1.8 Internet协议（P142-203）
1、网络层协议
（1）IPv4协议
IP地址是由32位二进制数，即4个字节组成的，它与硬件没有任何关系，所以也称为逻辑地址。
（2）IP地址与子网概念
IP地址由网络号和主机号两个字段组成。因特网的IP地址分为5类，即A类到E类。目前大量使用的IP地址是A、B、C三类。当某单位申请到一个IP地址时，实际上只是获得了一个网络号NET-ID，具体的各个主机号由本单位自行分配。
A类：0.0.0.0～127.255.255.255
B类：128.0.0.0～191.255.255.255
C类：192.0.0.0～223.255.255.255
D类：224.0.0.0～239.255.255.255组播
E类：240.0.0.0～255.255.255.255保留
特殊含义的地址：
网络号主机号含义
127任意回播地址
全0二进制任意当前子网中的主机
全1的二进制全1的二进制本地子网的广播（也称受限广播地址或有限广播地址）
任意全1的二进制特定子网的广播（直接广播地址）
内部私有地址
A类 10.0.0.0--10.255.255.255
B类 172.16.0.0--172.31.255.255
C类 192.168.0.0--192.168.255.255
在一个局域网中，有两个IP地址比较特殊，一个是网络号，一个是广播地址。网络号是用于三层寻址的地址，它代表了整个网络本身，另一个是广播地址，它代表了网络全部的主机。网络号是网段中的第一个地址，广播地址是网段中的最后一个地址，这两个地址是不能配置在计算机主机上的。
在IP地址中增加一个subnet-id字段，使二级的IP地址变成为三级的IP地址。这种做法叫做划分子网，划分子网纯属一个单位内部的事情。
VLSM、CIDR都可进一步提高 IP 地址资源的利用率。
（3）IPv4分组格式
P145页图1-84注意即可。
（4）IP封装与分片
IP数据报处于网络层
（5）路由协议
路由协议的核心就是路由算法
（6）路由信息协议RIP
是一种分布式的基于距离向量的路由选择协议。它允许一条路径最多只能包含15个路由器。距离的最大值为16时即为不可达。
RIP协议要求网络中的每一个路由器都要维护从它自己到其他每一个目的网络的距离记录，并依此来形成自己的路由表。且按固定时间（一般为30s）和相邻路由器交换路由表。RIP属于应用层协议，它使用运输层的用户数据报UDP进行传送。
（7）开放最短路径优先协议OSPF
是分布式的链路状态路由协议。每个路由器需要定期（10s）向邻居路由器发送HELLO分组。如果40s都没有收到邻居的HELLO信息，则认为该邻居是不连通的，应该立即修改链路状态数据库中所对应的记录，并要重新计算路由表。（即触发更新）
除了HELLO问候分组外，OSPF协议还有4种分组：链路状态更新分组、链路状态确认分组、数据库描述分组、链路状态请求分组。
（8）边界网关协议BGP
是不同自治系统的路由器之间交换路由信息的协议。BGP只是尽力找一条能够到达目的网络且比较好的路由（不能兜圈子），而不像内部网关协议一样要寻找一条最佳路由。
当一个BGP发言人与其他自治系统中的BGP发言人交换路由信息时，首先要建立TCP连接，然后在此连接上交换BGP报文以建立BGP会话，利用BGP会话交换路由信息。
BGP-4共有4种报文：打开报文、更新报文、保活报文、通知报文。
（9）组播协议PIM 与MOSPF
PIM能在现砋IP网上传输组播数据。PIM是一种独立于路由协议的组播协议，可以工作在PIM-DM（密集模式，报文分组默认向所有端口转发）和PIM-SM（疏松模式，只向有请求的端口发送组播数据）。
MOSPF是为单播路由组播使用设计的，属于PIM-DM的组播路由协议。它依赖于OSPF作为单播路由协议，在一个OSPF/MOSPF网络中每个路由器都维持一个最新的全网络拜年结构图。
（10）地址解析协议ARP与反向地址解析协议RARP
ARP：将IP地址转换为相应物理地址
RARP：正好相反
（11）Internet控制报文协议ICMP
