《网络协议》全套ppt电子课件教案-第一章 概述

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1、网络协议工程网络工程专业：48学时，10学时上机计算机专业：32学时，6学时上机网络协议：TCP/IP协议参考教材：1. TCP/IP详解卷1：协议机械工业出版社2. TCP/IP权威教程（第7版） 清华大学出版社3. TCP/IP协议族（第2版） 清华大学出版社4. 用TCP/IP进行网际互联第一卷：原理、协议与 结构（第四版） 电子工业出版社5. TCP/IP协议原理与应用 清华大学出版社教材说明内容安排lIP协议lIP动态路由lUDP协议 lTCP协议l应用层协议第一章 概述 网络协议简介 TCP/IP体系结构模型 IP地址及DNS 封装与分用 端口 TCP/IP标准和RFC 协议分析

2、本章小结1.1 网络协议简介网络协议是为不同系统提供共同的用于通信的环境，或 称为通信双方有关通信规则约定的集合。语法语义同步发E-mail打印文件 mail喂，请用中文, 慢一点！出错了， 请重发！协议三要素1.1 网络协议简介协议三要素l语法：数据与控制信息的格式、数据编码等，即“怎 么讲”。l语义：控制信息的内容，需要做出的动作及响应，即 “讲什么”。l同步：时间先后顺序和速度匹配，即“序速度控制” 。举例打电话语法：电话号码，8位数字编码。语义：控制信号，响应动作，讲话内容。同步：甲拨通乙，乙的电话响，乙听见铃声，接听。1.1 网络协议简介为减少协议设计的复杂性，降低设计复杂性，便于维

3、 护，提高运行效率，网络设计采用分层结构，因此协 议也分层。每一层都建立在下层之上，为上层提供一 定的服务，并对上层屏蔽服务实现细节。 网络层OSI（开放系统互联）参考模型传输层会话层表示层应用层物理层数据链路层应用层传输层互联网层网络访问层TCP /IP 模型1.2 TCP/IP 体系结构模型lTCP/IP协议(Transfer Controln Protocol/Internet Protocol)叫做传输控制/网际协议，又称作网际协 议族，是Internet国际互联网络的基础。l虽然从名字上看TCP/IP包括两个协议，传输控制 协议(TCP)和网际协议(IP)，但TCP/IP实际上是 一

4、组协议，是Internet协议族，如：远程登录、 文件传输和电子邮件等，每种协议采用不同的格 式和方式传送数据，它们相互补充、相互配合， 形成多个协议的集合。TCP和IP协议是保证数据 完整传输的两个最基本协议。l设计目标：不同种类计算机系统方便进行相互通 信；跨长距离互联系统；强壮和可靠传输。1.2 TCP/IP 体系结构模型lTCP/IP是四层协议系统：应用层（ Application layer ），传输层（TCP层， Host to host or transport layer ），网络层（Internet层， Internet layer ）和链路层（ 网络访问层或网络接口层， N

5、etwork interface layer ） 。Application LayerTransport LayerTransport LayerInternet LayerInternet LayerNetwork Interface LayerNetwork Interface Layer传输层UDPTCP应用层FTPHTTPTELNETSMTP DHCP网络层IPICMP IGMPARPRARP链路层EthernetATMISDNFDDI1.2 TCP/IP 体系结构模型l网络接口层：实际网络硬件的接口。l网络层：处理分组在网络中的活动。IP是这一层最 重要的协议，它是一种无连接协议，不

6、负责下层的 传输可靠性。IP不提供可靠性、流控制或者错误恢 复。l传输层：为上层应用程序提供端到端的数据传输， 传输层同时支持多个应用。常用的传输层协议有 TCP和UDP。l应用层：由使用TCP/IP进行通信的程序提供。一 个应用就是一个用户进程，通常与另一个进程通信 。1.2 TCP/IP 体系结构模型网络互连将网络互相连接起来要使用一些中间设备(或中间系统)，ISO 的术语称之为中继(relay)系统，有的称为连接设备，可以分 成五种设备:1. 转发器(repeater)，是工作在物理层的设备，将局域网的两 个网段连接。2.集线器（hub）多端口转发器。3.网桥或桥接器(bridge)，既

7、工作在物理层又工作在数据链路 层，可以过滤信号，检查分组目的地址，决定是转发还是丢 弃，而转发器没有此功能。4.路由器(router)，是一个三层设备，用于物理层、数据链路 层和网络层。路由器是个互联设备，把局域网和或互联网连 接起来；而转发器和网桥只能把局域网连接起来。5.网关(gateway)工作在网络层以上的中继系统。1.2 TCP/IP 体系结构模型网络互连l网络互连有多种方式，其中使用最多的是网桥互连 和路由器互连。网桥是在链路层上对网络进行互连 ，而路由器则是在网络层上对网络进行互连。网桥 使得多个局域网（LAN）组合在一起，这样对上层 来说就好像是一个局域网。路由器利用网络层定义

8、 的“逻辑”上的网络地址（即IP地址）来区别不同的 网络，实现网络的互连和隔离，保持各个网络的独 立性。路由器的好处是为不同类型的物理网络提供 连接：以太网、令牌环网、点对点的链接和FDDI等 。l举例：一个包含两个网络的互连网：一个以太网和一个令 牌环网，通过一个路由器互相连接。尽管这里是两 台主机通过路由器进行通信，实际上以太网中的任 何主机都可以与令牌环网中的任何主机进行通信。1.2 TCP/IP 体系结构模型网络互联1.3 IP 地址l互联网上每个接口必须有一个唯一的Internet地址（IP 地址）。IP地址为32bit，分成5类，从A类到E类。Class CByte 4Byte 3

