TCP/IP基礎(chǔ)-電腦教程

    一．子網(wǎng)的設(shè)定

若公司不上Internet,那一定不會(huì)煩惱IP Address的問(wèn)題,因?yàn)榭梢匀我馐褂盟械腎P Address,不管是A Class或是B Class,這個(gè)時(shí)候不會(huì)想到要用Sub Net,但若是上Internet那IP Address便彌足珍貴了,目前全球一陣Internet熱,IP Address已經(jīng)愈來(lái)愈少了,而所申請(qǐng)的IP Address目前也趨保守,而且只有經(jīng)申請(qǐng)的IP Address能在Internet使用,但對(duì)某些公司只能申請(qǐng)到一個(gè)C CLass的IP Address,但又有多個(gè)點(diǎn)需要使用,那這時(shí)便需要使用到Subnet,這篇短文說(shuō)明Subnet的原理及如何規(guī)劃。

1．Subnet Mask的介紹

設(shè)定任何網(wǎng)路上的任何設(shè)備不管是主機(jī)、PC、Router等皆需要設(shè)定IP Address,而跟隨著IP Address的是所謂的NetMask,這個(gè)NetMask主要的目的是由IP Address中也能獲得NetworkNumber,也就是說(shuō)IP Address和Net Mask作AND而得到Network Number,如下所示：

IP Address
192.10.10.611000000.00001010.00001010.00000110

NetMask
255.255.255.011111111.11111111.11111111.00000000

AND
-------------------------------------------------------------------

Network Number
192.10.10.011000000.00001010.00001010.00000000

NetMask有所謂的預(yù)設(shè)值,如下所示

Class IP Address 范圍 Net Mask

A　1.0.0.0-126.255.255.255255.0.0.0

B　128.0.0.0-191.255.255.255255.255.0.0

C　192.0.0.0-223.255.255.255255.255.255.0

在預(yù)設(shè)的Net Mask都只有255的值,在談到Subnet Mask時(shí)這個(gè)值便不一定是255了。在完整一組C Class中如203.67.10.0-203.67.10.255NetMask255.255.255.0,203.67.10.0稱之Network Number(將IP Address和Netmask作AND),而203.67.10.255是Broadcast的IP Address,所以這?兩者皆不能使用,實(shí)際只能使用203.67.10.1--203.67.10.254等254個(gè)IP Address,這是以255.255.255.0作NetMask的結(jié)果,而所謂Subnet Msk尚可將整組C Class分成數(shù)組Network Number,這要在NEtMask作手腳,若是要將整組C CLass分成2個(gè)Network Number那NetMask設(shè)定為255.255.255.192,若是要將整組C CLass分成8組Network Number則NetMask要為255.255.255.224,這是怎麼來(lái)的,由以上知道Network Number是由IP Address和NetMask作AND而來(lái)的,而且將NetMask以二進(jìn)位表示法知道是1的會(huì)保留,而為0的去掉

192.10.10.193--11000000.00001010.00001010.10000001

255.255.255.0--11111111.11111111.11111111.00000000

--------------------------------------------------------------

192.10.10.0--11000000.00001010.00001010.00000000

以上是以255.255.255.0為Net Mask的結(jié)果,Network Number是192.10.10.0,若是使用255.255.255.224作Net Mask結(jié)果便有所不同

192.10.10.193--11000000.00001010.00001010.10000000

255.255.255.224--11111111.11111111.11111111.11100000

--------------------------------------------------------------

192.10.10.192--11000000.00001010.00001010.10000000

此時(shí)Network Number變成了192.10.10.192,這便是Subnet。那要如何決定所使用的NetMask,255.255.255.224以二進(jìn)位表示法為11111111.11111111.11111111.11100000,變化是在 後一組,11100000便是224,以三個(gè)Bit可表示2的3次方便是8個(gè)Network Number

