计算机通识之TCP/IP协议簇（二）

TCP/IP协议簇

目录

1、子网划分

1.1子网划分概念

1.2 子网划分步骤

1.3 子网划分案例

2、IPv4

3、IPv6

4、OSI七层模型

4.1 OSI七层模型

4.2 TCP/IP五层模型

5、域名规则

5.1 域名中只能包含以下字符： 　

5.2 域名中字符的组合规则： 　

6、网络协议

6.1 常用协议

7、网络拓扑

8、网络命令

9、常用端口与协议

9.1 常用端口号

9.2 常用协议

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1、子网划分

子网划分工具

1.1子网划分概念

子网划分定义：Internet组织机构定义了五种IP地址，有A、B、C三类地址。A类网络有126个，每个A类网络可能有16777214台主机，他们处于同一广播域。而在同一广播域中有那么多节点是不可能的，网络会因为广播通信而饱和，结果造成16777214个地址大部分没有分配出去。可以把基于每类的IP网络进一步分成更小的网络，每个子网由路由器界定并分配一个新的子网网络地址，子网地址是借用基于每类的网络地址的主机部分创建的。划分子网后，通过使用掩码，把子网隐藏起来，使得从外部看网络没有变化，这就是子网掩码。

当我们对一个网络进行子网划分时，基本上就是将它分成小的网络。比如，当一组IP地址指定给一个公司时，公司可能将该网络“分割成”小的网络，每个部门一个。这样技术部门和管理部门都可以有属于他们的小网络。通过划分子网，我们可以按照我们的需要将网络分割成小网络，这样也有助于降低流量和隐藏网络的复杂性。

子网划分是通过借用ip地址的若干位主机位来充当子网地址的从而将原来的网络分为若干个彼此隔离的子网实现的。

1.2 子网划分步骤

• 确定要划分的子网数以及每个子网的主机数
• 求出子网数目对应的二进制的位数N及主机数目对应的二进制数的位数M
• 对该IP地址的原子网掩码，将其主机地址部分的前N位置1（其余位置0）或后M位置0（其余全置1）即得出该IP地址划分子网后的子网掩码

1.3 子网划分案例

案例一：

给C类网络211.168.10.0划分5个子网

2**2-2<5<2**3-2所以需要3位网络号，主机号为8-3=5

子网掩码为255.255.255.224

每个子网可容纳2**5-2=30台主机

案例二：

对B类网络135.41.0.0/16需要划分为20个能容纳200台主机的网络（即：子网）。因为16<20<32，即：2的4次方<20<2的5次方，所以，子网位只须占用5位主机位就可划分成32个子网，可以满足划分成20个子网的要求。B类网络的默认子网掩码是255.255.0.0，转换为二进制为11111111.11111111.00000000.00000000。现在子网又占用了5位主机位，根据子网掩码的定义，划分子网后的子网掩码应该为11111111.11111111.11111000.00000000，转换为十进制应该为255.255.248.0。现在我们再来看一看每个子网的主机数。子网中可用主机位还有11位，2的11次方=2048，去掉主机位全0和全1的情况，还有2046个主机ID可以分配，而子网能容纳200台主机就能满足需求，按照上述方式划分子网，每个子网能容纳的主机数目远大于需求的主机数目，造成了IP地址资源的浪费。为了更有效地利用资源，我们也可以根据子网所需主机数来划分子网。还以上例来说，128<200<256，即2^7<200<2^8，也就是说，在B类网络的16位主机位中，保留8位主机位，其它的16－8=8位当成子网位，可以将B类网络135. 41.0.0划分成256（2^8）个能容纳256－1－1=254台（去掉全0全1情况）主机的子网。此时的子网掩码为11111111.11111111.11111111.00000000，转换为十进制为255.255.255.0。

2、IPv4

网际协议版本4（英语：Internet Protocol version 4，IPv4），又称互联网通信协议第四版，是网际协议开发过程中的第四个修订版本，也是此协议第一个被广泛部署的版本。IPv4是互联网的核心，也是使用最广泛的网际协议版本，其后继版本为IPv6，直到2011年，IANA IPv4位址完全用尽时，IPv6仍处在部署的初期。