9、Byte 2Byte 1Class BHost网络号Host网络号Host0Class AClass D 多播组号 Class E（留待后用）网络号101 1 01 1 1 0 1 1 1 1 01.3 IP 地址l区分各类地址的最简单方法是 看它的第一个十进制整数。右 图列出了各类地址的起止范围 。多接口主机具有多个IP地址，其中每个接口都对应一个 IP地址。由于互联网上的每个接口必须有一个唯一的IP地址 ，因此必须要有一个管理机构为接入互联网的网络分配IP地 址。这个管理机构就是互联网络信息中心（ Internet Network Information Centre），称作InterNI

10、C。InterNIC 只分配网络号。主机号的分配由系统管理员来负责。网址： 。分配给济南大学C类地址为：202.194.64.0- 202.194.79.0问题：济南大学是哪类地址？1.3 IP 地址特殊的IP地址l私有地址 ：10.0.0.010.255.255.255 in class A172.16.0.0172.131.255.255 in class B 192.168.0.0192.168.255.255 in Class Cl环回地址 ：A类网络地址127是一个保留地址，用 做网络软件测试以及本地机进程间通信， 127.0.0.1l域名系统：在TCP/IP领域中，域名系统（DNS

11、）是 一个分布的数据库，由它来提供IP地址和主机名之 间的映射信息。 202.194.64.1DNS1.4 封装与分用下层在上层的消息前面添加自己的前缀，即报头。在有些情况 下，也可能在报文尾部添加报尾，这种方法叫做封装。下图中 帧头和帧尾下面所标注的数字是典型以太网帧首部的字节长度 。 1.4 封装与分用当目的主机收到一个以太网数据帧时，数据开始从协 议栈中由底向上升，去掉各层协议加上的报文首部。 每层协议盒都要去检查报文首部中的协议标识，以确 定接收数据的上层协议。这个过程称作分用（Demult IP lexing），分用是封装的逆过程。1.5 客户服务器模型大部分网络应用程序在编写时都假

12、设一端是客户，另一端 是服务器，目的是为了让服务器为客户提供一些特定的服务 。如FTP、TELNET等。 可以将这种服务分为两种类型：重 复型或并发型。并发服务器的优点在于它是利用生成其他服务器的方法来处理 客户的请求。也就是说，每个客户都有它自己对应的服务器。 如果操作系统允许多任务，那么就可以同时为多个客户服务。 一般来说， TCP服务器是并发的，而UDP服务器是重复的 。1.6 端口服务器端：TCP和UDP采用16 bit的端口号（表示0-65535范 围内的任何值）来识别应用程序，0-255为保留，256-1024为 UNIX特定服务保留。 详细内容参见 http:/www.iana.

13、org。 服务器一般都是通过知名端口号来识别。例如，FTP服务器 的TCP端口号都是21，每个Telnet服务器的TCP端口号都是 23，每个TFTP 服务器的UDP端口号都是69。任何TCP/IP实 现所提供的服务都用知名的11023之间的端口号。这些知名 端口号由Internet号分配机构（ Internet Assigned Numbers Authority, IANA）来管理。 客户端：客户端通常对它所使用的端口号并不关心，只需保 证该端口号在本机上是唯一的就可以了。客户端口号又称作 临时端口号（存在时间很短暂）。这是因为它通常只是在用 户运行该客户程序时才存在，而服务器则只要主机开

14、着的， 其服务就运行。大多数TCP/IP实现给临时端口分配1024 5000之间的端口号。 1.7 TCP/IP标准和RFCl标准化组织lISO 国际标准化组织 ISO (International Standards Organization)是世界上最为著名的国际标准组织之一 ，它主要由美国国家标准组织ANSI与其他国家的国家 标准组织代表所组成。ISO对网络最主要的贡献是为 OSI建立它的参考模型 。lIEEE 国际电子电器工程师协会IEEE (The Institute of Electrical and Electronic Engineer)是世界上最大 的专业组织之一。对网络而言

15、，IEEE做了一项很大的 贡献，即IEEE 802协议的制定。802主要用于定义局域 网，比较著名的有802.3的CSMA/CD与802.5的Token Ring。1.7 TCP/IP标准和RFCl标准化过程有四个小组在负责Internet技术 lInternet协会（ISOC, Internet Society）推动、支持和促进Internet不断增长和发展的专业组织，它把 Internet作为全球研究通信的基础设施。lInternet体系结构委员会（IAB, Internet Architecture Board）技术监督和协调的机构。职能是负责Internet标准的最后 编辑和技术审核。

16、IAB是ISOC的技术顾问，下属两个机构：IETF和 IRTF。lInternet工程专门小组（IETF,Internet Engineering Task Force）面向近期标准的组织，IETF开发成为Internet标准的规范 。lInternet研究专门小组（IRTF,Internet Research Task Force）对长远的项目进行研究。1.7 TCP/IP标准和RFClRFC（Request for Comment请求评论或请求注解）Internet标准是必须遵守的正式规约。所有关于Internet 的正式标准都以RFC文档正式出版。但是，大量RFC不 是正式的标准，出版的目的只是为了提供信息。Internet 草案不是正式的文档，当Internet机构将草案进行推荐时 ，就将草案作为RFC的形式公布。每一个RFC都用一个数 字来标识，如RFC 1122,数字越大说