1、局域網(wǎng)組建與維護(hù),主編：何曙輝 中國水利水電出版社,第2章 局域網(wǎng)常用網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議,網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議本質(zhì)上是網(wǎng)絡(luò)中交換數(shù)據(jù)的一套規(guī)則。 2.1 網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的概念 2.1.1 TCP/IP協(xié)議 所謂TCP/IP （Transmission Control Protocol/ Internet Protocol）是指傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議，它是一個工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議集 。 TCP/IP 是一個協(xié)議族，因為TCP/IP 包含著一系列的協(xié)議，它們之間形成4個層次。如圖2-1所示。TCP/IP體系在網(wǎng)絡(luò)接口層并沒有定義一個具體的協(xié)議，可以采用LAN，MAN，WAN物理層和數(shù)據(jù)鏈路層中定義的協(xié)議。,第2章 局域網(wǎng)

2、常用網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議,第2章 局域網(wǎng)常用網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議,1.網(wǎng)際層的協(xié)議 （1）網(wǎng)際協(xié)議（IP） IP（Internet Protocol）協(xié)議是完成網(wǎng)絡(luò)中兩臺主機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信任務(wù)的規(guī)則。是TCP/IP協(xié)議族中一個非常重要的組成部分，是TCP/IP協(xié)議的基石。 （2）網(wǎng)絡(luò)控制報文協(xié)議（ICMP） 網(wǎng)際控制報文協(xié)議ICMP（Internet Control Message Protocol）為IP協(xié)議提供差錯報告。由于IP是無連接的，且不進(jìn)行差錯檢驗，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)上發(fā)生錯誤時它不能檢測錯誤。向發(fā)送IP數(shù)據(jù)包的主機(jī)匯報錯誤就是ICMP的責(zé)任。例如，如果某臺設(shè)備不能將一個IP數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到另一個網(wǎng)絡(luò)，它就向發(fā)送

3、數(shù)據(jù)包的源主機(jī)發(fā)送一個消息，并通過ICMP解釋這個錯誤。ICMP能夠報告的一些普通錯誤類型有：目標(biāo)無法到達(dá)、阻塞、回波請求和回波應(yīng)答等。 (3)地址解析協(xié)議(ARP)和反向地址解析協(xié)議(RARP) Internet上的每一臺主機(jī)都有一個IP地址來代表它,但網(wǎng)絡(luò)上兩臺主機(jī)要完成相互通信還需要主機(jī)的物理地址。什么是主機(jī)的物理地址呢？以以太網(wǎng)為例，每個以太網(wǎng)卡都有一個48bit的編號，通常用6組十六進(jìn)制數(shù)表示，由網(wǎng)卡生產(chǎn)商和相關(guān)組織共同確定，并且在全世界范圍內(nèi)是惟一的，這個編號就用來表示主機(jī)的物理地址。這樣，在網(wǎng)絡(luò)通信時就要將IP地址轉(zhuǎn)換成物理地址才能最終完成通信任務(wù)，這個工作就由ARP（Addre

4、ss Resolution Protocol）協(xié)議負(fù)責(zé)完成。而RARP協(xié)議正好與ARP相反，它負(fù)責(zé)完成物理地址到IP地址的轉(zhuǎn)換工作，主要應(yīng)用在沒有硬盤的主機(jī)需發(fā)獲得一個IP地址的時候。 （4）網(wǎng)際組管理協(xié)議IGMP IGMP(Internet Group Management Protocol)完成點到多點的數(shù)據(jù)包傳輸。是對IP協(xié)議只能完成點到點數(shù)據(jù)包傳輸?shù)囊环N補(bǔ)充。,第2章 局域網(wǎng)常用網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議,2. 傳輸層協(xié)議 （1）傳輸控制協(xié)議（TCP） 傳輸控制協(xié)議(Transmission Control Protocol)，簡稱TCP協(xié)議。是TCP/IP協(xié)議族中另一個非常重要的協(xié)議。當(dāng)數(shù)據(jù)被傳送

5、到目的主機(jī)后，最終要被應(yīng)用程序接收并處理，TCP協(xié)議可以確定要接收數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序。也就是說，TCP協(xié)議完成兩個網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序之間的通信。TCP協(xié)議的主要功能可以描述為提供面向連接的、可靠的數(shù)據(jù)流傳輸服務(wù)。 （2）用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議（UDP） UDP(User Datagram Protocol)協(xié)議在傳輸層上提供了一種不同與TCP協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。它和IP協(xié)議有著相同的特性。即面向無連接性和不可靠性，傳輸質(zhì)量不如TCP協(xié)議，可能會造成IP數(shù)據(jù)包丟失、失序到達(dá)、延時不確定等問題。但UDP協(xié)議的顯著特點是傳輸速快，適用于對數(shù)據(jù)正確性不高但實時性要求高的數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)。比如，通常網(wǎng)上聊天類的應(yīng)用程序在傳輸