3、IPv6

IPv6是英文“Internet Protocol Version 6”（互联网协议第6版）的缩写，是互联网工程任务组（IETF）设计的用于替代IPv4的下一代IP协议，其地址数量号称可以为全世界的每一粒沙子编上一个地址。

4、OSI七层模型

4.1 OSI七层模型

OSI是Open System Interconnect的缩写，意为开放式系统互联。

OSI七层参考模型的各个层次的划分遵循下列原则：

1、同一层中的各网络节点都有相同的层次结构，具有同样的功能。

2、同一节点内相邻层之间通过接口（可以是逻辑接口）进行通信。

3、七层结构中的每一层使用下一层提供的服务，并且向其上层提供服务。

4、不同节点的同等层按照协议实现对等层之间的通信。

第一层：物理层（PhysicalLayer)，

规定通信设备的机械的、电气的、功能的和过程的特性，用以建立、维护和拆除物理链路连接。具体地讲，机械 特性规定了网络连接时所需接插件的规格尺寸、引脚数量和排列情况等；电气特性规定了在物理连接上传输bit流时线路上信号电平的大小、阻抗匹配、传输速率 距离限制等；功能特性是指对各个信号先分配确切的信号含义，即定义了DTE和DCE之间各个线路的功能；规程特性定义了利用信号线进行bit流传输的一组 操作规程，是指在物理连接的建立、维护、交换信息是，DTE和DCE双放在各电路上的动作系列。在这一层，数

据的单位称为比特（bit）。属于物理层定义的典型规范代表包括：EIA/TIA RS-232、EIA/TIA RS-449、V.35、RJ-45等。

第二层：数据链路层（DataLinkLayer):

在物理层提供比特流服务的基础上，建立相邻结点之间的数据链路，通过差错控制提供数据帧（Frame）在信道上无差错的传输，并进行各电路上的动作系列。数据链路层在不可靠的物理介质上提供可靠的传输。该层的作用包括：物理地址寻址、数据的成帧、流量控制、数据的检错、重发等。在这一层，数据的单位称为帧（frame）。数据链路层协议的代表包括：SDLC、HDLC、PPP、STP、帧中继等。

第三层：是网络层

在 计算机网络中进行通信的两个计算机之间可能会经过很多个数据链路，也可能还要经过很多通信子网。网络层的任务就是选择合适的网间路由和交换结点， 确保数据及时传送。网络层将数据链路层提供的帧组成数据包，包中封装有网络层包头，其中含有逻辑地址信息- -源站点和目的站点地址的网络地址。如 果你在谈论一个IP地址，那么你是在处理第3层的问题，这是“数据包”问题，而不是第2层的“帧”。IP是第3层问题的一部分，此外还有一些路由协议和地 址解析协议（ARP）。有关路由的一切事情都在这第3层处理。地址解析和路由是3层的重要目的。网络层还可以实现拥塞控制、网际互连等功能。在这一层，数据的单位称为数据包（packet）。网络层协议的代表包括：IP、IPX、RIP、OSPF等。

第四层：是处理信息的传输层

第4层的数据单元也称作数据包（packets）。但是，当你谈论TCP等具体的协议时又有特殊的叫法，TCP的数据单元称为段 （segments）而UDP协议的数据单元称为“数据报（datagrams）”。这个层负责获取全部信息，因此，它必须跟踪数据单元碎片、乱序到达的 数据包和其它在传输过程中可能发生的危险。第4层为上层提供端到端（最终用户到最终用户）的透明的、可靠的数据传输服务。所为透明的传输是指在通信过程中 传输层对上层屏蔽了通信传输系统的具体细节。传输层协议的代表包括：TCP、UDP、SPX等。

第五层：是会话层

这一层也可以称为会晤层或对话层，在会话层及以上的高层次中，数据传送的单位不再另外命名，而是统称为报文。会话层不参与具体

的传输，它提供包括访问验证和会话管理在内的建立和维护应用之间通信的机制。如服务器验证用户登录便是由会话层完成的

。

第六层：是表示层

这一层主要解决拥护信息的语法表示问题。它将欲交换的数据从适合于某一用户的抽象语法，转换为适合于OSI系统内部使用的传送语法。即提供格式化的表示和转换数据服务。数据的压缩和解压缩， 加密和解密等工作都由表示层负责。

