數(shù)據(jù)通信——IP編址1.數(shù)據(jù)通信概述數(shù)據(jù)通信是20世紀(jì)50年代末，隨著計算機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用而出現(xiàn)的一種通信方式。對于數(shù)據(jù)通信來說，被傳輸?shù)亩M(jìn)制代碼稱之為“數(shù)據(jù)”；數(shù)據(jù)是信息的載體。數(shù)據(jù)是對事物的表示形式，信息是對數(shù)據(jù)所表示內(nèi)容的解釋。數(shù)據(jù)通信的任務(wù)就是要傳輸二進(jìn)制代碼比特序列，而不需要解釋代碼所表示的內(nèi)容。2.數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)組成數(shù)據(jù)通信的基本目的是在接受方與發(fā)送方之間交換信息。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)可以用來產(chǎn)生和接收數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼、轉(zhuǎn)換，以便滿足數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的傳送要求。典型的數(shù)據(jù)通信模型如圖所示。（1）傳輸信道是信息在信號變換器之間傳輸?shù)耐ǖ?。如電話線路等模擬通信信道、專用數(shù)字通信信道、同軸電纜和光纖等。按傳輸介質(zhì)不同，信道可分為：有線信道和無線信道。（2）信號變換器信號變換器（即編碼器和譯碼器）的功能是把信源提供的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成適合通信信道要求的信號形式，或把信道中傳來的信號轉(zhuǎn)換成可供數(shù)據(jù)終端設(shè)備使用的數(shù)據(jù)，最大限度地保證傳輸質(zhì)量。在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，最常用的信號變換器是調(diào)制解調(diào)器和光纖通信網(wǎng)中的光電轉(zhuǎn)換器。信號變換器和其他的網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備又統(tǒng)稱為數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備（DataCircuit-terminatingEquipment，DCE。3.數(shù)據(jù)通信的特點實現(xiàn)的計算機(jī)之間或計算機(jī)與人之間的通信，需要定義嚴(yán)格的通信協(xié)議或標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和可靠性高誤碼率小于10－9

，而語音和電視系統(tǒng)只有10－3。傳輸速率高通信持續(xù)時間差異較大，傳輸流量具有突發(fā)性數(shù)據(jù)通信具有靈活的接口功能，以滿足各式各樣的計算機(jī)和終端間的相互通信。4.數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)互連1．局域網(wǎng)（LocalAreaNetwork，LAN）為某一單位私有網(wǎng)絡(luò)，覆蓋范圍小于20km。常用的局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有：總線網(wǎng)、星狀網(wǎng)和環(huán)狀網(wǎng)。通信介質(zhì)有：雙絞線、同軸電纜、光纖等。2．城域網(wǎng)（MetropolitanAreaNetwork，MAN）覆蓋整個城市，覆蓋范圍在幾千米至幾百千米之間。一般為公有網(wǎng)絡(luò)，也有由大企業(yè)組成的私有網(wǎng)絡(luò)。向各分散的局域網(wǎng)提供服務(wù)，使用戶能有效地利用網(wǎng)上資源。傳輸媒介主要是光纖。3．廣域網(wǎng)（WideAreaNetwork，WAN）覆蓋范圍較廣的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。它常利用公共網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)提供的便利條件進(jìn)行傳輸，可以分布在一個城市、一個國家乃至全球范圍。骨干網(wǎng)絡(luò)采用分布或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；基層網(wǎng)與本地網(wǎng)采用樹狀或星狀連接。廣域網(wǎng)一般由資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)組成。按照覆蓋的地理范圍分類互聯(lián)網(wǎng)由局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)組成互聯(lián)網(wǎng)

局域網(wǎng)局域網(wǎng)廣域網(wǎng)路由器結(jié)點交換機(jī)相距較遠(yuǎn)的局域網(wǎng)通過路由器與廣域網(wǎng)相連組成了一個覆蓋范圍很廣的互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)星型網(wǎng)樹型網(wǎng)分布式網(wǎng)絡(luò)環(huán)型網(wǎng)總線型網(wǎng)復(fù)合型網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)分層用戶層接入層匯聚層核心層外部網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備集線器（Hub）對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行集中管理的最小單元，像樹的主干一樣，它是各分枝的匯集點。交換機(jī)（Switch）能夠通過自學(xué)習(xí)機(jī)制來自動建立端口-地址表，通過端口-地址表轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀。交換機(jī)允許多對計算機(jī)間能同時交換數(shù)據(jù)。路由器（Router）主要功能是路徑選擇、連接異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)、包過濾等。網(wǎng)關(guān)（Gateway）又稱高層協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)器。一般用于不同類型且差別較大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)間的互連，又可用于同一個物理網(wǎng)而在邏輯上不同的網(wǎng)絡(luò)間互連。