6、層上通常采用UDP協(xié)議。,第2章 局域網(wǎng)常用網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議,3、應(yīng)用層協(xié)議。 前面我們討論的IP協(xié)議、ARP協(xié)議、RARP協(xié)議、ICMP協(xié)議、TCP協(xié)議和UDP協(xié)議，這些協(xié)議都是TCP/IP 協(xié)議族中的基本協(xié)議，可以說是TCP/IP 協(xié)議的核心。但是在具體的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，僅僅依靠這些協(xié)議還是不夠的，為了便于數(shù)據(jù)的交換和簡化TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)管理，方便應(yīng)用程序調(diào)用TCP/IP 協(xié)議的底層服務(wù)，在這些TCP/IP 核心協(xié)議的基礎(chǔ)上，又開發(fā)了很多應(yīng)用層協(xié)議，應(yīng)用層上的協(xié)議非常豐富，有些應(yīng)用層協(xié)議現(xiàn)在已經(jīng)成為Internet 上流行的名詞： 1) 超文本傳輸協(xié)議（HTTP）：用于傳輸組成萬維網(wǎng)（World

7、 Wide Web）Web 頁面的文件到瀏覽器。 2) 文件傳輸協(xié)議（FTP）：用于Internet上文件的上傳和下載。 3) 簡單郵件傳輸協(xié)議（SMTP）：用于電子郵件的接收。 4）郵局協(xié)議第三版本（POP3）:用于電子郵件的發(fā)送。 5) 終端仿真協(xié)議（Telnet）：用于遠(yuǎn)程登錄到網(wǎng)絡(luò)主機(jī)。 6) 域名系統(tǒng)（DNS）：用于把主機(jī)名解析成IP 地址。,第2章 局域網(wǎng)常用網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議,2.1.2 NetBIOS/NetBEUI協(xié)議 NetBIOS 擴(kuò)展用戶接口 （NetBEUI）是一種體積小、速度快、效率高的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，適用于由幾臺到幾百臺計算機(jī)所組成的小型工作組或局域網(wǎng)。NetBEUI缺點是不

8、可路由的,只能在局域網(wǎng)內(nèi)部使用，如需在不同的子網(wǎng)之間相互通信，則需要選擇其他的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。對網(wǎng)絡(luò)中計算機(jī)節(jié)點數(shù)目的限制和不支持跨網(wǎng)段傳輸限制了NetBEUI 協(xié)議的應(yīng)用范圍。但是與其他協(xié)議相比，NetBEUI 也有它的優(yōu)點：NetBEUI 占用內(nèi)存最少，由于僅使用機(jī)器名作為計算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識，所以基本上不需任何配置即可登陸網(wǎng)絡(luò)。而且由于NetBEUI 一直為微軟所鐘愛，我們經(jīng)?？吹降摹熬W(wǎng)上鄰居”和“Microsoft 網(wǎng)絡(luò)”就是基于NetBEUI 協(xié)議的。所以，對于在同一網(wǎng)段下的小型局域網(wǎng)來說，NetBEUI 是一個很合適的通訊協(xié)議。,第2章 局域網(wǎng)常用網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議,2.1.3 IPX/SPX協(xié)議

9、 網(wǎng)際數(shù)據(jù)包交換（IPX）和順序數(shù)據(jù)包交換（SPX）是配置在 Novell NetWare 網(wǎng)絡(luò)的傳輸協(xié)議。與TCP/IP 協(xié)議一樣，IPX/SPX 協(xié)議也是一個由一些子協(xié)議組成的協(xié)議族。除了Netware 操作系統(tǒng)之外，其他的操作系統(tǒng)中也可以使用Netware 協(xié)議，例如：Windows 2000和Windows xp可以通過NWLink IPX/SPX/NetBIOS Compatible Transport Portocol來現(xiàn)IPX/ SPX，這樣，運(yùn)行Windwos的計算機(jī)就可以同其他使用IPX/SPX協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行通信了。 IPX/ SPX更易于安裝和管理，但開銷要明顯大于TC

10、P/IP 協(xié)議，現(xiàn)在IPX/SPX 協(xié)議已經(jīng)漸漸被TCP/IP 協(xié)議取代。一些游戲廠商基于兼容性的考慮，仍舊在聯(lián)網(wǎng)游戲中加入了對IPX/SPX 協(xié)議的支持。,第2章 局域網(wǎng)常用網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議,2.1.4 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的選擇 在組建局域網(wǎng)時，具體選擇哪一種網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議取決于網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的大小、網(wǎng)絡(luò)中的操作系統(tǒng)使用狀況、網(wǎng)絡(luò)的安全性需求等多個方面。在選擇網(wǎng)絡(luò)協(xié)議時，要遵循以下的原則： 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的特點來選擇網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。 精簡網(wǎng)絡(luò)中同時使用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的數(shù)目。 盡量選擇最新版本的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，同時網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點的協(xié)議版本要統(tǒng)一。 注意保證網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的一致性。,第2章 局域網(wǎng)常用網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議,2.2 IP地址和子網(wǎng)掩碼 2.