第七层：应用层

应用层为操作系统或网络应用程序提供访问网络服务的接口。应用层协议的代表包括：Telnet、FTP、HTTP、SNMP等。

4.2 TCP/IP五层模型

 

在每一层都工作着不同的设备，比如我们常用的交换机就工作在数据链路层的，一般的路由器是工作在网络层的。

5、域名规则

一级域名就是如：baidu.com。

二级就是：zhidao.baidu.com。

三级就是：zhidao.zhidao.baidu.com。

5.1 域名中只能包含以下字符： 　

•  26个英文字母 　

•   "0，1，2，3，4，5，6，7，8，9"十个数字 　　

•  "-"（英文中的连词号，但不能是第一个字符） 　　

• 对于中文域名而言，还可以含有中文字符而且是必须含有中文字符（日文、韩文等域名类似）。

5.2 域名中字符的组合规则： 　

 在域名中，不区分英文字母的大小写和中文字符的简繁体 　　

 对于一个域名的长度是有一定限制的 CN下域名命名的规则为： 　　

•            遵照域名命名的全部共同规则 　

•        　只能注册三级域名，三级域名用字母（A-0Z，a-z，大小写等价）、数字（0-9）和连接符（-）组成，

•            各级域名之间用实点（.）连接，三级域名长度不得超过20个字符；

6、网络协议

推荐文章

网络协议为计算机网络中进行数据交换而建立的规则、标准或约定的集合。

6.1 常用协议

TCP/IP协议

TCP/IP（Transport Control Protocol/Internet Protocol，传输控制协议/Internet协议）的历史应当追溯到Internet的前身—ARPAnet时代。为了实现不同网络之间的互连，美国国防部于1977年到1979年间制定了TCP/IP体系结构和协议。TCP/IP是由一组具有专业用途的多个子协议组合而成的，这些子协议包括TCP、IP、UDP、ARP、ICMP等。TCP/IP凭借其实现成本低、在多平台间通信安全可靠以及可路由性等优势迅速发展，并成为Internet中的标准协议。在上世纪90年代，TCP/IP已经成为局域网中的首选协议，在最新的操作系统（如Windows7、Windows XP、Windows Server2003等）中已经将TCP/IP作为其默认安装的通信协议。

NetBEUI

即NetBios Enhanced User Interface ，或NetBios增强用户接口。它是NetBIOS协议的增强版本，曾被许多操作系统采用，例如Windows for Workgroup、Win 9x系列、Windows NT等。NETBEUI协议在许多情形下很有用，是WINDOWS98之前的操作系统的缺省协议。NetBEUI协议是一种短小精悍、通信效率高的广播型协议，安装后不需要进行设置，特别适合于在“网络邻居”传送数据。所以建议除了TCP/IP协议之外，小型局域网的计算机也可以安上NetBEUI协议。另外还有一点要注意，如果一台只装了TCP/IP协议的WINDOWS98机器要想加入到WINNT域，也必须安装NetBEUI协议。

IPX/SPX协议

本来就是Novell开发的专用于NetWare网络中的协议，但是也非常常用--大部分可以联机的游戏都支持IPX/SPX协议，比如星际争霸，反恐精英等等。虽然这些游戏通过TCP/IP协议也能联机，但显然还是通过IPX/SPX协议更省事，因为根本不需要任何设置。除此之外，IPX/SPX协议

在非局域网络中的用途似乎并不是很大。如果确定不在局域网中联机玩游戏，那么这个协议可有可无。

7、网络拓扑

网络拓扑是网络形状，或者是网络在物理上的连通性。网络拓扑结构是指用传输媒体互连各种设备的物理布局，即用什么方式把网络中的计算机等设备连接起来。拓扑图给出网络服务器、工作站的网络配置和相互间的连接。网络的拓扑结构有很多种，主要有星型结构、环型结构、总线结构、分布式结构、树型结构、网状结构、蜂窝状结构等。

