计算机网络通信实现-大学计算机基础实验指导

2023-11-18 理论教育版权反馈

【摘要】：■任务情景计算机网络物理连接实现后还不能实现信息的通信，需要遵守相关的约定才能实现网络的功能，究竟有哪些协议呢，小明决定继续探究。所谓开放，就是指任何不同计算机系统，只要遵循OSI标准，就可以和同样遵循这一标准的任何计算机系统通信。子网掩码与各目的计算机的IP地址进行逻辑与计算，判明这台目的计算机与信息源主机是否属于同一网络。

■任务情景

计算机网络物理连接实现后还不能实现信息的通信，需要遵守相关的约定才能实现网络的功能，究竟有哪些协议呢，小明决定继续探究。

■任务分析

◆计算机网络的标准与协议

◆IP地址

◆域名

■知识准备

1.计算机网络的标准与协议

随着计算机网络技术的不断发展，计算机网络的规模越来越大，越来越复杂。为了实现全球范围内的不同网络互联的问题，国际标准化组织（ISO）于1978年提出了开放系统互连参考模型（OSI/RM，Reference Model of Open System Interconnection，简称OSI参考模型）。所谓开放，就是指任何不同计算机系统，只要遵循OSI标准，就可以和同样遵循这一标准的任何计算机系统通信。OIS标准采用分层的技术，将功能从逻辑上划分为成7层，当前层只成相邻层发生关系。这7层从下到上依次为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。OSI/RM模型结构如图7-1-10所示。

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图7-1-10　OSI参考模型

OSI参考模型只是一个理论模型，在实际应用的模型并非完全按照它来设计的。现在应用最广泛的是Internet网络上使用的TCP/IP协议的4层结构，这层从上往上分别为接口层、网络层、传输层、应用层。TCP/IP模型如表7-1-1所示。

表7-1-1　TCP/IP模型

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2.IP地址

为了区别Internet网上的每一台计算机或设备，连接到Internet网上的每一台计算机或设备都分配了一个唯一的编号，这个编号就是IP地址。

1）IP地址的表示

目前，IP地址有IPv4和IPv6两个版本。其中，IPv4地址由4个字节，即32位的二进制数组成，每个字节中间用“.”隔开，如11001011.01110110.00000011.00100110，为了表示和使用方便，一般采用“点分十进制”来表示，如上述IP地址也可表示为：203.118.3.38。由于每段都在一个字节（8位二进制），所以IP地址的每节的范围是0～255。

IP地址的编址方法采用分层结构，每个IP地址包括网络地址和主机地址两部分。网络地址代表在因特网中的一个物理网络，主机地址代表在这个网络中的一台主机。根据网络规模的大小，将IP地址分为A、B、C三个基本类和D、E两个扩展五类。

A类IP地址由1个字节的网络地址和3个字节的主机地址组成。第一字节表示网络地址，最高位为0，网络地址的范围为1～126（0和127有特殊含义，不作为普通地址），每个这样的网络可含（16777214）台主机，适用于少数大规模网络。A类地址被分配给主要的服务提供商。

B类IP地址由2个字节的网络地址和2个字节的主机地址组成。前两个字节表示网络地址，网络地址的高两位为“10”，第一字节地址表示范围为128～191。每个这样的网络可含（16384）台主机，适用于中型网络。B类地址被分配给拥有大型网络的机构。

C类IP地址由3字节的网络地址和1字节的主机地址组成。前3个字节表示IP地址，网络地址的高三位为“110”，第一字节地址表示范围为192～223。每个这样的网络可含-2，共254（主机地址的全0和全1有特殊含义，不能使用）台主机。C类地址适用于小规模的局域网络。(www.chuimin.cn)

D类IP地址的第一个字节以“1110”开始，每个D类地址标识一组主机。它用来识别一组主机，用于组播传输。

E类IP地址的第一个字节以“11110”开始，是保留地址，用于试验，为将来使用保留。

有些IP地址具有特殊作用，例如全零（“0.0.0.0”）地址表示当前网络或当前主机、全“1”IP地址（“255.255.255.255”）允许在本地网络（通常是一个LAN）上进行广播、127.0.0.1称为回送地址，即表示本机。

IPv4地址是32位的地址，网络用户和节点的增长不仅导致IP地址的短缺，也导致路由表的迅速膨胀。为了彻底解决IPv4存在的问题，因特网工程部IETF研究开发了下一代IP协议，即IPv6。IPv6具有长达128位的地址空间，可以彻底解决IPv4地址不足的问题。除此之外，IPv6还采用分级地址模式、高效IP包头、服务质量、主机地址自动配置、认证和加密等许多技术。

2）子网掩码

整个互联网由很多个大大小小的网络组成，每个网络中又有许多主机，每个主机都有一个IP地址，IP地址分为网络号和主机号，如何根据IP地址来判断两台计算机是否属于哪一个网络呢？那就要找到IP地址的网络号，子网掩码的作用就是将IP地址划分为网络号和主机号两部分。数据在网络中传送时，先选择相应的网络，再到达这个网络的各个目的主机。

子网掩码与各目的计算机的IP地址进行逻辑与计算，判明这台目的计算机与信息源主机是否属于同一网络。若属于同一网络，则将此数据直接发送到这个网络的目的主机中；若不属于同一网络，则此数据不能进入这台主机。

子网掩码的设定需要遵循一定的规则。子网掩码是一组二进制数，共32位，其中“1”代表网络位，“0”代表主机位。一般情况下A类IP地址的子网掩码为225.0.0.0；B类为255.255.0.0；C类为255.255.255.0，但也不一定，可以通过子网掩码把A、B、C类网络分割为更小的子网，便于通讯管理和提高信息传递效率。

3.域名

在网络中，可以通过IP地址直接进行访问，由于IP地址是一串数字难以记忆和理解，因特网引进了域名系统DNS（Domain Name System），用来表示主机的地址，并使之与IP地址一一对应。例如阿坝师范学院的域名是www.abtc.edu.cn，IP地址是118.117.161.23。

域名采用层次结构，每一层构成一个子域名，子域名之间用圆点隔开，自左至右分别为：

主机名.单位名.机构名.顶级域名。

例如，阿坝师范学院的WWW 服务器的域名地址为www.abtc.edu.cn。四个部分依次代表WWW 服务器、阿坝师范学院主机、教育科研网、中国。

一般来说，域名可以分解为以下三部分：

（1）主机名称。主机名称通常是按照主机所提供的服务种类来命名的，例如提供WWW 服务的主机，其主机名称为WWW，而提供FTP服务的主机，其主机名称是FTP。

（2）机构名称及类别。机构名称通常是指公司。Internet协会规定机构性域名有七类，分别为：COM：商业机构组织；EDU：教育机构组织；INT：国际机构组织；GOV：政府机构组织；MIL：军事机构组织；NET：网络机构组织；ORG：非营利机构组织。

（3）顶级域名。顶级域名用以指出服务器主机的所在国家或地区，一般只有在美国以外的地方才会使用。对于不同的国家或地区有不同的名称，如：CN—中国、JP—日本、FR—法国、AU—澳大利亚、CA—加拿大、UK—英国、HK—中国香港等。

把易于记忆的域名翻译成机器可识别的IP地址，通常由称为“域名解析系统”（DNS）完成，而装有域名系统的主机称为域名服务器，域名服务器上存有大量的因特网主机的地址，因特网主机可以自动地访问域名服务器，完成IP地址和域名间的双向查找功能。

■任务实施

组建一个对等网，实现文件共享。

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