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1、2010年10月19日星期二6时31分36秒郑州大学信息工程学院 李向丽1TCP/IP技术回顾技术回顾TCP/IPTCP/IP技术回顾技术回顾技术回顾技术回顾郑州大学信息工程学院 李向丽22010年10月19日星期二6时31分36秒TCP/IPTCP/IP技术回顾技术回顾技术回顾技术回顾1.1 TCP/IP层次结构层次结构 1.2 TCP/IP工作原理工作原理 1.3 网络接口层网络接口层 1.4 网际层网际层 1.5 传输层传输层 1.6 应用层应用层郑州大学信息工程学院 李向丽32010年10月19日星期二6时31分36秒1.1 TCP/IP1.1 TCP/IP层次结构层次结构层次结构层次
2、结构 TCP/IP的层次结构的层次结构应用层传输层网际层网络接口层应用层传输层网际层网络接口层郑州大学信息工程学院 李向丽42010年10月19日星期二6时31分36秒OSI/RM与与TCP/IP协议簇对应关系协议簇对应关系由底层网络定义的协议由底层网络定义的协议ICMP IGMP ARPRARPIPTCPUDPSMTP FTP HTTPTELNETDNSSNMPTFTP BOOTP应用程序应用层传输层网际层网络 接口层应用程序应用层传输层网际层网络 接口层应用层表示层会话层传输层网络层应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层OSI/RMTCP/IP协议簇协议簇郑州大学信
3、息工程学院 李向丽52010年10月19日星期二6时31分36秒1.2 TCP/IP1.2 TCP/IP工作原理工作原理工作原理工作原理1. TCP/IP协议族中各协议之间的关系协议族中各协议之间的关系应用进程应用进程应用进程应用进程应用进程应用进程应用进程应用进程TCPUDPICMPIGMP IPARPRARP硬件接口硬件接口应用层应用层传输层网际层数据链路层传输层网际层数据链路层郑州大学信息工程学院 李向丽62010年10月19日星期二6时31分36秒2. 数据封装过程数据封装过程用户数据用户数据应用层首部应用层数据TCP/UDP首部IP首部应用层数据TCP/UDP首部帧首部IP首部应用层
4、数据TCP/UD首部帧尾部以太网帧IP数据报应用层数据报TCP报文段或 UDP数据报郑州大学信息工程学院 李向丽72010年10月19日星期二6时31分36秒3. 以太网数据帧的拆封过程以太网数据帧的拆封过程应用进程应用进程TCPUDPICMPIGMPIPARPRARP以太网 驱动程序根据以太网帧首部中的 “类型”字段进行拆封进入的帧应用进程应用进程根据IP数据报首部 中的“协议”字段进 行拆封根 据 TCP 段 或 UDP数据报首部 中的“端口号”字 段进行拆封郑州大学信息工程学院 李向丽82010年10月19日星期二6时31分36秒4. 4. 两个端系统的两个端系统的两个端系统的两个端系统
5、的TCP/IPTCP/IP通信通信通信通信FTP 客户客户FTP 服务器应用层传输层网际层数据 接口层服务器应用层传输层网际层数据 接口层FTP协议协议TCP协议协议IP协议以太网协议协议以太网协议TCPIP以太网 驱动程序以太网 驱动程序TCPIP以太网 驱动程序以太网 驱动程序 以太网以太网图 局域网上运行FTP的两台主机主机图 局域网上运行FTP的两台主机主机A主机主机B郑州大学信息工程学院 李向丽92010年10月19日星期二6时31分36秒通过路由器连接的两个网络通过路由器连接的两个网络FTP 服务器服务器FTP协议协议TCP协议协议IP协议以太网协议协议以太网协议IP以太网 驱动程
