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文檔簡介
TCP/IP的體系結(jié)構(gòu)OSI參考模型研究的初衷是希望為網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議的發(fā)展提供一種國際標準,但由于Internet在全世界的飛速發(fā)展,使得TCP/IP協(xié)議得到了廣泛的應用,雖然TCP/IP不是ISO標準,但廣泛的使用也使TCP/IP成為一種“實際上的標準”,并形成了TCP/IP參考模型。不過,ISO的OSI參考模型的制定,也參考了TCP/IP協(xié)議集及其分層體系結(jié)構(gòu)的思想。而TCP/IP在不斷發(fā)展的過程中也吸收了OSI標準中的概念及特征。2023/2/31TCP/IP協(xié)議的特點開放的協(xié)議標準,可以免費使用,并且獨立于特定的計算機硬件與操作系統(tǒng);獨立于特定的網(wǎng)絡硬件,可以運行在局域網(wǎng)、廣域網(wǎng),更適用于互連網(wǎng)中;統(tǒng)一的網(wǎng)絡地址分配方案,使得整個TCP/IP設備在網(wǎng)中都具有唯一的地址;標準化的高層協(xié)議,可以提供多種可靠的用戶服務。2023/2/32TCP/IP的層次結(jié)構(gòu)TCP/IP分為四個層次,分別是網(wǎng)絡接口層、網(wǎng)際層、傳輸層和應用層。TCP/IP的層次結(jié)構(gòu)與OSI層次結(jié)構(gòu)的對照關(guān)系如下圖所示:2023/2/33IP地址與域名在網(wǎng)絡中,對主機的識別要依靠地址,而保證地址全網(wǎng)唯一性是需要解決的問題。在任何一個物理網(wǎng)絡中,各個節(jié)點的設備必須都有一個可以識別的地址,才能使信息進行交換,這個地址稱為“物理地址”(PhysicalAddress)。單純使用網(wǎng)絡的物理地址尋址會有一些問題:物理地址是物理網(wǎng)絡技術(shù)的一種體現(xiàn),不同的物理網(wǎng)絡,其物理地址可能各不相同。物理地址被固化在網(wǎng)絡設備(網(wǎng)絡適配器)中,通常不能被修改。物理地址屬于非層次化的地址,它只能標識出單個的設備,標識不出該設備連接的是哪一個網(wǎng)絡。2023/2/34針對物理網(wǎng)絡地址的問題,采用網(wǎng)絡層IP地址的編址方案。Internet采用一種全局通用的地址格式,為每一個網(wǎng)絡和每一臺主機分配一個IP地址,以此屏蔽物理網(wǎng)絡地址的差異。通過IP協(xié)議,把主機原來的物理地址隱藏起來,在網(wǎng)絡層中使用統(tǒng)一的IP地址。IP地址與域名2023/2/35IP地址的劃分IP地址由32比特組成,包括三個部分:地址類別、網(wǎng)絡號和主機號;2023/2/36IP地址的類型Internet的IP地址分為五種類型:A類、B類、C類、D類和E類2023/2/37FOR規(guī)則(第一個字節(jié)規(guī)則FirstOctetRule)A級:第一位是0B級:前兩位是10C級:前三位是110首碼的范圍:是由第一個字節(jié)的十進制數(shù)辨認網(wǎng)絡級別的標志,如:A級1~127。B級128~191。C級192~223。特殊的IP地址:作為測試地址,代表本地節(jié)點的地址。Ping:檢查本地網(wǎng)卡是否工作正常。telnet:可以測試本臺計算機是否可以當作遠程登錄的服務器:可以測試計算機是否可以作為提供網(wǎng)頁的WWW服務器2023/2/38全0地址:用來表示當前網(wǎng)絡的當前主機主機位全0:表示當前網(wǎng)絡。網(wǎng)絡位全0:表示當前網(wǎng)絡的某一個主機全1:表示有限廣播,只對本網(wǎng)主機地址分配網(wǎng)絡地址:是網(wǎng)絡與廣域網(wǎng)連接的唯一地址,不同網(wǎng)絡地址之間的網(wǎng)絡要傳遞信息必須通過路由器進行轉(zhuǎn)發(fā)。主機地址:用于同一網(wǎng)絡內(nèi)不同主機的區(qū)分。IP地址并不是與主機綁定,而是與主機上安裝的網(wǎng)絡接口卡綁定,一臺服務器可以有多到4個的IP地址。