1.網絡軟件

網絡軟件一般包括網絡操作系統、網絡協議軟件、網絡管理軟件、網絡通信軟件、網絡應用軟件五部分組成。其中最重要的網絡操作系統和網絡協議軟件。

1.1網絡操作系統

網絡操作系統除了具有文件管理、設備管理和存儲器管理等功能外，還能夠提供高效、可靠的網絡通信能力及多種網絡服務。

目前，用得最廣泛的網絡操作系統主要有Windows 2000 Server、Linux和UNIX。

< Windows 2000 Server >

Windows 2000 Server在市場上的占有率越來越大，主要是因為它具有4個優越的特性：

第一，它大量采用公開的網絡協議標準，使其更容易與Internet連接。

第二，它能在不同平臺上運行，可以建立多種類型的網絡服務器，如Web服務器、郵件服務器、文件服務器和打印服務器等。

第三，它具有強大的活動目錄服務及域管理功能，極大地方便了集中對網絡資源進行控制和管理。

第四，它的用戶界面秉承Windows版本一貫風格，使初學者容易學習，是適合各級用戶的高性能的C/S應用平臺。

<UNIX>

UNIX操作系統是一個十分成熟的多用戶、多任務的網絡操作系統。目前主要用于工程應用、科學計算和Internet服務器等領域，其主要具有以下三個重要特性：

第一，UNIX系統在安全方面是任何一種操作系統都不能與之相比的，很少有計算機病毒侵入。近幾年，UNIX操作系統以其良好的安全性和保密性證實了這一點。

第二，UNIX系統自身提供了多種應用功能，安裝UNIX后，即可以得到諸如路由、防火墻、域名服務和自動IP地址分配之類的操作所需的程序。

第三，UNIX和Internet的完美結合使其成為運行TCP/IP協議的首選平臺，如Internet中擔當服務器角色的計算機八成以上都使用UNIX操作系統。

但是UNIX只能運行在少數幾家廠商制造的硬件平臺上，所以在硬件的兼容性方面不夠好。

< Linux >

Linux是一個遵循UNIX命令及體系結構的多任務和多用戶網絡操作系統，被廣大業內人士普遍認為是最具有發展前途的操作系統，這是由Linux優越的性能所決定的：

首先，它的源代碼開放。Linux許多組成部分的源代碼是完全開放的，任何人都可以通過Internet得到，開發并發布。目前著名的Linux版本有Red Hat Linux和紅旗Linux。

其次，它支持多種硬件平臺。Linux可以運行在多種硬件平臺上，還支持多處理器的計算機。

同時它還支持多種通信協議。在Linux中可以使用所有的網絡服務，如網絡文件系統、遠程登錄和接入Internet等。

盡管Linux有如此多的特點，但是它最致命的缺點是其版本繁多卻相互之間不兼容。和Windows相比，其文件組織形式、操作方法都相對復雜，因此至今未能普及。

1.2網絡協議軟件

在網絡中，通信協議扮演著重要的角色。無論使用哪種網絡連接方式，都需要相應的通信協議的支持。如果沒有網絡通信協議，資源就無法共享，那么網絡連接就失去了意義。最常用的通信協議有TCP/IP、NetBEUI、NWLink IPX/SPX/NetBIOS兼容傳輸協議等等。

<TCP/IP協議>

“TCP/IP協議”是大家最熟知的、最流行的網絡通信協議，也是Internet的基礎，可以跨越由不同硬件體系和不同操作系統的計算機相互連接的網絡進行通信。

Microsoft在其Windows版本中內置了該協議，而且在Windows XP以上版本中都是自動安裝的。

<NetBEUI>

NetBEUI是一個小巧而高效的協議。微軟公司在它各個操作系統上都內置了這種NetBEUI協議，不需要進行什么設置，僅安裝即可。

NetBEUI協議是專門為通常不超過200臺計算機組成的小型局域網而設計的協議，不具有跨網段工作的能力，即NetBEUI協議不具備路由功能。因此，如果你的計算機安裝了多塊網卡，每塊網卡連接著不同的網段或者想使你的局域網與通過路由器相連的另一個局域網通信時，就不能選用這種協議了。

< IPX/SPX/NetBIOS協議>

IPX/SPX/NetBIOS協議是Novell公司的通信協議集，不需要進行什么設置，僅安裝即可。與NetBEUI協議不同的是，IPX/SPX協議在設計之初就考慮了多個網段問題，具有很強的路由功能，因此它可以應用于大型網絡中。

2.IP地址

IP是英文Internet Protocol的縮寫，意思是“網絡之間互連的協議”，工作在TCP/IP體系結構的網絡層。

IP協議是將整個因特網互聯在一起的黏合劑，任何廠家生產的計算機，只要遵守IP協議就可以與因特網互連互通。

IP?地址則是按照IP 協議規定的格式，為每一個正式接入到Internet 的主機所分配的、在全世界范圍內是唯一的通信地址，它是網絡層及以上各層所使用的地址，是一種邏輯地址。

