概述

计算机网络各类应用

1. 信息发布和浏览
2. 通信和交流
3. 休闲和娱乐
4. 资源共享
5. 电子商务
6. 远程协作
7. 网上办公
8. …

因特网的概述

网络、互连网(互联网)与因特网的区别与关系

• 若干节点和链路互连形成网络
• 若干网络通过路由器互连形成互连网(互联网)
• 因特网是当今世界上最大的互联网

因特网发展阶段

因特网的提供者 （Internet Serveice Provide, ISP）

国内ISP主要 中国移动，中国联通、中国电信，中国广电

ISP的多层级结构的互联网

因特网标准化

RFC文档，记录了所有因特网标准，任何人都可以下载RFC文档并对某个RFC文档达标意见和建议

电路交换、分组交换和报文交换

电路交换模式例如以前的电话线方式,通信时会一直占线

三种交换方式对比

• 若要连续传送大量的数据，并且数据传送时间远大于建立连接的时间，则使用电路交换可以有较高的传输效率。然而计算机的数据传送往往是突发式的，采用电路交换时通信线路的利用率会很低。
• 报文交换和分组交换都不需要建立连接(即预先分配通信资源)，在传送计算机的突发数据时可以提高通信线路的利用率
• 将报文构造成若干个更小的分组进行分组交换，比将整个报文进行报文交换的时延要小，并且还可以避免太长的报文长时间占用链路，有利于差错控制，同时具有更好的灵活性。

计算机网络和定义

计算机网络主要是由一些通用的、可编程的硬件互连而成的，而这些硬件并非专门用来实现某一特定目的(例如，传送数据或视频信号)。这些可编程的硬件能够用来传送多种不同类型的数据，并能支持广泛的和日益增长的应用.

交换分类：上边提到的三种交换方式

使用者分类：公用网，专用网（内网）

传输介质分类：有线网络，无线网络

覆盖范围分类：广域网(WAN)，城域网，局域网(LAN)，个域网

拓扑结构分类：总线型、星型、环形网络、网状形

互联网性能指标

速率

速率是指数据的传送速率 (即每秒传送多少个比特)，也称为数据率 (Data Rate)或比特率 (Bit Rate)
(bit/s，可简记为b/s，有时也记为bps，即bit per second)速率的基本单位是比特/秒。速率的常用单位有干比特/秒 (kb/s或kbps)、兆比特/秒 (Mb/s或Mbps)、吉比特/秒 (Gb/s或Gbps) 以及太比特/秒(Tb/s或Tbps)

速率的单位	换算关系
比特秒(b/s)	基本单位
千比特秒 (kb/s)	kb/s = 10^3 b/s
兆比特/(Mb/s)	Mb/s = kkb/s = 10^6 b/s
吉比特秒 (Gb/s)	Gb/s = k-Mb/s = 10^9 b/s
太比特秒(Tb/s)	Tb/s = kGb/s = 10^12 b/s

• 比特 (bit，记为小写b)是计算机中数据量的基本单位，一个比特就是二进制数字中的一个1或0。

• 数据量的常用单位有字节(byte，记为大写B, 1字节=8bit) 、千字节(KB)、兆字节(MB)、吉字节(GB)以及字节(TB)。

  数据量的单位	换算关系
  比特 (b)	基本单位
  节(B)	1B = 8bit
  千字节(KB)	KB = 210 B
  兆字节(MB)	MB = K·KB = 220 B
  吉字节(GB)	GB = K-MB = 230 B
  节(TB)	TB = KGB = 240 B

​

eg: 有一个待发送的数据块，大小为100MB，网卡的发送速率为100Mbps则网卡发送完该数据块需要多长时间?

宽带

带宽在模拟信号系统中的意义

• 某个信号所包含的各种不同频率成分所占据的频率范围
• 单位: Hz (kHz，MHz，GHz)。

带宽在计算机网络中的意义

• 用来表示网络的通信线路所能传送数据的能力，即在单位时间内从网络中的某一点到另一

  点所能通过的最高数据率

• 单位: b/s (kb/s，Mb/s，Gb/s，Tb/s)。

数据传送速率 = min[主机接口速率，线路带宽，交换机或路由器的接口速率]

