强直性脊柱炎吃啥药好:什么上互联网？

上网的任何软件都上互联网。

老大，你问的问题很刁钻呀。

1.互连网的概念

互连网的概念
在现实世界中的计算机网络往往由许多种不同类型的网络互连而成。如果几个计算机网络只是在物理上连接在一起，但它们之间并不能进行通信，那么这种"互连"并没有实际意义。因此通常在谈到"互连"时，就已经暗示这些相互连接的计算机是可以进行通信的，也就是说，从功能上和逻辑上看，这些计算机网络已经组成了一个大型的计算机网络，或称为互连网络(internetwork)，也可简称为互联网、互连网(internet)。
请注意这里的字母i是小写的，所以互连网是泛指由多个计算机网络互连而成的计算机网络。使用大写字母的Internet(因特网)则是指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定计算机网络，它采用TCP／IP协议族，且其前身是美国的ARPANET.
互连在一起的网络要进行通信，会遇到许多问题需要解决，如：不同的寻址方案；不同的最大分组长度；不同的网络接入机制；不同的超时控制；不同的差错恢复方法；不同的状态报告方法；不同的路由选择技术；不同的用户接入控制；不同的服务(面向连接服务和无连接服务)；不同的管理与控制方式；等等。
将网络互相连接起来要使用一些中间设备(或中间系统)，ISO的术语称之为中继(relay)系统。根据中继系统所在的层次，可以有以下五种中继系统：
(1)物理层中继系统，即转发器(repeater)。
(2)数据链路层中继系统，即网桥或桥接器(bridge)。
(3)网络层中继系统，即路由器(router)。
(4)网桥和路由器的混合物桥路器(brouter)。桥路器是一种产品，它兼有网桥和路由器的功能。实际上，严格的网桥或严格的路由器产品是较少见的。不过此名词用得不普遍。
(5)在网络层以上的中继系统，即称为网关(gateway)。网关也有人称为网间连接器、信关或联网机。用网关连接两个不兼容的系统就要在高层进行协议的转换。

当中继系统是转发器或网桥时，一般并不称之为网络互连，因为这仅仅是把一个网络扩大了，而这仍然是一个网络。网关由于比较复杂，目前使用得较少。因此一般讨论互连网时都是指用路由器进行互连的互连网络。路由器其实就是一台专用计算机，用来在互连网中进行路由选择。由于历史的原因，许多有关TCP／IP的文献将网络层使用的路由器称为网关。对此请读者加以注意。
用网关进行网络互连为什么会很复杂呢?可以设想有N个网络要进行互连。每两个网络之间需要一个协议转换器。N个网络共需N(N-1)个协议转换器。(考虑到每两个网络之间就经过一个网关)。因此需要设计出非常多的协议转换器才行。
Internet采用了标准化的方法。图6.1(a)表示有许多计算机网络通过一些路由器进行互连。由于参加互连的计算机网络都使用相同网际协议IP，因此可以将互连以后的计算机网络看成如图6.1(b)所示的一个虚拟网络，即通常所说的互连网或IP网。当互连网上的众多主机在进行通信时，就像在一个网络上通信一样，它们看不见互连的各个网络的细节。这样做比在高层使用网关要方便得多.

当然，在互连网中使用网际协议IP的方法并非唯一的。例如，当多个X.25分组交换网进行互连时，只要使互连的网络接口符合ITU-T的X.75建议书即可。目前国际上对各国使用的X．25公用数据网的互连就是采用这种办法。然而目前全世界使用IP协议的Internet用户却远远超过了使用X．75的用户。
从下一节开始讨论Internet的核心协议，即网际协议IP。

