5.1 因特网概述
我们知道因特网是一个很大的互联网,它由大量的通过路由器互联起来的物理网络构成,我们下思考几个问题
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为什么因特网要考虑包容多种物理网络技术呢?
因为价格低廉的局域网只能够提供短距离的高速通信,而能够跨越长距离的广域网不能够提供费用较低的局部通信,也就是说没有那种网络技术可以满足所有需求,因此就需要考虑多种底层硬件技术。
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为什么要进行网际互联呢?
因为作为用户的我们希望能够实现在全球范围内任意两台主机之间的通信,各个物理网络中的用户也希望有一个不受任何物理网络边界限制的通信系统。
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网际互联的作用是什么?
实际上网际互联的作用就是它能够隐藏底层的细节,使互联网可以看成是一个单一的虚拟的网络,所有计算机都与它相连,而不管实际的物理连接如何。正如左边的图一样,从用户的角度来看互联网可以看成是单个网络,尽管它的范围遍布全球,也就是说对于普通的用户来说它是不知道同时他也不关心网络互联的细节的。从右边的图我们可以看出,实际上因特网是多个物理网络通过路由器互联起来的集合,每个物理网络中的主机以及互联设备、路由器必须要运行TCP/IP协议软件以允许应用程序可以把互联网当做一个单独的物理网络来使用。
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如何实现网络互连?
在TCP/IP体系中网络成也被成为互联网络层或IP层,用来提供互联网主机之间的通信服务,也就是说通过TCP/IP体系结构中的网络层中使用的各种协议来实现网际互联的,当然最主要的协议被称为网际协议IP。
IP层主要功能是负责为不同物理网络上的主机提供通信服务。实际上实现网际互联是一件非常复杂的工作,这里需要考虑很多问题
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如何屏蔽异种网络的差异(各个物理网络有自己的编址方式)?
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统一网络地址—>IP地址(32比特)
为了方便任意主机之间的通信,在因特网中需要采用统一的方式来标识所有的主机,所以TCP/IP的设计人员选择了一种类似于物理网络编址的方案,即给每一台主机都分配一个32位比特的整数地址,就成为网际协议地址,就是我们熟知的IP地址,所以在后面的学习中如何分配和使用IP地址使我们要重点学习的内容。
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统一数据格式—>IP分组(IP数据报、IP数据包、IP包)
网络层传输的单位是分组在网际互连时对数据格式进行了统一,成为IP分组,也被成为IP数据报,IP包等。IP分组的格式以及IP分组的分析也是非常重要的知识。
实际上IP编址和IP数据报是支持TCP/IP软件隐藏物理网络网络细节使构成的互联网看起来是一个统一实体的基础
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如何实现全网的数据传输和交换
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网络之间的数据包寻径、转发—>IP分组的转发
互联网中通信双方可能位于不同的物理网络中,怎样才能使IP分组从源主机抵达目的主机呢?这就需要依托工作在网络层互连各物理网络的设备也就是路由器,因为路由器中有路由表,里面保存着到各个物理网络的路由信息,所以我们还要重点学习IP分组的转发
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路由表的产生和动态刷新—>因特网的路由协议
IP分组转发的时候需要查找路由表,路由表的正确与否就决定了IP包转发能否成功,因此路由表的产生和维护也是一个关键问题。互联网是一个大型网络为了提高路由信息维护的准确性和效率也提出了自治系统概念以及一系列的路由选择算法和协议
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差错处理—>因特网控制报文协议ICMP
同样在IP分组被转发的过程中可能会发生差错,因此在网络互联的时候还需要差错控制机制,差错处理是由IP协议和因特网控制报文协议ICMP共同完成。
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通过以上几个问题我们知道了要想实现在全球范围内主机之间的通信必须要进行网际互连,要想实现网际互连首先要统一地址、数据格式、然后在IP协议和它配套的ICMP协议的共同作用下来实现这一复杂的工作。在第二章我们已经学习过IP协议是TCP/IP体系结构中最重要的协议之一,IPv4出现在上世纪70年代末,是第一个被实际应用的IP协议的版本且一直使用到现在,后面我们就要进入到我们和核心内容IPv4的学习。