在TCP/IP体系结构中，（66）协议可将IP地址转化为MAC地址；（67）协议属于应用层协议。..

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第66题

知识点： IP地址应用层协议 MAC TCP TCP/IP TCP/IP体系结构体系结构应用层

关键词： IP地址 MAC地址 TCP/IP 协议应用层 AC TCP 章/节：网络基础知识

在TCP/IP体系结构中，（66）协议可将IP地址转化为MAC地址；（67）协议属于应用层协议。

A. RARP

B. ARP

C. ICMP

D. TCP

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第66题 2009年下半年

59%

某主机的IP地址为200.15.13.12/22，其子网掩码是（66)。

第68题 2018年下半年

42%

在TCP/IP 协议体系结构中，（）为不可靠传输层协议。

第69题 2014年上半年

46%

在TCP/IP协议栈中，ARP协议的作用是（69），RARP协议的作用是（70）。


知识点讲解
· IP地址 · 应用层协议 · MAC · TCP · TCP/IP · TCP/IP体系结构 · 体系结构 · 应用层

IP地址

概述

IP地址是连入互联网中的所有计算机由授权单位分配的地址号码。为了实现连接到该虚拟网络上的节点之间的通信，互联网为每个节点（入网的计算机）分配一个互联网地址（简称IP地址），并且应当保证这个地址是全网唯一的。为了保证IP地址可以覆盖网上的所有节点，IP地址的地址空间应当足够大。目前的IP地址（IPv4：IP第4版本）由32个二进制位表示，并且，每8个二进制位为一个位组（字节），整个IP地址空间占4个字节，分别表示主机所在的网络，以及主机在该网络中的标识。即：IP地址（32）=Netid+Hostid。显然，处于同一个网络的各个节点，其网络标识（Netid）是相同的。

IP地址的组成

IP地址采取层次结构，按逻辑网络结构进行划分。一个IP地址由两部分组成：网络号（Netid）和主机号（Hostid）。IP地址由32位二进制数值组成（4字节），但为了方便用户的理解和记忆，它采用了点分十进制标记法，即将4字节的二进制数值转换成4个十进制数值，每个数值小于等于255，数值中间用"．"隔开，表示成w.x.y.z的形式。

IP地址的分类

按照IP地址的逻辑层次，IP地址可以分为A、B、C、D、E5类。A类IP地址用于大型网络，B类IP地址用于中型网络，C类IP地址用于小规模网络，最多只能连接256台设备，D类IP地址用于多目的地址发送，E类则保留为今后使用。

A类地址：A类地址的网络标识占1字节，网络中的主机标识占3字节。A类地址的特点是网络标识的第一比特取值必须为"0"。A类地址的一般结构为："0（1） Netid（7）Hostid（24）"，其中括号内的数字表示对应字段所占的比特数。A类地址允许有126个网络，每个网络大约允许有1670万台主机，通常分配给拥有大量主机的网络，例如主干网。

B类地址：B类地址的网络标识占2字节，网络中的主机标识占2字节。B类地址的特点是网络标识的前2个比特取值必须为"10"。B类地址的一般结构为："10（2） Netid（14）Hostid（16）"。B类地址允许有16 384个网络，每个网络允许有65 533台主机，适用于节点比较多的网络。

C类地址：C类地址的网络标识占3字节，网络中的主机标识占1字节。C类地址的特点是网络标识的前3个比特取值必须为"110"。C类地址的一般结构为："110（3） Netid（21）Hostid（8）"。具有C类地址的网络允许有254台主机，适用于节点比较少的网络，例如校园网。

D类地址：用于多址投递系统。一般结构为：1110（4） Multicast-Address（28）。

E类地址：保留未用。一般结构为：1111（4）…。

互联网规定Hostid为全"0"的IP地址，不分配给任何主机，仅用于表示该网络的互联网网络地址；Hostid为全"1"的IP地址，不分配给任何主机，用作广播地址，对应分组传递给该网络中的所有节点（能否执行广播，则依赖于支撑的物理网络是否具有广播的功能）；32位为全"1"的IP地址，也被认为是本网的广播地址（称为有限广播地址），通常由无盘工作站启动时使用。