NetMask二進(jìn)位表示法可分幾個(gè)Network

255.255.255.011111111.11111111.11111111.000000001

255.255.255.128

11111111.11111111.11111111.100000002

255.255.255.192

11111111.11111111.11111111.110000004

255.255.255.224

11111111.11111111.11111111.111000008

255.255.255.240

11111111.11111111.11111111.1111000016

255.255.255.248

11111111.11111111.11111111.1111100032

255.255.255.252

11111111.11111111.11111111.1111110064

以下使用255.255.255.224將C　Class203.67.10.0分成8組Net work Number,各個(gè)Network Number及其Broadcast IP Address及可使用之IP Address序號(hào)Network Number Broadcast可使用之IP Address

（1）203.67.10.0--203.67.10.31

203.67.10.1--203.67.10.30

（2）203.67.10.32--203.67.10.63

203.67.10.33--203.67.10.62

（3）203.67.10.64--203.67.10.95

203.67.10.65--203.67.10.94

（4）203.67.10.96--203.67.10.127

203.67.10.97--203.67.10.126

（5）203.67.10.128--203.67.10.159

203.67.10.129--203.67.10.158

（6）203.67.10.160--203.67.10.191

203.67.10.161--203.67.10.190

（7）203.67.10.192--203.67.10.223

203.67.10.193--203.67.10.222

（8）203.67.10.224--203.67.10.255

203.67.10.225--203.67.10.254

可驗(yàn)證所使用的IP Address是否如上表所示

203.67.10.115--11001011.01000011.00001010.01110011

255.255.255.224--11111111.11111111.11111111.11100000

--------------------------------------------------------------

203.67.10.96--11001011.01000011.00001010.01100000

　

203.67.10.55--11001011.01000011.00001010.00110111

255.255.255.224--11111111.11111111.11111111.11100000

--------------------------------------------------------------

203.67.10.32--11001011.01000011.00001010.00100000

其他的NetMask所分成的NetworkNumber可自行以上述方法自行推演出來(lái)。

2．Subnet的應(yīng)用

使用Subnet是要解決只有一組C Class但需要數(shù)個(gè)Network Number的問(wèn)題,并不是解決IP Address不夠用的問(wèn)題,因?yàn)槭褂肧ubnet反而能使用的IP Address會(huì)變少,Subnet通常是使用在總公司在臺(tái)北,但分公司在臺(tái)中,兩者之間使用Router連線,同時(shí)也上Internet,但只申請(qǐng)到一組C Class IP Address,過(guò)Router又需不同的Network,所以此時(shí)就必須使用到Subnet,當(dāng)然二辦公司間可以Remote Bridge連接,那便沒(méi)有使用Subnet的問(wèn)題,這點(diǎn)在此不討論,所以在以上情況下的網(wǎng)路連線架構(gòu)及IP Address的使用

二．TCP/IP協(xié)議簇簡(jiǎn)介

TCP/IP（傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)間協(xié)議）是一種網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，它規(guī)范了網(wǎng)絡(luò)上的所有通信設(shè)備，尤其是一個(gè)主機(jī)與另一個(gè)主機(jī)之間的數(shù)據(jù)往來(lái)格式以及傳送方式。TCP/IP是INTERNET的基礎(chǔ)協(xié)議，也是一種電腦數(shù)據(jù)打包和尋址的標(biāo)準(zhǔn)方法。在數(shù)據(jù)傳送中，可以形象地理解為有兩個(gè)信封，TCP和IP就像是信封，要傳遞的信息被劃分成若干段，每一段塞入一個(gè)TCP信封，并在該信封面上記錄有分段號(hào)的信息，再將TCP信封塞入IP大信封，發(fā)送上網(wǎng)。在接受端，一個(gè)TCP軟件包收集信封，抽出數(shù)據(jù)，按發(fā)送前的順序還原，并加以校驗(yàn)，若發(fā)現(xiàn)差錯(cuò)，TCP將會(huì)要求重發(fā)。因此，TCP/IP在INTERNET中幾乎可以無(wú)差錯(cuò)地傳送數(shù)據(jù)。在任何一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)中,各站點(diǎn)都有一個(gè)機(jī)器可識(shí)別的地址,該地址叫做物理地址.物理地址有兩個(gè)

特點(diǎn):

（1）物理地址的長(zhǎng)度,格式等是物理網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的一部分,物理網(wǎng)絡(luò)不同,物理地址也不同.