6、序以太网 驱动程序TCPIP令牌环 驱动程序令牌环 驱动程序以太网以太网图 通过路由器连接的两个网络主机图 通过路由器连接的两个网络主机A主机主机B令牌环 驱动程序令牌环 驱动程序令牌环协议令牌环协议FTP 客户客户TCPIP以太网 驱动程序以太网 驱动程序IP协议协议令牌环网令牌环网路由器路由器郑州大学信息工程学院 李向丽102010年10月19日星期二6时31分36秒1.3 1.3 网络接口层网络接口层网络接口层网络接口层1.3.1 以太网协议以太网协议 1.3.2 点对点协议点对点协议郑州大学信息工程学院 李向丽112010年10月19日星期二6时31分36秒 网络接口层是网络接口层是T
7、CP/IP与各种局域网和广域网的 接口。与各种局域网和广域网的 接口。 TCP/IP没有对网络接口层做具体的描述。没有对网络接口层做具体的描述。 TCP/IP协议能够运行在不同的物理网络上，例 如，以太网，点到点线路等等。这也体现了协议能够运行在不同的物理网络上，例 如，以太网，点到点线路等等。这也体现了 TCP/IP协议与网络的物理特性无关的灵活性。协议与网络的物理特性无关的灵活性。郑州大学信息工程学院 李向丽122010年10月19日星期二6时31分36秒 在发送节点，网络接口层将上层的数据封装成 帧后发送到网络上。在发送节点，网络接口层将上层的数据封装成 帧后发送到网络上。 数据帧到达接
8、收节点时，接收节点的网络接口 层对数据帧拆封，根据帧中的物理地址决定是 将帧中的数据上传到网际层，还是丢弃该帧。数据帧到达接收节点时，接收节点的网络接口 层对数据帧拆封，根据帧中的物理地址决定是 将帧中的数据上传到网际层，还是丢弃该帧。 若物理网络是一个局域网（例如以太网），则 要在网络接口层上运行以太网协议。若物理网络是一个局域网（例如以太网），则 要在网络接口层上运行以太网协议。 当使用点到点线路时（例如，通过当使用点到点线路时（例如，通过Modem和电 话线接入因特网），则在网络接口层运行和电 话线接入因特网），则在网络接口层运行SLIP 和和PPP协议。协议。郑州大学信息工程学院 李向
9、丽132010年10月19日星期二6时31分36秒1.3.1 1.3.1 以太网协议以太网协议以太网协议以太网协议 以太网属于广播网络，采用总线型网络拓扑结 构，共享总线的信道资源。以太网属于广播网络，采用总线型网络拓扑结 构，共享总线的信道资源。 以太网采用载波侦听多路访问以太网采用载波侦听多路访问/冲突检测 （冲突检测 （CSMA/CD）协议来控制节点对总线的访问。）协议来控制节点对总线的访问。 CSMA/CD可归结为四句话：可归结为四句话： 发前先侦听，空闲即发送，发前先侦听，空闲即发送， 边发边检测，冲突时退避。边发边检测，冲突时退避。郑州大学信息工程学院 李向丽142010年10月1
10、9日星期二6时31分36秒CSMA/CDCSMA/CD的流程图的流程图信道忙？信道忙？发送帧发送帧冲突？冲突？发送完？发送完？发送Jam发送JamN16?N16?YesYesNoNoNoNoYesYes发送成功发送成功YesYes发送失败发送失败NoNo延迟随机时间延迟随机时间NoNoYesYes发送帧发送帧碰撞次数N+碰撞次数N+发前先侦听发前先侦听发前先侦听发前先侦听空闲即发送空闲即发送空闲即发送空闲即发送边发边检测边发边检测边发边检测边发边检测冲突时退避冲突时退避冲突时退避冲突时退避郑州大学信息工程学院 李向丽152010年10月19日星期二6时31分36秒以太网的帧格式以太网的帧格式以
11、太网的帧格式以太网的帧格式 当以太网从上层协议接收到当以太网从上层协议接收到IP数据报、数据报、ARP报 文或报 文或RARP报文时，将报文时，将IP数据报封装到以太网 帧中。数据报封装到以太网 帧中。以太网帧格式7 1目的地址 源地址类型数据目的地址 源地址类型数据FCS6624字节46 1500前同步码SFD郑州大学信息工程学院 李向丽162010年10月19日星期二6时31分36秒 以太网帧中各字段的意义：以太网帧中各字段的意义： 前同步码。 前同步码。7字节长，其值是交替出现的字节长，其值是交替出现的0和和1。 帧开始定界符（ 帧开始定界符（SFD）。）。1字节长，其值定义 为字节长，
