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1、TCP/IP体系结构 IP协议 IP地址 ICMP ARP（RARP） TCP TCP/IP协议簇及协议间关系,计算机综合（网络部分） 第一讲TCP/IP,TCP/IP体系结构,Application,Transport,Internet,Network Interface,包含所有的高层协议,提供应用程序间的通信,各种通信网络与TCP/IP之间的接口,负责不同网络间的通信,IP协议,IP协议的特点 IP协议是一种不可靠、无连接的数据报传送服务协议 ； IP协议向传输层屏蔽了物理网络的差异 。,IP数据报结构,IP数据报分片&组装,网络链路具有 MTU (最大传输单元)属性 是由链路层最大帧的
2、限制决定的. 不同类型的链路, 不同的 MTUs 较大的IP分组在网络中会被分割(“fragmented”) 一个分组就被分成了若干分组 分组只是在最终的信宿站点被重新“组装-reassembled” 在IP 分组的首部有些位标记用来确认和排序相关的组“片”,fragmentation: in: one large datagram out: 3 smaller datagrams,reassembly,IP数据报分片&组装,在IP数据报的报头中，与一个数据报的分片、组装相关的域有标识域、标志域与片偏移域。 标识（identification）域 为一个数据报的所有片分配一个标识ID值 标志（
3、flags）域 占 3 bit。目前只有前两个比特有意义。 标志字段中的最低位记为 MF (More Fragment)。MF = 1，表示后面“还有分片”的数据报。MF = 0，表示这已是若干数据报片中的最后一个。 标志字段中间的一位记为 DF (Dont Fragment)，意思是“不能分片”。只有当 DF = 0时才允许分片。 片偏移（fragment offset）域 表示该分片在整个数据报中的相对位置（8B）,IP数据报分片&组装,分片方法的例子,IP数据报分片&组装,IP数据报的分片与标识、标志与片偏移的关系,IP地址的基本概念 TCP/IP协议的网络层使用的地址标识符叫做IP地址
4、，IP v.4中IP地址是一个32位的二进制地址； 在Internet中不允许两个设备具有同样的IP地址（全局惟一的地址标识）； 网络中的路由器具有两个或两个以上IP地址，路由器每个接口都有一个不同网络号的IP地址。 物理地址与逻辑地址 连续地址的编址方法与层次地址的编址方法,IP地址（1）,IP地址（2）,IP地址结构 IP地址采用分层结构； IP地址是由网络号（net ID）与主机号（host ID）两部分组成的； 采用x.x.x.x的格式来表示，每个x为8位，每个x的值为0255（例如 202.113.29.119）； 源IP地址与目的IP地址，默认网关,IP地址（3）,0,networ
5、k,host,A,B,C,D,class,1.0.0.0 to 126.255.255.255,128.0.0.0 to 191.255.255.255,192.0.0.0 to 223.255.255.255,224.0.0.0 to 239.255.255.255,32 bits,“分类” 编址:,E,240.0.0.0 to 247.255.255.255,IP地址（4）,一些特殊的地址：全0表示本网络或者本主机，而全1则 表示广播地址 本地广播地址：255.255.255.255 （只用于目的地址，只在本网络上进行广播，各路由器均不转发） 直接广播地址：主机部分全1，140.179.2
6、55.255（只用于目的地址，对net-id上的所有主机进行广播） 本网中的主机：0.0.200.200（分组被限制在本网络内部，由特定的主机号对应的主机接收该分组） 127.x.x.x：回送地址（用于网络软件测试和本地进程间通信）TCP/IP协议规定：含网络号为127的分组不能出现在任何网络上， 主机和路由器不能为该地址广播任何寻址信息。 本网络本主机地址：全0， 0.0.0.0（只用于源地址） 0.0.0.0常用于代表缺省网络，在路由器表中用于构造缺省路径。,IP地址（5）,私有地址(private address,) ：这些地址永远不出现在Internet中, RFC 1918 A类：1
7、0.0.0.0-10.255.255.255 16个B类地址：172.16.0.0-172.31.255.255 256个C类地址：192.168.0.0-192.168.255.255 虚拟专用网VPN(Virtual Private Network) 网络地址转换NAT（Network Address Translation,IP寻址故障排除,问题：主机不能连到远程网络的服务器，Cisco推荐使用 的几个步骤 Ping 127.0.0.1,如有问题，属TCP/IP Ping 本主机IP地址，如有问题，属NIC卡 Ping 默认网关，如有问题，属本地网络 1-3步成功，ping远程服务器，如
8、正常，则本地主机可与远程服务器间进行IP通信，如不正常，有可能DNS等问题，或是远程网络的问题。,Internet控制报文协议（ICMP）,设计ICMP协议的目的 ICMP的特点： ICMP本身是网络层的一个协议；但报文 不是直接传给链路层，而是要封装成IP 数据报，然后再传给数据链路层。 从协议体系上看，ICMP的差错和控制信息 传输只是要解决IP协议可能出现的不可靠 问题，它不能独立于IP协议而单独存在，因此我们把它看作是IP协议的一个部分归于IP协议的体系。 ICMP差错报告采用路由器 -源主机的模式，路由器在 发现数据报传输出现错误时 只向源主机报告差错原因； ICMP不能纠正差错，它
