光纤节点,再通过
同轴电缆
传输到有线电视网用户- HFC也采用
非对称
的数据传输速率。一般的上行传输速率在10Mbps左右,而下行传输速率在 10~40Mbps之间 - HFC采用
共享式
的传输方式,所有通过Cable Modem的发送和接收使用同一个上行和下行信道 HFC网上的用户越多,每个用卢的实际可以使用的带宽就越窄通过数据通信线路接入
考点2:IP服务特点与工作原理及数据报
1.IP互联网的工作原理
IP(Intemet Protocol)
作为一种互联网协议,运行于互联层
,屏蔽各个物理网络的细节和差异。
2.IP服务
运行IP协议的互联层可以为其高层用户提供的服务有3个特点:
不可靠的数据投递服务
;
面向无连接
的传输服务;
尽最大努力投递服务;
3.IP互联网的特点
- IP互联网隐藏了低层物理网络细节,向上为用户提供通用的、一致的网络服务。
- IP互联网
不指定网络互联的拓扑结构
,也不要求网络之间全互联
。 - IP互联网能在物理网络之间转发数据,信息可以跨网传输。
- IP互联网中的
所有计算机使用统一的、全局的地址描述法
。 - IP互联网
平等地
对待互联网中的每一个网络,不管这个网络规模是大还是小,也不管这个网络的速度是快还是慢。 - 具有层次结构
4.IP地址
(1)IP地址的概念
◆ IP协议提供了一种互联网通用的地址格式,该地址由32比特的二进制数
表示,用于屏蔽各种物理网络的地址差异
。
◆ IP地址由IP地址管理机构
进行统一管理和分配
,保证互联网上运行的设备(如主机、路由器等)不会产生地址冲突。(2)IP地址的结构
互联网使用的IP地址采用了层次结构
,IP地址由网络号
(netid)和主机号
(hostid)两个层 次组成。网络号用来标识互联网中的一个特定网络,而主机号则用来表示该网络中主机 的一个特定连接。
(3)IP地址的分类
(4)IP地址的表示方法
釆用了点分十进制标记法,即将4个字节的二进制数转换成四个十进制数,每个数小于等于255, 数之间用“.”隔开,表示成X.X.X.X的形式(5)特殊的IP地址形式
⚫网络地址
包含了一个有效的网络号和一个全“0”的主机号;
⚫直接广播地址
包含一个有效的网络号和一个全“1”的主机号;
⚫ 有限广播地址为32比特全为“1”
的IP地址(255.255.255.255);
⚫ 回送地址用于网络软件测试以及本地机器进程间通信, A类网络地址127.0.0.0是一个回送地址;
⚫ 本地地址:私有的、不分配给特定Internet用户的,用户可以在本地的内部互联网中使用这些IP地址(6)子网地址
IP协议规定,在子网掩码中,与IP地址的网络号和子网号部分相对应的位用“1”表示,与IP地址的主 机号部分相对应的位用“0”表示。将IP地址和它的子网掩码相结合,就可以判断出IP地址中哪些位表 示网络和子网,哪些位表示主机。
【例】两台主机处于掩码为255.255.255.224的同一子网中。如果一台主机的IP地址为205.113.28.100, 那么另一台主机的IP地址可以为(B)。【常考题型,非常重要】
A)205.113.28.75 B)205.113.28.126 C)205.113.28.129 D)205.113.28.149
5.IP数据报
(1)IP数据报的格式
版本
: 在IP报头中,版本字段表示该数据报对应的IP协议版本号。最常使用的IP协议版本号为“4”。协议
: 协议字段表示该数据报数据区数据的高级协议类型(如TCP),用于指明数据区数据的格式。报头长度
: 报头长度以32bit
为单位,指出该报头区的长度。在没有选项和填充的情况下,该值为“5”。总长度
:总长度以8b字节为单位,表示整个IP 数据报的长度(其中包含头部长度和数据区长度)生存周期
: 利用IP报头中的生存周期字段,就可以有效地控制路由表发生错误,防止数据报进入一条循环路径头部校验和
: 头部校验和用于保证IP数据报报头
的完整性。源IP地址 目的IP地址
: 在整个数据报传输过程中,两地址一直保持不变选项域
主要用于控制和测试两大目的(2)IP封装、分片与重组
请注意:在数据报通过互联网的整个过 程中,帧头并没有累积起来。当数据报 到达它的最终目的地时,数据报的大小 与其最初发送时是一样的。①MTU与分片
最大传输单元(MTU)表示网络中一个帧最多能够携带的数据量
。一个IP数据报的长度只有小于或等于一个网络的MTU,才能在这个网络中进行传输。
IP互联网通常釆用分片
与重组
技术来解决MTU的值无法被网络直接转发的问题。
当一个数据报的尺寸大于将发往网络的MTU值时,路由器会将IP数据报分成若干较小的部分
,称为分片,然后再将每片独立地进行发送
。
②重组
IP数据报重组是指在接收到所有分片的基础上,主机对分片进行重新组装的过程
。
IP协议规定,只有最终的目的主机才可以对分片进行重组
。
路由器可以为每个分片独立选择路由,每个分片到达目的地所经过的路径可以不同
。
③分片控制
◼ 在IP数据报报头
中,标识、标志和片偏移
三个字段与控制分片和重组有关。
• 标识
是源主机赋予IP数据报的标识符。
• 标志字段