2023/2/39各級網(wǎng)絡的網(wǎng)絡總數(shù)A級網(wǎng)絡:由1個字節(jié)中的7位表示網(wǎng)絡的個數(shù)共128個B級網(wǎng)絡:由第一個字節(jié)的6位和第二個字節(jié)表示網(wǎng)絡的個數(shù),共64乘256個C級網(wǎng)絡:由第一個字節(jié)的后5位和第二、第三個字節(jié)表示網(wǎng)絡的個數(shù),共32乘256乘256個各級網(wǎng)絡中可用的網(wǎng)絡節(jié)點數(shù)在各類網(wǎng)絡中,用于標識網(wǎng)絡中主機的IP地址總數(shù)是一定的。其中,有兩個特殊的地址,作為特殊用途。廣播地址:IP地址的最后一個。全1地址網(wǎng)絡地址:IP地址的第一個。全0地址A級網(wǎng)絡具有的IP地址為256的三次方減2B級網(wǎng)絡具有的IP地址為256的平方減2C級網(wǎng)絡具有的IP地址為256減2。2023/2/310IP地址以32個二進制數(shù)字形式表示,不適合閱讀和記憶。為了便于用戶閱讀和理解IP地址,Internet管理委員會采用了一種“點分十進制”表示方法表示IP地址。將IP地址分為4個字節(jié)(每個字節(jié)8個比特),且每個字節(jié)用十進制表示,并用點號“.”隔開,2023/2/311有效的主機地址A級網(wǎng)絡:w.0.0.1~w.255.255.254B級網(wǎng)絡:w.x.0.1~w.x.255.254C級網(wǎng)絡:w.x.y.1~w.x.y.2542023/2/312內(nèi)部網(wǎng)可選的地址為了避免某個單位選擇任意網(wǎng)絡地址,造成與合法的Internet地址發(fā)生沖突,IETF已經(jīng)分配了具體的A類、B類和C類地址供單位內(nèi)部網(wǎng)使用,這些地址為:A類~55B類~55C類~55
2023/2/313A類地址A類地址的網(wǎng)絡數(shù)為27(128)個,每個網(wǎng)絡包含的主機數(shù)為224(16777216)個,A類地址的范圍是~55。由于網(wǎng)絡號全為0和全為1保留用于特殊目的,所以A類地址有效的網(wǎng)絡數(shù)為126個,其范圍是1~126。另外,主機號全為0和全為1也有特殊作用,所以每個網(wǎng)絡號包含的主機數(shù)應該是224-2(16777214)個。因此,一臺主機能使用的A類地址的有效范圍是:~54。2023/2/314A類地址2023/2/315B類地址B類地址網(wǎng)絡數(shù)為214個(實際有效的網(wǎng)絡數(shù)是214-2),每個網(wǎng)絡號所包含的主機數(shù)為216個(實際有效的主機數(shù)是216-2)。B類地址的范圍為~55,與A類地址類似(網(wǎng)絡號和主機號全0和全1有特殊作用),一臺主機能使用的B類地址的有效范圍是:~542023/2/316B類地址2023/2/317C類地址C類地址網(wǎng)絡數(shù)為221(實際有效的為221-2)個,每個網(wǎng)絡號所包含的主機數(shù)為256(實際有效的為254)個。C類地址的范圍為~55,同樣,一臺主機能使用的C類地址的有效范圍是:~542023/2/3182023/2/319D類地址和E類地址D類地址用于多播,多播就是同時把數(shù)據(jù)發(fā)送給一組主機,只有那些已經(jīng)登記可以接收多播地址的主機,才能接收多播數(shù)據(jù)包。D類地址的范圍是~55。E類地址為將來預留的,同時也可以用于實驗目的,它們不能被分配給主機。2023/2/320地址解析在一個物理網(wǎng)絡中,網(wǎng)絡中的任何兩臺主機之間進行通信時,都必須獲得對方的物理地址,而使用IP地址的作用就在于,它提供了一種邏輯的地址,能夠使不同網(wǎng)絡之間的主機進行通信。當IP把數(shù)據(jù)從一個物理網(wǎng)絡傳輸?shù)搅硪粋€物理網(wǎng)絡之后,就不能完全依靠IP地址了,而要依靠主機的物理地址。