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第一章IP基本原理第一节什么是INTERNET？Internet概述Internet网又称国际互连网，它是目前世界上最大的信息网络，通过INTERNET网，我们可以和世界上大多数国家进行交流，检索各种信息资料。我国已连通INTERNET网，并向全社会开放。INTERNET网是由美国军用计算机网络发展起来的，1968年美国国防部研究局主持研制用于支持军用研究的计算机实验网络（ARPANET）。该网络的设计思想是：要求网络能够经受住故障而维持正常工作。为此，ARPA使用了国际互连协议IP和传输控制协议TCP实现网络互连，1969年ARPANET投入运行，标志着计算机网络的发展进入了一个崭新的纪元。INTERNET的发展先后经历了三个阶段：1、1969~1984年，为军用实验阶段。2、1984~1992年，学术应用阶段。3、1992~1995年，向商业应用过度阶段。1995年以后，INTERNET网进入商用阶段。INTERNET网是一个“网络的网络”它是以TCP/IP协议把各个国家、各个部门、各种机构的内部网络连接起来的数据通信网，从信息资源的观点看，INTERNET网是一个集各个部门、各个领域内各种信息资源为一体的信息资源网。它提供的价值远远超出了任何一个单独网络。INTERNET实质是物理网络和信息资源相结合而形成的一个庞大的信息网络实体。具有以下特点：1.TCP/IP协议是INTERNET网的基础和核心。INTERNET网中，依靠该协议实现各种网络的互连。2.用户在使用INTERNET网时，并不需要了解网络底层的物理结构，这种透明性使得用户在使用时十分方便。3.由于INTERNET网也“互连”了公用电话网，因此，对一般用户，只要具备一部电话机、一台微机和一台调制解调器，就可以接入INTERNET网。4.没有对INTERNET网上的通信进行统一管理的机构，INTERNET网上的许多服务和功能都是由用户来开发、经营和管理的。可以说，从经营管理的角度来讲，INTERNET网是一个用户的网络。目前，连接到INTERNET网上的大型网络包括有NSINET（美国宇航局NASA的网络）、ESNET（美国能源部的网络）、CREN（由美国BITNET和CSNET合并的网络，提供电子邮件及专题讨论等服务）、UUNET（基于UNIX的UUCP协议）、NCSANET（美国超级计算机网络）、USAN（美国院校卫星网）、EBONE（欧洲骨干网）、SWITH（瑞士院校网）、SUNET（瑞士院校网）、ILAN（以色列科技网）、AARNNT（澳大利亚科研网）等等。我国接入INTERNET网的骨干网是CHINANET（中国公用计算机互连网）。第二节TCP/IP网络协议IP协议提供一种全网间网通用的地址格式，并在统一的管理下进行地址分配，使网上的每一台计算机或其他设备都有一个唯一的网间网地址（即IP地址）与它相对应。而原来的物理地址保持不变。这样，物理地址的差异就被IP地址所屏蔽。IP地址结构与表示（一）IP地址的结构IP地址是一种层次结构的地址，它的组成如下：网络号+主机号其中，网络号确定计算机所在的网络，主机号确定计算机在该网络中的所处的位置。在INTERNET网中，根据TCP/IP协议规定，每个IP地址是由32bit的二进制数组成的。主要分为三类：图1-3-1IP地址类型A类地址：前8位代表网络。第0位为特征位，内容为0，表明它是A类地址。A类地址共有128个，每个A类地址可带16777124个IP主机，所以A类地址主要用于大型网络，每个网络可包含大量的主机，但网络数量较少。B类地址：前16位代表网络，第0位和第1位为特征位，内容为10，表明它是B类地址；B类地址共有16384个，每个B类地址可带65534个IP主机和网络。B类地址主要用于中型网络。C类地址：前24位代表网络，第0位、第1位和第2位为特征位，内容为110，表明它是C类地址。C类地址共有2097152个，每个C类地址可带254个IP主机和网络。C类地址主要用于小型网络。每个网络所带的主机数量较少，但可支持的网络数较多。除了以上A、B、C三类地址外，网间网还有另外两类地址，D类地址是一种组播地址，主要是留给Internet体系结构委员会IAB（InternetArchitectureBoard）使用。E类地址保留在今后使用。目前使用大量IP地址仅A至C类三种·（二）IP地址的表示为了便于记忆和书写，IP地址可以写成4个用小数点隔开的十进制整数，每个整数对应一个字节。列如：某主机的IP地址为：11001010011000000001111000000101通常写成202.96.30.5A类地址的第一位表示网络号，后三位表示网内主机号；B类地址的前两位表示网络号，后两位表示网内主机号；C类地址的前三位表示网络号，最后一位表示网内主机号。如：A类地址10.28.1.2表示网络号为10，网内主机号为28.1.2。结合IP地址的特征位和IP地址的十进制整数表示法，我们可以很方便地区分类IP地址，如表所示：表1-1IP地址表示表特征位二进制表示的前八位码组范围十进制表示的前八位码组范围地址类别01001111111110000000—1011111110—127128—191A类B类11011000000—110111111192—223C类（一）IP地址举例下列表格列述不同类型的IP地址表1-2IP地址类型实例地址类别网络地址主机地址10.2.1.37A10.0.0.00.2.1.37128.63.1.1B128.63.0.00.0.1.1130.113.28.54B130.113.0.00.0.28.54202.10.127.68C202.10.127.00.0.0.68192.9.200.101C192.9.200.00.0.0.101256.64.119.6不存在上述IP地址中，10.0.0.0-10.255.255.255(A类地址)、172.16.0.0-172.31.255.255(B类地址)、192.168.0.0-192.168.255.255(C类地址)不需要向网络信息中心InterNIC申请即可在企业内部网中使用。