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1、现代计算机网络原理现代计算机网络原理_6_6TCP/IPTCP/IP协议体系结构协议体系结构1SCUT DT&P LabsSCUT DT&P Labs1 1、计算机网络基本结构、计算机网络基本结构n 网络的物理拓扑结构总线形、星形、环形、树形、网状形等n 信道的种类点对点、组播、广播n 连接方式面向连接方式：提供虚电路服务非面向连接(无连接)方式：提供数据报传输服务第六章第六章 TCP/IPTCP/IP体系结构体系结构2SCUT DT&P LabsSCUT DT&P Labs2 2、网络体系结构的基本考虑、网络体系结构的基本考虑n 支持多种业务传输n 不同性能的计算机的互联互通n 多种通信技术
2、的融合n 各种不同传输介质的应用n 异构网络的互连第六章第六章 TCP/IPTCP/IP体系结构体系结构3SCUT DT&P LabsSCUT DT&P Labs3 3、网络体系结构的基本参考模型、网络体系结构的基本参考模型n 国际标准化组织(ISO)提出的开发系统互连(OSI)的模型第六章第六章 TCP/IPTCP/IP体系结构体系结构4SCUT DT&P LabsSCUT DT&P Labs4 4、TCP/IPTCP/IP协议设计的基本原则协议设计的基本原则n 支持不同物理结构和技术的网络的互连n 网络系统由独立的网络互连而成，其中的每个网络可自主运 行，采用分布式的控制机制n 网络层(I
3、P层)提供“尽力而为”的服务，传输的可靠性由端 到端的传输层协议或应用层协议来保证n 网间的互连通过称为路由器(网关)的设备实现，路由器仅负 责IP报文转发，不考虑流的状态维护n 对所有的报文同等对待(注：TCP/IP协议的发展，有些新增 的协议改变了这一特性)第六章第六章 TCP/IPTCP/IP体系结构体系结构5SCUT DT&P LabsSCUT DT&P Labs第六章第六章 TCP/IPTCP/IP体系结构体系结构5 5、TCP/IPTCP/IP的分层结构的分层结构n 网络协议的层次结构ISO 七层协议 TCP/IP 协议DATA LINKPHYSICALNETWORKTRANSPO
4、RTSESSIONAPPLICATION PRESENTATIONNETWORK INTERFACEIEEE802.XX, FR, ATM)INTERNET (IP, ARP, RARP)TRANSPORT (TCP or UDP)APPLICATION (FTP, TELNET, SNMP, DNS)ICMP, IGMP6SCUT DT&P LabsSCUT DT&P LabsOSPFEGPTCPUDPICMPIGMPIPRARPARPRIP BGPEthernet, Token Ring, PPP, and so onTelnet, FTP, TFTP,HTTP,SNMP,SMTP, an
5、d so onPort NumberProtocol NumberType codeApplicationLayerData Link LayerInternet LayerTransport Layer5 5、TCP/IPTCP/IP的分层结构的分层结构n TCP/IP协议的层间的关系7SCUT DT&P LabsSCUT DT&P Labs第六章第六章 TCP/IPTCP/IP体系结构体系结构5 5、TCP/IPTCP/IP的分层结构的分层结构n 网络层(IP层)IP报文的路由功能与转发机制IP地址与物理地址(MAC地址)间的解析方式网络基本的监控功能n 传输层(TCP/UDP)TCP (
6、Transport Control Protocol)：提供面向连接的、可靠 的传输服务UDP (User Datagram Protocol)：提供无连接的、不可靠但具 有较高传输效率的服务n 应用层定义各种不同的服务类别，数据结构和工作机制8SCUT DT&P LabsSCUT DT&P Labs第六章第六章 TCP/IPTCP/IP体系结构体系结构5 5、TCP/IPTCP/IP的分层结构的分层结构n 不同层间的相互关系与在传输过程中的作用应用层、传输层是一种端到端的协议9SCUT DT&P LabsSCUT DT&P Labs第六章第六章 TCP/IPTCP/IP体系结构体系结构6 6
7、、IPIP地址地址n IP地址：提供网络上不同终端和网络设备的标识功能n 互联网的IP地址通过统一管理分配n IP地址的管理机构：网络信息中心 (NIC)n IP地址在网络层上屏蔽了异种网络之间物理地址等特性的差 异，从而实现各种网络的互连互通10SCUT DT&P LabsSCUT DT&P Labs第六章第六章 TCP/IPTCP/IP体系结构体系结构6 6、IPIP地址地址n IP地址采用层次化的结构网络编号(子网编号)主机编号11SCUT DT&P LabsSCUT DT&P Labs第六章第六章 TCP/IPTCP/IP体系结构体系结构6 6、IPIP地址地址n IP地址的分类IP地
8、址长度为32bits，由网络号(网络前缀)和主机号组成不同类型的地址定义了不同规模大小的网络或组播应用12SCUT DT&P LabsSCUT DT&P Labs第六章第六章 TCP/IPTCP/IP体系结构体系结构6 6、IPIP地址地址n 特殊的IP地址下述的IP地址不能用于主机或网络设备的的IP地址(1)全“0”的IP地址，表示本主机，网络号为全“0”，表示 本网络；(2)全“1”的IP地址，表示本地网络的广播地址(3)主机号为全“1”的地址，表示特定网络的广播地址(4)网络号为“127”的地址，用于主机系统的回环测试，不会 向网络中发送13SCUT DT&P LabsSCUT DT&P