為了完成數(shù)據(jù)傳輸,IP必須具有一種確定目標主機物理地址的方法,也就是說要在IP地址與物理地址之間建立一種映射關(guān)系,而這種映射關(guān)系被稱為“地址解析”2023/2/3212023/2/322子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)掩瑪(SubnetMask)也是一個“點分十進制”表示的32位二進制數(shù),通過子網(wǎng)掩碼,可以指出一個IP地址中的哪些位對應于網(wǎng)絡地址(包括子網(wǎng)地址)、哪些位對應于主機地址。對于子網(wǎng)掩碼的取值,通常是將對應于IP地址中網(wǎng)絡地址(網(wǎng)絡號和子網(wǎng)號)的所有位都設置為“1”,對應于主機地址(主機號)的所有位都設置為“0”。
2023/2/323地址類型點分十進制表示子網(wǎng)掩碼的二進制位A11111111000000000000000000000000B11111111111111110000000000000000C11111111111111111111111100000000子網(wǎng)掩碼2023/2/324通過子網(wǎng)掩碼識別網(wǎng)絡地址TCP/IP對子網(wǎng)掩碼和IP地址進行“按位與”的操作。經(jīng)過按位與運算,可以將每個IP地址的網(wǎng)絡地址取出,從而知道兩個IP地址所對應的網(wǎng)絡。2023/2/325子網(wǎng)掩碼與主機IP地址范圍的計算2023/2/3264.1.3IPv6IPv4的缺陷可供使用的主機號的總數(shù)太少。37.2億個。IP地址浪費:每個單位申請的地址并不能充分利用IPv6的提出把地址的位數(shù)增大到128位,地址空間大于3.4乘10的38次方。比IPv4擴大2的96次方。與IPv4在很長一段時間內(nèi)共存。2023/2/327IPv6對IP數(shù)據(jù)報協(xié)議單元的頭部與IPv4相比進行了簡化。數(shù)據(jù)報通過各個路由器的處理減少,速度加快。提高了網(wǎng)絡的吞吐率。IPv6對安全進行了改進3IPv6的表示采用冒號十六進制標記方法。每個16比特的量用十六進制表示,各個量之間用冒號分隔。FFFE:000C:0000:0000:0C00:0000:0000:000C2023/2/328壓縮表示一組中的前導0可以忽略不寫FFFE:C:0:0:C00:0:0:C冒號十六進制記法還可以允許0壓縮,連續(xù)在一起的0可以用冒號代替,但是,這種壓縮只能有一次。FFFE::C::C00:0:0:C2023/2/329
網(wǎng)絡配置與調(diào)試1網(wǎng)絡硬件配置當我們知道了網(wǎng)絡接口和一般的TCP/IP的內(nèi)容后,內(nèi)核訪問一個硬件時會發(fā)生什么事情呢?使用網(wǎng)卡:為了使用網(wǎng)卡,在linux內(nèi)核中含有一些特殊的函數(shù),這些函數(shù)知道訪問網(wǎng)卡的特定方法,實現(xiàn)這些函數(shù)的軟件就是所謂的驅(qū)動程序。在linux內(nèi)核中包括有支持幾種不同類型的網(wǎng)卡的設備驅(qū)動程序。如:ISA、PCI、MCA、并行端口、PCMCIA等。驅(qū)動程序能夠與網(wǎng)卡上的某些邏輯電路通信,向網(wǎng)卡發(fā)送命令和數(shù)據(jù),而網(wǎng)卡能夠傳遞任何收到的數(shù)據(jù)給驅(qū)動程序。2023/2/330
網(wǎng)絡配置與調(diào)試I/O地址:在基于IBM個人計算機中,通信是通過一組I/O地址來進行的。這組I/O地址通過網(wǎng)卡上的寄存器通過共享或直接內(nèi)存轉(zhuǎn)換來進行映射。內(nèi)核所有發(fā)送到網(wǎng)卡上的命令和數(shù)據(jù)都經(jīng)過這些地址。I/O存儲器地址或內(nèi)存地址通常是用給定的起始地址或基地址(baseaddress)來描述的,ISA總線上的以太網(wǎng)卡的典型基地址是0x280或0x300,PCI總線的網(wǎng)卡上的I/O地址通常是自動分配的。通常,內(nèi)核會在引導時自動檢測網(wǎng)卡上的基地址的位置,稱為自動探測(autoprobing),即內(nèi)核讀取幾個存儲器或I/O位置,并將讀取的數(shù)據(jù)與已經(jīng)安裝的以太網(wǎng)卡所應具有的數(shù)據(jù)進行比較。2023/2/331