用来告诉目的主机该数据报是否已经分片,是否是最后一个分片。
• 片偏移字段
指出本片数据在初始IP数据报数据区中的位置,位置偏移量以8个字节
为单位。
(3)IP数据报选项
①源路由
源路由是指IP数据报穿越互联网所经过的路径是由源主机指定的,区别于由主机或路由器的IP层软件自行选路后得出的路径。
源路由选项 :
严格源路由选项
:规定IP数据报要经过路径上的每一个路由器,相邻路由器之间不得 有中间路由器,并且所经过路由器的顺序不可更改。
松散源路由选项
:只是给出IP数据报必须经过的一些“要点”,并不给出一条完备的路 径,无直接连接的路由器之间的路由尚需IP软件的寻址功能补充。
②记录路由
◆ 记录路由是指记录下IP数据报从源主机到目的主机所经过路径上各个路由器的IP地址。
◆ 记录路由功能可以通过IP数据报的记录路由选项完成。
◆ 利用记录路由选项,可以判断IP数据报传输过程中所经过的路径。
③时间戳
◼ 时间戳是记录下IP数据报经过每一个路由器时的当地时间。
◼ 记录时间戳可以使用IP数据报的时间戳选项。
◼ 时间戳中的时间采用格林尼治时间(Universal Time)表示,以千分之一秒为单位。
◼ 时间戳选项提供了IP数据报传输中的时域参数
,用于分析网络吞吐率、拥塞情况、负载情况等。
考点3:组播技术与IPv6地址表示
1.组播技术
(1)单播、广播和组播
(2)IP组播的的特点
- 组播使用组地址:在组播网中,每个组播组拥有唯一的组播地址,主机不需要和组成员以及发送方协商,可以任意加入和离开组播组。
- 动态的组成员:
组播组中的成员是动态的
,一个主机(接收方或发送方) 可以参加某个特定的组,也可以在任意时间退出该组。 - 底层硬件支持的组播:组播数据报传送到这些以太网时,以太网就利用硬 件进行组播,交付给属于该组成员的主机。
- 通常是
D类IP地址
,并且发送方不必是组播组成员
,并且不需要向所有接口转发组播报文。(3)IP组播组管理协议
组管理协议在终端和直接连接终端所在子网的组播路由器(MR)之间运行。
组播管理协议包括Internet组管理协议(IGMP
) 和Cisco专用的组管理协议(CGMP
)
2.IPv6地址表示
IPv6采用128位
地址长度,按每16位划分为一个位段
,每个位段被转换为一个4位的十六进制数,位段间用冒号隔开;
采用零压缩法简化IPv6地址的表示:
• 21DA:0000:0000:0000:02AA:000F:FE08:9C5A
在IPv6的地址表示中,通常采用前缀长度表示法,即表示成“地址/前缀长度”,不采用子 网掩码表示法,“前缀长度”表示这个IP地址的前多少位为网络号部分。
考点4:路由与路由选择
1.标准路由选择算法
一个标准的IP路由表通常包含许多(N,R)对序偶,其中N指的是目的网络的IP地址
,R 是到网络N路径上的“下一个”路由器的IP地址
。
需要注意的是,为了减小路由设备中路由表的长度,提高路由算法的效率,路由表中的N 使用目的网络的网络地址
,而不是目的主机地址。
2.RIP协议与向量-距离算法
(1)RIP协议的概念
向量-距离(Vector-Distance,V-D)路由选择算法,也称为Bellman-Ford算法。其基本 思想是路由器周期性地向其相邻路由器广播自己知道的路由信息
,用于通知相邻路由器自 己可以到达的网络以及到达该网络的距离(通常用“跳数”来表示),相邻路由器根据收 到的路由表修改和刷新自己的路由表。
RIP协议可以采用限制路径最大“距离”对策
、水平分割对策
、保持对策
和带触发刷新的毒性逆转对策
等方法解决收敛速度问题。
3.OSPF协议与链路-状态算法
OSPF是互联网上的每个路由器周期性地向其他路由器广播
自己与相邻路由器的连接关系,以 使各个路由器都可以画出一张互联网拓扑结构图。利用这张图和最短路径优先算法
,路由器就可以计算出自己到达各个网络的最短路径。 OSPF路由选择协议具有收敛速度快
、支持服务类型选路
、提供负载均衡
和身份认证
等特点, 非常适合于在规模庞大、环境复杂的互联网中使用。
考点5:ICMP、UDP与NAT
1.ICMP差错报文
ICMP差错报文有以下几个特点:
差错报告不享受特别优先权和可靠性
,作为一般数据传输。
ICMP差错报告数据中包含故障IP数据报报头
和故障IP数据报数据区的前64比特数据
。
ICMP差错报告是伴随着拋弃出错IP数据报而产生
的。
ICMP出错报告包括目的地不可达报告
、超时报告
、参数出错报告
等。
2.用户协议UDP
⚫ 用户数据报协议UDP位于传输层
;
⚫ 从用户的角度看,用户数据报协议UDP提供了面向非连接的、不可靠
的传输服务;
⚫ UDP协议的最大优点是运行的高效性和实现的简单性;
⚫ UDP的端口使用16位二进制数
表示;
3.网络地址转换NAT
• 静态NAT:确定一个内部IP地址与一个全局IP地址的对应关系
• 动态NAT:建立内部IP地址与全局IP地址之间的映射
• 网络地址端口转换NAPT
:利用TCP/UDP的端口号区分NAT地址映射表中的转换条目,可以使内部网中的多个主机共享一个(或少数几个)全局IP地址同时访问外部网络。