9、只是 报告差错。差错处理需要由 高层协议去完成。,Internet控制报文协议（ICMP）,ICMP报文格式,Type Code description 3 0 dest. network unreachable 3 1 dest host unreachable 3 2 dest protocol unreachable 3 dest port unreachable 3 5 source route failed 3 6 dest network unknown 7 dest host unknown 4 0 source quench,Type Code description 11 0
10、 TTL expired 0 bad IP header 5 0-3 redirect 0 echo request (ping) 0 0 echo reply (ping) 13or14 0 Timestap 17 or 18 0 address mask 9 0 route advertisement 10 0 router discovery,地址解析,每个 LAN上的网卡都有具唯一性的LAN 地址,地址解析,A站点要给B站点发送IP分组： 查找 B站点的网络地址, 发现B站点与其在同一网络中 给B站点发送的分组是通过链路层的帧来传送的,分组的源、宿地址,帧的源、宿地址,Bs MAC a
11、ddr,As MAC addr,As IP addr,Bs IP addr,IP payload,分组,帧,ARP: 地址解析协议（Address Resolution Protocol）,每个LAN 上的IP 结点 (主机, 路由器) 都设有 ARP 高速缓存 ARP高速缓存: 是某些LAN 结点的IP/MAC 地址映射 TTL (Time To Live): 超过TTL的地址映射会被删除 (一般为 20 分钟),ARP: 地址解析协议（Address Resolution Protocol）,发送前，根据目的IP地址，查找本地ARP高速缓存表与之对应的目的物理地址。如找到，不进行地址解析。
12、如找不到，则进行地址解析。 解析第步:产生ARP请求分组(本地主机的源物理地址与源IP地址、目的IP地址，而在目的物理地址字段写入0)。 将ARP分组发送到本地的数据链路层，并组装成帧。以源物理地址作为源地址，以广播地址作为目的地址，通过物理层发送出去。 由于采用了广播地址，因此所有的站都能接收到该帧，那么也就能够接收到ARP请求分组。除了目的主机之外，所有接收到该分组的主机和路内器都丢弃该分组，目的主机识别该IP地址。 完成地址解析的目的主机发送ARP应答分组，该分组包括对方需要知道的目的物理地址。该分组通过数据链路层发送出去。 源结点接收到ARP应答分组，知道对应于目的IP地址的目的物理地
13、址，将它作为条新的记录，加入到ARP高速缓存表。,SIP,帧类型,ARP码,D MAC,广播,SMAC,0,Etherner Data ARP request/reply,Ethernet Header,DIP,ARP: 地址解析协议（Address Resolution Protocol）,ARP: 地址解析协议（Address Resolution Protocol）,穿越: 经由R将A的数据传输到B,A,B,R,ARP: 地址解析协议（Address Resolution Protocol）,A 创建了 IP分组，源地址为 A,宿地址为 B A 使用 ARP 来获取 R的与111.111
14、.111.110对应的物理地址 A 创建了以R的物理地址为宿地址的以太网帧，该帧包含的A-to-B的 IP分组 A的数据链路层发送以太网的帧 R的数据链路层接收到以太网的帧 R 从以太网帧中取出 IP分组,知道该分组的信宿为 B R使用ARP 来取得 B的物理层地址 R创建了包含了 A-to-B IP 分组的帧并发给 B,A,R,B,反向地址解析协议(RARP),无盘工作站 ROM 引导，用下行装载方法从局域网上其他主机得到所需的操作系统和TCP/IP 通信软件。 无盘工作站运行 ROM 中的 RARP 来获得其 IP 地址。 无盘工作站以广播的方式，发出携带本结点物理地址的RARP请求，服务
15、器给于响应，返回该结点的IP地址，保存在内存中。,服务器上的配置表： 站名 物理地址 IP地址 WS1 0ebc18a2d5e4 202.119.34.12 WS2 0123bc18e3f6 202.119.34.14 WS3 a12b4d17e3e8 202.119.34.16 ,传输控制协议TCP -TCP报文段格式,传输控制协议TCP-端口号,端口号（port number） 端口号是TCP及UDP协议与应用程序连接的访问点。TCPIP的传输层协议规定了一些标准的保留端口导，用于服务器进程（熟知端口号，well-known port,范围0-1023，统一分配和控制)，用户可以使用非保留
16、端口（临时端口号，随机选取)。 网络环境中完整的进程标识应该是： 本地主机地址-本地进程标识(端口号）； 远程主机地址-远程进程标识（端口号）。,传输控制协议TCP-端口号,TCP常用的熟知端口号 “socket”地址（套接字）=IP地址+端口号,传输控制协议TCP-连接的三次握手,同步请求,回应同步请求, 同步请求,回应同步请求,数据传输,(传输数据段),发送方,接收方,连接建立,传输控制协议TCP -连接的三次握手,SYN=1,ACK=0,SEQ=1200,SYN=1,ACK=1,SEQ=4800,AN=1201,SYN=1,ACK=1,SEQ=1201,AN=4801,数据传输,(传输数据段),发送方,接收方,连接建立,TCP流量与拥塞控制,