網(wǎng)絡配置與調(diào)試所以,通常不用擔心有關(guān)基地址之類的任何硬件問題。只有當內(nèi)核無法自動檢測出該地址時(生產(chǎn)廠商不完全按照標準制作的便宜網(wǎng)卡),或使用了多個網(wǎng)卡時,才需要明確把網(wǎng)卡的信息告之內(nèi)核。中斷請求線(interruptrequestline):當硬件需要得到特殊的處理時,要中斷內(nèi)核的操作。中斷號又稱為中斷請求號(interruptrequestnumber,IRQ)在PC中可以選擇0~15,但是不應與其他外部設備使用的中斷號沖突。一些網(wǎng)卡自動在指定的IRQ中選擇一個未用的IRQ號。2023/2/332
網(wǎng)絡配置與調(diào)試接口(interface):內(nèi)核訪問網(wǎng)絡硬件設備的軟件結(jié)構(gòu)。接口是通過名字來標識的,通過/dev/目錄下的一個特殊的設備文件來實現(xiàn)的。鍵入ls–la/dev/命令可以看到這些設備文件。第一個字符以一個字母開始,而不是像普通文件以一個連字符開始,常見的字母為b和c。在設備文件長度的位置上,可以看到兩個數(shù)字,分別是主設備號和次設備號。這兩個設備文件指出了該設備文件和相關(guān)聯(lián)的實際設備。2023/2/333
網(wǎng)絡配置與調(diào)試每一個設備驅(qū)動持續(xù)在內(nèi)核中注冊了一個唯一的主設備號。該設備的每一個實例(instance)為該主設備注冊了一個唯一的次設備號。例如:tty接口,/dev/tty是一個字符模式的設備,在設備類型中用“c”來表示,并且每一個設備都有相同的主設備號4。在具體實例中,次設備號可以是1、2等。在linux中,接口有許多標準名稱,許多驅(qū)動程序支持多個接口,在這種情況下,接口被編上了號,常用的驅(qū)動程序和使用的接口名稱如下:2023/2/334
網(wǎng)絡配置與調(diào)試Lo:本地回環(huán)接口,用于測試目的,與一些網(wǎng)絡程序一樣,他工作起來像一個閉合電路,任何發(fā)送給它的數(shù)據(jù)報將被立即返回給主機的網(wǎng)絡層。在內(nèi)核中總有一個回送設備,有多個幾乎沒有意義。Eht0….:以太網(wǎng)卡接口,用于大多數(shù)以太網(wǎng)卡,其中包括許多并行端口以太網(wǎng)卡。Tr0…:令牌環(huán)網(wǎng)卡接口,用于大多數(shù)令牌環(huán)網(wǎng)卡,包括非IBM標準生產(chǎn)的網(wǎng)卡。Sl0…:SLIP接口,與串行線路相關(guān),以它們被分配給SLIP的次序來進行編號。2023/2/335
網(wǎng)絡配置與調(diào)試Ppp0….:PPP接口,與SLIP接口一樣,一個PPP接口是與一條轉(zhuǎn)換成PPP模式的串行線路相關(guān)聯(lián)的。Plip0…:PLIP接口,在并行線上傳輸IP數(shù)據(jù)報。這些接口在系統(tǒng)引導啟動時由PLIP驅(qū)動程序分配,并且被映射到并行端口上。Ax0…:AX.25接口,是業(yè)余無線電愛好者們所使用的主要的連網(wǎng)協(xié)議。對某個設備的接口號的分配通常是根據(jù)設備在配置時的順序來確定的。如:第一塊以太網(wǎng)卡的設備名是:eth0,第二個以太網(wǎng)卡的設備名為eth1。2023/2/336
網(wǎng)絡配置與調(diào)試2通過應用程序配置網(wǎng)絡在setup程序中選擇CONFIGURE菜單,將調(diào)用網(wǎng)絡配置程序netconfig,對網(wǎng)絡進行配置。也可以在安裝完畢后以root身份登錄后直接運行netconfig程序來重新進行網(wǎng)絡配置。需要配置的信息有:主機名、域名、域名服務器、IP地址、網(wǎng)絡掩碼和默認網(wǎng)關(guān)地址等。2023/2/337網(wǎng)關(guān)地址:網(wǎng)絡的路由器地址。P79圖4-22023/2/338網(wǎng)絡配置與調(diào)試3手動修改網(wǎng)絡配置直接修改相應的配置文件來改變網(wǎng)絡配置。