2.IP地址及其表示方法

Internet的网际协议IP
网际协议IP是TCP／IP体系中两个最主要的协议之一[STEV94][COME95]。与IP协议配套使用的还有三个协议：
●地址解析协议ARP(Address Resolution Protocol)；
●逆地址解析协议RARP(Reverse Address Resolution Protocol)；
●Internet控制报文协议ICMP(Internet Control Message Protocol)。
图6.2画出了这三个协议和网际协议IP的关系。在这一层中，ARP和RARP画在最下面，因为IP经常要使用这两个协议。ICMP画在这一层的上部，因为它要使用IP协议。这三个协议将在后面陆续介绍。由于网际协议IP可以互连起来的许多计算机网络能进行通信，因此TCP／IP体系中的网络层常常称为网际层(internet layer)。
顺便指出，有时会听到一种不准确的说法："我们用TCP／IP协议进行网络互连"。作者要读者注意，TCP是与网际协议IP配套使用的一个运输协议。 TCP相当于OSI的运输层协议不是一个网络层的协议。因此TCP和网络互连并没有直接的关系。
1 IP地址及其转换
在TCP／IP体系中，IP地址是一个最重要的概念，一定要把它弄清楚。
(1)IP地址及其表示方法
我们把整个Internet看成为一个单一的、抽象的网络。所谓IP地址就是给每一个连接在Internet上的主机分配一个在全世界范围是唯一的32bit地址。 IP地址的结构使我们可以在Internet上很方便地进行寻址，这就是：先按IP地址中的网络号net-id把网络找到，再按主机号host-id把主机找到。所以IP地址并不只是一个计算机的号，而是指出了连接到某个网络上的个计算机。 IP地址现在由Internet网络信息中心INTERNIC进行分配。
为了便于对IP地址进行管理，同时还考虑到网络的差异很大，有的网络拥有很多主机，而有的网络上的主机则很少。因此Internet的IP地址分成为五类，即A类到E类(图6.3)。常用A类、B类和C类地址都由两个字段组成，即：

●网络号字段net-id。 A类、B类和C类地址的网络号字段分别为1，2和3字节长，在网号字段的最前面有1~3bit的类别比特，其数值分别规定为0，10和110。
●主机号字段host-id。A类、B类和C类地址的主机号字段分别为3，2和1字节长。
D类地址是多播地址，主要是留给Internet体系结构委员会IAB(Intemet Architecture Board)使用。 E类地址保留在今后使用。目前大量使用的IP地址仅A至C类三种。
A类IP地址的网络号数不多。现在能够申请到的IP地址只有B类和C类两种。当某个单位向IAB申请到IP地址时，实际上只是获得了一个网络号net-id。具体的各个主机号host-id则由该单位自行分配，只要做到在该单位管辖的范围内无重复的主机号即可。
我们常常将32bit的Ip地址中的每8个比特用其等效十进制数字表示，并且在这些数字之间加上一个点。这就是点分十进制记法(dotted decimal notation)。例如，有下面的IP地址：
10000000 00001011 00000011 00011111
这是一个B类IP地址。若记为127．11．3．31，就显然方便得多。
在使用IP地址时，还要知道图6.4所给出的一般不使用的特殊地址。
这样，我们就可得出图6.5所示的IP地址的使用范围。
IP地址具有以下一些重要特点：
(1)IP地址是一种非等级的地址结构。这就是说，和电话号的结构不一样，IP地址不能反映任何有关主机位置的地理信息。
(2)当一个主机同时连接到两个网络上时(作路由器用的主机即为这种情况)，该主机就必须同时具有两个相应的IP地址，其网络号net-id是不同的。这种主机称为多地址主机(mul-tihomed host)。
(3)按照Internet的观点，用转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍为一个网络，因此这些局域网都具有同样的网络号net-id。
(4)在IP地址中，所有分配到网络号net-id的网络(不管是第5章讨论的局域网还是第6章讨论的广域网)都是平等的。
(5)Ip地址有时也可用来指明一个网络的地址。这时，只要将该IP地址的主机号字段置为全零即可。例如，10．0．0．0，175．89．0．0和201．123．56．0这三个IP地址(分别是A类、B类和C类地址)都指的是单个网络的地址。
图6.6画出了用路由器(标有字符R)和网桥(标有字符B)连接起来的一个互连网，它由两个网络互连而成。图中的小圆圈表示需要有一个不同的IP地址。一个计算机若要和网络号不同的计算机通信，就必须经过路由器。路由器由于要连接到两个或更多的网络，因此路由器一般具有两个或更多的IP地址。图中有两个路由器是用一条点对点链路相连。由于这条点对点链路不是一个网络，所以路由器在连接此链路的端口上就没有另外的IP地址。
图6.6 什么地方需要一个IP地址

