4.1　承载网络简介

TCP/IP的一大优势就是可以使用任何现有的网络作为它的承载网络，不论这些网络采用什么样的传输机制和传输过程，只要在该网络中可以实现数据交互，TCP/IP就能使用该网络来承载IP数据包，正因为TCP/IP的这种特点，使得它能够快速扩展到整个世界。

TCP/IP的快速普及可以归于两个方面的因素：一方面TCP/IP将各自独立，互不相通的网络连通在一起，提高了这些网络的可用性和价值；另一方面，遍布各地的各种独立网络，也为TCP/IP体系的应用提供了通道。所以底层的网络和TCP/IP体系相辅相成，促进了TCP/IP体系的普及，也使得各种网络实现了互联互通。

最早的承载网络主要是电话网，随着通信线路质量的提高，网络向高速化发展，承载网也向着高速、简单的方向发展。当前在局域网和城域网中协议简单、高速率的以太网越来越普及，而在广域网中则主要采用光纤物理介质进行远距离、高速传输，在光纤上通常使用PPP或者HDLC作为承载网络。

承载网络的拓扑结构主要可以分成三大类：点到点网络、广播网络和非广播多路访问网络（NBMA）。不同的网络拓扑结构有不同的传输方式和寻址方法，承载IP报文的方式也不同。

（1）点对点网络

点对点网络是最简单的网络拓扑，它实际上就是由一根物理介质（一个全双工或半双工的通信信道）连接两台网络设备（主机或路由器）所构成的网络。在这种网络中，通信的一方发出的数据必定会由另一方接收到，不需要进行目标寻址，也不需要解决冲突的问题。采用点对点通信的网络设备上不需要地址。

点对点网络中两台网络设备间连接的不仅可以是物理介质，也可是逻辑链路（通过软件等手段构成的，比如帧中继的永久虚电路）。常见的点对点网络有：电缆或光纤直连的两台设备所组成的网络、传统的拨号上网中PC和ISP接入设备之间组成的逻辑网络、在固定频率上的一对无线通信设备组成的网络等。

（2）广播网络

广播网络在局域网中应用非常广泛，其特点是网络中任何一台设备发出的数据，其他所有的设备都能够接收到，这就像无线电广播一样，所以这种网络被称为广播网络。以太网就是最常见的广播网络。广播网络中报文发送方式有两种：广播和单播。广播是一台设备向网络中的所有设备发送数据，这是利用网络本身的特点来实现的；单播是一台设备向网络中的另外一台特定设备发送数据，这是利用地址机制和接收设备上的过滤机制来实现的。

由于在广播网络中一台设备发送的数据包，所有设备都能够接收到，这就带来了目标设备的标识问题，也就是说，如何将数据包发送给指定的目标设备。可以采用为每个网络设备分配一个唯一的身份标识（地址）的方式来解决这个问题，例如以太网中每个网络设备都分配一个48bit的二进制数作为设备的地址。当需要向某台特定的网络设备发送数据包时，只要在数据包的目的地址字段填入该设备的地址即可。当网络设备收到数据包时，会对报文中的目的地址进行判断，如果与自己的地址相同就接收，否则丢弃。这样就可以实现向特定目标设备发送数据包。

为了可以同时使用广播和单播两种传输方式，在编制网络设备的地址时把某个特定的地址当做广播地址，所有网络设备都必须接收目的地址是广播地址的报文，例如，在以太网中把全是1的MAC地址当做广播地址来使用。当网络设备发送单播报文时，报文的目的地址是目的设备的地址，当网络设备发送广播报文时，报文的目的地址就是广播地址。网络设备在接收数据包时，只接收目的地址和自己地址一样的单播数据包和目的地址是广播地址的广播数据包。

（3）非广播多路访问网络

非广播多路访问网络既不同于广播网络也不同于点对点网络，它是由一些点对点链路连接的网络设备组成的网络。在NBMA网络中，两台主机之间可能没有直达链路，需要其他主机进行转接，如图4-1所示。大多数广域网都是NBMA网络。

常见的NBMA网络有帧中继、ATM、X.25网络等。通常NBMA网络中的设备可以分成主机和转接设备（交换机）两类，转接设备负责在各主机间完成转接工作。NBMA中的网络设备也必须具有地址，并且需要由转接设备完成对目的网络设备的寻址。

图4-1　非广播多路访问网络