/etc/HOSTNAME文件:保存完整的主機名和域名。改動該文件中的主機名和域名,可以改變這些設置。/etc/l文件:該文件是一個重要的腳本文件,它在系統(tǒng)啟動時由/etc/rc.d/rc.M文件調(diào)用。在該文件中對主機的網(wǎng)絡環(huán)境進行了定義。如:IP地址、網(wǎng)絡掩碼、網(wǎng)絡地址、廣播地址和網(wǎng)關(guān)等。并通過執(zhí)行/sbin/ifconfig命令將所設的IP地址分配給網(wǎng)卡,最后調(diào)用/sbin/route命令為數(shù)據(jù)通信設定靜態(tài)路由。2023/2/3394.2常用的網(wǎng)絡配置命令Hostname設置和查看計算機名稱2023/2/340Ifconfig對用戶的網(wǎng)絡接口進行設置和查看。例如:直接鍵入ifconfig命令顯示當前網(wǎng)絡接口的設置狀態(tài)P85查看指定的設備Ifconfigetho2023/2/341設置IP地址Ifconfigeth0IP地址netmask掩碼broadcast廣播地址取消網(wǎng)絡接口Ifconfigethodown重啟網(wǎng)絡接口Ifconfigethoup2023/2/3423ifup和ifdown啟動非活動的網(wǎng)卡Ifup網(wǎng)卡設備名Ifdown網(wǎng)卡設備名例:Ifupetho2023/2/343
網(wǎng)絡配置與調(diào)試4設置路由一般原則:在有連接TCP/IP網(wǎng)絡網(wǎng)關(guān)的網(wǎng)絡:由于網(wǎng)關(guān)是與TCP/IP網(wǎng)絡互連的IP路由器,所以當不需要與TCP/IP網(wǎng)絡互連,就不需要IP路由器,也就不必指定缺省網(wǎng)關(guān)和路由協(xié)議,因此,在這種情況下,可以不進行路由配置。具有一個網(wǎng)關(guān)的網(wǎng)絡,不需要運行任何路由協(xié)議,只要在靜態(tài)路由表內(nèi)將該網(wǎng)關(guān)指定為缺省網(wǎng)關(guān)。對于連接其他子網(wǎng)的內(nèi)部網(wǎng)關(guān)和一個連接外界網(wǎng)關(guān)的網(wǎng)絡,可以靜態(tài)地指定每個子網(wǎng)的路由并將連接外界的網(wǎng)關(guān)設置成缺省網(wǎng)關(guān),或運行路由協(xié)議。2023/2/344
網(wǎng)絡配置與調(diào)試對于具有多個連接外界的網(wǎng)關(guān)的網(wǎng)絡,則可以有多個網(wǎng)關(guān)可以達到同一個目的地??梢允褂寐酚蓞f(xié)議,使這些網(wǎng)關(guān)可以適應網(wǎng)絡的變化,提供對遠程網(wǎng)絡的訪問路徑的選擇權(quán)。靜態(tài)路由:由網(wǎng)絡管理員在建網(wǎng)時設定。它不能根據(jù)網(wǎng)絡狀況的變化動態(tài)的適應網(wǎng)絡。每一次改變都需要由管理員設置。2023/2/345
網(wǎng)絡配置與調(diào)試靜態(tài)路由設置方法手動設置:命令route建立靜態(tài)路由表。Add或del參數(shù):增加或刪除路由-net參數(shù):目的地址為網(wǎng)絡。-host參數(shù):目的地址為主機??梢允褂胐efault,當使用了default后,route就生成一條缺省路由(網(wǎng)絡掩碼為)。Gw參數(shù):網(wǎng)關(guān)地址Netmask參數(shù):標明掩碼地址Metric參數(shù):路由選擇度量。指出通過路由器的個數(shù)。(刪除路由表相時不用此參數(shù))2023/2/346
網(wǎng)絡配置與調(diào)試開機時安裝靜態(tài)路由:修改文件/etc/rc.d/rc.inet2修改編輯下列文件之一:/etc/1、/etc/rc.d/2或/etc/rc.d/rc.local,增加route語句。動態(tài)路由:可以適應網(wǎng)絡環(huán)境的變化,由路由協(xié)
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