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1、网络协议 Network Protocols 与 Network Security 网络安全,第四讲 Internet协议,第四讲 Internet协议,1,主要内容,Internet简介 IP协议及其相关关键技术 TCP/UDP协议 Internet路由协议 主要应用层协议,第四讲 Internet协议,2,Internet简史,Internet简史 1969年，美国国防部远景研究规划局(Advanced Research Projects Agency)为军事实验用而建立ARPANET（设计目标是当网络中的一部分因战争原因遭到破坏时，其余部分仍能正常运行） 80年代初期，ARPA和美国国防
2、部通信局研制成功用于异构网络的TCP/IP协议并投入使用 1986年，在美国国会科学基金会（National Science Foundation)的支持下，用高速通信线路把分布在全美各地的一些超级计算机连接起来，以NFSNET接替ARPANET 经过十几年的发展形成Internet。应用范围由最早的军事、国防，扩展到美国国内的学术机构，进而迅速覆盖了全球的各个领域，运营性质也由科研、教育为主逐渐转向商业化 1994年4月20日，NCFC工程连接Internet的64K国际专线开通，从此中国被国际上正式承认为真正拥有全功能Internet的国家,第四讲 Internet协议,3,Interne
3、t的“扩张”,计算机互连需求推动 单一计算机系统（计算机孤岛） 计算机联网（网络孤岛） 网络系统互连（国家/区域孤岛） 国际互连,第四讲 Internet协议,4,Internet是什么？,是“国际互联网”（互联网、因特网） 是一种计算机网络 是IP网络 是信息网络（新媒体） 是一台超级计算机 是虚拟空间（网络家园） 是,区别：internet,第四讲 Internet协议,5,Internet的特点,分布式控制和管理，抗毁性强（容灾） 标准化程度高、技术开放性强 适应性强（适用各种通信手段） 简单、易部署、易维护 扩展性好，鼓励技术创新 支持产品极其丰富 薄弱环节：安全性、QoS、IP地址,
4、第四讲 Internet协议,6,Internet协议簇,第四讲 Internet协议,7,Internet标准（部分）,第四讲 Internet协议,8,IP协议,IPInternet Protocol 网络层（第三层） 数据报协议（非连接） 报头固定24字节 常用字段： 报文存活时间（Hop数） IP地址 长度和分段偏移,第四讲 Internet协议,9,IP地址,4个字节，0.0.0.0 255.255.255.255 总计 2564 = 4,294,967,296 个IP地址 IP地址分段：（通过子网掩码Mask） 子网（Subnet）主机（Host） IP地址使用： 单播（Unica
5、st）、广播（Broadcast）、组播（Multicast） IP地址分配： 合法地址、保留（私有）地址,第四讲 Internet协议,10,IP地址分类,共5类（3类常用）,第四讲 Internet协议,11,DN,DNDomain Name 域名 主机名称 . 次级域名 . 域名 . 顶级域名 例： ,传统顶级域名： com，net，gov，org，edu，mil 国家顶级域名： cn，uk，jp（下属地区域名） 新顶级域名： biz，info，name，tv，cc,思考：中文域名是什么？它与cn域名有何区别？ 网络实名是什么？它与域名有何关系？,第四讲 Internet协议,12,DN
6、S,DNSDomain Name Service 域名（解析）服务、服务器、系统 202.120.224.10 64.233.189.104 61.129.163.67 多级域名解析体系 二级域名解析 动态域名解析,思考：DNS有何意义？有何风险？,第四讲 Internet协议,13,URL,URLUniversal Resource Location 统一资源定位 应用协议名称 :/ 域名串或IP地址 :端口号 /目录/文件名 超文本 http 文件 ftp 新闻 news , ftp:/202.120.224.98 :9000/out/file/ask.asp ,第四讲 Internet协
7、议,14,TCP协议,TCPTransport Control Protocol 传输控制协议 第四层（运输层） 面向连接 可靠传输 端到端通信,第四讲 Internet协议,15,逻辑电路/虚电路,Logical Circuit 逻辑电路 Virtual Circuit 虚电路 PVC Permanent VC 永久虚电路 TVC Two-way VC 双向虚电路 IVC Incoming VC 单向入虚电路 OVC Outgoing VC 单向出虚电路,提高传输效率 控制流量，防止线路拥塞或接收方溢出 差错（误码、丢失等）检测与恢复 多条物理线路上的分流与合流，负载均衡（容灾） 多条物理线