吞吐量

上传速率+下载速率的总和

• 吞吐量是指在单位时间内通过某个网络或接口的实际数据量。吞吐量常被用于对实际网络的测量以便获知到底有多少数据量通过了网络。
• 吞吐量受网络带宽的限制

时延

时延是指数据从网络的一端传送到另一端所耗费的时间，也称为延迟或迟延。数据可由一个或多个分组、甚至是一个比特构成。

客户端发送时延+路由器排队时延+传播时延+服务器处理时延

时延宽带积

数据往返时间

数据发送到目标服务器，到收到服务器接收数据所需时间

利用率

• 链路利用率

  链路利用率是指某条链路有百分之几的时间是被利用的 (即有数据通过)

• 网络利用率

  网络利用率是指网络中所有链路的链路利用率的加权平均。
  完全空闲的链路的利用率为零

丢包率

丢包率是指在一定的时间范围内，传输过程中丢失的分组数量与总分组数量的比率

丢包原因：

1. 传输过程中交换机自检出现误码，丢弃该包
2. 节点交换机根据丢弃策略（网络拥塞，接收的包超过排队的长度）主动丢包
   • 丢包率 0，无拥塞
   • 丢包率1-4%，轻度拥塞
   • 丢包率5-15%，轻度拥塞

计算机网络体系结构

OSI参考模型[法律标准]

没有的到广泛应用

• 专家没有实际经验完成标准时没有商业驱动力
• 协议实现过分复杂运行效率很低
• 标准的制定周期太长产品无法及时进入市场
• 层次划分不太合理有些功能在多个层次中重复出现

TCP/IP参考模型[事实标准]

• 应用层
• 运输层
• 网际层
• 网络接口层

由于上述两种协议，所以在教学时会采用重新划分的模型以便于更好的理解

• 应用层 解决通过应用进程的交互来实现特定网络应用的问题
• 运输层 解决进程之间基于网络的通信问题
• 网络层 解决数据包在多个网络之间传输和路由的问题
• 数据链路层 解决数据包在一个网络或一段链路上传输的问题
• 物理层 解决使用何种信号来表示比特0和1的问题

专业术语

实体

• 实体是指任何可发送或接收信息的硬件或软件进程对等
• 实体是指通信双方相同层次中的实体

• 对等层次之间传送的数据包称为该层的协议数据单元 (Protocol Data Unit，PDU)
• 同一系统内层与层之间交换的数据包称为服务数据单元(Service Data Unit，SDU)

协议

• 协议是控制两个对等实体在“水平方向”进行“逻辑通信”的规则的集合

协议的三要素

• 语法定义所交换信息的格式
• 语义 定义通信双方所要完成的操作
• 同步 定义通信双方的时序关系

在协议的控制下两个对等实体在水平方向的逻辑通信使得本层能够向上一层提供服务.

• 要实现本层协议，还需要使用下面一层所提供的服务。
• 协议是“水平”的，而服务是“垂直”的。
• 实体看得见下层提供的服务，但并不知道实现该服务的具体协议。下层的协议对上层的实体是“透明”的。

物理层

物理层为数据链路层传输0和1的比特流数据，数据链路层“看不见”(也无需看见)物理层究竟使用的是什么方法来传输比特流。数据链路层只管“享受”物理层提供的比特流传输服务即可。

物理层各种接口特性

• 机械特性

  形状、尺寸，引脚数目和排序，固定和锁定装置等

• 电器特性

  信号电压范围、传输速率和距离限制等等

• 功能特性

  接口和电缆的各条信号线的作用

• 过程特性

  规定在信号线上传输比特流的一组操作过程，包括各信号间的时序关系

传输媒体分类

• 传输媒体是计算机网络设备之间的物理通路，也称为传输介质或传输媒介
• 传输媒体并不包含在计算机网络体系结构中

同轴电缆

• 结构稳定、传输带宽较宽、传输距离长、抗电磁干扰能力强

双绞线

• 价格便宜、安装方便、传输距离长，且对外部电磁干扰具有较强的抵抗力。
• 双绞线的传输带宽相对较窄，且易受到外部干扰的影响。

光纤

• 光纤通信利用光脉冲在光纤中的传递来进行通信。由于可见光的频率非常高(约为108MHZ量级)因此一个光纤通信系统的传输带宽远大于目前其他各种传输媒体的带宽。

多模光纤-多条光波在多模光纤中不断地全反射(只适合于建筑物内的近距离传输)

淡漠光纤-光在单模光纤中一直向前传播(适合长距离传输且衰减更小)