IP地址的表示

为了便于记忆，通常采用4个十进制数来表示一个IP地址，十进制数之间采用句点"．"予以分隔。这种IP地址的表示方法也被称为点分十进制法。例如，125.10.2.8表示一个A类地址，对应的二进制表示为：01111101.00001010.00000010.00001000或者7D.0A.02.08。因此：

.A类网络的IP地址范围为1.0.0.1~127.255.255.254。

.B类网络的IP地址范围为128.1.0.1~191.255.255.254。

.C类网络的IP地址范围为192.0.1.1~223.255.255.254。

子网掩码

子网掩码（Subnet Mask）也是一个用32个二进制位表示的地址。并且，也被书写为用小数点"．"分隔的4个十进制数。其书写规则是：凡是IP地址的网络和子网标识部分均用二进制数"1"表示，凡是子网中IP地址的主机部分均用二进制数"0"表示，以此告知系统网络的真正划分，方便网络寻址。

例如，电信部门可以申请一个B类网络地址，并将主机标识（占16位）中的前12位用作子网标识，分配给不同的入网企业，则可进一步接纳4094个企业的局域网，每个企业可接14台主机，此时的子网掩码为255.255.255.240。对于A、B和C三类网络，默认的子网掩码分别为255.0.0.0、255.255.0.0和255.255.255.0。

将两个IP地址分别和子网掩码做二进制"与"运算，如果得到的结果相同，则属于同一个子网，否则属于不同的子网。

应用层协议

应用层协议主要有以下7个。

.虚拟终端协议Telnet，用于实现互联网中远程登录功能。

.文件传输协议FTP，用于实现互联网中交互式文件传输功能。

.简单邮件协议SMTP，用于实现互联网中电子邮件传送功能。

.域名服务DNS，用于实现网络设备名字到IP地址映射的网络服务。

.路由信息协议RIP，用于网络设备之间交换路由信息。

.网络文件系统NFS，用于网络中不同主机间的文件共享。

.超文本传输协议HTTP，用于WWW服务。

MAC

MAC的主要功能是控制对传输介质的访问，MAC与网络的具体拓扑方式以及传输介质的类型有关，主要是介质的访问控制和对信道资源的分配。MAC层还实现帧的寻址和识别，完成帧检测序列产生和检验等功能。

TCP

TCP是面向连接的通信协议，通过三次握手建立连接，通信完成时要拆除连接，由于TCP是面向连接的，所以只能用于端到端的通信。

TCP提供的是一种可靠的数据流服务，采用“带重传的肯定确认”技术实现传输的可靠性。TCP还采用一种称为“滑动窗口”的方式进行流量控制，所谓窗口，实际表示接收能力，用以限制发送方的发送速度。

如果IP数据包中有已经封装好的TCP数据包，那么IP将把它们向“上”传送到TCP层。TCP将包排序并进行错误检查，同时实现虚电路之间的连接。TCP数据包中包括序号和确认，所以未按照顺序收到的包可以被排序，而损坏的包则可以被重传。

TCP将它的信息发送到更高层的应用程序，例如Telnet的服务程序和客户程序。应用程序轮流将信息送回TCP层，TCP层便将它们向下传送到IP层、设备驱动程序和物理介质，最后传送到接收方。

面向连接的服务（例如Telnet、FTP、rlogin、X Windows和SMTP）需要高度的可靠性，所以它们使用了TCP。DNS在某些情况下使用TCP（发送和接收域名数据库），但使用UDP传送有关单个主机的信息。

TCP/IP

由于OSI协议的实现较为复杂，运行效率低，很少有厂商推出符合OSI标准的商用产品。目前，互联网上广泛使用的是TCP/IP。TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol，传输控制协议／互联网络协议）是Internet上不同子网之间的主机进行数据交换所遵守的网络通信协议。TCP/IP一般泛指所有与Internet有关的一系列网络协议的总称，其中TCP和IP是其中最重要的两个协议。TCP/IP体系结构主要由四层构成，分别为网络接口层、网络层、传输层和应用层。