IP地址現有兩個版本：——IPv4版本，主宰著今天的因特網——IPv6版本，剛剛部署到部分網絡中，是未來的因特網。我們通常所講的IP地址是指IPv4版本中的IP地址

2.1<IP地址表示方式——點分十進制法>

IPv4地址是一個32位的二進制編址，在機器中存放的IP地址是連續的二進制代碼。為提高可讀性，每8位一組，用十進制表示，并利用點號分割各部分，這種方法稱為點分十進制法，其全部IP地址范圍可表示為0.0.0.0到255.255.255.255。

2.2IPv4地址：：={<網絡號>，<主機號>}

人們在使用IP地址的時候又在邏輯上將其分為了兩部分

IPv4地址是一個32位的二進制編址，都由網絡號net-id和主機號host-id兩部分構成：

一個網絡號在整個因特網范圍內必須是惟一的，而一個主機號則是在它前面的網絡號所指明的網絡范圍內必須是唯一的，由此一個IP地址在整個因特網范圍內是唯一的。

從IP地址的結構上來看，IP地址并不僅僅指明一個主機，還指明了主機所連接的網絡。如果一個主機的地理位置不變，但將其連接到另外一個網絡上，那么這個主機的IP地址必須改變。

注：IP地址是可以改變的

2.3IP地址編址方案

IPv4根據網絡規模，采用分類編址方法，將IP地址分為A到E五類，A、B、C類稱為基本類，用于主機地址，而D類用于組播，E類則為保留不用。

（1）???A類、B類、C類IP地址的網絡號字段分別為1個，2個，3個字節長，同時在網絡號字段的最前面有1-3位的類別位，分別為0，10，110.

（2）???A類、B類、C類IP地址的主機號字段分別為3個，2個，1個字節長。

（3）???D類地址的前4位為1110，用于一對多的廣播通信。

（4）???E類地址的前4位為1111，保留為以后使用。

為什么將IP地址分為A類、B類、C類呢？

因為各種網絡的規模差異很大，有的網絡擁有很多主機，如IBM公司覆蓋全世界的網絡，有的網絡上的主機則很少，如一個小學學校的網絡。

A類地址的網絡號字段占一個字節，只有七位可供使用，因為字段的第一位已固定為0。可指派的網絡號是126個，即128-2。細心的同學一定會有這樣的疑問，最大網絡數為什么是126而不是128個呢？減2的原因有兩個：一是，IP地址中的全0表示this。網絡號字段全為0的IP地址即全為0的IP地址是保留地址，意思是“本網絡”；二是，網絡號為127，即后7位全為1，這樣的網絡號是用來為本地軟件環回測試本主機進程之間的通信的。（127.x.x.x，xxx為非全0或者非全1的任何數,若主機發送一個目的地為127.x.x.x的IP數據報，本主機中的協議軟件就會處理數據報中的數據，而不會把數據發送到任何的網絡中去）

而A類地址的主機號，占3個字節，因此每個A類網絡中的最大主機數是224-2。這里減2的原因：全0的主機號字段表示該IP地址是“本主機”所連接到的單個網絡地址，例如一個主機的IP地址為5.6.7.8，那么該主機所在的網絡地址就是5.0.0.0。而全是1則表示該網絡上的所有主機。

整個IP地址空間共有2的32次方個地址，A類地址空間共有2的31次方個地址，占整個地址空間的50%。

而B類地址網絡號字段有2個字節，但前面的（10）兩位已經固定了，因此不存在網絡數總數-2的問題，但是128.0.0是不可指派的，可以指派的最小網絡位128.0.1因此最大網絡個數就是2的14次方-1，而每個網絡中最大主機數應該為2的16次方-2理由同上

C類地址有三個字節的網絡號字段，最前面3位以固定，還有21位可以分配，192.0.0.0不可以指派，可以指派的最小單位是192.0.1.0，一次C類可以指派的網絡總數是2的21次方-1，每一個C類地址空間共有2的8次方-2個主機

同學們需要注意的是，當某個單位申請到一個IP地址時，實際上是獲得了具有同樣網絡號的一段地址，具體的主機號則是由該單位自行分配，只要做到在單位管轄內的范圍里無重復的主機號即可。如南京理工大學申請了一個C類IP地址202.119.81.0，實際上是獲得了從202.119.81.0-255的一共256個地址。