红外通信

电脑中取消了红外通信，手机上有应用

• 点对点通信
• 传输距离短

传输方式

串行传输

• 远距离方式

并行传输

• 短距离方式

同步传输

异步传输

单向通信

• 单工通信

双向交替通信

• 半双工通信
• 不能同时进行

双向同时通信

• 全双工通信
• 可以同时进行

编码与调制

在传输大量连续1或连续0的情况下，差分曼彻斯特编码信号比曼彻斯特编码信号的变化少在噪声干扰环境下，检测有无跳变比检测跳变方向更不容易出错，因此差分曼彻斯特编码信号比曼彻斯特编码信号更易于检测。
在传输介质接线错误导致高低电平翻转的情况下，差分曼彻斯特编码仍然有效.

曼彻斯特编码

码元中间时刻的电平跳变既表示时钟信号，也表示数据正跳变表示1还是0，负跳变表示0还是1，可以自行定义。

差分曼斯特编码

码元中间时刻的电平跳变仅表示时钟信号，而不表示数据。
数据的表示在于每一个码元开始处是否有电平跳变: 无跳变表示1，有跳变表示0.

数据链路层

可以理解物理层的比特流数据在对等链路层中以帧的形式传输

链路

链路(Link)是指从一个节点到邻节点的一段物理线路(有线或无线)，而中间没有任何其他的交换节点。

数据链路

数据链路(Data Link)是基于链路的。当在一条链路上传送数据时，除需要链路本身，还需要一些必要的通信协议来控制这些数据的传输，把实现这些协议的硬件和软件加到链路上，就构成了数据链路。

帧

帧(Frame)是数据链路层对等实体之间在水平方向进行逻辑通信的协议数据单元PDU。

三个重要问题

• 封装成帧和透明传输

  • 数据链路层给上层交付下来的协议数据单元PDU添加顿首部和顿尾部，这称为封装成帧。
  • 如果能够采取措施，使得数据链路层对上层交付的PDU的内容没有任何限制，就好像数据链路层不存在一样，就称其为透明传输。
    简单来说就是不管内容咋样，都不会影响帧的完整判断，可以准确区分帧开始到结束

• 差错检测

  帧尾部存放一个差错检测码，拆包时将差错检测码用与成帧时一样的检错算法（如奇偶校验，循环冗余校验）去检测数据

• 可靠传输

  根据上层服务类型分为两种处理方式

  • 不可靠传输服务:收到有误码的帧，直接丢弃，其他什么也不做;未收到发送方发送的顿，也不进行任何处理。
  • 可靠传输服务:实现发送方发送什么，接收方最终都能正确收到。

点对点协议

点对点协议 (Point-to-Point Protocol，PPP)是目前使用最广泛的点对点数据链路层协议

PPP 帧格式

共享式以太网

• 以太网 (Ethernet)以曾经被假想的电磁波传播介质-以太 (Ether) 来命名

• 以太网最初采用无源电缆(不包含电源线)作为共享总线来传输，属于基带总线局域网，传输速率为2.94Mb/s。

以太网目前已经从传统的共享式以太网发展到交换式以太网，传输速率已经从10Mb/s提高到100Mb/s、 1Gb/s甚至10Gb/s。我们会首先介绍最早流行的传输速率为10Mb/s的共享式以太网的相关知识

网络适配器

​ 要将计算机连接到以太网，需要使用相应的网络适配器(Adapter)，网络适配器一般简称为“网卡”

• 在计算机内部，网卡与CPU之间的通信，一般是通过计算机主板上的/0总线以并行传输方式进行.
• 网卡与外部以太网(局域网)之间的通信，一般是通过传输媒体(同轴电缆、双绞线电缆、光纤)以串行方式进行的。
• 网卡除要实现物理层和数据链路层功能，其另外一个重要功能就是要进行并行传输和串行传输的转换由于网络的传输速率和计算机内部总线上的传输速率并不相同，因此在网卡的核心芯片中都会包含用
  于缓存数据的存储器。
• 在确保网卡硬件正确的情况下，为了使网卡正常工作，还必须要在计算机的操作系统中为网卡安装相应的设备驱动程序。驱动程序负责驱动网卡发送和接收帧。