1.星性结构。

星形网络是由中央结点为中心与各结点连接组成的，多结点与中央结点通过点到点的方式连接。中央结点执行集中式控制策略，因此中央结点相当复杂，负担比其他各结点重的多。

星形网络优点：网络结构简单，便于管理；控制简单，建网容易；网络延迟时间较短，误码率较低，系统的可靠性较高；易于维护和安全（用户设备因为故障而停机时也不会影响其它端用户间的通信）。

缺点：网络共享能力较差；通信线路利用率不高；中央结点负荷太重。

2.环形结构

环形网中各结点通过环路接口连在一条首尾相连的闭合环形通信线路中，环上任何结点均可请求发送信息。传输媒体从一个端用户到另一个端用户，直到将所有的端用户连成环型。数据在环路中沿着一个方向在各个节点间传输，信息从一个节点传到另一个节点。这种结构显而易见消除了端用户通信时对中心系统的依赖性。每个端用户都与两个相临的端用户相连，因而存在着点到点链路，但总是以单向方式操作，于是便有上游端用户和下游端用户之称。

信息流在网中是沿着固定方向流动的，两个节点仅有一条道路，故简化了路径选择的控制；环路上各节点都是自举控制，故控制软件简单；由于信息源在环路中是串行地穿过各个节点，当环中节点过多时，势必影响信息传输速率，使网络的响应时间延长；环路是封闭的，不便于扩充；可靠性低，一个节点故障，将会造成全网瘫痪；维护难，对分支节点故障定位较难。

3.树形结构

在实际建造一个大型网络时，往往是采用多级星形网络，将多级星形网络按层次方式排列即形成树形网络。我国电话网络即采用树形结构，其由五级星形网络构成。著名的因特网（Internet）从整体上看也是采用树型结构的。

树形网络的主要特点是结构比较简单，成本低。在网络中，任意两个结点之间不产生回路，每个链路都支持双向传输。网络中结点扩充方便灵活，寻找链路路经比较方便。但在这种网络系统中，除叶结点及其相连的链路外，任何一个结点或链路产生的故障都会影响整个网络。

 4.总线型结构

由一条高速公用总线连接若干个结点所形成的网络即为总线形网络，每个结点上的网络接口板硬件均具有收、发功能，接收器负责接收总线上的串行信息并转换成并行信息送到PC工作站；发送器是将并行信息转换成串行信息后广播发送到总线上，总线上发送信息的目的地址与某结点的接口地址相符合时，该结点的接收器便接收信息。由于各个结点之间通过电缆直接连接，所以总线型拓扑结构中所需要的电缆长度是最小的，但总线只有一定的负载能力，因此总线长度又有一定限制，一条总线只能连接一定数量的结点。

总线形网络的特点主要是结构简单灵活，便于扩充，是一种很容易建造的网络。由于多个结点共用一条传输信道，故信道利用率高，但容易产生访问冲突；传输速率高，可达1～100Mbps；但总线形网常因一个结点出现故障（如结头接触不良等）而导致整个网络不通，因此可靠性不高。

 5.网状结构

主要指各节点通过传输线互联连接起来，并且每一个节点至少与其他两个节点相连。网状拓扑结构具有较高的可靠性，但其结构复杂，实现起来费用较高，不易管理和维护，不常用于局域网。

网状形网是广域网中最常采用的一种网络形式，是典型的点到点结构。网状形网的主要特点是，网络可靠性高，一般通信子网任意两个结点交换机之间，存在着两条或两条以上的通信路径。这样，当一条路径发生故障时，还可以通过另一条路经把信息送到结点交换机。另外，可扩充性好，该网络无论是增加新功能，还是要将另一台新的计算机入网，以形成更大或更新的网络时，都比较方便；网络可建成各种形状，采用多种通信信道，多种传输速率。

6.不规则结构（混合结构或者复合结构）

 　　将两种或几种网络拓扑结构混合起来构成的一种网络拓扑结构称为混合型拓扑结构（也有的称之为杂合型结构）。

这种网络拓扑结构是由星型结构和总线型结构的网络结合在一起的网络结构，这样的拓扑结构更能满足较大网络的拓展，解决星型网络在传输距离上的局限，而同时又解决了总线型网络在连接用户数量的限制。这种网络拓扑结构同时兼顾了星型网与总线型网络的优点，在缺点方面得到了一定的弥补。 这种网络拓扑结构主要用于较大型的局域网中。

8、网络命令

1.ping通过发送数据包并接收应答信息来检测两台计算机之间的网络是否连通.

