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本章简单介绍了TCP/IP网络互联，总结了TCP/IP的基本理论和实践基础。主要侧重于当前的IP版本—IPv4及其工作方式，其中包括IP寻址和IP头。对于不熟悉TCP/IP的读者，本章可作为对TCP/IP的浓缩介绍；而对于那些有这方面经验的读者，本章可作为一个整理思路的过程。
2.1 网络互联问题
简单的网络把两个或更多的计算机用同一网络媒体连接在一起，网络媒体可以是线路、无线频率或任何其他通信媒体。对此网络中的每个系统都必须唯一标识，否则一个系统无法与另一系统通信：除下面的注释所提到的传输之外，所有传输都必须明确地寻址到一个特定
系统，且所有传输都必须含有可识别的源地址以便其响应(或出错报文)能够正确地返回发送者。
广播和组播
有时候某些传输可以一次寻址到多个目的系统。这种传输可能是网络中所有系统均可接收的广播(broadcast)，通常用于管理目的。广播报文使用特殊的广播地址作为其目的地址，而网络中的所有主机都要侦听来自广播地址的报文。
另一种可以被多个系统接收的地址类型称为组播(multicast)。如果某个系统预订了某个组播地址，该系统将侦听发给该组播地址的传输数据。对于有多个系统感兴趣且只有这些系统感兴趣的信息，就可以使用组播地址作为其目的地址。换句话说，那些没有预订组播地址的系统将不会注意这些组播传输。
在一个简单网络中可以用以下几种方法为主机设定地址：
• 从1(或其他数字)开始，对所有主机连续编号。
• 为每台主机随机指派地址。
• 每台主机使用一个全球唯一值。
以上每种方法均有其缺点。如果该网络不与其他网络合并，则为主机连续编号的方法没有问题。但实际上，各部门间的网络经常需要合并，整个机构也是如此。而使用随机地址的方法则带来了特定网络中或合并的网络间的唯一性问题。最后，每台主机使用全球唯一值的
方法解决了各种环境中的地址重复问题，但需要一个中央授权机构来发放地址。
主机、节点和路由器
不同的硬件系统可以通过IP网络连接起来，这些硬件系统包括：
• 节点：即实现IP的任何设备。
• 路由器：即可以转发并非寻址到自己的数据的设备。换句话说，路由器可以接收发往其他地址的包并进行转发，这主要是由于路由器连接着不止一个物理网络。
• 主机：即非路由器的任何节点。
实际上，对于绝大部分网络接口设备，有一个授权机构来确保每个接口设备制造商使用自己的地址范围，从而可以保证每个设备具备一个唯一号码。这意味着网络中的数据可以直接定向到与网络中每个系统使用的网络硬件接口关联的地址。
这就从根本上解决了简单网络中的问题：如果一个系统欲向其他系统发送数据，它只需要将目的主机与目的主机的网络地址关联，创建包含待发数据的网络传输单元，然后通过自己的网络接口传送。不论网络媒体使用什么机制来交付数据，目的主机都能接收到。
增加复杂性
上述网络类型—局域网(LAN)在本地网络中可以很好地工作。换句话说，只要所有主机都连接在同一网络媒体上，LAN将工作得很好。在实践中，这意味着单个网络中能够连接的主机数量有一个上限。这个上限通常与媒体的一些物理特性有关，例如：网络中能够承载的数据容量的最大值(带宽)、物理电缆两端间的最大传输距离等。总之，局域网通常局限于连接同一建筑物或小型校园中的数百台主机，无线网络或一些使用卫星技术的网络可以有更大的范围但仍将受限于其带宽。
随着个人计算机在许多企业内的普及，那些超过数百名员工的机构或者人数很少但不只一个建筑物或有多个分支部门的机构，发现局域网并不足以解决其连网问题。将网络(例如部门或分支机构网络)链接为一个机构互联网络的方法成为必不可少。
如果企业中的所有网络都是同一种类型，如以太局域网，则网络互联的实现很容易。连接局域网的方法之一是使用网桥：网桥将侦听两个网络上的业务流，如果发现有数据欲从一个网络传送到另一网络，它将该数据重传至目的网络。但是，链接较多局域网的复杂的互联
网络很难处理：要求链接LAN的设备能够了解每个系统的地址和网络位置。即便是同一地点和同一网络上的系统，随着系统数量的增加，也将导致对业务流进行跟踪和选路的任务变得非常艰难。
当然，这种情况要求指定地点的所有网络都使用相同的媒体。实际上，其部门已长期使用网络的机构往往发现其网络上不止一种网络媒体，通常包括以太网、令牌环和其他媒体。各种网络媒体上传输的数据在格式上很可能有这样或那样的不同，这就意味着如果连接在不
同网络上的系统要进行互操作，则在发送之前要了解目的地的网络类型并按照对方要求的格式来构造数据。此外，还需要一些中间系统对数据进行正确选路，并在必要时把数据转换为正确的物理格式，以适于在可能差别很大的网络媒体上传输。
试想一下一个具有许多不同分部、分支机构和部门的大企业的情形。每个LAN都需要了解企业中任何地方的结构变化，从而正确地为数据选路。试想一下如果不是企业而是政府机关遇到这种问题将会是多么地难以处理，而当网络互联扩展至企业之间以及成为众所周知的全球Internet后问题则变得更加严重。
上述解决方案过于简单，不足以解决任意大型网络上的选路问题，更不用说解决Internet的问题。人们很需要一个不同的解决办法：它必须能够使连接在不同网络上的不同系统?br />
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