计算机网络体系结构
为了简化对复杂的计算机网络的研究、设计和分析工作；同时也为能使网络中的不同的计算机系统、不同的通信系统和不同的应用能力互连、互通和互操作，提出了网络体系结构的概念。
网络体系结构主要包括四个要素：实体、系统、层和协议。
实体：指软件元素好、或硬件元素的抽象。
系统：包括一个或多个实体，具有信息处理和通信功能的整体。
层：是处理复杂问题的一种结构化技术。
协议：在系统中两实体间完成通信或服务所必须遵循的规则和约定的集合。
网络协议组成的三要素：语义、语法和同步
- 语义：由发出的命令请求，完成的动作和回送的相应组成的集合
- 语法：以二进制形式表示的命令和相应的结构
- 同步：有关事件顺序的说明
常见的网络层次模型
OSI/RM参考模型
TCP/IP参考模型
TCP/IP协议主要特点
1、开放的协议标准，可以免费试用
2、可运行于局域网、广域网和互联网中
3、统一的网络地址分配方案
4、标准化的高层协议
TCP/IP体系结构与OSI参考模型的对应关系
TCP/IP体系结构中各层的功能
网络接口层：在有差错的物理线路上提供无差错的数据传输
互联层：控制通信子网提供源点到目的点的IP包传送
传输层：提供端到端的数据传输服务。TCP和UDP
应用层：提供各种Internet管理和应用服务功能
OSI与TCP的简单比较
共同点：层次化的结构
OSI的主要问题
1、定义复杂
2、实现困难
3、有些功能在每一层重复出现
4、效率低下
TCP/IP的主要问题
1、网络接口层并不是实际的一层
2、各层的功能定义与实现方法没能区分开来
数据的封装与传递
服务访问点SAP
—任何层间服务是在接口的SAP上进行的
—每个SAP有唯一的识别地址
—每个层间接口可以有多个SAP
接口数据单元IDU
—IDU是通过SAP进行传送的层间信息单元
—IDU由上层的服务数据单元SDU和接口控制信息ICI组成
协议数据单元PDU
—对等层协议之间需要交换的信息单元
—PDU由上层的服务数据单元SDU或分段和协议控制信息PCI组成
对等层间信息交换是“虚通信”
数据封装：在发送节点的某一层为数据增加头部或尾部的过程
数据拆封：数据到达接受节点的对等层后接收方去除数据头部或尾部过程
IP地址管理与子网划分
IP协议要求所有参加Internet的网络节点要有一个规定格式的地址，简称IP地址
IP地址的作用
1、指定计算机到互联网的一个连接（标识互联网络中的某个节点）
2、与互联网有多个物理连接的计算机具有多个IP地址（路由器、多宿主主机等）
3、多个IP地址可以绑定到一个物理连接上
IP地址的组成
IP地址=网络号+主机号
IP地址的长度为32位二进制数
网络号net-id 标识互联网中一个特点网络
主机号host-id 标识网络中主机的一个特定连接
点分十进制标记法
首先以8bits为单位，将32bits的IP地址分成4段（4个Byte）
IP地址分类
为了充分利用IP地址空间，Internet委员会定义了五种IP地址类型以适合不同容量的网络，即A类至E类，其中A,B,C三类由InterNIC在全球范围内统一分配，D,E,类为特殊地址。
网络地址
一个有效的网络号和一个全“0”的主机号
广播地址
直接广播
—主机向其他网络的所有节点广播信息
—构成：一个有效的网络号和一个全“1”的主机号
—发送直接广播前需要知道目的网络的网络号
有限广播
—将广播限制在本网络（本子网）最小的范围内
—构成：255.255.255.255
—发送有限广播前不需要知道网络号
回送地址
回送地址：127.0.0.0
作用
—网络软件测试
—本地机器进程间通信
含有网络号127的数据报不可能出现在网络上
子网编址
方法
—将IP地址的主机号部分进一步划分成子网部分和主机部分
—从标准IP地址的主机号部分“借”位并把它们指定为子网号部分
—在“借”用时必须给主机号部分剩余2位
—在“借”用时至少要借用2位
子网不仅是简单地将IP地址加以分割，其关键在于分割后子网必须能够正常地与其他网络相互连接，也就是在路由过程中仍能识别这些子网。
子网表示法
子网通过“子网掩码”表示
—子网掩码采用32位二进制数值，与IP地址的长度形同，一一对应
—与IP地址的网络号和子网号相对应的位用“1”表示
—与IP地址的主机号相对应的位用“0”表示
—子网掩码是由一串连续的1，再跟上一串连续的0所组成
—为了方便阅读，子网掩码使用与IP地址相同的十进制来表示
—子网掩码必须与IP地址配对使用才有意义
A、B、C类IP地址的缺省掩码
A类 255.0.0.0
B类 255.255.0.0
C类 255.255.255.0
IP地址分配
公用IP地址和私有IP地址
意义
公有IP地址：一般在Internet上使用；必须专门申请
私有IP地址：Internet上不使用，保留下来一般在局域网中使用；无需特别申请
私有IP地址
设计IP地址方案之前，应考虑一下几个问题：
1、是否将网络连入Internet
2、是否将网络划分为若干网段以方便网络管理
3、采用静态IP地址分配还是动态IP地址分配
采用网络测试命令
ping命令
功能：测试网络的连通性和可达性
工作机理：回应请求/应答ICMP报文对的具体实现
UNIX、Linux、Windows等网络操作系统都支持ping命令
不同网络操作系统对ping命令的实现稍有不同
ping命令形式
ping对目的地不可达的屏幕响应
1、目的网络不可达
没有目的地的路由
原因：通常是“Reply from”中列出的路由器路由错误造成的
2、请求超时
在指定的超时时间内没有对探测报文作出响应
原因：路由器关闭、目标主机关闭、没有路由返回到主机或响应的等待时间大于指定的超时时间等
