讲讲“寻址”

通信网络的核心环节——寻址

通信网络的通信方向：

①单工：数据只能在一个方向上流动。如：传统的电视信号传送。

②半双工：可切换方向的单工通信，从某一时刻看，是单工的；从总体上看，是双工的。如：行业使用的对讲机。

③全双工：数据在两个方向上同时传输。如：电话、互联网、交互式视频通信。

注：通信的方向是指两个网络节点设备之间的数据流方向

在任何一个通信网络上，每个节点都需要有规范的、可查询的地址标识。

路由表：由目的地和可选路径构成。

电话交换网的寻址

电话交换网的地址编号是电话号码。只考虑整个统一的电话交换网，有以下几个原则：

（1）电话交换网上的电话号码（地址）必须统一分配；

（2）任何电话交换机都必须了解这一分配规则；

（3）电话交换机将无条件执行人赋予它的功能，绝不能“随心所欲”；

（4）电话交换网上的终端才分配号码，交换机本身并不分配电话号码。

首先按照国家等分配标识，后续在每个国家按照“块”来分配号码。“块”中包含区独特的编号+通配符+接口标识。

以太网内的寻址

同一网段内的IP寻址

媒体访问控制（MAC，Media Access Control）。MAC可以理解为信号在通信线路介质传送中的一种最基本的管理和控制能力。其实就是对物理层传送的0和1进行最基本的管理和控制，防止它们出现错误，并在这一层展开寻址工作。

计算机网口的MAC地址：00-1B-38-8AA4-A1。注意，这是按照16进制数字表示的，每个数字都代表4位2进制。如果这个数字用2进制表示，0～23位（也就是16进制前6个数字）叫作“组织唯一标志符”，是识别LAN（局域网）节点的标识。24～47位是由厂家自己分配。其中，第40位是组播地址标志位。

当IP数据包从A到B，但是并不知道B的MAC地址，于是主机A发送ARP（地址解析协议）的以太网帧，这个帧包含A的MAC地址、A的IP地址、目的地B的IP地址，而把目的地的MAC地址设置为00000000。ARP就广播挨家挨户寻找对应的目的地的IP地址。找到后，记下对应IP地址的MAC地址。

MAC地址和IP地址的映射关系，被每台主机不断更新并保存，就成

了“地址映射表”。

当局域网的主机通信量增大、主机数量进一步增大时，通信效率将会大幅度降低。在以太网技术中，可以把所有主机为几个组，每个组采用桥接的方式连接，每个组，就被称为一个“网段”，连接主机组的设备被称为“网桥”。

注意，一个网段的IP地址，必须是同一个子网下的！

IP网的寻址

不同网段内的IP寻址

IP网寻址是TCP/IP中的精华

IP路由

不同网段之间的IP数据包的传送被称为“路由”。路由器会告诉IP数据包怎么选择到达

目的地的路（从第几个出口出去，到达下一个路由，最终达到目的地）。

路由器当中有个路由表，根据路由表，给IP数据包指路。当数据都在同一网段，则会由“转发”机制，实现了“负载均衡”。

IP路由协议

IP路由协议就是路由表获取和建立的机制。如各种IP路由协议，RIP2、OSPF、IS-IS和BGP。

TCP/UDP的端口

IP地址与网络服务的关系是一对多的关系。在实践中，主机将通过“IP地址+端口号”这一组合来区分不同的服务。

按对应的传输协议类型，端口有两种：TCP端口和UDP端口。它们各自的端口号相互独立。

为特定应用服务的固定端口也被称为“众所周知的端口号”，范围为0～1023，比如TCP的80端口分配给WWW服务，TCP的21端口分配给FTP服务，UDP的500端口分配给互联网密钥交换等。

有些系统协议使用固定的端口号，它是不能被改变的，如139端口专门用于NetBIOS与TCP/IP之间的通信，不能手动改变。

动态端口的范围是1024～65535。之所以称为动态端口，是因为它不被固定分配给某种服务，而是采用动态分配的方式。

优化

优化”是通信中最为宽泛的主题，所有试图增加功能、增强性能、保证安全性、节省投资、提高利用率、减少错误、鼓励创新的技术和理念，都可以归为“优化”的范畴。

为了保证资源有效利用、通信效率更高，复用技术被广泛应用，这是节约传输资源的基本思想。

为了减少传输损耗，网络拓扑的部署设备也是重要研究课题。

为了保证通信网络，网络安全成为重中之重。

为了提高传输速率，通信网络在编码过程中常采用压缩技术。

分工和职责——通信分层结构

1.为什么要分层？

以保证各种网络技术能清晰地共存和良好地配合，并不断激励新技术的创新。

为此，ISO建立了一套非常抽象的分层结构，这就是著名的ISO/OSI（国际标准化组织的开放网络架构）。每层都对应着通信实体，如路由器、交换机、防火墙、Web服务器、用户端软件等。

开车还是坐地铁？——面向连接和非面向连接

1.面向连接

在一次通信过程中，信令在需要通信的双方或者多方之间呼叫，利用网络资源建立起一条通道，并在这条通道上传递信号，在通信结束后关闭这一通道。如：PSTN、帧中继、ATM、MPLS等都是面向连接的传送。

2.非面向连接

在一次数据传送过程中，数据包逐节点传递，在每个网络节点上，根据数据包中的目的地址，借助于网络节点的路由信息，选择通往下一个节点的通道。由于在数据传送前并没有预约带宽，因此在每个节点上，都需要进行“竞争”接入，并最终到达目的地。如：经典IP网络和广播电视网。

3.对两者的分析

面向连接的操作就像是城市的轨道交通，地铁、轻轨、有轨电车，车辆在出发前就已经预设好所有的路线，并严格按照这个路线走。

无连接的操作则更像城市的公路交通。车辆在每个十字路口、丁字路口、岔路口都要判断如何行驶，左转、右转还是直行。

不可忽视的通信网络“摩擦力”——传输损耗

误码：接收与发送数字信号之间的单个数字的差异。如把0变成了1，1变成了0。

抖动：数字信号的某些时候相对于理想位置，发生了短时的、非累积性的偏移。

漂移：数字信号的各有效瞬间相对于理想时间位置的长期偏移。

滑动：数字信号连续数字位置不可恢复地丢失或增加。

时延：推迟。

时延抖动：推迟变化的幅度，信号“迟到”时间长度的变化区间。

分组（信元）丢失：数据分组或数据信元不可恢复的丢失，就是连续的信号段的完全丢失。