（2）同一類型不同網(wǎng)絡(luò)上的站點(diǎn)可能擁有相同的物理地址.

以上兩點(diǎn)決定了,不能用物理網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行網(wǎng)間網(wǎng)通訊.

在網(wǎng)絡(luò)術(shù)語(yǔ)中，協(xié)議中，協(xié)議是為了在兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間交換數(shù)據(jù)而預(yù)先規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。TCP/IP并不是一個(gè)而是許多協(xié)議，這就是為什么你經(jīng)常聽(tīng)到它代表一個(gè)協(xié)議集的原因，而TCP和IP只是其中兩個(gè)基本協(xié)議而已。

你裝在計(jì)算機(jī)-的TCP/IP軟件提供了一個(gè)包括TCP、IP以及TCP/IP協(xié)議集中其它協(xié)議的工具平臺(tái)。特別是它包括一些高層次的應(yīng)用程序和FTP(文件傳輸協(xié)議)，它允許用戶在命令行上進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)文件傳輸。

TCP/IP是美國(guó)政府資助的高級(jí)研究計(jì)劃署(ARPA)在二十世紀(jì)七十年代的一個(gè)研究成果，用來(lái)使全球的研究網(wǎng)絡(luò)聯(lián)在一起形成一個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)，也就是國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)。原始的Internet通過(guò)將已有的網(wǎng)絡(luò)如ARPAnet轉(zhuǎn)換到TCP/IP上來(lái)而形成，而這個(gè)Internet 終成為如今的國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)的骨干網(wǎng)。

如今TCP/IP如此重要的原因，在于它允許獨(dú)立的網(wǎng)格加入到Internet或組織在一起形成私有的內(nèi)部網(wǎng)（Intranet）。構(gòu)成內(nèi)部網(wǎng)的每個(gè)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)一種-做路由器或IP路由器的設(shè)備在物理上聯(lián)接在一起。路由器是一臺(tái)用來(lái)從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)包的計(jì)算機(jī)。在一個(gè)使用TCP/IP的內(nèi)部網(wǎng)中，信息通過(guò)使用一種獨(dú)立的叫做IP包（IPpacket）或IP數(shù)據(jù)報(bào)(IP datagrams)的數(shù)據(jù)單元進(jìn)--傳輸。TCP/IP軟件使得每臺(tái)聯(lián)到網(wǎng)絡(luò)上的計(jì)算機(jī)同其它計(jì)算機(jī)“看”起來(lái)一模一樣，事實(shí)上它隱藏了路由器和基本的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)并使其各方面看起來(lái)都像一個(gè)大網(wǎng)。如同聯(lián)入以太網(wǎng)時(shí)需要確認(rèn)一個(gè)48位的以太網(wǎng)地址一樣，聯(lián)入一個(gè)內(nèi)部網(wǎng)也需要確認(rèn)一個(gè)32位的IP地址。我們將它用帶點(diǎn)的十進(jìn)制數(shù)表示，如128.10.2.3。給定一個(gè)遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)的IP地址，在某個(gè)內(nèi)部網(wǎng)或Internet上的本地計(jì)算機(jī)就可以像處在同一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)中的兩臺(tái)計(jì)算機(jī)那樣向遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)。

TCP/IP提供了一個(gè)方案用來(lái)解決屬于同一個(gè)內(nèi)部網(wǎng)而分屬不同物理網(wǎng)的兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間怎樣交換數(shù)據(jù)的問(wèn)題。這個(gè)方案包括許多部分，而TCP/IP協(xié)議集的每個(gè)成員則用來(lái)解決問(wèn)題的某一部分。如TCP/IP協(xié)議集中 基本的協(xié)議-IP協(xié)議用來(lái)在內(nèi)部網(wǎng)中交換數(shù)據(jù)并且執(zhí)行一項(xiàng)重要的功能：路由選擇－－選擇數(shù)據(jù)報(bào)從A主機(jī)到B主機(jī)將要經(jīng)過(guò)的路徑以及利用合適的路由器完成不同網(wǎng)絡(luò)之間的跨越（hop）。