11、2.1 IP地址 1IP地址的組成。 IP地址由32bit組成。這32bit包括了三個方面的含義：地址類別、網(wǎng)絡(luò)號、主機(jī)號。網(wǎng)絡(luò)號所占用的比特位包含地址類別。如圖2-4所示。,第2章 局域網(wǎng)常用網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議,2IP地址的表示。 由于IP地址由32位二進(jìn)制數(shù)組成，這種表示形式會造成閱讀、書寫上和記憶上的困難，因此，為了便于閱讀、記憶和理解IP地址，Internet管理委員會采用了一種“點分十進(jìn)制”表示方法來表示IP地址，具體做法是：32bit劃為4個部分，每部分8bit （一個字節(jié)）并用十進(jìn)制數(shù)表示，每個十進(jìn)制數(shù)用“.”隔開。如圖2-5示。,第2章 局域網(wǎng)常用網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議,3IP地址的分類。 在

12、Internet中存在著數(shù)量難以確定的網(wǎng)絡(luò)，各個網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模大小差別很大。為了便于IP地址的分配和管理。有必要對IP地址進(jìn)行分類。IP地址被分成5種類型。每一類IP地址地址類別、網(wǎng)絡(luò)號、主機(jī)號所占比特位數(shù)如圖2-6所示。,第2章 局域網(wǎng)常用網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議,2.2.2 .子網(wǎng)掩碼(Subnet Mask) 1子網(wǎng)的概念。 一個大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)由于主機(jī)數(shù)量眾多，網(wǎng)絡(luò)通信任務(wù)非常繁忙，網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包之間很容易發(fā)生沖突，從而造成數(shù)據(jù)的重傳，甚至丟失，網(wǎng)絡(luò)的通信效率底，性能差。如前面討論過一個A類和一個B類IP地址的所能容納的主機(jī)數(shù)量。例如一個A類地址所能容納的主機(jī)數(shù)量為16777214臺，如此眾多的主機(jī)在

13、單一網(wǎng)絡(luò)中根本無法正常通信。考慮到網(wǎng)絡(luò)的性能和充分利用申請得來的IP地址，通常將一個大的網(wǎng)絡(luò)劃分成若干個小的網(wǎng)絡(luò)，這些小網(wǎng)絡(luò)就稱為子網(wǎng)。各子網(wǎng)間用路由器相連，這樣，就可以將各個子網(wǎng)的通信局限在子網(wǎng)內(nèi)，只是要傳輸?shù)狡渌泳W(wǎng)的數(shù)據(jù)才通過路由器轉(zhuǎn)發(fā)。從而提高網(wǎng)絡(luò)的性能和通信效率。比如一個大公司網(wǎng)絡(luò)按不同的部分劃分成若干個子網(wǎng)，一間大學(xué)按不同的院系來劃分子網(wǎng)等。,第2章 局域網(wǎng)常用網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議,2子網(wǎng)號。 子網(wǎng)號是從標(biāo)準(zhǔn)的IP地址表示主機(jī)號的比特位中從左至右取出某些位來表示。A類地址的第一個字節(jié)，B類址址的第1、2個字節(jié)，C類地址的第1、2、3個字節(jié)都用來表示網(wǎng)絡(luò)號，不能用來劃分子網(wǎng)。例如一個C類地址

14、，要劃分4個子網(wǎng)，就只能從表示主機(jī)號的最后一個字節(jié)取某些位來表示，那么取多少位合適呢？由于要劃4個子網(wǎng)，取出的比特位必須要有至少4種不同的取值，每個子網(wǎng)用惟一的一種取值表示。由此可知，只要取出2個比特就可得到00、01、10、11這4種取值。劃分得到的結(jié)果如圖2-11所示。,第2章 局域網(wǎng)常用網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議,3子網(wǎng)掩碼的表示和作用 使用子網(wǎng)掩碼還可以判定IP地址是否屬于某一子網(wǎng)內(nèi)。只要將子網(wǎng)掩碼和IP地址進(jìn)行“按位與”的操作。“按位與”的操作就是兩個比特位之間進(jìn)行“與”運(yùn)算，若兩個值均為“1”，結(jié)果為“1”，否則結(jié)果為“0”，經(jīng)過按位與運(yùn)算，可以將每個IP地址的網(wǎng)絡(luò)號取出，從而知道兩個IP地址是不是在同屬一個子網(wǎng)內(nèi)。 例如，主機(jī)A的IP地址設(shè)置為8,子