3.IP地址与物理地址

动画 IP地址与物理地址的区别
(2)．IP地址与物理地址
在学习IP地址时，很重要的一点就是要分清一个主机的IP地址与物理地址的区别。如上动画强调了这两种地址的区别。图中假定主机通过局域网进行网络互连。可以看出，IP地址放在IP数据报的首部，而硬件地址则放在MAC帧的首部。在网络层及以上使用的是IP地址，而链路层及以下使用的是硬件地址。
为了强调上述概念，我们用图6.7表示分组在传送过程中所使用的不同地址。图中有三个网络：两个以太网通过一个FDDI网络互连起来。以太网上的主机HA与另一个以太网上的主机HB通信。这两个主机的IP地址分别是IP1和IP6，而硬件地址分别为HA1和HA6。通信的过程是分组先找到路由器R1，再找到路由器R2，最后找到主机HB.这里要强调指出的是：
●在IP层抽象的互连网上，我们看到的只是IP数据报。在IP数据报的首部中写明源地址是IP1而目的地址是IP6。中间经过的路由器的IP不出现在IP数据报的首部中。
●虽然在IP数据报的首部有源站的IP地址，但路由器只根据目的站的IP进行选路。
●在具体的物理网络的链路层，我们看到的只是MAC帧(在X．25网的链路层则是HDLC帧)。IP数据报被封装在MAC帧里面。MAC帧在不同的网络上传送时，其MAC帧的首部是不同的。在开始传送时，MAC帧首部写的是从硬件地址HA1发送到硬件地址HA2，到了FDDI网络，就换成了从HA3发送到HA4，最后到了第二个以太网，MAC帧填入的又变成了从HA5发送到HA6。MAC帧的首部的这种变化，在上面的IP层上也是看不见的。
●路由器Rl和R2都各有两个IP地址和两个硬件地址。这是因为它们同时接在两个网络上。
●尽管互连在一起的网络的硬件地址体系各不相同，但IP层抽象的互连网却屏蔽了下层的这些很复杂的细节，并使我们能够使用统一的、抽象的IP地址进行通信。
细心的读者会发现，还有两个重要问题还没有解决。
(1)如何知道某一个主机或路由器的硬件地址?
(2)IP数据报如何找到下一站路由器?
这两个问题将在后面陆续讨论。

4.子网的划分与地址的转换

4.1.子网的划分

(3)．子网的划分
现在看来，当初IP地址的设计确实有不够合理的地方。例如，IP地址中的A至C类地址，可供分配的网络号超过211万个，而这些网络上可供使用的主机号的总数则超过37．2亿个。
初看起来，似乎IP地址足够全世界来使用(在20世纪70年代初期IP地址的设计者就是这样认为的)。其实不然。第一，设计者没有预计到微型计算机会普及得如此之快，使得各种局域网和网上的主机数目急剧增长。第二，IP地址在使用时有很大的浪费。例如，某个单位申请到了一个B类地址。但该单位只有1万台主机。于是，在一个B类地址中的其余5万5千多个主机号就白白地浪费了。因为其他单位的主机无法使用这些号。
因此目前正在研究如何将IP地址加以扩展(见以后章节)。
从1985年起，为了使Ip地址的使用更加灵活，在IP地址中又增加了一个"子网号字段"。
我们知道，一个单位分配到的IP地址是IP地址的网络号net-id，而后面的主机号host-id则由本单位进行分配。本单位所有的主机都使用同一个网络号。当一个单位的主机很多而且分布在很大的地理范围时，往往需要用一些网桥(而不是路由器，因为路由器连接的主机具有不同的网络号)将这些主机互连起来。网桥的缺点较多。例如容易引起广播风暴，同时当网络出现故障时也不太容易隔离和管理。为了使本单位的主机便于管理，可以将本单位所属主机划分为若干个子网(subnet)，用IP地址中的主机号字段中的前若干个比特作为"子网号字段"，后面剩下的仍为主机号字段。这样做就可以在本单位的各子网之间用路由器来互连，因而便于管理。需要注意的是，子网的划分纯属本单位内部的事，在本单位以外是看不见这样的划分。从外部看，这个单位仍只有一个网络号。只有当外面的分组进入到本单位范围后，本单位的路由器再根据子网号进行选路，最后找到目的主机。若本单位按照主机所在的地理位置来划分子网，那么在管理方面就会方便得多。另外一点也请注意，这里所说的子网和以前中提到的通信子网或资源子网并没有什么联系。
图6.8说明了在划分子网时要用到的子网掩码(subnet mask)的意义。图6.8(a)举了一个B类IP地址作为例子。图6.8(b)表示将本地控制部分再增加一个子网号字段，子网号字段究竟选为多长，由本单位根据情况确定。TCP／IP体系规定用一个32bit的子网掩码来表示子网号字段的长度。具体的做法是：子网掩码由一连串的"l"和一连串的"0"组成。"1"对应于网络号和子网号字段，而"0"对应于主机号字段。对于图6.8(c)所示的例子，第一个子网可使用的IP地址从130．50．4.1开始，第二个子网可使用的IP地址从重30．50．8.1开始，其余依次类推。IP地址一般用点分十进制记法，但子网掩码却常用十六进制记法，特别是当子网的边界不是正好在一个字节的位置时。