ICMP协议允许路由器报告差错情况和提供有关异常情况的报告。ICMP报文有ICMP差错报文和ICMP询问报文两种。
注意P153表1-8几种ICMP报文及功能。
（12）IPv6 协议
IPv6是“Internet Protocol Version 6”的缩写，也被称作下一代互联网协议，它是由IETF设计的用来替代现行的IPv4协议的一种新的IP协议。
IPv6是为了解决IPv4所存在的一些问题和不足而提出的，同时它还在许多方面提出了改进，例如路由方面、自动配置方面。经过一个较长的IPv4和IPv6共存的时期，IPv6最终会完全取代IPv4在互连网上占据统治地位。对比IPv4，IPv6有如下的特点，这些特点也可以称作是IPv6的优点：简化的报头和灵活的扩展；层次化的地址结构 ；即插即用的连网方式 ；网络层的认证与加密 ；服务质量的满足 ；对移动通讯更好的支持。
（13）IPv6 地址
从IPv4到IPv6最显著的变化就是网络地址的长度。RFC 2373 和RFC 2374定义的IPv6地址，就像下面章节所描述的，有128位长；IPv6地址的表达形式一般采用32个十六进制数。
IPv6中可能的地址有2 ≈ 3.4×10个。也可以想象为16个因为32位地址每位可以取16个不同的值。
在很多场合，IPv6地址由两个逻辑部分组成：一个64位的网络前缀和一个64位的主机地址，主机地址通常根据物理地址自动生成，叫做EUI-64（或者64-位扩展唯一标识）。
（14）IPv6 分组格式
IPv6包头长度固定为40字节，去掉了IPv4中一切可选项，只包括8个必要的字段，因此尽管IPv6地址长度为IPv4的四倍，IPv6包头长度仅为IPv4包头长度的两倍。
（15）IPv6 地址自动配置
IPv6 的一个重要目标是支持节点即插即用。也就是说，应该能够将节点插入 IPv6 网络并且不需要任何人为干预即可自动配置它。
自动配置的类型
IPv6 支持以下类型的自动配置：
全状态自动配置。
无状态自动配置。
IPv6 移动性
移动设备的迅速普及带来了一项新的要求：设备必须能够在 IPv6 Internet 上随意更改位置但仍维持现有连接。为提供此功能，需要给移动节点分配一个本地地址，通过此地址总可以访问到它。在移动节点位于本地时，它连接到本地链路并使用其本地地址。在移动节点远离本地时，本地代理（通常是路由器）在该移动节点和正与其进行通信的节点之间传递消息。
（16）邻节点发现过程
邻居发现协议中定义了5种类型的信息：路由器宣告、路由器请求、路由重定向、邻居请求和邻居宣告。
（17）IPv4 向IPv6 的过渡
对于IPV4向IPV6技术的演进策略，业界提出了许多解决方案。特别是IETF组织专门成立了一个研究此演变的研究小组NGTRANS，已提交了各种演进策略草案，并力图使之成为标准。纵观各种演进策略，主流技术大致可分如下几类：
双栈策略
隧道技术
TB（Tunnel Broker，隧道代理）
双栈转换机制（DSTM）
协议转换技术
SOCKS64
传输层中继（Transport Relay）
应用层代理网关（ALG）
2、传输层协议TCP与UDP
（1）TCP 协议
TCP是面向连接的协议，提供可靠的、全双工的、面向字节流的、端到端的服务。
（2）TCP 定时管理机制
重传机制是保证TCP可靠性的重要措施。
（3）TCP 拥塞控制策略（含RED）
TCP拥塞控制主要有以下4种方法：慢开始、拥塞避免、快重传、快恢复、随机早期检测RED。
（4）UDP 协议
UDP只在IP的数据报服务之上增加了很少一点的功能，即端口的功能和差错检测的功能。
3、应用层协议
（1）域名系统DNS
功能是把Internet中的主机域名解析为对应的IP地址。域名系统DNS是一个联机分布式数据库系统。工作方式采用客户服务器方式。
每一级地域名都由英文字母和数字组成（不超过63个字符，并且不区分大小写字母），完整的域名不超过255个字符。
目前顶级域名（TLD）有国家顶级域名、国际顶级域名、通用顶级域名三大类。