<IPv6地址>

當一個擁有231人口的國家中每個人都擁有一個臺式PC、一臺筆記本電腦或者一個IP智能手機時，就不得不使用IPv6地址了。

IPv6是下一代網絡的核心協議，于1992年提出，1998年發表標準協議。我國各主要航空公司已經于2005年率先開始建立IPv6網絡。

IPv6地址是一個128位的二進制序列，這個地址空間意味著在地球表面的每一個平方米面積內，可以容納6?1023個地址，足夠我們使用了，所以出現了會上網的冰箱、會上網的電飯煲、自動網上報警器等各種電器設備。

IPv6地址用冒分十六進制表示法，將地址中每16位為一組，寫成四位的十六進制數，兩組間用冒號分隔。

如105.220.136.100.255.255.255.255.0.0.18.128.140.10.255.255 （點分十進制）

就可以寫成：69DC:8864:FFFF:FFFF:0:1280:8C0A:FFFF?? （冒分十六進制）

子網掩碼

子網劃分的概念

在一個擁有多個物理網絡的單位，將一個網絡塊分成幾個部分供多個物理網絡使用，但這個單位對外仍然表現為一個網絡，這就是子網劃分，分割一個大型網絡得到的一系列小網絡就稱為子網。

子網劃分技術是一種IP地址復用方式，它是將IP地址中原來的主機部分，我們也稱之為本地部分，進一步劃分為“物理網絡”部分和“主機”部分，其中“物理網絡”用于標識同一IP網絡地址下的不同物理網絡，即我們所說的“子網”。

也就是說，網絡號加上子網號后才能全局唯一地標識一個網絡。

總結：一個網絡用不完最大主機數，允許將該網絡劃分為多個部分，方便日后接入不同的組

當一個IP數據包到達128.208.0.0/16（ip地址/16表示網絡號和子網號之和為16位）主路由器時，路由器會根據目的地址將該數據包轉發到相應的子網上去。

如果將主機地址的高7位作為子網地址，主機地址的低9位作為每個子網的主機號，這樣就形成了該B類地址的子網地址表示形式：

假定原來的B類網絡地址為128.208.0.0，那么劃分子網后，

100000001101000000000010?? 00000000??? 128.208.2.0表示第1個子網；

10000000110100000000010?0?? 00000000??? 128.208.4.0表示第2個子網；

10000000110100000000011?0?? 00000000??? 128.208.6.0表示第2個子網；

……

以此類推，在這個方案中，最多就可以有27-2=126個子網，減2的原因同我們上節課講的類似，路由協議不支持全0或全1的子網地址，因此全0和全1的網段都不能使用。每個子網最多可以有2的9次方-2=510臺主機。

在此處網段指的是網絡號+子網號

<子網掩碼>

在這個實際場景中，假定一個Ip數據包已到達主路由器，那么這個路由器是如何將它轉發給相應的子網的呢？

我們知道一個32位的Ip地址（10000001? 11010000??? 00000100?? 00111000）是無法看出來是否包含了有關子網的信息的，需要另外想辦法，這就要使用“子網掩碼”。

子網掩碼一個ip地址，由2部分組成，前半部分由連續的1構成，后半部分由連續的0構成，1的數量是網絡號和子網號的個數，0的數量是主機號的個數。

A圖中是ip地址為128.208.6.10的主機本來的兩級Ip地址結構

B圖中的ip地址是這個兩級Ip地址的子網掩碼，255.255.0.0

C圖中是ip地址為128.208.6.10的主機的三級Ip地址結構，也就是說從原來16位主機中拿出7位作為子網號，主機號由16位減為9位；

D圖中是ip地址這個三級Ip地址的子網掩碼255.255.254.0，由23位的一連串的1和9位的一連串0構成；

E圖則是路由器把這個三級Ip地址的子網掩碼255.255.254.0和收到的目的地址128.208.6.10逐位進行“與”And運算后得出的要找的子網網絡地址128.208.6.0

為了便于計算機運算，規定如果一個網絡不劃分子網，那么該網絡的子網掩碼就用默認子網掩碼來表示，默認子網掩碼中1的位置和Ip地址中的網絡字段對應。顯然：

A類地址的默認子網掩碼是255.0.0.0，

B類地址的默認子網掩碼是255.255.0.0，

C類地址的默認子網掩碼為255.255.255.0。

在同一個子網中，信息的交互不需要通過路由器

子網掩碼決定了一個網絡的子網數目和每個子網的主機數，還以B類地址為例，這個表說明了采用固定長度子網號位數后的子網數和主機數，子網數是根據子網號N計算得到的，為2N-2個，表中子網號位數中沒有0，1，15，16這四種情況，因為這沒有意義。可以看出如果使用較少位數的子網號，則每一個子網上可連接的主機數就較多；反之，如果使用較多位數的子網號，則子網數較多，但是每個子網上可連接的主機數就較少。因此我們可以根據網絡的具體情況（一共需要劃分多少個子網，每個子網中最多有多少主機）來選擇合適的子網掩碼。