图6.8 子网掩码的意义
若知道一个主机的IP地址和子网掩码，那么就能知道某个IP数据报是发给：
●该子网上的一个主机，或
●本网络中的另一个子网上的一个主机，或
●在另一个网络上的一个主机。
总之，根据IP地址即可判断它是A，B或C类地址中的哪一类。而子网掩码则指出子网号subnet-id和主机号host-id的分界线。
多划分出一个子网号字段要付出代价。例如，对于图7-7的例子，本来一个B类IP地址可容纳65534个主机号。但划分出6bit长的子网号字段后，最多可有62个子网(去掉全1和全0的子网号)。每个子网有10bit的主机号，即每个子网最多可有1022个主机号。因此主机号的总数是62x1022=63364个。比不划分子网时要少了一些。
若一个单位不进行子网划分，则其子网掩码即为默认值，此时子网掩码中"1"的长度就是网络号的长度。因此，对于A，B和C类IP地址，其对应的子网掩码默认值分别为255．0．0．0(0xFF000000)，255．255．0．0(0xFFFF0000)和255.255．255．0(0xFFFFFF00)。
当采用子网掩码时，从IP地址有时还不能够很方便地看出子网号subnet-id和主机号host-id。例如，子网掩码为OxFFFFFFEO，IP地址为140．252．20．68。显然，此IP地址是一个B类地址，因此网络号net-id是140．252 。从子网掩码可得出其二进制记法为：
11111111 11111111 11111111 11100000
可见子网号共有11位，而主机号占5位。上面的IP地址的后两个字节(20．68)的二进制记法是：
00010100 01000100
其中前11位是子网号，后5位是主机号。因此用十进制记法的子网号subnet-id=162，而主机号host-id=4。
采用子网掩码就相当于采用三级寻址。每一个路由器在收到一个分组时，首先检查该分组的IP地址中的网络号。若网络号不是本网络，则从路由表找出下一站地址将其转发出去。若网络号是本网络，则再检查IP地址中的子网号。若子网不是本子网，则同样地转发此分组。若子网是本子网，则根据主机号即可查出应从何端口将分组交给该主机。
例如，一分组首部中的目的地址为130．50．15．6。当此分组到达某路由器时，路由器先用地址掩码(假定为255．255．252．0，即前面是22个1，后面是10个0)和目的地址130．50．15. 6逐比特相"与"，得出130．50．12．0。这是一个B类地址，因此网络号为130．50。路由器检查此网络号，看是否与自己在同一个网络上。现假定是在同一个网络上。路由器再检查子网号。上面"与"出来的后面的两个字节12．0是子网号和主机号，用二进制代码表示就是：0000110000000000。由于其中的前6bit为子网号，后10bit为主机号。可见此分组的目的地址中的子网号为3。若路由器的子网号是3，则按最后10bit的主机号从路由表中找出交付主机的端口。若路由器的子网号不是3，则根据从路由表中找出转发到该目的子网的端口。