TCP/IP采用的四层体系结构与OSI参考模型采用的七层体系结构是对应的，它们的结构对比如下图所示。

TCP/IP与OSI体系结构的对比

网络接口层

网络接口层也称链路层（Link Layer）或数据链路层，相当于OSI/RM参考模型的第1层和第2层，负责与网络中的传输介质打交道。常用的链路层技术主要有以太网（Ethernet）、令牌环（Token Ring）、光纤数据分布接口（FDDI）、X.25、帧中继（Frame Relay）、ATM等。

网络层

网络层的作用是将数据包从源主机发送出去，并且使这些数据包独立地到达目标主机。数据包传送过程中，到达目标主机的顺序可能不同于它们被发送时的顺序。因为网络情况复杂，随时可能有一些路径发生故障或是网络中的某处出现数据包的堵塞。网络层提供的服务是不可靠的，可靠性由传输层实现。

传输层

传输层提供应用程序之间的通信。传输层提供了可靠的传输协议TCP和不可靠的传输协议UDP。TCP是一个可靠的、面向连接的协议，允许在因特网上的两台主机之间进行信息的无差错传输。在网络传输过程中，为了保证数据在网络中传输的正确、有序，要使用“连接”的概念，一个TCP连接是指在传输数据前先要传送三次握手信号，以使双方为数据的传送做准备。UDP是用户数据报协议，使用此协议时，源主机一有数据就发送出去，不管发送的数据包是否能到达目标主机、数据包是否会出错，收到数据包的主机都不会通知发送方其是否正确地收到了数据，因此UDP是一种不可靠的传输协议。

应用层

应用层直接为用户的应用进程提供服务，如支持万维网应用的HTTP，支持电子邮件的SMTP，支持文件传送的FTP等。

TCP/IP体系结构

虽然OSI/RM已成为计算机通信体系结构的标准模型，但因OSI/RM的结构过于复杂，实际系统中采用OSI/RM的并不多。

目前，使用最广泛的可互操作的网络体系结构是TCP/IP协议体系结构。TCP/IP协议集由Internet工作委员会发布并已成为互联网标准。与OSI/RM的情况不同，从不存在正式的TCP/IP层次结构模型，但根据已开发的协议标准，可以根据通信任务将其分成4个比较独立的层次，如下表所示。

TCP/IP层次结构

（1）网络接口层：网络接口层也称网络访问层，简称接口层或访问层，负责将IP数据报封装成适合在物理网络上传输的帧格式并传输，或将从物理网络接收到的帧解封，取出IP数据报交给网络互联层。TCP/IP并没有对网络体系结构底层给出定义，网络接口层实际上就是TCP/IP与其赖以存在的各种通信网络之间的接口。网络接口可能是一个简单的设备驱动程序，也可能是一个复杂的具有数据链路协议的子系统，如Ethernet、ARPANET、PDN（Public Data NetWork，公用数据网）、MILNET、IEEE 802.3 CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect，载波监听多路访问／冲突检测）、IEEE 802.4 Token Bus和IEEE 802.5 Token Ring等。严格来说，这些都不属于TCP/IP协议集，但却是TCP/IP的实现基础。

（2）网络互联层：网络互联层也称网络层或互联网层，负责将数据报独立地从信源传送到信宿，主要解决路由选择、阻塞控制和网络互联等问题，在功能上类似于OSI体系结构中的网络层。网络互联层是TCP/IP体系结构的核心，该层最重要的协议称为IP协议，因此网络互联层又称IP层。

（3）传输层：负责在源主机和目的主机之间提供端到端的数据传输服务，相当于OSI体系结构中的传输层。本层主要定义了两个传输协议，一个是可靠的、面向连接的TCP协议；另一个是不可靠的、无连接的用户数据报协议（User Datagram Protocol，UDP）。TCP和网络层的IP协议是互联网中的两个最重要的协议，以至于TCP/IP体系结构和TCP/IP协议集就以这两个协议的名称来命名。

（4）应用层：应用层包含了所有的高层协议，常见的如简单网络管理协议（Simple Network Management Protocol，SNMP）、超文本传输协议（Hypertext Transfer Protocol，HTTP）、FTP、SMTP、域名服务（Domain Name Server，DNS）和Telnet等。

