TCP/IP 协议是在 OSI 参考模型出现之间就被开发的, 并广泛部署在计算机网络中. 但是, 后来由于概念混淆, TCP/IP 模型的层次和名称往往与 OSI 模型的层次名称相互借用.
1. TCP/IP 模型
TCP/IP 协议是在 OSI 参考模型出现之间就被开发的, 并广泛部署在计算机网络中. 但是, 后来由于概念混淆, TCP/IP 模型的层次和名称往往与 OSI 模型的层次名称相互借用. 如图 1. 所示.
图 1. OSI 模型与 TCP/IP 模型对比
TCP/IP 是一个由许多单独协议组成的开放的协议栈, TCP/IP 四层协议分别是指: 应用层, 传输层(也称, 主机到主机层), 网际层和网络接入层, 各层的协议如图 2. 所示.
图 2. TCP/IP 协议栈包含的协议
2. IP 地址表示及分类
IP 地址等于网络地址加上主机地址, 网络地址表示其属于互联网的哪一个网络, 主机地址表示其属于该网络中的哪一台主机. 二者是主从关系. IP 被分为 A,B,C,D,E 五类, 如表所示. 其中 D 类子网被用于多播, E 类子网被保留将来使用. IP 地址由四段组成, 每段一个字节八位.
图 3. IP 地址分类
A 类:(1.0.0.0-126.0.0.0)第一个字节为网络号, 后三个字节为主机号. 该类 IP 地址的最前面为 "0", 所以地址的网络号取值于 1~126 之间. 一般用于大型网络.
默认子网掩码: 255.0.0.0 或 0xFF000000
其中私有地址范围是: 10.0.0.0~10.255.255.255
B 类:(128.0.0.0-191.255.0.0)前两个字节为网络号, 后两个字节为主机号. 该类 IP 地址的最前面为 "10", 所以地址的网络号取值于 128~191 之间. 一般用于中等规模网络.
默认子网掩码: 255.255.0.0 或 0xFFFF0000
其中私有地址范围是: 172.16.0.0~172.31.255.255
C 类:(192.0.0.0-223.255.255.0)前三个字节为网络号, 最后一个字节为主机号. 该类 IP 地址的最前面为 "110", 所以地址的网络号取值于 192~223 之间. 一般用于小型网络.
子网掩码: 255.255.255.0 或 0xFFFFFF00
其中私有地址范围是: 192.168.0.0~192.168.255.255
D 类: 是多播地址. 该类 IP 地址的最前面为 "1110", 所以地址的网络号取值于 224~239 之间. 一般用于多路广播用户.
E 类: 是保留地址. 该类 IP 地址的最前面为 "1111", 所以地址的网络号取值于 240~255 之间.
在这些 IP 地址中, 按照用途的范围又可以分为公有地址和私有地址两大类, 公用地址在 Internet 中使用, 可以在 Internet 中随意访问. 私有地址只能在内部网络中使用, 只有通过代理服务器才能与 Internet 通信. 使用保留地址的网络只能在内部进行通信, 而不能与其他网络互连. 因为本网络中的保留地址同样也可能被其它网络使用, 如果进行网络互连, 那么寻找路由时就会因为地址的不唯一而出现问题.
子网掩码的作用是计算网络标识, 即 IP 地址 & 子网掩码 = 网络标识.
图 4. 网络标识计算
3. 网络中继设备
计算机网络由不同类型的网络相互连接组成, 将这些网络单元连接起来的设备称之为中继, 根据中继系统所在的层次, 可以将中继分为如下几类:
图 5. 中继设备的分类
各类设备的功能可以概括为:
转发器: 用于连接多个以太网段并且侦听每个网段, 主要功能是延伸网段和改变传输媒体, 从而实现信息位的转发.
交换机: 交换机工作于 OSI 参考模型的第二层. 交换机内部的 CPU 会在每个端口成功连接时, 通过 ARP 协议学习它的 Mac 地址, 保存成一张 ARP 表. 在今后的通讯中, 发往该 Mac 地址的数据包将仅送往其对应的端口. 如果 Mac 地址表中没有, 将数据发给所有端口进行广播. 如果广播后还没有回应, 则将数据发送给上级的路由器.
路由器: 连接广域网使用, 接收到 LAN 口的数据, 转发给 WAN 口, 然后根据路由表来选择路径进行转发.
网关: 一种复杂的网络连接设备, 可以支持不同协议之间的转换, 实现不同协议网络之间的互连. 网关具有对不兼容的高层协议进行转换的能力, 能够实现异构设备之间的通信.
下图为网络设备连接拓扑图:
图 6. 网络连接拓扑图
来源: http://network.51cto.com/art/201909/603336.htm