MAC 地址

1. 当多个主机连接在同一个广播信道上，要想实现两个主机之间的通信，则每个主机都必须有一个唯一的标识，即一个数据链路层地址。
2. 在每个主机发送的帧的首部中，都携带有发送主机源主机)和接收主机(目的主机)的数据链路层地址。由于这类地址是用于媒体接入控制 (Medium Access Control，MAC)的，因此被称为MAC地址
3. MAC地址一般被固化在网卡的电可擦可编程只读存储器EEPROM中，因此MAC地址也被称为硬件地址MAC地址有时也被称为物理地址

一般情况下，普通用户计算机中往往会包含两块网卡

1. 一块是用于接入有线局域网的以太网卡

2. 另一块是用于接入无线局域网的Wi-Fi网卡

   每块网卡都有一个全球唯一的MAC地址交换机和路由器往往具有更多的网络接口，所以会拥有更多的MAC地址

前三个字节对应的组织机构，可以在此地址 查看，网上也还有其他网站提供mac地址查询网络厂商

全球单播MAC地址就如同身份证上的身份证号码，具有唯一性，它往往与用户个人信息绑定在一起。因此，用户应尽量确保自己拥有的全球单播MAC地址不被泄露
为了避免用户设备连接Wi-Fi热点时MAC地址泄露的安全问题，目前大多数移动设备都已经采用了随机MAC地址技术

CSMA/CD协议的基本原理

• 在以太网的发展初期，人们普遍认为“无源的电缆线比有源器件可靠”，因此将多个站点连接在一条总线上来构建共享总线以太网。
• 共享总线以太网具有天然的广播特性，即使总线上某个站点给另一个站点发送单播帧，表示帧的信号也会沿着总线传播到总线上的其他各站点。
• 当某个站点在总线上发送帧时，总线资源会被该站点独占。此时，如果总线上的其他站点也要在总线上发送帧，就会产生信号碰撞。
• 当两个或多个站点同时使用总线发送帧时，就会产生信号碰撞
• 为了解决各站点争用总线的问题，共享总线以太网使用了一种专用协议CSMA/CD，它是载波监听多址接入/碰撞检测 (Carrier Sense Multiple Access Collision Detection) 的英文缩写词。

使用集线器的共享式以太网

背景

• 早期的传统以太网是使用粗同轴电缆的共享总线以太网【已淘汰】，后来发展到使用价格相对便宜的细同轴电缆。
• 当初认为这种连接方法既简单又可靠，因为在那个时代普遍认为有源器件不可靠，而无源的电缆线才是最可靠的。
  • 然而，
    实践证明这种使用无源电缆线和大量机械接口的总线型以太网并不像人们想象的那么可靠.

集线器

• 在使用细同轴电缆的共享总线以太网之后，以太网发展出来了一种使用大规模集成电路来替代总线、并且可靠性非常高的设备，叫作**集线器 (Hub)**。
• 站点连接到集线器的传输媒体也转而使用更便宜、更灵活的双绞线电缆.

• EEE于1990年制定了10BASE·T【代表双绞线】星型以太网的标准802.3，这种以太网是局域网发展史上的一座非常重要的里程碑，它为以太网在局域网中的统治地位奠定了牢固的基础。
• 10BASE-T以太网的通信距离较短，每个站点到集线器的距离不能超过100m。
• EEE 802.3以太网还可使用光纤作为传输媒体，相应的标准为10BASE-F，“F”表示光纤。光纤主要用作集线器之间的远程连接

物理层扩展以太网

拓展站点与集线器的距离

根据上述的每个站点到集线器的距离不能超过100m限制

• 在10BASE-T星型以太网中，可使用光纤和一对光纤调制解调器来扩展站点与集线器之间的距离.

  这种扩展方法比较简单，所需付出的代价是: 为站点和集线器各增加一个用于电信号和光信号转换的光纤调制解调器，以及它们之间的一对通信光纤。

• 信号在光纤中的衰减和失真很小，因此使用这种方法可以很简单地将站点与集线器之间的距离扩展到1000m以上 【两个光纤调制调节器之间距离可突破1000m】

扩展共享式以太网的覆盖范围和站点数量

• 以太网集线器一般具有8-32个接口，如果要连接的站点数量超过了单个集线器能够提供的接口数量，就需要使用多个集线器，这样就可以连接成覆盖更大范围、连接更多站点的多级星型以太网。

• 采用多个集线器连接而成的多级星型以太网，在扩展了网络覆盖范围和站点数量的同时，也带来了一些负面因素。

  ​ 在物理层扩展的共享式以太网仍然是一个碰撞域，不能连接太多的站点，否则可能会出现大量的碰撞，导致平均吞吐量太低。

数据链路层拓展以太网

使用网桥

• 网桥 (bridge)工作在数据链路层(包含其下的物理层)，因此网桥具备属于数据链路层范的相关能力.
  • 网桥可以识别顿的结构。
  • 网桥可以根据帧首部中的目的MAC地址和网桥自身的帧转发表来转发或丢弃所收到的帧.

