TCP/IP的體系結構OSI參考模型研究的初衷是希望為網絡體系結構與協議的發展提供一種國際標準，但由于Internet在全世界的飛速發展，使得TCP/IP協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協議集及其分層體系結構的思想。而TCP/IP在不斷發展的過程中也吸收了OSI標準中的概念及特征。2023/2/31TCP/IP協議的特點開放的協議標準，可以免費使用，并且獨立于特定的計算機硬件與操作系統；獨立于特定的網絡硬件，可以運行在局域網、廣域網，更適用于互連網中；統一的網絡地址分配方案，使得整個TCP/IP設備在網中都具有唯一的地址；標準化的高層協議，可以提供多種可靠的用戶服務。2023/2/32TCP/IP的層次結構TCP/IP分為四個層次，分別是網絡接口層、網際層、傳輸層和應用層。TCP/IP的層次結構與OSI層次結構的對照關系如下圖所示：2023/2/33IP地址與域名在網絡中，對主機的識別要依靠地址，而保證地址全網唯一性是需要解決的問題。在任何一個物理網絡中，各個節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）。單純使用網絡的物理地址尋址會有一些問題：物理地址是物理網絡技術的一種體現，不同的物理網絡，其物理地址可能各不相同。物理地址被固化在網絡設備（網絡適配器）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絡。2023/2/34針對物理網絡地址的問題，采用網絡層IP地址的編址方案。Internet采用一種全局通用的地址格式，為每一個網絡和每一臺主機分配一個IP地址，以此屏蔽物理網絡地址的差異。通過IP協議，把主機原來的物理地址隱藏起來，在網絡層中使用統一的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規則（第一個字節規則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：是由第一個字節的十進制數辨認網絡級別的標志，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，代表本地節點的地址。Ping：檢查本地網卡是否工作正常。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頁的WWW服務器2023/2/38全0地址：用來表示當前網絡的當前主機主機位全0：表示當前網絡。網絡位全0：表示當前網絡的某一個主機全1：表示有限廣播，只對本網主機地址分配網絡地址：是網絡與廣域網連接的唯一地址，不同網絡地址之間的網絡要傳遞信息必須通過路由器進行轉發。主機地址：用于同一網絡內不同主機的區分。IP地址并不是與主機綁定，而是與主機上安裝的網絡接口卡綁定，一臺服務器可以有多到4個的IP地址。2023/2/39各級網絡的網絡總數A級網絡：由1個字節中的7位表示網絡的個數共128個B級網絡：由第一個字節的6位和第二個字節表示網絡的個數，共64乘256個C級網絡：由第一個字節的后5位和第二、第三個字節表示網絡的個數，共32乘256乘256個各級網絡中可用的網絡節點數在各類網絡中，用于標識網絡中主機的IP地址總數是一定的。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地址網絡地址：IP地址的第一個。全0地址A級網絡具有的IP地址為256的三次方減2B級網絡具有的IP地址為256的平方減2C級網絡具有的IP地址為256減2。2023/2/310IP地址以32個二進制數字形式表示，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（每個字節8個比特），且每個字節用十進制表示，并用點號“．”隔開，2023/2/311有效的主機地址A級網絡：w.0.0.1~w.255.255.254B級網絡：w.x.0.1~w.x.255.254C級網絡：w.x.y.1~w.x.y.2542023/2/312內部網可選的地址為了避免某個單位選擇任意網絡地址，造成與合法的Internet地址發生沖突，IETF已經分配了具體的A類、B類和C類地址供單位內部網使用，這些地址為：A類～55B類～55C類～55

