1.网络软件

网络软件一般包括网络操作系统、网络协议软件、网络管理软件、网络通信软件、网络应用软件五部分组成。其中最重要的网络操作系统和网络协议软件。

1.1网络操作系统

网络操作系统除了具有文件管理、设备管理和存储器管理等功能外，还能够提供高效、可靠的网络通信能力及多种网络服务。

目前，用得最广泛的网络操作系统主要有Windows 2000 Server、Linux和UNIX。

< Windows 2000 Server >

Windows 2000 Server在市场上的占有率越来越大，主要是因为它具有4个优越的特性：

第一，它大量采用公开的网络协议标准，使其更容易与Internet连接。

第二，它能在不同平台上运行，可以建立多种类型的网络服务器，如Web服务器、邮件服务器、文件服务器和打印服务器等。

第三，它具有强大的活动目录服务及域管理功能，极大地方便了集中对网络资源进行控制和管理。

第四，它的用户界面秉承Windows版本一贯风格，使初学者容易学习，是适合各级用户的高性能的C/S应用平台。

<UNIX>

UNIX操作系统是一个十分成熟的多用户、多任务的网络操作系统。目前主要用于工程应用、科学计算和Internet服务器等领域，其主要具有以下三个重要特性：

第一，UNIX系统在安全方面是任何一种操作系统都不能与之相比的，很少有计算机病毒侵入。近几年，UNIX操作系统以其良好的安全性和保密性证实了这一点。

第二，UNIX系统自身提供了多种应用功能，安装UNIX后，即可以得到诸如路由、防火墙、域名服务和自动IP地址分配之类的操作所需的程序。

第三，UNIX和Internet的完美结合使其成为运行TCP/IP协议的首选平台，如Internet中担当服务器角色的计算机八成以上都使用UNIX操作系统。

但是UNIX只能运行在少数几家厂商制造的硬件平台上，所以在硬件的兼容性方面不够好。

< Linux >

Linux是一个遵循UNIX命令及体系结构的多任务和多用户网络操作系统，被广大业内人士普遍认为是最具有发展前途的操作系统，这是由Linux优越的性能所决定的：

首先，它的源代码开放。Linux许多组成部分的源代码是完全开放的，任何人都可以通过Internet得到，开发并发布。目前著名的Linux版本有Red Hat Linux和红旗Linux。

其次，它支持多种硬件平台。Linux可以运行在多种硬件平台上，还支持多处理器的计算机。

同时它还支持多种通信协议。在Linux中可以使用所有的网络服务，如网络文件系统、远程登录和接入Internet等。

尽管Linux有如此多的特点，但是它最致命的缺点是其版本繁多却相互之间不兼容。和Windows相比，其文件组织形式、操作方法都相对复杂，因此至今未能普及。

1.2网络协议软件

在网络中，通信协议扮演着重要的角色。无论使用哪种网络连接方式，都需要相应的通信协议的支持。如果没有网络通信协议，资源就无法共享，那么网络连接就失去了意义。最常用的通信协议有TCP/IP、NetBEUI、NWLink IPX/SPX/NetBIOS兼容传输协议等等。

<TCP/IP协议>

“TCP/IP协议”是大家最熟知的、最流行的网络通信协议，也是Internet的基础，可以跨越由不同硬件体系和不同操作系统的计算机相互连接的网络进行通信。

Microsoft在其Windows版本中内置了该协议，而且在Windows XP以上版本中都是自动安装的。

<NetBEUI>

NetBEUI是一个小巧而高效的协议。微软公司在它各个操作系统上都内置了这种NetBEUI协议，不需要进行什么设置，仅安装即可。

NetBEUI协议是专门为通常不超过200台计算机组成的小型局域网而设计的协议，不具有跨网段工作的能力，即NetBEUI协议不具备路由功能。因此，如果你的计算机安装了多块网卡，每块网卡连接着不同的网段或者想使你的局域网与通过路由器相连的另一个局域网通信时，就不能选用这种协议了。

< IPX/SPX/NetBIOS协议>

IPX/SPX/NetBIOS协议是Novell公司的通信协议集，不需要进行什么设置，仅安装即可。与NetBEUI协议不同的是，IPX/SPX协议在设计之初就考虑了多个网段问题，具有很强的路由功能，因此它可以应用于大型网络中。

2.IP地址

IP是英文Internet Protocol的缩写，意思是“网络之间互连的协议”，工作在TCP/IP体系结构的网络层。

IP协议是将整个因特网互联在一起的黏合剂，任何厂家生产的计算机，只要遵守IP协议就可以与因特网互连互通。

IP 地址则是按照IP 协议规定的格式，为每一个正式接入到Internet 的主机所分配的、在全世界范围内是唯一的通信地址，它是网络层及以上各层所使用的地址，是一种逻辑地址。

