软考—软件设计师（计算机网络）

向右看齐 2022-05-09 14:33 373阅读 0赞

##### 各层次概念总结 #####

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <th>层次</th> 
   <th>名称</th> 
   <th>主要功能</th> 
   <th>主要设备及协议</th> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>7</td> 
   <td>应用层</td> 
   <td>实现具体的应用功能</td> 
   <td>POP3、FTP、HTTP、Telnet、SMTP、<br>DHCP、TFTP、SNMP、DNS</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>6</td> 
   <td>表示层</td> 
   <td>数据的格式与表达、加密、压缩</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>5</td> 
   <td>会话层</td> 
   <td>建立、管理和终止会话</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>4</td> 
   <td>传输层</td> 
   <td>端到端的连接（端口）</td> 
   <td>TCP、UDP</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>3</td> 
   <td>网络层</td> 
   <td>分组传输和路由选择（IP）</td> 
   <td>三层交换机、路由器<br>ARP、RARP、IP、ICMP、IGMP</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>2</td> 
   <td>数据链路层</td> 
   <td>传送以帧为单位的信息（MAC）</td> 
   <td>网桥、交换机、网卡<br>PPTP、L2TP、SLIP、PPP</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>1</td> 
   <td>物理层</td> 
   <td>二进制传输（0/1）</td> 
   <td>中继器、集线器</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

##### IP地址 #####

Internet地址是按名字描述的，这种地址表示方式易于理解和记忆。实际上，Internet中的主机地址是用IP地址来唯一标识的。这是因为Internet中所使用的网络协议是TCP/IP协议，故每个主机必须用IP地址来标识。

每个IP地址都由4个小于256的数字组成，数字之间用“.”分开。Internet的IP地址共有32位，4个字节。它有两种表示格式：二进制格式和十进制格式。二进制格式是计算机所认识的格式，十进制个事是由二进制格式“翻译”过去的，主要是为了便于使用和掌握。例如，十进制IP地址129.102.4.11与二进制的10000001 01100110 00000100 00001011相同，显然表示成带点的十进制格式方便的多。

域名和IP地址是一一对应的，域名易于记忆、便于使用，因此得到比较普遍的使用。当用户和Internet上的某台计算机交换信息时，只需要使用域名，网络会自动地将其转换成IP地址，找到该台计算机。

Internet中的地址可分为5类：A类、B类、C类、D类和E类。各类的地址分配方案如图1所示。在IP地址中，全0代表的是网络，全1代表的是广播。

![各类地址分配方案][70]

A类网络地址占有1个字节（8位），定义最高位为0来标识此类地址，余下7位为真正的网络地址，支持1-126个网络。后面的3个字节（24位）为主机地址，共提供224\-2个端点的寻址。A类网络地址第一个字节的十进制值为000~127.

B类网络地址占有两个字节（16为），使用最高两位为10来标识此类地址，其余14位为真正的网络地址，主机地址占后面的两个字节（16位），所以B类全部的地址有（214\-2）\*(216-2) = 16382 \* 65534个。B类网络地址第一个字节的十进制值为128~191。

C类网络地址占有3个字节，它是最通用的Internet地址。使用最高三位为110来标识此类地址，其余21位为真正的网络地址，因此C类地址支持221\-2个网络。主机地址占最后1个字节，每个网络可多达28\-2个主机。C类网络地址第一个字节的十进制值为192~223。

D类地址是相当新的。它的标识头是1110，用于组播，例如用于路由器修改。D类网络地址第一个字节的十进制值为224~239。

E类地址为实验保留，其识别头是1110。E类网络地址第一个字节的十进制值为240~255。

网络软件和路由器使用子网掩码来识别报文是仅存放在网络内部还是被路由转发到其他地方。在一个字段内，1的出现表明一个字段包含所有或比分网络地址值，0表明主机地址位置。例如，最常用的C类地址使用前3个字节来识别网络，最后一个字节（8位）识别主机。因此，子网掩码是255.255.255.0。