TCP是一個(gè)更高層次的它允許運(yùn)行在在不同主機(jī)上的應(yīng)用程序相互交換數(shù)據(jù)流。TCP將數(shù)據(jù)流分成小段叫做TCP數(shù)據(jù)段（TCP segments），并利用IP協(xié)議進(jìn)行傳輸。在大多數(shù)情況下，每個(gè)TCP數(shù)據(jù)段裝在一個(gè)IP數(shù)據(jù)報(bào)中進(jìn)行發(fā)送。但如需要的話，TCP將把數(shù)據(jù)段分成多個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)，而IP數(shù)據(jù)報(bào)則與同一網(wǎng)絡(luò)不同主機(jī)間傳輸位流和字節(jié)流的物理數(shù)據(jù)幀相容。由于IP并不能保證接收的數(shù)據(jù)報(bào)的順序相一致，TCP會(huì)在收信端裝配TCP數(shù)據(jù)段并形成一個(gè)不間斷的數(shù)據(jù)流。FTP和Telnet就是兩個(gè)非常流行的依靠TCP的TCP/IP應(yīng)用程序。

另一個(gè)重要的TCP/IP協(xié)議集的成員是用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議(UDP)，它同TCP相似但比TCP原始許多。TCP是一個(gè)可靠的協(xié)議，因?yàn)樗绣e(cuò)誤檢查和握手確認(rèn)來(lái)保證數(shù)據(jù)完整的到達(dá)目的地。UDP是一個(gè)“不可靠”的協(xié)議，因?yàn)樗荒鼙ＷC數(shù)據(jù)報(bào)的接收順序同發(fā)送順序相同，甚至不能保證它們是否全部到達(dá)。如果有可靠性要求，則應(yīng)用程序避免使用它。同許多TCP/IP工具同時(shí)提供的SNMP(簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議)就是一個(gè)使用UDP協(xié)議的應(yīng)用例子。

其它TCP/IP協(xié)議在TCP/IP網(wǎng)絡(luò)中工作在幕后，但同樣也發(fā)揮著重要作用。例如地址轉(zhuǎn)換協(xié)議(ARP)將IP地址轉(zhuǎn)換為物理網(wǎng)絡(luò)地址如以太網(wǎng)地址。而與其對(duì)應(yīng)的反向地址轉(zhuǎn)換協(xié)議(RARP)做相反的工作，即將物理網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換為IP地址。網(wǎng)際控制報(bào)文協(xié)議(ICMP)則是一個(gè)支持性協(xié)議，它利用IP完成IP數(shù)據(jù)報(bào)在傳輸時(shí)的控制信息和錯(cuò)誤信息的傳輸。例如，如果一個(gè)路由器不能向前發(fā)送一個(gè)IP數(shù)據(jù)報(bào)，它就會(huì)利用ICMP來(lái)告訴發(fā)送者這里出現(xiàn)了問(wèn)題。

三．TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的七層結(jié)構(gòu)模型

網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)者在解決網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)時(shí)經(jīng)常使用ISO/OSI（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織/開(kāi)放系統(tǒng)互連）七層模型，該模型每一層代表一定層次的網(wǎng)絡(luò)功能。 下面是物理層，它代表著進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)輸?shù)奈锢斫橘|(zhì)，換句話說(shuō)，即網(wǎng)絡(luò)電纜。其上是數(shù)據(jù)鏈路層，它通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口卡提供服務(wù)。 上層是應(yīng)用層，這里運(yùn)行著使用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的應(yīng)用程序。