IP地址现有两个版本：——IPv4版本，主宰着今天的因特网——IPv6版本，刚刚部署到部分网络中，是未来的因特网。我们通常所讲的IP地址是指IPv4版本中的IP地址

2.1<IP地址表示方式——点分十进制法>

IPv4地址是一个32位的二进制编址，在机器中存放的IP地址是连续的二进制代码。为提高可读性，每8位一组，用十进制表示，并利用点号分割各部分，这种方法称为点分十进制法，其全部IP地址范围可表示为0.0.0.0到255.255.255.255。

2.2IPv4地址：：={<网络号>，<主机号>}

人们在使用IP地址的时候又在逻辑上将其分为了两部分

IPv4地址是一个32位的二进制编址，都由网络号net-id和主机号host-id两部分构成：

一个网络号在整个因特网范围内必须是惟一的，而一个主机号则是在它前面的网络号所指明的网络范围内必须是唯一的，由此一个IP地址在整个因特网范围内是唯一的。

从IP地址的结构上来看，IP地址并不仅仅指明一个主机，还指明了主机所连接的网络。如果一个主机的地理位置不变，但将其连接到另外一个网络上，那么这个主机的IP地址必须改变。

注：IP地址是可以改变的

2.3IP地址编址方案

IPv4根据网络规模，采用分类编址方法，将IP地址分为A到E五类，A、B、C类称为基本类，用于主机地址，而D类用于组播，E类则为保留不用。

（1）   A类、B类、C类IP地址的网络号字段分别为1个，2个，3个字节长，同时在网络号字段的最前面有1-3位的类别位，分别为0，10，110.

（2）   A类、B类、C类IP地址的主机号字段分别为3个，2个，1个字节长。

（3）   D类地址的前4位为1110，用于一对多的广播通信。

（4）   E类地址的前4位为1111，保留为以后使用。

为什么将IP地址分为A类、B类、C类呢？

因为各种网络的规模差异很大，有的网络拥有很多主机，如IBM公司覆盖全世界的网络，有的网络上的主机则很少，如一个小学学校的网络。

A类地址的网络号字段占一个字节，只有七位可供使用，因为字段的第一位已固定为0。可指派的网络号是126个，即128-2。细心的同学一定会有这样的疑问，最大网络数为什么是126而不是128个呢？减2的原因有两个：一是，IP地址中的全0表示this。网络号字段全为0的IP地址即全为0的IP地址是保留地址，意思是“本网络”；二是，网络号为127，即后7位全为1，这样的网络号是用来为本地软件环回测试本主机进程之间的通信的。（127.x.x.x，xxx为非全0或者非全1的任何数,若主机发送一个目的地为127.x.x.x的IP数据报，本主机中的协议软件就会处理数据报中的数据，而不会把数据发送到任何的网络中去）

而A类地址的主机号，占3个字节，因此每个A类网络中的最大主机数是224-2。这里减2的原因：全0的主机号字段表示该IP地址是“本主机”所连接到的单个网络地址，例如一个主机的IP地址为5.6.7.8，那么该主机所在的网络地址就是5.0.0.0。而全是1则表示该网络上的所有主机。

整个IP地址空间共有2的32次方个地址，A类地址空间共有2的31次方个地址，占整个地址空间的50%。

而B类地址网络号字段有2个字节，但前面的（10）两位已经固定了，因此不存在网络数总数-2的问题，但是128.0.0是不可指派的，可以指派的最小网络位128.0.1因此最大网络个数就是2的14次方-1，而每个网络中最大主机数应该为2的16次方-2理由同上

C类地址有三个字节的网络号字段，最前面3位以固定，还有21位可以分配，192.0.0.0不可以指派，可以指派的最小单位是192.0.1.0，一次C类可以指派的网络总数是2的21次方-1，每一个C类地址空间共有2的8次方-2个主机

同学们需要注意的是，当某个单位申请到一个IP地址时，实际上是获得了具有同样网络号的一段地址，具体的主机号则是由该单位自行分配，只要做到在单位管辖内的范围里无重复的主机号即可。如南京理工大学申请了一个C类IP地址202.119.81.0，实际上是获得了从202.119.81.0-255的一共256个地址。

