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1、第二章 计算机网络模型与协议,神州数码网络大学 2007-4,前期内容回顾,计算机软件系统与通信的关系 通信信号 网络分类 网络拓扑 网络介质 无线网络传输方式,本章重点内容,什么是计算机网络协议 OSI参考模型 对等层 、封装与解封装 TCP/IP协议 IP地址规划方法 认识国际标准化组织,网络协议,英语 信的开始+结束语 Jane的名字 （收信人） +John的名字（寄信人） 地址 步行、驾驶汽车或者驾驶飞机 卡车使用的公路，沥青的或混凝土的,应用程序 计算机语言+格式 会话 应用端口号 计算机处所地址 租用的线路或局域网的线路 物理介质,网络协议,是一类计算机程序 主要关注网络节点之间传
2、递数据的过程 目的在于规范网络通信过程，对各种可能出现的问题或网络其他设备的信号，使用合理的响应或操作，以最大限度的实现数据的可靠、高效传输。,OSI参考模型,Open System Interconnected 开放式系统互连,纸和笔,英语,信的开始+结束语,Jane的名字 （收信人） +John的名字（寄信人）,地址,步行、驾驶汽车或者驾驶飞机,卡车使用的公路，沥青的或混凝土的,应用层,提供网络与用户应用软件之间的接口服务 比如http协议被很多应用程序使用完成与网络相关的进程 IE浏览器是一个应用程序，它就使用了若干应用层协议为它使用网络的过程服务。,表示层,传送语法 数据的压缩和解压缩
3、，加密和解密,EBCDIC字符编码,ASCII字符编码,OSI 传送语法,会话层,包括访问验证和会话管理 建立和维护应用之间通信 如：服务器验证用户登录,协议数据单元（PDU）,传输层,为会话层之间，提供建立、维护和取消传输连接的功能，可靠地传输数据 通俗的讲： 会话层负责管理-传输层干活 寻址，连接管理，流量控制以及缓冲,分段（Segment）,网络层,负责将信息通过网络从源传送到目的地 为每一个节点提供了一个唯一的地址。 建立和维护虚电路 电路交换网络（x.25） 通过中间节点完成每个分组的独立路由选择 分组交换网络（以太网）,分组或报文（packet/datagram）,数据链路层,负责
4、将网络层的信息传输到网络中的下一个节点 步行的邮递员、还是卡车 主要功能目前由网卡或交换机实现,逻辑链路控制子层(LLC) 介质访问控制子层(MAC),数据被拆分并封装成数据帧（DataFrame）,LLC和MAC,LLC 建立和释放LLC层的逻辑连接 提供与高层(网络层)的接口 差错控制、流量控制,MAC 寻址(MAC寻址) 通道争用(CSMA/CD) 按确定方式发送(令牌传送),收货组，派单,运输组,物理层,人行道规则还是机动车道规则 物理的电气的机械的特性 如何表示0和1比特 怎样表示传输何时开始和结束 同一时刻比特只能一个方向流动还是双向流动,数据还没有被组织 仅作为原始的位流或电气电
5、压处理,对等层,Jane,我写信给John，我只关心John能否看懂信，不知道邮递公司会走哪条路，反正他们能给我送到就OK,John,邮递工人,我把货物和信件封到一个箱子里，我只关心这个箱子够不够大，会不会破，我不认识谁是John，这和我没关系,对等层,物理层,数据链路层,网络层,传输层,会话层,表示层,应用层,物理层,数据链路层,网络层,传输层,会话层,表示层,应用层,封装和解封装,信,信封,装车,邮局分拣封箱,信,信封,卸车,邮局拆箱分拣,运输,发信人,收信人,封装,解封装,数据的封装和解封装,用户数据,传输过程,解封装,封装,TCP/IP协议层次结构,TCP/IP协议,提供应用程序 网络
6、接口,OSI参考模型,网络层,传输层,应用层,网络接入层,网络接口层,802.3x以太网 PPP 运营商网络 802.11系列无线局域网络 11、11a、11b、11g、11n 不属于TCP/IP协议族，主要为TCP/IP协议服务提取数据包给网络层,网际层,IP协议 定址 ICMP协议 差错控制 ARP协议 找到地址对应的物理硬件 RARP协议 找到物理硬件对应的逻辑地址,课堂实验,学会使用网络抓包软件sniffer 安装、注册 启动（双网卡时，识别并选择正确的网卡） 启动捕获数据包过程 使用网络浏览网页、开启windows共享、使用Ping命令测试与组员PC的连通性。 停止捕获并查看捕捉到的
7、数据 分别找到浏览网页的数据，使用windows共享的和Ping命令的数据。 寻找ip、icmp、arp包。,课堂实验,认识IP地址和掩码的作用 布置网络环境如下图所示 配置PC1的地址为192.168.1.10，掩码为255.255.255.0；PC2的地址为192.168.1.20，掩码为255.255.255.0； 使用ping命令测试连通性； 将PC2的IP地址更改为192.168.2.20，掩码为255.255.255.0，再次测试连通性。 再将两台PC的掩码均更改为255.255.0.0，测试连通性结果如何？,实验结果讨论,问题1 根据上面的现象体会到什么？将第一步中PC1的地址改
8、为192.168.1.11能否连通？在什么范围内配置是可以连通的？两台PC改成相同的地址能否连通？有什么现象？ 问题2 网络掩码的作用是什么？怎样理解？ 问题三 本实验是否需要配置PC的默认网关，什么情况下需要配置？,认识IP（v4）地址,IP地址的类别,B类地址:,C类地址:,D类地址:用于组播,E类地址:用于实验研究,1,1,网络号,主机号,0,2,3,1,1,网络号,主机号,1,0,15,16,31,23,24,31,0,0,IP地址的表示,点分十进制表示：,00001010,00000001,10010001,00011110,二进制,十进制,10,1,145,30,问题：A、B、C、