域名服务器分为根域名服务器、顶级域名服务器、权限域名服务器和本地域名服务器4种不同类型。
在域名的解析过程上，本地域名服务器可以采用递归查询和迭代查询两种查询方式。
（2）电子邮件协议
有发送协议SMTP、接收协议POP3/IMAP4。
邮件保密：PGP协议、PEM协议。
（3）文件传输协议 FTP
主要功能是养活或消除在不同操作系统下处理文件的不兼容性。
FTP的客户和服务器之间需要建立两个TCP连接：控制连接和数据连接。
FTP的命令主要有get、put、mput、mget、ls。
（4）远程登录协议Telnet
一个TELNET连接就是一个用来传输带有TELNET控制信息数据的TCP的连接。
（5）Web应用与HTTP 协议
www使用统一资源定位符URL来标识分布在整个INTERNET上的文档。
Web文档有三类：静态WEB文档、动态WEB文档、活动WEB文档。
超文本传输协议（HTTP）。
（6）动态主机配置协议DHCP
动态主机設定協定（DHCP）是一种使网络管理员能够集中管理和自动分配 IP 网络地址的通信协议。在 IP 网络中，每个连接 Internet 的设备都需要分配唯一的 IP 地址。 DHCP 使网络管理员能从中心结点监控和分配 IP 地址。当某台计算机移到网络中的其它位置时，能自动收到新的 IP 地址。
DHCP 使用了租约的概念，或称为计算机 IP 地址的有效期。租用时间是不定的，主要取决于用户在某地联接 Internet 需要多久，这对于教育行业和其它用户频繁改变的环境是很实用的。通过较短的租期， DHCP 能够在一个计算机比可用 IP 地址多的环境中动态地重新配置网络。
DHCP 支持为计算机分配静态地址，如需要永久性 IP 地址的 Web 服务器。
DHCP 和另一个网络 IP 管理协议 BOOTP 类似。目前两种配置管理协议都得到了普遍使用，其中 DHCP 更为先进。 某些操作系统，如 Windows NT/2000，都带有 DHCP 服务器。 DHCP 或 BOOTP 客户端是装在计算机中的一个程序，这样就可以对其进行配置操作。
（7）P2P 应用协议
P2P是peer-to-peer的缩写
点对点技术（peer-to-peer，简称P2P）又称对等互联网络技术，是一种网络新技术，依赖网络中参与者的计算能力和带宽，而不是把依赖都聚集在较少的几台服务器上。但P2P并非纯粹的点对点技术，实为解作群对群（Peer-to-Peer）。在虚拟私人网络××× （Virtual Private Network）中，也有P2P这个名称，它才是真正解作点对点（Point-to-Point）。
下面试图用三句话来揭示P2P的影响：
对等联网：是只读的网络的终结（Peer-to-peer is the end of the read-only Web）
对等联网：使你重新参与互联网（Peer-to-peer allows you to participate in the Internet again）
对等联网：使网络远离电视（Peer-to-peer steering the Internet away from TV）如上文所言，P2P不是一个新思想，从某些角度看它甚至是整个最初创建互联网的最基本的思想。我们不妨花时间作一点回顾。
4、代理与NAT
应用层代理工作在TCP/IP模型的应用层之上，它只能用于支持代理的应用层协议（如HTTP、FTP）。
网络地址转换（NAT）有三种类型：静态NAT、动态地址NAT、端口地址转换PAT。
5、无线网路协议
（1）移动IP 协议
教材上暂时没有，请参阅以下文章
移动IP技术简介 <http://bbs.ldbit.cn/thread-1924-1-1.html>
（2）无线TCP
教材上暂无内容。
（3）无线Web协议 WAP
WAP协议栈的组成结构：WAE（应用层即无线应用环境）、WSP（无线会话层）、传输协议层（WTP）、安全协议层（WTLS）、数据报协议层（WDP）
转载于:https://blog.51cto.com/zjskobe/709534