<IPv6地址>

当一个拥有231人口的国家中每个人都拥有一个台式PC、一台笔记本电脑或者一个IP智能手机时，就不得不使用IPv6地址了。

IPv6是下一代网络的核心协议，于1992年提出，1998年发表标准协议。我国各主要航空公司已经于2005年率先开始建立IPv6网络。

IPv6地址是一个128位的二进制序列，这个地址空间意味着在地球表面的每一个平方米面积内，可以容纳6Î1023个地址，足够我们使用了，所以出现了会上网的冰箱、会上网的电饭煲、自动网上报警器等各种电器设备。

IPv6地址用冒分十六进制表示法，将地址中每16位为一组，写成四位的十六进制数，两组间用冒号分隔。

如105.220.136.100.255.255.255.255.0.0.18.128.140.10.255.255 （点分十进制）

就可以写成：69DC:8864:FFFF:FFFF:0:1280:8C0A:FFFF   （冒分十六进制）

子网掩码

子网划分的概念

在一个拥有多个物理网络的单位，将一个网络块分成几个部分供多个物理网络使用，但这个单位对外仍然表现为一个网络，这就是子网划分，分割一个大型网络得到的一系列小网络就称为子网。

子网划分技术是一种IP地址复用方式，它是将IP地址中原来的主机部分，我们也称之为本地部分，进一步划分为“物理网络”部分和“主机”部分，其中“物理网络”用于标识同一IP网络地址下的不同物理网络，即我们所说的“子网”。

也就是说，网络号加上子网号后才能全局唯一地标识一个网络。

总结：一个网络用不完最大主机数，允许将该网络划分为多个部分，方便日后接入不同的组

当一个IP数据包到达128.208.0.0/16（ip地址/16表示网络号和子网号之和为16位）主路由器时，路由器会根据目的地址将该数据包转发到相应的子网上去。

如果将主机地址的高7位作为子网地址，主机地址的低9位作为每个子网的主机号，这样就形成了该B类地址的子网地址表示形式：

假定原来的B类网络地址为128.208.0.0，那么划分子网后，

100000001101000000000010   00000000    128.208.2.0表示第1个子网；

10000000110100000000010 0   00000000    128.208.4.0表示第2个子网；

10000000110100000000011 0   00000000    128.208.6.0表示第2个子网；

……

以此类推，在这个方案中，最多就可以有27-2=126个子网，减2的原因同我们上节课讲的类似，路由协议不支持全0或全1的子网地址，因此全0和全1的网段都不能使用。每个子网最多可以有2的9次方-2=510台主机。

在此处网段指的是网络号+子网号

<子网掩码>

在这个实际场景中，假定一个Ip数据包已到达主路由器，那么这个路由器是如何将它转发给相应的子网的呢？

我们知道一个32位的Ip地址（10000001  11010000    00000100   00111000）是无法看出来是否包含了有关子网的信息的，需要另外想办法，这就要使用“子网掩码”。

子网掩码一个ip地址，由2部分组成，前半部分由连续的1构成，后半部分由连续的0构成，1的数量是网络号和子网号的个数，0的数量是主机号的个数。

A图中是ip地址为128.208.6.10的主机本来的两级Ip地址结构

B图中的ip地址是这个两级Ip地址的子网掩码，255.255.0.0

C图中是ip地址为128.208.6.10的主机的三级Ip地址结构，也就是说从原来16位主机中拿出7位作为子网号，主机号由16位减为9位；

D图中是ip地址这个三级Ip地址的子网掩码255.255.254.0，由23位的一连串的1和9位的一连串0构成；

E图则是路由器把这个三级Ip地址的子网掩码255.255.254.0和收到的目的地址128.208.6.10逐位进行“与”And运算后得出的要找的子网网络地址128.208.6.0

为了便于计算机运算，规定如果一个网络不划分子网，那么该网络的子网掩码就用默认子网掩码来表示，默认子网掩码中1的位置和Ip地址中的网络字段对应。显然：

A类地址的默认子网掩码是255.0.0.0，

B类地址的默认子网掩码是255.255.0.0，

C类地址的默认子网掩码为255.255.255.0。

在同一个子网中，信息的交互不需要通过路由器

子网掩码决定了一个网络的子网数目和每个子网的主机数，还以B类地址为例，这个表说明了采用固定长度子网号位数后的子网数和主机数，子网数是根据子网号N计算得到的，为2N-2个，表中子网号位数中没有0，1，15，16这四种情况，因为这没有意义。可以看出如果使用较少位数的子网号，则每一个子网上可连接的主机数就较多；反之，如果使用较多位数的子网号，则子网数较多，但是每个子网上可连接的主机数就较少。因此我们可以根据网络的具体情况（一共需要划分多少个子网，每个子网中最多有多少主机）来选择合适的子网掩码。