网络号127用于自环接口，例如当主机不能上网时，在主机上执行Ping127.0.0.1，可以检验主机的网卡是否正常。网络地址和广播地址:组建局域网时还要注意，IP地址范围的两个边界地址被保留为该局域网的网络地址和广播地址。应用程序可以使用网络地址来表示整个本地网络。而广播地址则可用来将同样的消息同时发送给网络上所有主机。例如要使用的地址范围为192.168.1.0到192.168.1.128，则第一个IP地址（192.168.1.0）被保留为网络地址，而最后一个地址（192.168.1.128）被保留成广播地址。因此，给这个局域网上的计算机分配IP地址时，只能在192.168.1.1到192.168.1.127之间选择：子网掩码因特网的地址分配是由专门机构进行分配的。地址分配一般以网络为单位（一个A类、B类或C类网）进行分配。对于一个A类网或B类网来说，每个IP网络中包含了巨大的主机地址（A类1600多万，B类6万多），一旦该网络ID为某机构或地区所申请，其它机构就不能使用。可以想像，没有一个机构或部门的网络主机数量会到达1600多万个。因此一般来说，对于A类网络和B类网络都存在巨大的IP地址浪费问题。同时，在一个IP网络中，主机数量过于庞大，也不利于网络的管理。为解决此IP地址浪费问题以及解决管理问题，可以将标准的A类、B类或C类网络再分成若干子网。方法是从标准的A类、B类或C类网络中的主机ID部分，划分出连续的若干比特表示子网络号。那么我们需要从主机ID中划分出多少比特呢？这是由具体管理网络的人员根据网络需要进行划分的。划分方案确定后，用子网掩码来表示。如下图3-32所示。子网掩码是与IP地址等长的。其是由二进制连续的1和0组成，子网掩码开始是连续的1，后面是连续的0结束。它与IP地址一起来标识网络ID。IP地址与子网掩码1对应的部分标识网络ID，IP地址与子网掩码0对应的部分标识主机ID。很多人肯定对设定子网掩码这个不熟悉，很头疼，那么我现在就告诉大家一个很容易算子网掩码的方法，帮助一下喜欢偷懒的人：）大家都应该知道2的0次方到10次方是多少把？也给大家说一下，分别是：12481632641282565121024。如果你希望每个子网中只有5个ip地址可以给机器用，那么你就最少需要准备给每个子网7个ip地址，因为需要加上两头的不可用的网络和广播ip，所以你需要选比7多的最近的那位，也就是8，就是说选每个子网8个ip。好，到这一步，你就可以算掩码了，这个标准网络ID子网ID主机ID共同标识网络ID网络ID主机IDIP地址（32位）111111……11111111000……000子网掩码（32位）图3-32子网掩码方法就是：最后一位掩码就是256减去你每个子网所需要的ip地址的数量，那么这个例子就是256-8=248，那么算出这个，你就可以知道那些ip是不能用的了，看：0-7,8-15,16-23,24-31依此类推，写在上面的0、7、8、15、16、23、24、31（依此类推）都是不能用的，你应该用某两个数字之间的IP，那个就是一个子网可用的IP，怎么了？是不是不相信？太简单了。。。我再试验一下，就拿200台机器分成4个子网来做例子吧。200台机器，4个子网，那么就是每个子网50台机器，设定为192.168.10.0，C类的IP，大子网掩码应为255.255.255.0，对巴，但是我们要分子网，所以按照上面的，我们用32个IP一个子网内不够，应该每个子网用64个IP（其中62位可用，足够了吧），然后用我的办法：子网掩码应该是256-64=192，那么总的子网掩码应该为：255.255.255.192。不相信？算算：0-63，64-127，128-191，192-255，这样你就可以把四个区域分别设定到四个子网的机器上了，是不是很简单？不需要软件算了吧。。。呵呵。。希望大家能看懂我写的如：255.255.255.192254-192=64该网最多能有62个主机IP地址管理IP地址在INTERNET网中全网有效，因此需要统一管理。INTERNET的管理机构和管理方式是分层的。最高管理机构是网络信息中心NIC，负责分配IP地址的网络号。目前有以下地区性NIC：INTER---NIC负责美国和其他地区RIPE—NCC负责欧洲地区APNIC负责亚太地区主机号则由提出申请的组织负责。IP地址解析在前面的章节我们提到，IP地址能够将不同的物理地址“统一”起来，使网间网中IP层以上表现出统一的地址格式，但对于所有的物理地址，并不做任何改变。在物理网络内部，仍然使用各自原来的物理地址。这样，在网间网中就存在着两种地址，二者之间必须要建立一个映射关系。地址之间的映射叫做地址解析，他包括两个方面的内容：从IP地址到物理地址的映射和从物理地址到IP地址的映射。在TCP/IP中，实现地址解析是靠ARP和RARP协议软件实现的。ARP（AddressResolutionProtocol）,即地址解析协议，它负责从IP地址到物理地址的映射；RARP（ReserveAddressResolutionProtocol）即反向地址解析协议，它负责从物理从物理地址到IP地址的映射。（一）从IP地址到物理地址的映射ARP协议负责从IP地址到物理地址的转换。ARP软件维护着一张IP地址到物理地址的映射表，它是动态生成的。当ARP接收到转换IP地址的请求时，就在表中寻求该地址，如果找到，就将对应的物理地址返回给请求软件；否则，就向该物理网络的每一个主机广播一个ARP请求报文，该报文包含着请求转换的IP地址，如果一个接收主机识别出该IP地址就是它自己，便向请求主机回送一个ARP响应，回答自己的物理地址。ARP随即将这个物理地址存储在自己的ARP表中。在Windows系统中可以通过执行命令“arp–a