​ 网桥的接口在向其连接的网段转发顿时会执行相应的媒体接入控制协议，对于共享式以太网就是CSMA/CD协议。

交换式以太网

仅使用交换机(而不使用集线器)的以太网就是交换式以太网。现在网络交换机已经淘汰了网桥设备

• 网桥的接口数量很少，通常只有2~4个，一般只用来连接不同的网段
• 1990年面世的交换式集线器 (Switching Hub)，实质上是具有多个接口的网桥，常称为以太网交换机(Switch)或二层交换机。
  • “二层”是指以太网交换机工作在数据链路层(包括物理层)
  • 交换机内部的转发表也是通过自学习算法，基于网络中各主机间的通信，自动地逐步与网桥相同，建立起来的。
  • 另外，交换机也使用生成树协议STP，来产生能够连通全网但不产生环路的通信路径

以太网交换机

• 以太网交换机 (以下简称交换机)本质上就是一个多接口的网桥
  • 交换机自学习和转发帧的流程与网桥是相同的。
  • 另外，交换机也使用生成树协议STP，来产生能够连通全网但不产生环路的通信路径
• 交换机的每个接口可以连接计算机，也可以连接集线器或另一个交换机
  • 当交换机的接口与计算机或交换机连接时，可以工作在全双工方式，并能在自身内部同时连通多对接口，使每一对相互通信的计算机都能像独占传输媒体那样，无碰撞地传输数据，这样就不需要使用CSMA/CD协议了。
  • 当交换机的接口连接的是集线器时，该接口就只能使用CSMA/CD协议并只能工作在半双工方式
  • 现在的交换机和计算机中的网卡都能自动识别上述两种情况，并自动切换到相应的工作方式

对比共享式以太网和交换式以太网

主要就是对比集线器与交换机

集线器是全局广播发送给区域所有主机，交换机可以明确转发到目标主机

交换机脱胎于网桥，网桥又作用在数据链路层可以获取到 mac 地址，以实现明确目标转发

以太网的MAC帧格式

​ 现如今市面上流行的都是 DIX Tthernet V2 的帧格式，IEEE 802.3 的帧格式很少

虚拟局域网vlan的诞生

巨大的广播域会带来一系列问题

• 广播风暴

虚拟局域网VLAN概述

• 虚拟局域网(VirtualLocal Area Network，VLAN)是一种将局域网内的站点划分成与物理位置无关的逻辑组的技术，一个逻辑组就是一个VLAN，VLAN中的各站点具有某些共同的应用需求。
• 属于同一VLAN的站点之间可以直接进行通信，而不同VLAN中的站点之间不能直接通信。
• 网络管理员可对局域网中的各交换机进行配置来建立多个逻辑上独立的VLAN。
  • 连接在同一交换机上的多个站点可以属于不同的VLAN，而属于同一VLAN的多个站点可以连接在不同的交换机上。

虚拟局域网VLAN并不是一种新型网络，”它只是局域网能够提供给用户的一种服务.