TCP/IP协议集作为一种十分流行的网络体系结构，已成为事实上的工业标准。TCP/IP体系结构没有明显地区分每一层中“服务”、“接口”与“协议”的概念，各层中“接口”与“层”之间的区分也太模糊。TCP/IP的各层与OSI/RM的层次对应关系如下表所示，但这种对应并不是十分严格的。

OSI/RM与TCP/IP的层次对应关系

体系结构

RPR的体系结构如下图所示。RPR采用了双环结构，由内层的环1和外层的环0组成，每个环都是单方向传送。相邻工作站之间的跨距包含传送方向相反的两条链路。RPR支持多达255个工作站，最大环周长为2000km。

RPR体系结构

应用层

TCP/IP的应用层大致对应于OSI模型的应用层和表示层，应用程序通过本层协议利用网络。这些协议主要有FTP、TFTP、HTTP、SMTP、DHCP、NFS、Telnet、DNS和SNMP等。

文件传输协议（File Transport Protocol，FTP）是网络上两台计算机传送文件的协议，是通过Internet把文件从客户端复制到服务器上的一种途径。

简单文件传输协议（Trivial File Transfer Protocol，TFTP）是用来在客户端与服务器之间进行简单文件传输的协议，提供不复杂、开销不大的文件传输服务。TFTP协议设计的时候是进行小文件传输的，因此它不具备通常的FTP的许多功能，它只能从文件服务器上获得或写入文件，不能列出目录，也不进行认证。它传输8位数据。

超文本传输协议（Hypertext Transfer Protocol，HTTP）是用于从WWW服务器传输超文本到本地浏览器的传送协议。它可以使浏览器更加高效，使网络传输减少。它不仅保证计算机正确快速地传输超文本文档，还确定传输文档中的哪一部分，以及哪部分内容首先显示等。

简单邮件传输协议（Simple Mail Transfer Protocol，SMTP）是一种提供可靠且有效的电子邮件传输的协议。SMTP是建模在FTP文件传输服务上的一种邮件服务，主要用于传输系统之间的邮件信息并提供与来信有关的通知。

动态主机配置协议（Dynamic Host Configuration Protocol，DHCP）分为两个部分，一个是服务器端，另一个是客户端。所有的IP网络设定数据都由DHCP服务器集中管理，并负责处理客户端的DHCP要求；而客户端则会使用从服务器分配下来的IP环境数据。DHCP透过“租约”的概念，有效且动态地分配客户端的TCP/IP设定。DHCP分配的IP地址可以分为三种方式，分别是固定分配、动态分配和自动分配。

网络文件系统（Net File System，NFS）是FreeBSD支持的文件系统中的一种，允许一个系统在网络上与他人共享目录和文件。通过使用NFS，用户和程序可以像访问本地文件一样访问远端系统上的文件。

远程登录协议（Telnet）是登录和仿真程序，它的基本功能是允许用户登录进入远程主机系统。以前，Telnet是一个将所有用户输入送到远方主机进行处理的简单的终端程序。它的一些较新的版本在本地执行更多的处理，于是可以提供更好的响应，并且减少了通过链路发送到远程主机的信息数量。

域名系统（Domain Name System，DNS）用于命名组织到域层次结构中的计算机和网络服务。在Internet上域名与IP地址之间是一一对应的，域名虽然便于人们记忆，但机器之间只能互相认识IP地址，它们之间的转换工作称为域名解析，域名解析需要由专门的域名解析服务器来完成，DNS就是进行域名解析的服务器。DNS通过对用户友好的名称查找计算机和服务。当用户在应用程序中输入DNS名称时，DNS服务可以将此名称解析为与之相关的其他信息，如IP地址。

简单网络管理协议（Simple Network Management Protocol，SNMP）是为了解决Internet上的路由器管理问题而提出的，它可以在IP、IPX、AppleTalk、OSI及其他用到的传输协议上被使用。SNMP事实上指一系列网络管理规范的集合，包括协议本身、数据结构的定义和一些相关概念。目前SNMP已成为网络管理领域中事实上的工业标准，并被广泛支持和应用，大多数网络管理系统和平台都是基于SNMP的。

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