12、其值定义 为1010 1011，用作帧开始信号。，用作帧开始信号。 目的地址（ 目的地址（DA）。）。6字节（即字节（即48位）长，接 收该帧的目的主机的地址。在局域网中，把一 个主机的地址称为位）长，接 收该帧的目的主机的地址。在局域网中，把一 个主机的地址称为物理地址物理地址，又称为，又称为MAC地 址地 址，也可以称为，也可以称为网卡地址网卡地址或或硬件地址硬件地址。 网卡有一个网卡有一个48位的全球唯一的位的全球唯一的MAC地址，固化 在网卡的只读存储器（地址，固化 在网卡的只读存储器（ROM）中。）中。郑州大学信息工程学院 李向丽172010年10月19日星期二6时31分36秒 物理
13、地址有三种类型：单播地址、多播地址和 广播地址。物理地址有三种类型：单播地址、多播地址和 广播地址。 若物理地址的第一字节的最低位称为若物理地址的第一字节的最低位称为I/G （Individual/Group）位，当）位，当I/G位为位为0时， 单播地址；为时， 单播地址；为1时，多播地址。若时，多播地址。若48位地址全 为位地址全 为1，广播地址。，广播地址。I/G U/L 46bits 当一主机（网卡）接收到一个帧，首先将帧的目 的地址与自己的物理地址进行比较。若当一主机（网卡）接收到一个帧，首先将帧的目 的地址与自己的物理地址进行比较。若相同相同，或 目的地址为局域网的，或 目的地址为局
14、域网的广播地址广播地址或或多播多播MAC地址地址 时，则接收该帧，并将帧的数据部分上传到时，则接收该帧，并将帧的数据部分上传到IP协 议或其它协议。否则，丢弃该帧。协 议或其它协议。否则，丢弃该帧。郑州大学信息工程学院 李向丽182010年10月19日星期二6时31分36秒 源地址（ 源地址（SA）。）。6字节长，源主机物理地址。 类型。字节长，源主机物理地址。 类型。2字节长，用来标识封装在帧中字节长，用来标识封装在帧中“数据数据” 字段的协议类型。例如：字段的协议类型。例如： “类型类型”字段值协议类型字段值协议类型 0x0800 IP数据报数据报 0x0806 ARP报文 数据。长度范围
15、：报文 数据。长度范围：461500字节。字节。1500字节 被定义为以太网的最大传送单元（字节 被定义为以太网的最大传送单元（ MTU）。 如果长度超过了）。 如果长度超过了1500字节，则需要分片。 若长度小于字节，则需要分片。 若长度小于46字节，则需要插入填充字节。 帧校验序列（字节，则需要插入填充字节。 帧校验序列（FCS）。）。4字节长，用于检测帧 中是否产生了差错。字节长，用于检测帧 中是否产生了差错。郑州大学信息工程学院 李向丽192010年10月19日星期二6时31分36秒1.3.2 1.3.2 点对点协议点对点协议点对点协议点对点协议 PPP主要有三部分组成：主要有三部分组
16、成： 一个将 一个将IP数据报封装到串行链路的方法。数据报封装到串行链路的方法。 IP数据报封装在数据报封装在PPP帧中。在帧中。在PPP帧中有帧校验序 列字段，帧中有帧校验序 列字段，PPP具有差错检验功能。具有差错检验功能。 一个建立、配置和测试数据链路连接的链路控制协议 （ 一个建立、配置和测试数据链路连接的链路控制协议 （Link Control Protocol, LCP）。通信双方可以协 商，以确定不同的选项。）。通信双方可以协 商，以确定不同的选项。 一套网络控制协议（ 一套网络控制协议（Network Control Protocol, NCP），其中的每一个协议都支持不同的网络层协议。 例如：），其中的每一个协议都支持不同的网络层协议。 例如：IP协议、协议、OSI网络层协议等等。可以使用网络层协议等等。可以使用NCP 对对IP地址进