虚拟局域网vlan的实现机制

不同vlan之间不能通信

• IEEE 802.1Q 帧
• 以太网交换机接口类型
  • Access
  • Trunk

以太网的发展

1. 传统以太网 10Mb/s
2. 高速以太网
   1. 百兆以太网
   2. 千兆以太网（主流）
   3. 万兆以太网
   4. 十万兆以太网

无线局域网

简称wifi，802.11无线局域网采用了 CSMA/CA协议

无线局域网物理层

无线网卡

局域网中的MAC帧

• 数据帧

  用于在站点间传输数据

• 控制帧

  通常与数据搭配使用
  负责区域的清空、虚拟载波监听的维护以及信道的接入，并于收到数据帧时予以确认。
  ACK帧、RTS帧以及CTS等都属于控制帧。

• 管理帧

  用于加入或退出无线网络以及处理AP之间连接的转移事直。
  信标帧、关联请求帧以及身份认证帧等都属于管理帧。

网络层

​ 网络层的主要任务就是将分组从源主机经过多个网络和多段链路传输到目的主机，可以将该任务划分为 分组转发和路由选择 两种重要的功能。

网络层向上提供两种服务

1. 面向连接的虚电路服务
2. 无连接的数据报服务

网际协议IP

是TCP/IP体系 网际层中的核心协议

异构互联

没有一种协议解决所有用户需求，不同设备之间使用不同协议连接。但是他们网络层都是用 相同的 IP协议，从网络层角度看好像是个统一的网络（IP网）

ipv4

IPv4地址是给因特网lntenet 上的每一个主机(或路由器)的每一个接口分配的一个在全世界范围内唯一的32比特的标识符。

ipv4 2012年就分配完毕了，ipv6 地址开始逐渐取代使用

ipv4 与MAC 地址的关系

因特网的网际层使用IP地址进行寻址，就可使因特网中各路由器的路由表中的路由记录的数量大大减少因为只需记录部分网络的网络地址，而不是记录每个网络中各通信设备的各接口的MAC地址。

地址解析协议ARP

ARP协议的主要用途是从网际层使用的IP地址解析出在数据链路层使用的MAC地址。由于ARP协议很早就制定出来了 (1982年11月)当时并没有考虑网络安全问题。因此，ARP协议没有安全验证机制，存在ARP欺骗和攻击等问题

静态路由配置

静态路由配置是指用户或网络运维人员使用路由器的相关命令给路由器人工配置路由表人工配置

方式简单、开销小、但不能及时适应网络状态(流量、拓扑等)的变化，一般只在小规模网络中采用。

虚拟专用网络与网络地址转换

虚拟专用网(Virtual Private Network，VPN): 利用公用的因特网作为本机构各专用网之间的通信载体这样形成的网络又称为虚拟专用网(ip隧道技术)。

给专用网内各主机配置的IP地址应该是该专用网所在机构可以自行分配的IP地址，这类IP地址仅在机构内部有效，称为专用地址 (Private Address)，不需要向因特网的管理机构申请。

[RFC 1918]规定了以下三个CIDR地址块中的地址作为专用地址

• 10.0.0.0~10.255.255.255 (CIDR地址块10/8)
• 172.16.0.0~172.31.255.255 (CIDR地址块172.16/12)
• 192.168.0.0~192.168.255.255 (CIDR地址块192.168/16)

本例所示的是同一机构内不同部门的内部网络所构成的VPN，又称为内联网VPN。

有时，一个机构的虚拟专用网VPN需要某些外部机构 (通常是合作伙伴)参加进来，这样的VPN就称为外联网VPN。

在外地工作的员工需要访问公司内部的专用网时，只要在任何地点接入因特网，运行驻留在员工PC中的VPN软件，在员工的PC和公司的主机之间建立VPN隧道，就可以访问专用网中的资源，这种虚拟专用网又称为远程接入VPN。

网络地址转换技术

网络地址转换(Network Address Translation，NAT)技术于1994年被提出，用来缓解IPv4地址空间即将耗尽的问题。
NAT能使大量使用内部专用地址的专用网络用户共享少量外部全球地址来访问因特网上的主机和资源.

由于目前绝大多数基于TCP/IP协议栈的网络应用，都使用运输层的传输控制协议TCP或用户数据报协议UDP，为了更加有效地利用NAT路由器中的全球IP地址，现在常将NAT转换和运输层端口号结合使用。

这样就可以使内部专用网中使用专用地址的大量主机，共用NAT路由器上的1个全球IP地址，因而可以同时与因特网中的不同主机进行通信。

将NAT和运输层端口号结合使用，称为网络地址与端口号转换(NAPT)

例如将家中所有智能设备接入因特网，这种路由器实际就是一个NAT路由器。NAT（NAPT）技术一个重要特点 通信必须由专用内部网络发起,因此拥有内部专用地址的主机不能直接充当因特网中的服务器。

IP多播技术

多播 (Multicast，也称为组播)是一种实现“一对多”通信的技术，与传统单播“一对一”通信相比，多播可以极大地节省网络资源。在英特网上进行的多播称之为 IP多播