HubSwitchRouter4.數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)互連5.通信協(xié)議人與人交流有一定的規(guī)則，計算機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信也需要遵循通信協(xié)議。交流什么、怎樣交流及何時交流，都必須遵循某種互相都能接受的規(guī)則，這就是通信協(xié)議。

協(xié)議的三要素：語法：確定數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)或格式，解決“怎么講”的問題。語義：是指控制信息的含義，需要做出的動作及響應(yīng)，解決“講什么”的問題。時序：規(guī)定了操作的執(zhí)行順序，解決“什么時候”做以及做的“先后順序”問題。通信協(xié)議：通信雙方完成通信或服務(wù)所必須遵循的規(guī)則和約定。5.通信協(xié)議6．網(wǎng)絡(luò)體系分層結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間的通信通常采用“分而治之”方法，把網(wǎng)絡(luò)通信分解為多層通信結(jié)構(gòu)。每一層有相應(yīng)的協(xié)議，各層之間規(guī)定有相應(yīng)的接口標(biāo)準(zhǔn)。一：中方經(jīng)理口述報文內(nèi)容二：秘書翻譯為英文三：電信局用國際通用電文碼發(fā)報至美國四：美國電信局將報文碼譯成英文內(nèi)容五：秘書將英文內(nèi)容譯為韓文六：美方韓國經(jīng)理得知電報內(nèi)容7.開放系統(tǒng)互連（OSI）模型國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)于1980年12月發(fā)表了第一個草擬的開放系統(tǒng)互連參考模型OSI/RM(OpenSystemInterconnection/ReferenceModel)的建議書。1984年該參考模型成為正式國際標(biāo)準(zhǔn)ISO7498。OSI的數(shù)據(jù)流向是在發(fā)送方層層打包，接受方層層拆包。應(yīng)用層：提供網(wǎng)絡(luò)與最終用戶之間的界面。表示層：轉(zhuǎn)換特定設(shè)備的數(shù)據(jù)和格式，使通信與設(shè)備無關(guān)。會話層：在應(yīng)用程序之間建立連接和會話，并驗證用戶身份。傳送層：提供節(jié)點之間可靠的數(shù)據(jù)傳輸，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換。網(wǎng)絡(luò)層：實現(xiàn)節(jié)點間數(shù)據(jù)包的傳輸，處理通信擁塞和介質(zhì)傳輸速率等問題。鏈路層：保證在數(shù)據(jù)節(jié)點之間可靠地傳輸數(shù)據(jù)幀。物理層：規(guī)定物理線路的機(jī)械特性、電氣特性、功能特性、規(guī)程特性。7.開放系統(tǒng)互連（OSI）模型8．TCP/IP協(xié)議網(wǎng)絡(luò)上的世界語。TCP/IP（Transmissioncontrolprotocol/Internetprotocol，傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議）是一種網(wǎng)際互聯(lián)通信協(xié)議。全球最大的互聯(lián)網(wǎng)或網(wǎng)際網(wǎng)因特網(wǎng)采用的即為TCP/IP協(xié)議。TCP/IP協(xié)議是Internet上的核心協(xié)議。IP協(xié)議負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的傳輸，TCP協(xié)議負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴Ｔ贗pv4中，IP地址由四個八位域（叫作octets）組成。Octets被點號分開代表在0到255范圍內(nèi)的十進(jìn)制數(shù)字。如：192.168.255.255。IPV4發(fā)展到現(xiàn)在，地址空間即將耗盡，IPV6將32位IP地址升級為128位IPv6地址示例：