<划分子网问题>

解决该类问题的核心在于：划分子网时，子网位数不同，可划分的子网数就不同，每个子网可用子网主机数也不同。

表中列举出来了使用固定长度子网的B类地址的子网划分选择，这是使用固定长度子网的C类地址的子网划分选择。

从C类地址子网划分表中可以看出，假设需要将一个网络划分为12个子网，这时子网号位数就应该为4位，子网掩码为255.255.255.240，可以将整个网络划分为14可用的子网。

[问题2]有3个局域网，主机数量分别是38、46、56，均少于C类地址允许的最大主机数256。那么为这3个局域网申请3个C类IP地址显然有些浪费。假设我们只申请了一个C类地址202.207.175.0，请问如何划分子网能够满足需求。

（1）从问题中知道，需要将整个网络划分成至少3个子网，这样只有将子网位数设为2时，才能够满足需求，也就是说可以有4个子网，子网掩码为255.255.255.192；

（2）划分为4个子网后，因为子网号占2位，所以主机号占6位，每个子网中的可用主机数为62台，满足题目中3个子网中的主机数要求；

（3）为每个子网规划网络地址。

第一个局域网的IP地址范围为202.207.175.0-202.207.175.63，子网掩码为255.255.255.192；

第二个局域网的IP地址范围为202.207.175.64-202.207.175.127，子网掩码为255.255.255.192；

第三个局域网的IP地址范围为202.207.175.128-202.207.175.191，子网掩码为255.255.255.192。

[问题3]：南京理工大学经管院被分配了一个C类网络地址，网络号为192.168.10.0，现在需要将其划分为三个子网,其中一个子网（3楼学生机房）有100台主机，其余的两个子网（机关用子网、教师用子网）各有50台主机。如何合理使用这个C类网络地址呢？

（1）按照上一题的解题思路，我们会发现，当我们将子网位数设为2，子网掩码为255.255.255.192时，可以有4个子网；但是每个子网中的可用主机数为62台，能够满足机关用子网、教师用子网的主机数要求，但是不能满足学生用子网的主机数要求，也就是说，在所有子网中都使用一个子网掩码时这一问题是无法解决的。

（2）当将子网位数设为1，子网掩码为255.255.255.128时，可以有2个子网，每个子网中的可用主机数为126台，能够满足学生用子网的主机数要求；

（3）考虑子网划分的思路：先将整个网络分为2个子网（子网号位数设为1），一个子网分配给学生用子网用；让后再将第二个子网进一步划分成2个子网（子网号位数设为2），分配给机关用子网、教师用子网。

（4）为每个子网规划网络地址：

学生用子网的IP地址范围为192.168.10.128——192.168.10.255，子网掩码为255.255.255.128；

机关用子网的IP地址范围为192.168.10.0——192.168.10.63，子网掩码为255.255.255.192；

教师用子网的IP地址范围为192.168.10.64——192.168.10.127，子网掩码为255.255.255.192。

我们用一个简单的互联网来说明在划分子网的情况下，路由器转发分组的情况。

图中所示的有3个子网，以及路由器R1中的部分路由表。现在源主机H1项目的主机H2发送分组数据，我们来讨论一下R1受到H1向H2发送的分组后查找路由表的过程。

（1）源主机H1向目的主机H2发送的分组的目的地址是H2的Ip地址128.30.33.138；

（2）源主机H1首先要进行的操作是判断：发送的这个分组，是在本子网1上直接进行交付？还是要通过本子网1上的路由器R1进行间接交付？

（3）源主机H1把本子网1的“子网掩码255.255.255.128”与目的主机H2的“Ip地址128.30.33.138”进行“与”运算，得出128.30.33.128，它不等于H1的网络地址128.30.33.0，这说明H2与H1不在同一个子网上。因此H1不能把分组数据直接交付给H2，而必须要交给H1所在的子网1上的默认路由器R1，由R1来转发。

（4）路由器R1收到这个分组后，就在其路由表中逐行寻找有无匹配的网络地址。

（5）先看R1路由表中的第一行，用这一行的“子网掩码255.255.255.128”和收到的分组的“目的地址128.30.33.138”进行“与”运算，得出128.30.33.128，然后和这一行给出的目的网络地址128.30.33.0进行比较，两者不一致。

（6）用同样的方法继续往下找第二行。用第二行的“子网掩码255.255.255.128”和收到的分组的“目的地址128.30.33.138”进行“与”运算，得出128.30.33.128，然后和这一行给出的目的网络地址128.30.33.128进行比较，两者一致，说明这个子网2就是这个分组所要寻找的目的网络。

（7）不再继续查找下去，R1把分组从接口1直接交付给主机H2（它们在同一个子网2上）。