2.net功能强大，后面可跟上不同参数，可建立共享，建立帐号等。

3.arp把IP地址转换成MAC地址。

4.netstat   netstat命令的功能是显示网络连接、路由表和网络接口信息,可以让用户得知目前都有哪些网络连接正在运作。

5.nbstat   nbstat命令主要用于查看当前基于netbios的tcp/ip连接状态，通过工具你可以获得远程或本地机器的组名和机器名。

6.route   是查看路由信息的命令。

7.ipconfig  用于显示当前的TCP/IP配置的设置值

8.telnet      用于远程登录的命令

9.tracert     路由跟踪命令，主要是用来查具体是那个节点出现故障而不可达。

10.nslookup  是一个 监测网络中 DNS 服务器是否能正确实现域名解析的命令行工具

9、常用端口与协议

9.1 常用端口号

端口——服务——描述

20/TCP,UDP——FTP [Default Data]——文件传输协议 - 默认数据端口

21/TCP,UDP——FTP [Control]——文件传输协议 - 控制端口

22/TCP,UDP——SSH——SSH（Secure Shell） - 远程登录协议，用于安全登录文件传输（SCP，SFTP）及端口重新定向

23/TCP,UDP——Telnet——Telnet终端仿真协议 - 未加密文本通信

25/TCP,UDP——SMTP——SMTP（简单邮件传输协议） - 用于邮件服务器间的电子邮件传递

43/TCP——WHOIS——WHOIS协议

53/TCP,UDP——DNS——DNS（域名服务系统）

67/UDP——BOOTPs——BOOTP（BootStrap协议）服务；同时用于动态主机设置协议

68/UDP——BOOTPc——BOOTP客户端；同时用于动态主机设定协议

69/UDP——TFTP——小型文件传输协议（小型文件传输协议）

80/TCP——Http——超文本传输协议（超文本传输协议）- 用于传输网页

110/TCP——POP3——邮局协议，“邮局协议”，第3版 - 用于接收电子邮件

113/TCP——Windows验证服务——Ident - 旧的服务器身份识别系统，仍然被IRC服务器用来认证它的用户

123/UDP——NTP——NTP（Network Time Protocol） - 用于时间同步

137/TCP,UDP——NetBIOS Name Service——NetBIOS NetBIOS 名称服务

138/TCP,UDP——NetBIOS Datagram Service——NetBIOS NetBIOS 数据报文服务

139/TCP,UDP——NetBIOS Session Service——NetBIOS NetBIOS 会话服务

143/TCP,UDP——IMAP——因特网信息访问协议（Internet信息访问协议 4） - 用于检索 电子邮件s

161/TCP,UDP——SNMP——简单网络管理协议 (简单网络管理协议)

179/TCP——Bgp——边界网关协议 (边界网关协议)

194/TCP——IRC（互联网中继聊天）

220/TCP,UDP——IMAP3——因特网信息访问协议，交互邮件访问协议第3版

389/TCP,UDP——LDAP——轻型目录访问协议 LDAP

443/TCP——Https——超文本传输安全协议 - 超文本传输协议 over TLS/SSL（加密传输）

546/TCP,UDP——DHCPv6客户端

547/TCP,UDP——DHCPv6服务器

631/TCP,UDP——CUPS——互联网打印协议

636/TCP,UDP——LDAPS——LDAP over SSL（加密传输，也被称为LDAPS）

991/TCP,UDP——NAS (Netnews Admin System)

1080/tcp——SOCKS——SOCKS代理

1194/udp——OpenVPN

1433/tcp,udp——SQL Server——Microsoft SQL 数据库系统

1434/tcp,udp——SQL Server monitor——Microsoft SQL 活动监视器

1521/tcp——Oracle——Oracle数据库 default listener, in future releases official port 2483

3306/tcp,udp——MySQL——MySQL数据库系统

3389/tcp——RDP——远程桌面协议（RDP）

5432/tcp——PostgreSQL——PostgreSQL database system

9.2 常用协议