<劃分子網問題>

解決該類問題的核心在于：劃分子網時，子網位數不同，可劃分的子網數就不同，每個子網可用子網主機數也不同。

表中列舉出來了使用固定長度子網的B類地址的子網劃分選擇，這是使用固定長度子網的C類地址的子網劃分選擇。

從C類地址子網劃分表中可以看出，假設需要將一個網絡劃分為12個子網，這時子網號位數就應該為4位，子網掩碼為255.255.255.240，可以將整個網絡劃分為14可用的子網。

[問題2]有3個局域網，主機數量分別是38、46、56，均少于C類地址允許的最大主機數256。那么為這3個局域網申請3個C類IP地址顯然有些浪費。假設我們只申請了一個C類地址202.207.175.0，請問如何劃分子網能夠滿足需求。

（1）從問題中知道，需要將整個網絡劃分成至少3個子網，這樣只有將子網位數設為2時，才能夠滿足需求，也就是說可以有4個子網，子網掩碼為255.255.255.192；

（2）劃分為4個子網后，因為子網號占2位，所以主機號占6位，每個子網中的可用主機數為62臺，滿足題目中3個子網中的主機數要求；

（3）為每個子網規劃網絡地址。

第一個局域網的IP地址范圍為202.207.175.0-202.207.175.63，子網掩碼為255.255.255.192；

第二個局域網的IP地址范圍為202.207.175.64-202.207.175.127，子網掩碼為255.255.255.192；

第三個局域網的IP地址范圍為202.207.175.128-202.207.175.191，子網掩碼為255.255.255.192。

[問題3]：南京理工大學經管院被分配了一個C類網絡地址，網絡號為192.168.10.0，現在需要將其劃分為三個子網,其中一個子網（3樓學生機房）有100臺主機，其余的兩個子網（機關用子網、教師用子網）各有50臺主機。如何合理使用這個C類網絡地址呢？

（1）按照上一題的解題思路，我們會發現，當我們將子網位數設為2，子網掩碼為255.255.255.192時，可以有4個子網；但是每個子網中的可用主機數為62臺，能夠滿足機關用子網、教師用子網的主機數要求，但是不能滿足學生用子網的主機數要求，也就是說，在所有子網中都使用一個子網掩碼時這一問題是無法解決的。

（2）當將子網位數設為1，子網掩碼為255.255.255.128時，可以有2個子網，每個子網中的可用主機數為126臺，能夠滿足學生用子網的主機數要求；

（3）考慮子網劃分的思路：先將整個網絡分為2個子網（子網號位數設為1），一個子網分配給學生用子網用；讓后再將第二個子網進一步劃分成2個子網（子網號位數設為2），分配給機關用子網、教師用子網。

（4）為每個子網規劃網絡地址：

學生用子網的IP地址范圍為192.168.10.128——192.168.10.255，子網掩碼為255.255.255.128；

機關用子網的IP地址范圍為192.168.10.0——192.168.10.63，子網掩碼為255.255.255.192；

教師用子網的IP地址范圍為192.168.10.64——192.168.10.127，子網掩碼為255.255.255.192。

我們用一個簡單的互聯網來說明在劃分子網的情況下，路由器轉發分組的情況。

圖中所示的有3個子網，以及路由器R1中的部分路由表。現在源主機H1項目的主機H2發送分組數據，我們來討論一下R1受到H1向H2發送的分組后查找路由表的過程。

（1）源主機H1向目的主機H2發送的分組的目的地址是H2的Ip地址128.30.33.138；

（2）源主機H1首先要進行的操作是判斷：發送的這個分組，是在本子網1上直接進行交付？還是要通過本子網1上的路由器R1進行間接交付？

（3）源主機H1把本子網1的“子網掩碼255.255.255.128”與目的主機H2的“Ip地址128.30.33.138”進行“與”運算，得出128.30.33.128，它不等于H1的網絡地址128.30.33.0，這說明H2與H1不在同一個子網上。因此H1不能把分組數據直接交付給H2，而必須要交給H1所在的子網1上的默認路由器R1，由R1來轉發。

（4）路由器R1收到這個分組后，就在其路由表中逐行尋找有無匹配的網絡地址。

（5）先看R1路由表中的第一行，用這一行的“子網掩碼255.255.255.128”和收到的分組的“目的地址128.30.33.138”進行“與”運算，得出128.30.33.128，然后和這一行給出的目的網絡地址128.30.33.0進行比較，兩者不一致。

（6）用同樣的方法繼續往下找第二行。用第二行的“子網掩碼255.255.255.128”和收到的分組的“目的地址128.30.33.138”進行“與”運算，得出128.30.33.128，然后和這一行給出的目的網絡地址128.30.33.128進行比較，兩者一致，說明這個子網2就是這個分組所要尋找的目的網絡。

（7）不再繼續查找下去，R1把分組從接口1直接交付給主機H2（它們在同一個子網2上）。