2023/2/313A類地址A類地址的網絡數為27（128）個，每個網絡包含的主機數為224（16777216）個，A類地址的范圍是～55。由于網絡號全為0和全為1保留用于特殊目的，所以A類地址有效的網絡數為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，所以每個網絡號包含的主機數應該是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類地址網絡數為214個（實際有效的網絡數是214-2），每個網絡號所包含的主機數為216個（實際有效的主機數是216-2）。B類地址的范圍為～55，與A類地址類似（網絡號和主機號全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類地址網絡數為221（實際有效的為221-2）個，每個網絡號所包含的主機數為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，多播就是同時把數據發送給一組主機，只有那些已經登記可以接收多播地址的主機，才能接收多播數據包。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絡中，網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，能夠使不同網絡之間的主機進行通信。當IP把數據從一個物理網絡傳輸到另一個物理網絡之后，就不能完全依靠IP地址了，而要依靠主機的物理地址。為了完成數據傳輸，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系，而這種映射關系被稱為“地址解析”2023/2/3212023/2/322子網掩碼子網掩瑪（SubnetMask）也是一個“點分十進制”表示的32位二進制數，通過子網掩碼，可以指出一個IP地址中的哪些位對應于網絡地址（包括子網地址）、哪些位對應于主機地址。對于子網掩碼的取值，通常是將對應于IP地址中網絡地址（網絡號和子網號）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掩碼的二進制位A11111111000000000000000000000000B11111111111111110000000000000000C11111111111111111111111100000000子網掩碼2023/2/324通過子網掩碼識別網絡地址TCP/IP對子網掩碼和IP地址進行“按位與”的操作。經過按位與運算，可以將每個IP地址的網絡地址取出，從而知道兩個IP地址所對應的網絡。2023/2/325子網掩碼與主機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在很長一段時間內共存。2023/2/327IPv6對IP數據報協議單元的頭部與IPv4相比進行了簡化。數據報通過各個路由器的處理減少，速度加快。提高了網絡的吞吐率。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

網絡配置與調試1網絡硬件配置當我們知道了網絡接口和一般的TCP/IP的內容后，內核訪問一個硬件時會發生什么事情呢？使用網卡：為了使用網卡，在linux內核中含有一些特殊的函數，這些函數知道訪問網卡的特定方法，實現這些函數的軟件就是所謂的驅動程序。在linux內核中包括有支持幾種不同類型的網卡的設備驅動程序。如：ISA、PCI、MCA、并行端口、PCMCIA等。驅動程序能夠與網卡上的某些邏輯電路通信，向網卡發送命令和數據，而網卡能夠傳遞任何收到的數據給驅動程序。2023/2/330

網絡配置與調試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地址通過網卡上的寄存器通過共享或直接內存轉換來進行映射。內核所有發送到網卡上的命令和數據都經過這些地址。I/O存儲器地址或內存地址通常是用給定的起始地址或基地址（baseaddress）來描述的，ISA總線上的以太網卡的典型基地址是0x280或0x300，PCI總線的網卡上的I/O地址通常是自動分配的。通常，內核會在引導時自動檢測網卡上的基地址的位置，稱為自動探測（autoprobing），即內核讀取幾個存儲器或I/O位置，并將讀取的數據與已經安裝的以太網卡所應具有的數據進行比較。2023/2/331

網絡配置與調試所以，通常不用擔心有關基地址之類的任何硬件問題。只有當內核無法自動檢測出該地址時（生產廠商不完全按照標準制作的便宜網卡），或使用了多個網卡時，才需要明確把網卡的信息告之內核。中斷請求線（interruptrequestline）：當硬件需要得到特殊的處理時，要中斷內核的操作。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。一些網卡自動在指定的IRQ中選擇一個未用的IRQ號。2023/2/332

網絡配置與調試接口（interface）：內核訪問網絡硬件設備的軟件結構。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聯的實際設備。2023/2/333

網絡配置與調試每一個設備驅動持續在內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，常用的驅動程序和使用的接口名稱如下：2023/2/334

