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1、q TCP/IP体系结构q IP协议q IP地址q ICMPq ARP（RARP）q TCPq TCP/IP协议簇及协议间关系计算机综合（网络部分） 第一讲 TCP/IPDate1TCP/IP体系结构ApplicationApplicationTransport Transport Internet Internet Network InterfaceNetwork 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Date2IP协议IP协议的特点qIP协议是一种不可靠、无连接的数据报传送服务协议 ；qIP协议向传输层屏蔽了物理网
2、络的差异 。Date3IP数据报结构Date4IP数据报分片&组装q网络链路具有 MTU (最大 传输单元)属性 是由链 路层最大帧的限制决定的.q不同类型的链路, 不同的 MTUsq较大的IP分组在网络中会 被分割(“fragmented”)q一个分组就被分成了若 干分组q分组只是在最终的信宿 站点被重新“组装- reassembled”q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 datagramsreassemblyDate5IP数据报分片&组装在IP数据报的报头中，
3、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。q标识（identification）域为一个数据报的所有片分配一个标识ID值q标志（flags）域q占 3 bit。目前只有前两个比特有意义。q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。 q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。q片偏移（fragment offset）域表示该分片在整个数据报中的相对位置（8B）Date6IP数据报分片
4、&组装分片方法的例子Date7IP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Date8IP地址的基本概念qTCP/IP协议的网络层使用的地址标识符叫做IP地址，IP v.4中IP地 址是一个32位的二进制地址；q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）；q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。q物理地址与逻辑地址q连续地址的编址方法与层次地址的编址方法IPIP地址（地址（1 1）Date9IP地址（2）IP地址结构q IP地址采用分层结构；q IP地址是由网络号（net ID）与主机号（hos
5、t ID）两部分组成的；q 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）；q 源IP地址与目的IP地址，默认网关Date10IP地址（3）0networkhost10networkhost110networkhost1110多播地址ABCDclass1.0.0.0 to 126.255.255.255128.0.0.0 to 191.255.255.255192.0.0.0 to 223.255.255.255224.0.0.0 to 239.255.255.25532 bits“分类” 编址:11110保留用于实验和将来使用E240.
6、0.0.0 to 247.255.255.255Date11IP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q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）q直接广播地址：主机部分全1，140.179.255.255（只用于目的地 址，对net-id上的所有主机进行广播）q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）q127.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
7、机和路由器不能为该地址广播任何寻址信息。q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。Date12IP地址（5）私有地址(private address,) ：这些地址永远不出现在 Internet中, RFC 1918 qA类：10.0.0.0-10.255.255.255 q16个B类地址：172.16.0.0-172.31.255.255 q256个C类地址：192.168.0.0-192.168.255.255q虚拟专用网VPN(Virtual Private Network)网络地址转换NAT（Networ
8、k Address TranslationDate13IP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qPing 127.0.0.1,如有问题，属TCP/IPqPing 本主机IP地址，如有问题，属NIC卡qPing 默认网关，如有问题，属本地网络q1-3步成功，ping远程服务器，如正常，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。Date14Internet控制报文协议（ICMP ）设计ICMP协议的目的 ICMP的特点：qICMP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
9、再传给数据链路层。q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。qICMP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；qICMP不能纠正差错，它只是报告差错。差错处理需要由高层协议去完成。 Date15Internet控制报文协议（ICMP）ICMP报文格式类型 代码 校验和 ICMP数据1 1 2 N IP报头 IP 数据 Type Code description 3 0 dest. network unreacha
10、ble 3 1 dest host unreachable 3 2 dest protocol unreachable 3 3 dest port unreachable 3 5 source route failed 3 6 dest network unknown 3 7 dest host unknown 4 0 source quenchType Code description 11 0 TTL expired 12 0 bad IP header 5 0-3 redirect 8 0 echo request (ping) 0 0 echo reply (ping) 13or14
11、0 Timestap 17 or 18 0 address mask 9 0 route advertisement 10 0 router discoveryDate16地址解析每个 LAN上的网卡都有具唯一性的LAN 地址Date17地址解析223.1.1.1223.1.1.2223.1.1.3223.1.1.4223.1.2.9223.1.2.2223.1.2.1223.1.3.2223.1.3.1223.1.3.27AB EA站点要给B站点发送IP分组：q查找 B站点的网络地址, 发现B 站点与其在同一网络中q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
12、Bs MAC addrAs MAC addrAs IP addrBs IP addrIP payload分组帧 Date18ARP: 地址解析协议（Address Resolution Protocol）Q: 若已知B站点的IP地址， 如何确定其MAC地址?q每个LAN 上的IP 结点 ( 主机, 路由器) 都设有 ARP 高速缓存qARP高速缓存: 是某些 LAN 结点的IP/MAC 地 址映射qTTL (Time To Live): 超过 TTL的地址映射会被删除 ( 一般为 20 分钟)Date19ARP: 地址解析协议（Address Resolution Protocol）q发送前，
13、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。如找不到，则进行地址解析。q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)。q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。q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。q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
14、理地址。该分组通过数据链路层发送出去。q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SMAC0Etherner Etherner Data ARP request/replyData ARP request/replyEthernet HeaderEthernet HeaderDIPDate20ARP: 地址解析协议（Address Resolution Protocol）Date21ARP: 地址解析协议（Address Resolution Protocol）穿越: 经由R将A的数据传输到
15、BABRDate22ARP: 地址解析协议（Address Resolution Protocol）qA 创建了 IP分组，源地址为 A,宿地址为 B qA 使用 ARP 来获取 R的与111.111.111.110对应的物理地址qA 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qA的数据链路层发送以太网的帧 qR的数据链路层接收到以太网的帧 qR 从以太网帧中取出 IP分组,知道该分组的信宿为 BqR使用ARP 来取得 B的物理层地址 qR创建了包含了 A-to-B IP 分组的帧并发给 BARBDate23反向地址解析协议(RARP)无盘工作站qROM 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。q无盘工作站运行 ROM 中的 RARP 来获得其 IP