9、 Labs第六章第六章 TCP/IPTCP/IP体系结构体系结构6 6、IPIP地址地址n 子网掩码子网掩码：32bite的代码；高位上的“1”对应IP地址网络中的网络号和子网号；低位中的“0”对应IP地址中的主机号。在无类型的IP中同样可用于提取网络号(网络前缀)1 0Host1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 10 0 0 0 0 0 0 0 0 0NetworkSubnetIPaddressSubnetmask14SCUT DT&P LabsSCUT DT&P Labs第六章第六章 TCP/IPTCP/IP体系结构体系结构6 6、IPIP地
10、址地址n IP地址的实质：用于标识网络设备/主机的接口如：路由器上有多少个接口通常就有多少个相应网络的地址15SCUT DT&P LabsSCUT DT&P Labs第六章第六章 TCP/IPTCP/IP体系结构体系结构6 6、地址解析、地址解析n 地址解析根据IP地址获得物理(MAC)地址根据物理(MAC)地址获得IP地址n地址解析协议地址解析协议(ARP: Address Resolution Protocol)用于IP地址到物理地址的映射逆向地址解析协议(RARP: Reverse ARP)用于物理地址到IP地址的映射n地址解析协议的位置有人把它看作网络层(IP层)协议功能的一部分有人把
11、它看作网络层(IP层)以下层功能的一部分16SCUT DT&P LabsSCUT DT&P Labs第六章第六章 TCP/IPTCP/IP体系结构体系结构6 6、地址解析、地址解析n 地址解析功能的实现：动态绑定法Source 160.30.100.20 00-AA-00-12-34-56Destination 160.30.100.10 00-A0-C9-78-9A-BCHost A：“If your IP address is 160.30.100.10 please send me a reply stating your hardware address”Host F：Thats me
12、 and my Hardware addressis 00-A0-C9-78-9A-BCBroadcastUnicast17SCUT DT&P LabsSCUT DT&P LabsHost F should response by sending back to answer the request.Dest. Source FF.FF.FF.FF.FF.FF 02.60.8C.01.0C.03Dest. Source 160.30.100.10 160.30.100.88ARP request packet What is your MAC addr.?MAC headerIP header
13、Dest. Source 02.60.8C.01.0C.03 00.A0.C9.78.9A.BCDest. Source 160.30.100.88 160.30.100.10ARP responsion packet This is my MAC addrMAC headerIP header第六章第六章 TCP/IPTCP/IP体系结构体系结构6 6、地址解析、地址解析n 地址解析功能的实现：动态绑定法Host A send a ARP request Packet with the MAC broadcast address. 18SCUT DT&P LabsSCUT DT&P Labs
14、Senders Hardware Address (Octets 0-3)Protocol TypeTarget HA (octets 2 - 5)32 bits (4 Bytes)Hardware TypePLENHLENOperation codeSender IP (Octets 0-1)Sender HA (Octets 4-5)Sender IP (Octets 2-3)Target HA (Octets 0-1)Target IP (octets 0 - 3)Variable Length第六章第六章 TCP/IPTCP/IP体系结构体系结构6 6、地址解析、地址解析n 地址解析报
15、文的结构19SCUT DT&P LabsSCUT DT&P Labs第六章第六章 TCP/IPTCP/IP体系结构体系结构6 6、地址解析、地址解析n 地址解析报文的结构(续)Hardware Type (16 bits): This specifies the hardware interface type, for example, Ethernet has a value of 1. Protocol type (16 bits): This specifies the higher-level protocol whose address needs to be mapped onto
16、 the hardware, for example, IP - 0800. HLEN, Hardware address LENgth (8 bits): This specifies the length in bytes of the hardware address in this packet, for example, Ethernet - 6. PLEN, Protocol address LENgth (8 bits): This specifies the length in bytes of the protocol address in this packet. For IP this is four. Operation code (16 bits): This specifies whether this is an ARP request (1)