104.230.140.100.255.255.255.255.0.0.17.128.150.10.255.255（點分十進(jìn)制寫法）68E6:8c84:FFFF:FFFF:0:1180:96A:FFFF（冒號16進(jìn)制的寫法）9.IP編址IPv4地址分類十進(jìn)制IP地址二進(jìn)制IP地址172.16.36.110101100.00010000.00100100.00000001位數(shù)87654321二進(jìn)制11111111十進(jìn)制1286432168421八位二進(jìn)制與十進(jìn)制數(shù)的對應(yīng)關(guān)系172.1636.1網(wǎng)絡(luò)地址主機(jī)地址9.IP編址地址特殊用途主機(jī)位全為0主機(jī)位全為0的地址是網(wǎng)絡(luò)地址，一般用于路由表中的路由主機(jī)位全為1某個網(wǎng)絡(luò)的廣播地址，可向指定的網(wǎng)絡(luò)廣播127.0.0.0~127.255.255.255127開頭的整段地址都是保留地址，其中127.0.0.1可以用來做測試，作為設(shè)備的環(huán)回地址，意思是“我自己”。在主機(jī)上ping127.0.0.1，可以判斷TCP/IP協(xié)議棧是否完好和網(wǎng)卡是否正常工作，能收到自己的回聲響應(yīng)表示正常。0.0.0.0用于默認(rèn)路由255.255.255.255本地廣播，可向本網(wǎng)段內(nèi)廣播特殊的IP地址私網(wǎng)地址10.0.0.0~10.255.255.255172.16.0.0~172.31.255.255192.168.0.0~192.168.255.2559.IP編址子網(wǎng)掩碼的格式9.IP編址計算網(wǎng)絡(luò)地址9.IP編址二進(jìn)制的這種計算方法，在計算機(jī)中很容易實現(xiàn)，但對于人來說，則顯得過于繁瑣，需要花時間去進(jìn)行轉(zhuǎn)換。如何快速地完成地址計算呢？10.1.20.100255.255.255.240IP地址子網(wǎng)掩碼用上面這個地址和掩碼，我們先來計算網(wǎng)絡(luò)地址。大家應(yīng)該已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，子網(wǎng)掩碼的“255”，是8個“1”，在計算網(wǎng)絡(luò)地址時，與IP地址相與，得出的結(jié)果就是對應(yīng)位的IP地址不變。所以本例中，網(wǎng)絡(luò)地址就是10.1.20.N，這個“N”就是需要我們?nèi)ニ愕?。步驟一：得出X。X=256-A，A是子網(wǎng)掩碼中除了“255”和“0”之外需要計算的那一位十進(jìn)制數(shù)。本例中，A=240，X=16。“240”的二進(jìn)制是11110000，4個主機(jī)位意味著每個子網(wǎng)包含24=16個IP地址，這與256-240=16結(jié)果相同。這一步其實就是計算每個子網(wǎng)包含的IP地址數(shù)量。步驟二：得出N。B是IP地址中與A對應(yīng)十進(jìn)制數(shù)。N≤B，N是X的整數(shù)倍，B-N＜X，滿足以上三個條件求出N的值。得到16之后，不難發(fā)現(xiàn)，255.255.255.240對應(yīng)的每個網(wǎng)絡(luò)地址，都應(yīng)該是在16的整數(shù)倍上，0、16、32……IP地址中的“100”，必然落入其中一個子網(wǎng)內(nèi)。由于網(wǎng)絡(luò)地址是子網(wǎng)中最小的一個IP地址，找出≤100且與100差值最小的一個16整數(shù)倍的值，這個值就是N。本例中，N=96，所以網(wǎng)絡(luò)地址是10.1.20.96。AB9.IP編址計算網(wǎng)絡(luò)地址一、填空題1.OSI的七層參考模型包括（

）、（

）、（

）（

）、（

）、（

）和（

）。2.A類地址范圍為（

）到（

），B類地址范圍為（

）到（

），C類地址范圍為（

）到（

）。3.A類地址默認(rèn)的子網(wǎng)掩碼為（

），B類地址默認(rèn)的子網(wǎng)掩碼為（

），C類地址默認(rèn)的子網(wǎng)掩碼為（

）。4.合法的地址必須符合地址格式的規(guī)定，即點分十進(jìn)制數(shù)表示，每個十進(jìn)制數(shù)不能超過（

）。5.B類地址的IP地址的第一個字節(jié)必須是（

）~191之間的數(shù)值。6.RIP有兩個版本：RIPv1和RIPv2，它們均基于經(jīng)典的距離向量路由算法，最大跳數(shù)為（

）跳。練習(xí)題1.下面哪一個是有效的IP地址（

）？A．202.280.130.45B.130.192.290.45C．192.202.130.45D.280.192.33.452.以下IP地址中，屬于B類地址的是（

）A．112.213.12.23B．210.123.23.12C．23.123.213.23D．156.123.32.123.因特網(wǎng)中最基本的IP地址分為A、B、C三類，其中C類地址的網(wǎng)絡(luò)地址占（

）個字節(jié)。A.4B.1C.2D.3練習(xí)題練習(xí)題4.在一個C類地址的網(wǎng)段中要劃分出15個子網(wǎng)，下面那個子網(wǎng)掩碼比較適合？（）A、255.255.255.