子网地址掩码是相对特别的IP地址而言的，如果脱离了IP地址将毫无意义。它的出现一般是跟着一个特定的IP地址，用来为计算这个IP地址中的网络号部分和主机号部分提供依据。换句话说，就是在写一个IP地址后，用于指明哪些是主机号部分。子网掩码的格式与IP地址相同，所有对应网络号的部分用1填上，所有对应主机号的部分用0填上。

A类，B类，C类IP地址类默认的子网掩码如下表所示。

表1 带点十进制符号表示的默认子网掩码

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>地 址 类</th> 
   <th>子网掩码位</th> 
   <th>子网掩码</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>A类</td> 
   <td>11111111 000000000 00000000 00000000</td> 
   <td>255.0.0.0</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>B类</td> 
   <td>11111111 11111111 00000000 00000000</td> 
   <td>255.255.0.0</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>C类</td> 
   <td>11111111 11111111 11111111 00000000</td> 
   <td>255.255.255.0</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

如果需要将网络进行子网划分，此时子网掩码可能不同于以上默认的子网掩码。例如，138.96.58.0是一个8位子网化的B类网络ID。基于B类的主机ID的8位被用来表示子网化的网络，对于网络138.96.39.0，其子网掩码应为255.255.255.0。

例如，一个B类地址172.16.3.4，为了直观地说明前16位是网络号，后16位是主机号，可以附上子网掩码255.255.0.0（11111111 11111111 00000000 00000000）。

[假定某单位申请B类地址为179.143.XXX.XXX][B_179.143.XXX.XXX]。如果希望把它划分为14（至少占二进制的4位）个虚拟的网络，则需要占4位主机位，子网使用掩码255.255.240.0~255.255.255.0来建立子网。每个LAN可有212\-2个主机，且各子网可具有相同的主机地址。

假设一个组织有几个相对大的子网，每个子网包括了25台左右的计算机；而又有一些相对较小的子网，每个子网大概只有几台计算机。在这种情况下，可以将一个C类地址分成6个子网（每个子网可以包含30台计算机），这样解决了很大的问题。但是出现了一个新的情况，那就是大的子网基本上完全利用了IP地址范围，小的子网却造成了许多IP地址的浪费。为了解决这个新的难题，避免任何IP的浪费，出现了允许应用不同大小的子网掩码来对IP地址空间进行子网划分的解决方案。这种新的方案称为可变长子网掩码（VLSM）。

VLSM用一个十分直观的方法来表示，那就是在IP地址后面加上“/网络号及网络好编址位数”。例如，193.168.125.0/27就表示前27位表示网络号。

例如，给定135.41.0.0/16的基于B类的网络ID，所需的配置是为将来使用保留一半的地址，其余的生成15个子网，达到2000台主机。

由于要为将来使用保留一半的地址，完成了135.41.0.0的基于B类的网路ID的1位子网化，生成两个子网135.41.0.0/17和135.41.128.0/17，子网135.41.128.0/17被选作为将来使用所保留的地址部分，135.41.0.0/17被继续生成子网。

为达到划分2000台主机的15个子网的要求，需要将135.41.128.0/17的子网化的网络ID的4位子网化。这就产生了16个子网（135.41.128.0/21、135.41.136.0/21、…、135.41.240.0/21、135.41.248.0/21），允许每个子网有2046台主机。最初的15个子网化的网络ID（135.41.128.0/21~135.41.240.0/21）被选定为网络ID，从而实现了要求。

现在的IP协议的版本号为4，所以也称之为IPv4，为了方便网络管理员阅读和理解，使用4个十进制数中间加小数点“.”来表示。但随着因特网的膨胀，IPv4不论从地址空间上，还是协议的可用性上都无法满足因特网的新要求。这样出现了一个新的IP协议—IPv6，它使用8个十六进制数中间加“：”来表示。IPv6将原来的32位地址扩展成为128位地址，彻底解决了地址缺乏的问题。

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