9、D、E类地址特征怎样？算出来。,网络掩码,32位的二进制值 通过使用网络掩码，可以使网络设备清楚的了解当前IP地址所在的网络 掩码中为1的位对应的IP地址位表示网络号 掩码中为0的位对应的IP地址位表示主机号,255,0,0,0,网络掩码,B类地址 掩码是多少？ C类地址 掩码是多少？ D类是否需要掩码？,1,1,网络号,主机号,0,15,16,31,0,2,3,1,1,网络号,主机号,1,0,23,24,31,0,网络地址和广播地址,网络地址 标识一个网络的方位 主机位全为0 广播地址 代表一个物理网络的所有主机 主机位全为1 主机IP不可以是网络或广播地址,IP地址的配置,给网卡配置，每个
10、网卡都应有IP地址 双网卡主机，应配置不同网段的地址,什么问题？,IPv4的地址空间匮乏,IP子网的划分 私有地址空间和NAT技术 A类私有空间：10.0.0.110.255.255.254 B类私有空间：172.16.0.1172.31.255.254 C类私有空间：192.168.0.1192.168.255.254,子网和子网掩码,课堂实验,理解子网和子网掩码的概念 布置网络环境如下图所示 配置PC1的地址为192.168.1.70，掩码为255.255.255.240；PC2的地址为192.168.1.81，掩码为255.255.255.240； 使用ping命令测试连通性； 将PC2
11、的IP地址更改为192.168.1.78，掩码为255.255.255.240，再次测试连通性。 在哪个范围内的地址可以与PC1在255.255.255.240的掩码下相互连通呢？计算结果并用实验加以验证。,NAT示意,IP协议特点,无连接 不可靠,IP如果发现错误，则通知另一个协议发回错误信息,IP:有错误，丢弃,Data,PC1,PC2,先发不一定会先到,发送后不会回应一个确认，需使用ICMP协议作确认,IP数据包格式,课堂实验,理解IP协议与ICMP协议的关系 开启sniffer抓所有数据包 使用ping命令网络环境连通性 停止sniffer抓包过程并查看抓取的数据 再次开启sniffe
12、r抓包 使用IE浏览器访问一个不可能连通的网页 停止抓包过程并查看抓取的数据 比较二次的数据有何联系？,ICMP过程分析,Ping功能的实现,A,B,ICMP echo询问,B 可达吗?,ICMP echo reply 答复,可达,ICMP过程分析,Tracert/trace功能的实现,A,B,C,第一跳可达吗？,ICMP echo request (TTL=1),ICMP TTL-expired 到达下一跳,可达,第二跳可达吗？,ICMP echo request (TTL=2),ICMP echo reply 顺利到达,可达,课堂实验,理解ARP协议功能 PC1与PC2配置相同网段地址 在
13、PC1和PC2中分别在命令行模式使用ARP A命令，结果如何？ 在PC1中开启sniffer抓包过程 PC1发起ping PC2的测试命令 再次在PC1和PC2中使用ARP a察看结果如何？ 停止PC1的抓包过程，察看结果，分析ARP协议的报文结构,ARP过程分析,192.168.10.1,192.168.10.2,IP: 0800.115e.1200.45e1,IP: 192.168.10.2 = ?,IP地址,映射,Ethernet地址,本地ARP,课堂实验,DHCP与RARP协议 在PC2中设置DHCP服务器，定义地址池和相应作用选项 在PC1中开启sniffer并启动抓包过程 PC1的
14、IP地址项设置为自动获取 待PC1已经获取IP地址后，停止抓包 察看抓取的数据包，分析是否为RARP协议报文 我们得出什么结论？,RARP协议工作原理,Ethernet: 0800.0020.1111 IP: 192.168.10.1,Ethernet: 0800.0020.1111 IP = ?,我的IP地址 是什么？,我听到广播了 你的IP地址是 192.168.10. 1,Ethernet地址,映射,IP地址,192.168.10.1 192.168.10.2,DHCP工作过程,1,IP 租借请求,3,IP 地址选择,2,IP 租借提供,4,IP 使用确认,DHCP客户机,DHCP服务器
15、,5,IP 地址续约,6,IP 地址释放,传输层协议,TCP 可靠的 有连接的 IP包头中协议字段值为6 UDP 不可靠的 无连接的 IP 包头中协议字段值为17,TCP报头格式,Bit 0,Bit 15,Bit 16,Bit 31,源端口 (16),目的端口 (16),序号 (32),确认号 (32),保留 (6),代码位 (6),窗口 (16),校验和 (16),紧急指示符 (16),任选项 (0 or 32),数据 (上层协议数据,可变长),报头长度(4),TCP的端口号,端口号,传输层协议,应用层协议,TCP,F T P,T E L N E T,D N S,H T T P,S M T
16、P,N N T P,21,23,25,53,80,119,20,TCP三次握手过程,课堂实验,三次握手过程 将PC2中的ftp服务器打开 开启PC1的sniffer抓包过程 PC1使用ftp命令登陆PC2 在ftp成功后使用dir命令查看主目录文件 结束PC1的抓包，察看捕获的数据 找出TCP三次握手的数据包，分析其中的序列号和确认号之间的关系。,三次握手-1,三次握手-2,三次握手-3,思考,三次握手的第一次握手有何特点？ 三次握手的第二次握手有何特点？ 三次握手的最后一个数据有什么特点？ TCP携带上层数据传输时的序列号和确认号怎样变化？与建立连接的数据有何差别？,窗口流控,源主机,目的主机,超时重传,我发送