4.2.地址的转换

4．地址的转换
上面讲的IP地址是不能直接用来进行通信的。这是因为：
●IP地址只是主机在网络层中的地址。若要将网络层中传送的数据报交给目的主机，还要传到链路层转变成MAC帧后才能发送到网络。而MAC帧使用的是源主机和目的主机的硬件地址。因此必须在IP地址和主机的硬件地址之间进行转换。
●用户平时不愿意使用难于记忆的主机号，而是愿意使用易于记忆的主机名字。因此也需要在主机名字和IP地址之间进行转换。
在TCP／IP体系中都有这两种转换的机制。
对于较小的网络，可以使用TCP／IP体系提供的叫做hosts的文件来进行从主机名字到IP地址的转换。文件hosts上有许多主机名字到IP地址的映射，供主叫主机使用。
对于较大的网络，则在网络中的几个地方放有域名系统DNS(Domain Name System)的域名服务器，上面分层次放有许多主机名字到IP地址转换的映射表。源主机中的名字解析软件resolver自动找到DNS的域名服务器来完成这种转换。域名系统DNS属于应用层软件，在以后章节中还要详细讨论。
图6.9中设名字为host-a的主机要与名字为host-b的主机通信，通过DNS从目的主机名字host-b得出其IP地址为209．0．0．6。
从IP地址到物理地址的转换是由地址解析协议ARP来完成。图7-8还表示出从IP地址209．0．0．6通过ARP得出了目的主机48bit的物理地址08002B00EEOA(现在假设此主机连接在某个局域网上。如网络是广域网，则转换出主机在广域网上的物理地址)。
由于IP地址有32bit，而局域网的物理地址是48bit，因此它们之间不是一个简单的转换关系。此外，在一个网络上可能经常会有新的计算机加入进来，或撤走一些计算机。更换计算机的网卡也会使其物理地址改变。可见在计算机中应存放一个从IP地址到物理地址的转换表，并且能够经常动态更新。地址解析协议ARP很好地解决了这些问题。
每一个主机都应有一个ARP高速缓存(ARP cache)，里面有IP地址到物理地址的映射表，这些都是该主机目前知道的一些地址。当主机A欲向本局域网上的主机B发送一个IP数据报时，就先在其ARP高速缓存中查看有无主机B的IP地址。如有，就可查出其对应的物理地址，然后将此物理地址写入MAC帧，然后通过局域网发往此物理地址。

也有可能查不到主机B的IP地址的项目。这可能是主机B才人网，也可能是主机A刚刚加电，其高速缓存还是空的。在这种情况下，主机A就自动运行ARP，按以下步骤找出主机B的物理地址。
①ARP进程在本局域网上广播发送一个ARP请求分组，上面有主机B的IP地址；
②在本局域网上的所有主机上运行的ARP进程都收到此ARP请求分组；
③主机B在ARP请求分组中见到自己的IP地址，就向主机A发送一个ARP响应分组，上面写入自己的物理地址；
④主机A收到主机B的ARP响应分组后，就在其ARP高速缓存中写入主机B的IP地址到物理地址的映射。
在很多情况下，当主机A向主机B发送数据报时，很可能以后不久主机B还要向主机A发送数据报，因而主机B也可能要向主机A发送ARP请求分组。为了减少网络上的通信量，主机A在发送其ARP请求分组时，就将自己的IP地址到物理地址的映射写入ARP请求分组。当主机B收到主机A的ARP请求分组时，主机B就将主机A的这一地址映射写入主机B自己的ARP高速缓存中。这对主机B以后向主机A发送数据报时就更方便了。
在进行地址转换时，有时还要用到逆地址解析协议RARP。RARP使只知道自己物理地址的主机能够知道其IP地址。这种主机往往是无盘工作站。这种无盘工作站一般只要运行其ROM中的文件传送代码，就可用下行装载方法从局域网上其他主机得到所需的操作系统和TCP／IP通信软件，但这些软件中并没有IP地址。无盘工作站要运行ROM中的RARP来获得其IP地址。
RARP的工作过程大致如下：
为了使RARP能工作，在局域网上至少有一个主机要充当RARP服务器，无盘工作站先向局域网发出RARP请求分组(在格式上与ARP请求分组相似)，并在此分组中给出自己的物理地址。
RARP服务器有一个事先做好的从无盘工作站的物理地址到IP地址的映射表，当收到RARP请求分组后，RARP服务器就从这映射表查出该无盘工作站的IP地址。然后写入RARP响应分组，发回给无盘工作站。无盘工作站用此方法获得自己的IP地址。

(End)
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老大似乎已经是在互联网上了。
不识互联网真面目
只缘身在此山中