TCP/IP是同ISO/OSI模型等價(jià)的。當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)單元從網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序下流到網(wǎng)絡(luò)接口卡，它通過(guò)了一列的TCP/IP模塊。這其中的每一步，數(shù)據(jù)單元都會(huì)同網(wǎng)絡(luò)另一端對(duì)等TCP/IP模塊所需的信息一起打成包。這樣當(dāng)數(shù)據(jù) 終傳到網(wǎng)卡時(shí)，它成了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的以太幀(假設(shè)物理網(wǎng)絡(luò)是以太網(wǎng))。而接收端的TCP/IP軟件通過(guò)剝?nèi)ヒ蕴W(wǎng)幀并將數(shù)據(jù)向上傳輸過(guò)TCP/IP棧來(lái)為處于接收狀態(tài)的應(yīng)用程序重新恢復(fù)原始數(shù)據(jù)(一種 好的了解TCP/IP工作實(shí)質(zhì)的方法，是使用探測(cè)程序來(lái)觀察網(wǎng)絡(luò)中的到處流動(dòng)的幀中被不同TCP/IP模塊所加上的信息)。為了勾勒TCP/IP在現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)世界中所扮演的角色，請(qǐng)考慮當(dāng)使用HTTP(超文本傳輸協(xié)議)的Web瀏覽器從連接在Internet上的Web服務(wù)器上獲取一頁(yè)HTML數(shù)據(jù)時(shí)所發(fā)生的情況。為形成同Web服務(wù)器的虛鏈路，瀏覽器使用一種被抽象地稱為套接口(socket)的高層軟件。為了獲取Web頁(yè)，它通過(guò)向套接口向套接口寫(xiě)入HTTPGET命令來(lái)向Web服務(wù)器發(fā)出該指令。接下來(lái)套接口軟件使用TCP協(xié)議向Web服務(wù)器發(fā)出包含GET命令的字節(jié)流和位流，TCP將數(shù)據(jù)分段并將各獨(dú)立段傳到IP模塊，該模塊將數(shù)據(jù)段轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)報(bào)并發(fā)送給Web服務(wù)器。

如果瀏覽器和服務(wù)器運(yùn)--在不同物理網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)上(一般情況如此)，數(shù)據(jù)報(bào)從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)傳到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，直到抵達(dá)服務(wù)器所在的那個(gè)網(wǎng)。 終，數(shù)據(jù)被傳輸?shù)侥康牡刂凡⒈恢匦卵b配，這樣Web服務(wù)器通過(guò)讀自己的套接口來(lái)獲得數(shù)據(jù)主干，并進(jìn)而查看連續(xù)的數(shù)據(jù)流。對(duì)瀏覽器和服務(wù)器來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)在這一端寫(xiě)入套接口而在另一端出現(xiàn)如同魔術(shù)一般，但這只是底下發(fā)生的各種復(fù)雜的交互，它創(chuàng)造了數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)無(wú)縫傳輸?shù)募傧蟆?

這就是TCP/IP所做的：將許多小網(wǎng)聯(lián)成一個(gè)大網(wǎng)。并在這個(gè)大網(wǎng)也就是Internet上提供應(yīng)用程序所需要的相互通信的服務(wù)。

四．評(píng)論

對(duì)于TCP/IP有許多可談的，但這里僅講三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：

1．TCP/IP是一族用來(lái)把不同的物理網(wǎng)絡(luò)聯(lián)在一起構(gòu)成網(wǎng)際網(wǎng)的協(xié)議。TCP/IP聯(lián)接獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)形成一個(gè)虛擬的網(wǎng)，在網(wǎng)內(nèi)用來(lái)確認(rèn)各種獨(dú)立的不是物理網(wǎng)絡(luò)地址，而是IP地址。

2．TCP/IP使用多層體系結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)清晰定義了每個(gè)協(xié)議的責(zé)任。TCP和UDP向網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序提供了高層的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，并都需要IP來(lái)傳輸數(shù)據(jù)包。IP有責(zé)任為數(shù)據(jù)包到達(dá)目的地選擇合適的路由。

3．在Internet主機(jī)上，兩個(gè)運(yùn)行著的應(yīng)用程序之間傳送要通過(guò)主機(jī)的TCP/IP堆棧上下移動(dòng)。在發(fā)送端TCP/IP模塊加在數(shù)據(jù)上的信息將在接收端對(duì)應(yīng)的TCP/IP模塊上濾掉，并將 終恢復(fù)原始數(shù)據(jù)。