在TCP/IP体系结构中，将IP地址转化为MAC地址的协议是（27）；（28）属于应用层协议。

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第27题

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

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

A. RARP

B. ARP

C. ICMP

D. TCP

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第27题 2016年上半年

40%

假设用户U有2000台主机，则必须给他分配（27）个C类网络，如果分配给用户U的网络号为220.117.113.0，则指定给用户U的地址掩码为（..

第59题 2010年上半年

44%

在WindowsXP中，可采用（59）命令手工释放从DHCP服务器获取的IP地址。

第28题 2011年上半年

37%

某公司有1000台主机，则必须给它分配（27）个C类网络。为了使这些子网汇聚成一个超网，则指定的子网掩码应该是（28）。


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

IP地址

IP地址概述

IP地址就是给每个连接到Internet的主机分配一个在全世界范围内唯一的32位地址。IP地址的结构使我们可以在Internet上很方便地寻址。IP地址由网络号与主机号两部分组成，其中网络号用于标识一个逻辑网络，主机号用来标识网络中的一台主机。IP地址通常用更直观的、以圆点分隔的4个十进制数字表示（点分十进制），每一个数字对应于一个8位二进制数的比特串，如某台主机的IP地址为192.168.0.1。

Inter NIC（Internet网络信息中心）统一负责全球IP地址的规划、管理；同时Inter NIC、APNIC、RIPE三大网络信息中心具体负责美国及其他地区的IP地址分配。通常，每个国家需成立一个组织，统一向有关国际组织申请IP地址，然后再分配给客户。

IP地址分类

TCP/IP协议规定，按照网络规模的大小，把32位的地址信息设成5种定位的划分方式，这5种划分方式分别对应A类、B类、C类、D类和E类IP地址。

1）A类地址

一个A类IP地址是指：在IP地址的四段号码中，第一段号码为网络号码，剩下的三段号码为本地计算机的号码。如果用二进制数表示IP地址，A类IP地址就由1B网络地址和3B主机地址组成，网络地址的最高位必须是0。A类IP地址中网络标识的长度为7位，主机标识的长度为24位。A类网络地址数量较少，可以用于主机数达1600多万台的大型网络。

2）B类地址

一个B类IP地址是指：在IP地址的四段号码中，前两段号码为网络号码，后两段号码为本地计算机号码。如果用二进制数表示IP地址，B类IP地址就由2B的网络地址和2B的主机地址组成，网络地址的最高位必须是10。B类IP地址中网络标识的长度为14位，主机标识的长度为16位。B类网络地址适用于中等规模的网络，每个网络所能容纳的计算机数为6万多台。

3）C类地址

一个C类IP地址是指：在IP地址的四段号码中，前三段号码为网络号码，剩下的一段号码为本地计算机的号码。如果用二进制数表示IP地址，C类IP地址就由3B的网络地址和1B的主机地址组成，网络地址的最高位必须是110。C类IP地址中网络标识的长度为21位，主机标识的长度为8位。C类网络地址数量较多，适用于小规模的局域网络，每个网络最多只能包含254台计算机。

4）D类地址

TCP/IP协议规定，凡IP地址中的第一个字节以1110开始的地址都叫多点广播地址，即D类地址，主要留给因特网体系结构委员会使用。

5）E类地址

IP地址中最高位为11110的地址都留着将来作为特殊用途使用。

子网掩码

1）子网掩码的概念

子网掩码是一个32位的地址，用于屏蔽IP地址的一部分以区别网络标识和主机标识，并说明该IP地址是在局域网上还是在远程网上。

2）确定子网掩码数

子网掩码的位数取决于可能的子网数目和每个子网的主机数目。在定义子网掩码前，必须弄清楚本来使用的子网数和主机数目。

3）定义子网掩码的步骤

（1）确定哪些组地址归我们使用。比如申请到的网络号为210.73.a.b，该网络地址为C类IP地址，网络标识为210.73，主机标识为a.b。

（2）根据现在所需的子网数以及将来可能扩充到的子网数，用宿主机的一些位来定义子网掩码。比如现在需要12个子网，将来可能需要16个。用第三个字节的前4位确定子网掩码。前4位都置为1，即第三个字节为11110000，这个数暂且称为新的二进制子网掩码。

（3）在网络地址中，将对应于初始网络的各位都置1，把对应初始网络的各位都置1，即前两个字节的各位都置1，第四个字节的各位置0，则子网掩码的点分二进制形式为1111 1111.1111 1111.1111 0000.0000 0000。

（4）将网络地址转化为点分十进制形式255.255.240.0，这个数为该网络的子网掩码。

超网技术

1）超网定义

使用子网技术可以使IP地址得到有效的利用，但还是很难防止IP地址资源的耗尽。解决这个问题的一个好方法就是消除IP地址中类别的概念，只要是一个连续的地址范围，就可以将几个连续的地址合并在一起，形成一个更大规模的地址范围。这种技术称为超网（Supernetting）技术。CIDR实现了超网技术，它不但消除了IP地址类别的概念，使得IP地址得到了更有效的利用，还极大地减小了路由表的大小，使得IP数据包的转发变得更加高效。

2）CIDR技术

1993年，CIDR（Classless Inter Domain Routing，无类域间路由）技术被提出，RFC1517、RFC1518和RFC1519对其进行了定义，并且形成了Internet的建议标准。CIDR利用用来表示识别网络比特数量的"网络前缀"，取代了A类、B类和C类地址。前缀长度不一，从13位到27位不等，而不是分类地址的8位、16位或24位。这意味着地址块可以成群分配，主机数量既可以少到32个，也可以多到50万个以上。

CIDR技术具有以下特点。

（1）CIDR使用"网络前缀"的概念，代替"网络号+主机号"，形成新的无分类的二级地址结构，即IP地址表示为"<网络前缀>，<主机号>"。

（2）CIDR将网络前缀相同的连续的IP地址组成一个"CIDR地址块"。一个CIDR地址块是由起始地址和块地址来表示的。地址块的起始地址是指地址块中地址数值最小的一个。例如，200.24.16.0/20表示的是一个地址块时，它的起始地址是200.24.16.0，地址块中的地址数是2¹²。

3）路由汇聚的概念

在使用CIDR协议之后，IP分组的路由就通过与子网划分相反的过程来汇聚。在使用CIDR的网络前缀法中，IP地址由网络前缀和下一跳地址组成，因此实际使用的路由表的项目也要相应地改变。这样路由选择就变成了从匹配结果中选择具有最长网络前缀路由的过程，这就是"最长前缀匹配"的路由选择原则。

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。

应用层协议

应用层是OSI的最高层，这一层的协议都与应用进程间的通信有关。已经定义的OSI应用层协议主要有5种：OSI的电子邮件标准（ISO 10021）叫作MOTIS，它是根据CCITT的X.400建议制定的；OSI的文件传输协议（ISO 8571和ISO 8572）叫作FTAM，这是一个适用于各种文件类型的功能很强的文件访问协议；OSI的目录服务（DS）协议来源于CCITTR X.500系列协议，提供分布式数据库功能；OSI的虚拟终端（VT）协议定义了表示实际终端抽象状态的数据结构，用于解决各种终端不兼容的问题；关于网络管理，OSI指定了公共管理协议（CMIP）和公共管理信息服务（CMIS）。

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