在IPv4中，D类地址被作为多播地址

多播地址只能用作目的地址，而不能用作源地址。

用每一个D类地址来标识一个多播组，使用同一个IP多播地址接收IP多播数据报的所有主机就构成了多播组。

局域网多播通过MAC地址，因特网多播使用IP地址

移动IP技术

移动IP (Mobile P)是因特网工程任务组IETF开发的一种技术IRFC 3344]，该技术使得移动主机在各网络之间漫游时，仍然能够保持其原来的IP地址不变。

ipv6

还在草案阶段。

• ipv6 采用128 biit ,大小 2^128，可预见的未来基本上用不完

运输层

​ 计算机网络体系结构中的物理层、数据链路层和网络层，它们共同解决了将主机通过异构网络互联起来所面临的问题，实现了主机到主机的通信。
​ 然而在计算机网络中实际进行通信的真正实体，是位于通信两端主机中的进程。如何为运行在不同主机上的应用进程提供直接的逻辑通信服务，就是运输层的主要任务。运输层协议又称为端到端协议。

运输层主要传输协议，TCP，UDP

应用层

​ 应用层是计算机网络体系结构的最顶层，是设计和建立计算机网络的最终目的，也是计算机网络中发展最快的部分。

开发一种新的网络应用首先要考虑的问题就是网络应用程序在各种端系统上的组织方式和它们之间的关系。

目前流行的主要有以下两种:

1. 客户/服务器 (Client/Server，C/S) 方式

   C/S方式是因特网上传统的、同时也是最成熟的方式，很多我们熟悉的网络应用采用的都是C/S方式包括万维网WWW、电子邮件、文件传输FTP等。

2. 对等(Peer-to-Peer，P2P) 方式

   在P2P方式中，没有固定的服务请求者和服务提供者，分布在网络边缘各端系统中的应用进程是对等的，被称为对等方。对等方相互之间直接通信，每个对等方既是服务的请求者，又是服务的提供者。

动态主机配置协议

动态分配子网中计算机的ip地址

域名系统DNS

为了方便记忆服务器地址，用域名代替ip地址。而将域名解析成ip的服务器就是DNS域名服务器。

域名的结构由若干个分量组成，各分量之间用“点”隔开，分别代表不同级别的域名。

1

...三级域名.二级域名.顶级域名

• 每一级的域名都由英文字母和数字组成，不超过63个字符，不区分大小写字母
• 级别最低的域名写在最左边，而级别最高的顶级域名写在最右边。
• 完整的域名不超过255个字符。

顶级域名TLD(Top Level Domain)分为以下三类:

1. 国家顶级域名nTLD

   采用ISO 3166的规定。如cn表示中国，us表示美国，uk表示英国、等等

2. 通用顶级域名gTLD

   最常见的通用顶级域名有七个，即: com (公司企业)、net (网络服务机构)、org (非营利性组织)、int (际组织)、edu (美国教育结构)、gov (美国政府部门)、mil (美国军事部门)。

3. 反向域 arpa

   用于反向域名解析，即IP地址反向解析为域名

在国家顶级域名下注册的二级域名均由该国家自行确定。

​ 例如，顶级域名为ip的日本，将其教育和企业机构的二级域名定为ac和co，而不用edu和com。
我国则将二级域名划分为以下两类

1. 类别域名

   共七个: ac (科研机构)、com (工、商、金融等企业)、edu (教育机构)、gov (政府部门)、net (提供网络服务的机构)、mil (军事机构)和org (非营利性组织)

2. 行政区域名

   共34个，适用于我国的各省、自治区、直辖市。例如: bj为北京市、sh为上海市、js为江苏省，等等。

文件传送协议FTP

​ 将某台计算机中的文件通过网络传送到可能相距很远的另一台计算机中，是一项基本的网络应用，即文件传送。
​ 文件传送协议FTP (File Transfer Protocol) 是因特网上使用得最广泛的文件传送协议。

电子邮件

​ 电子邮件(E-mail)是因特网上最早流行的一种应用，并且仍然是当今因特网上最重要、最实用的应用之一。

• 电子邮件系统采用客户/服务器方式
• 电子邮件系统的三个主要组成构件: 用户代理，邮件服务器，以及电子邮件所需的协议

用户端使用SMTP协议向邮件服务器发送信息，邮件服务器使用相同协议向接收方右键服务器发送信息。接收方则通过POP3协议向邮件服务器取回邮件

万维网

为了方便地访问在世界范围的文档，万维网使用统一资源定位符URL来指明因特网上任何种类“资源”的位置。

URL的一般形式由以下四个部分组成:

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<协议>://<主机>:<端口>/<路径>