網絡配置與調試Lo：本地回環接口，用于測試目的，與一些網絡程序一樣，他工作起來像一個閉合電路，任何發送給它的數據報將被立即返回給主機的網絡層。在內核中總有一個回送設備，有多個幾乎沒有意義。Eht0….：以太網卡接口，用于大多數以太網卡，其中包括許多并行端口以太網卡。Tr0…：令牌環網卡接口，用于大多數令牌環網卡，包括非IBM標準生產的網卡。Sl0…：SLIP接口，與串行線路相關，以它們被分配給SLIP的次序來進行編號。2023/2/335

網絡配置與調試Ppp0….：PPP接口，與SLIP接口一樣，一個PPP接口是與一條轉換成PPP模式的串行線路相關聯的。Plip0…：PLIP接口，在并行線上傳輸IP數據報。這些接口在系統引導啟動時由PLIP驅動程序分配，并且被映射到并行端口上。Ax0…：AX.25接口，是業余無線電愛好者們所使用的主要的連網協議。對某個設備的接口號的分配通常是根據設備在配置時的順序來確定的。如：第一塊以太網卡的設備名是：eth0，第二個以太網卡的設備名為eth1。2023/2/336

網絡配置與調試2通過應用程序配置網絡在setup程序中選擇CONFIGURE菜單，將調用網絡配置程序netconfig，對網絡進行配置。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、網絡掩碼和默認網關地址等。2023/2/337網關地址：網絡的路由器地址。P79圖4-22023/2/338網絡配置與調試3手動修改網絡配置直接修改相應的配置文件來改變網絡配置。/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，它在系統啟動時由/etc/rc.d/rc.M文件調用。在該文件中對主機的網絡環境進行了定義。如：IP地址、網絡掩碼、網絡地址、廣播地址和網關等。并通過執行/sbin/ifconfig命令將所設的IP地址分配給網卡，最后調用/sbin/route命令為數據通信設定靜態路由。2023/2/3394.2常用的網絡配置命令Hostname設置和查看計算機名稱2023/2/340Ifconfig對用戶的網絡接口進行設置和查看。例如：直接鍵入ifconfig命令顯示當前網絡接口的設置狀態P85查看指定的設備Ifconfigetho2023/2/341設置IP地址Ifconfigeth0IP地址netmask掩碼broadcast廣播地址取消網絡接口Ifconfigethodown重啟網絡接口Ifconfigethoup2023/2/3423ifup和ifdown啟動非活動的網卡Ifup網卡設備名Ifdown網卡設備名例：Ifupetho2023/2/343

網絡配置與調試4設置路由一般原則：在有連接TCP/IP網絡網關的網絡：由于網關是與TCP/IP網絡互連的IP路由器，所以當不需要與TCP/IP網絡互連，就不需要IP路由器，也就不必指定缺省網關和路由協議，因此，在這種情況下，可以不進行路由配置。具有一個網關的網絡，不需要運行任何路由協議，只要在靜態路由表內將該網關指定為缺省網關。對于連接其他子網的內部網關和一個連接外界網關的網絡，可以靜態地指定每個子網的路由并將連接外界的網關設置成缺省網關，或運行路由協議。2023/2/344

網絡配置與調試對于具有多個連接外界的網關的網絡，則可以有多個網關可以達到同一個目的地。可以使用路由協議，使這些網關可以適應網絡的變化，提供對遠程網絡的訪問路徑的選擇權。靜態路由：由網絡管理員在建網時設定。它不能根據網絡狀況的變化動態的適應網絡。每一次改變都需要由管理員設置。2023/2/345

網絡配置與調試靜態路由設置方法手動設置：命令route建立靜態路由表。Add或del參數：增加或刪除路由-net參數：目的地址為網絡。-host參數：目的地址為主機。可以使用default，當使用了default后，route就生成一條缺省路由（網絡掩碼為）。Gw參數：網關地址Netmask參數：標明掩碼地址Metric參數：路由選擇度量。指出通過路由器的個數。（刪除路由表相時不用此參數）2023/2/346

網絡配置與調試開機時安裝靜態路由：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。動態路由：可以適應網絡環境的變化，由路由協