8、路进行“捆绑”，形成多路复用 带宽控制、优先级控制、时延控制、抖动控制 安全传输机制,第四讲 Internet协议,16,TCP“三次握手”协议,发起方,接受方,第一次 握手,第二次 握手,第三次 握手,SYN（synj）,IDLE,SYN_SENT,SYN_ACK（synk，ackj+1）,SYN_RECV,ACK（ackk+1）,ESTABLISHED,IDLE,ESTABLISHED,第四讲 Internet协议,17,UDP协议,UDPUser Datagram Protocol 用户数据报协议 第四层 面向非连接（不可靠传输）,第四讲 Internet协议,18,Port/Socke
9、t,TCP/UDP协议的Port（端口） 套接字SocketPortIP地址 Port组： 公认端口Well-known Ports 01023 注册端口Registered Ports 102449151 动态 和/或 私有端口 Dynamic and/or Private Ports 4915265535,第四讲 Internet协议,19,其它主要协议,ICMPInternet Control Message Protocol 控制消息协议 DHCPDynamic Host Configuration Protocol 动态主机配置协议 ARPAddress Resolution Pro
10、tocol 地址解析协议 SNMPSimple Network Management Protocol 简单网络管理协议,第四讲 Internet协议,20,Ping,ICMP应用ECHO（回显）,第四讲 Internet协议,21,Trace-route,ICMP应用跟踪路由,第四讲 Internet协议,22,路由Route,最小跳数 最短距离 最大带宽,思考：如何防止循环路由？,第四讲 Internet协议,23,自治域,ASAutonomous System 自治域，自治系统 Internet中相对独立的管理区域 域内采用统一的路由管理 域间交换路由信息 可防止路由信息泛滥成灾,第四讲
11、 Internet协议,24,常见路由协议,RIP Routing Information Protocol，路由信息协议 基于距离矢量算法的内部网关路由协议，通过计算抵达目的地的最少Hop来选取最佳路径。最多到15跳，否则认为不可达。可能导致所选的路径不是最优。RIP只适用中小型网络。几乎所有IP路由器均支持RIP协议。 IGRP Interior Gateway Routing Protocol，内部网关路由协议 由CISCO公司开发的距离矢量路由协议。同RIP相比，IGRP将网络的带宽、时延、可靠性和负载等因素综合起来，提供一种综合的选路度量。可以更真实地反映网络的路径特性，避免了RIP
12、中出现的问题。最大跳数是255，可以应用于大规模网络。 OSPF Open Shortest Path First，开放式最短路径优先协议 链路状态路由协议。每一个路由器都维护一个相同的网络拓扑数据库，以此构造一个最短路径树来计算路由表。收敛速度比RIP快，更新路由信息时产生的流量较少。为了管理大规模的网络，OSRP采用分层的连接结构。将自治系统（AS）分为不同的区域，以减少路由重计算的时间。 BGP Border Gateway Protocol，边界网关路由协议 自治系统间的路由协议。主要功能是同其他的BGP系统交换网络可达信息。属于外部网关路由协议，可以实现自治系统间的路由信息的无环路交
13、换。,第四讲 Internet协议,25,路由器与Internet组网,Router 发现和维护路由（运行路由协议） 选择路由、转发IP报文,IP:192.168.10.1,IP:202.120.224.5,IP:192.168.10.110,IP:192.168.10.112,IP:192.168.10.113,IP:200.15.123.78,Dst:200.15.123.78 Src:192.168.10.123 ,Dst:200.15.123.78 Src:202.120.224.5 ,Dst:200.15.123.78 Src:202.120.224.5 ,IP:192.168.10.123 Mask:255.255.255.0 GW:192.168.10.1,IP:192.168.10.124,
