《数据链路层与网络层TCP-IP协议》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数据链路层与网络层TCP-IP协议（59页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、Guide to TCP/IP, Third Edition,Chapter 3: Data Link and Network Layer TCP/IP Protocols,2,Guide to TCP/IP, Third Edtion,理解数据链路协议比如SLIP和PPP 在TCP/IP中担当的角色区分各种各样的以太网帧类型和令牌环帧类型理解硬件地址在TCP/IP环境中如何工作，以及ARP和RARP为这些网络提供的服务,本章知识要点：,3,Guide to TCP/IP, Third Edtion,体会IP协议的极端重要性，以及IP数据包如何在TCP/IP网络中传输理解IP数据报的生命周期，
2、以及分段和重组的过程体会服务交付选项理解IP首部字段及功能,4,Guide to TCP/IP, Third Edtion,数据链路层的主要任务 对在用网络介质的访问进行管理，称为媒体控制访问Media Access Control (MAC)创建成对MAC层地址之间的点到点链路，以便支持数据传输，称之为逻辑链路控制Logical Link Control (LLC)点到点数据传输从MAC层地址运送数据到另一个特定的MAC层地址 串行线路网际协议（SLIP）点到点协议（PPP）,3.1 数据链路协议,5,Guide to TCP/IP, Third Edtion,数据链路层帧的WAN封装包括一
3、个或多个下述服务：寻址（Addressing ）位级完整性检查（ Bit-level integrity check）定界（ Delimitation）协议标示（ Protocol identification (PID) ）,6,Guide to TCP/IP, Third Edtion,3.1.1 串行线路网际协议(SLIP),最早的点到点协议有时用于 通过拨号串行端口连接的通信或网络设备是简单包组帧（packet-framing）协议，被描述在RFC 1055中使用特殊的END字符(0xC0)放在每一个IP数据报的开始和结尾处定界或者说分隔每一个负载数据报的最大长度是1006字节不再广泛
4、使用,7,Guide to TCP/IP, Third Edtion,3.1.2 点到点协议,克服SLIP的缺点，提供了类似于用于LAN封装的WAN数据链路封装服务帧定界协议标识和位级完整性检查服务RFC 1661包括详细规范支持同一链路上同时使用多种协议的封装方法 一个特殊的链路控制协议 (LCP)，用于协商使用PPP建立的任何点到点链路的特性一组协商协议用于建立点到点链路上所传输协议的网络层特性，用于协商发送方的IP地址、DNS服务器地址以及任何情况下使用的压缩协议,8,Guide to TCP/IP, Third Edtion,PPP首部和尾部中的字段包括下述值：标志(Flag) ，是一
5、个单字节的定界符字段协议标识符，是一个两字节的字段，标识PPP帧运送的上层协议帧校验序列(FCS)，是一个两字节的字段，提供了所发数据的位级完整性检查支持多链路实现，使得相同带宽的多个数据通道被合并支持默认1500字节的MTU这个长度对于基于以太网互联的网络很理想,9,Guide to TCP/IP, Third Edtion,3.1.3 PPP链路的特别处理,额外的控制和寻址信息必须被包含在PPP首部中，以便管理连接对于交换技术(虚电路的双向连接)必须在希望交换数据的一对对等实体之间进行协商X.25: RFC 135620世纪70年代由国际电信联盟 (ITU)定义的一个标准协议簇帧中继: R
6、FC 2427假定数字质量传输线路可用于建立WAN链路,10,Guide to TCP/IP, Third Edtion,异步传输模式(ATM): RFCs 1577 and 1626高速、长距离、宽频带、信元交换组网技术提供日益增长的带宽PPPoE: RFC 2516 ISP用于认证和管理带宽用户的协议支持流量控制和访问控制,11,Guide to TCP/IP, Third Edtion,在数据链路层协议数据单元称为帧帧(Frame) 帧表示的数据与网络层IP数据报中数字形式表示的数据和映射到数据的任何电信号序列形式表示的数据都相同来自IP数据报的信息可以被封装在各种各样的帧类型中,3.2
7、 帧类型,12,Guide to TCP/IP, Third Edtion,以太网帧类型 用于在以太网上传输IP数据报的标准帧类型有一个协议标识字段 TCP/IP能够使用的以太网帧类型 ：Ethernet IIEthernet 802.2逻辑链路控制Ethernet 802.2 子网访问协议 (SNAP),3.2.1 以太网帧类型,13,Guide to TCP/IP, Third Edtion,Ethernet II帧结构,前同步码8个字节,目的地址字段6个字节,源地址字段6个字节,数据字段641500字节,类型字段6个字节,帧校验序列字段 4个字节,14,Guide to TCP/IP,
8、Third Edtion,Ethernet 802.2LLC帧结构,前同步码7个字节,起始帧定界符字段1个字节,目的地址字段6个字节,源地址字段6个字节,长度字段2个字节,目的服务访问点字段1个字节,源服务访问点字段1个字节,控制字段1个字节,数据字段641500字节,帧校验序列字段 4个字节,15,Guide to TCP/IP, Third Edtion,网络上的主机地址: 在Internet上的每一台主机，都可能同时具备以下3个地址标识：域名：这是一个具有一定含义又便于记忆的名字，由授权单位认定，在Internet上是唯一的。 IP地址（逻辑地址）：这是一个数字型的地址（32位），由授权
9、单位认定，在Internet上也是唯一的。 物理地址（网卡地址/硬件地址）：这是安装在主机上的网卡地址，每一块网卡都有一个全球范围内唯一的地址（48位），它存储在网卡的ROM中。,3.3 IP环境中的硬件地址,16,Guide to TCP/IP, Third Edtion,网络上的主机地址，以学校的一台web服务器为例 域名： IP地址（逻辑地址）：61.150.69.7 物理地址（网卡地址/硬件地址）：00-16-D3-0E-70-9A,主机地址标识实例,17,Guide to TCP/IP, Third Edtion,主机地址标识的查看,在Windows XP/2000等操作系统中可以用
10、以下命令查看IP地址等地址信息：ipconfigipconfig/allipconfig命令还有其它的一些用途，可以用ipconfig/?寻求帮助。,18,Guide to TCP/IP, Third Edtion,主机地址标识的查看,Ipconfig命令的一个例子（红色部分是三种地址标识实例）,E:Documents and SettingszlyipconfigWindows IP ConfigurationEthernet adapter 本地连接: Connection-specific DNS Suffix . : IP Address. . . . . . . . . . . .
11、: 219.244.49.42 Subnet Mask . . . . . . . . . . . : 255.255.255.128 Default Gateway . . . . . . . . . : 219.244.49.62E:Documents and Settingszlyipconfig/all Host Name . . . . . . . . . . . . : ZLYCOMEthernet adapter 本地连接: Media State . . . . . . . . . . . : Media disconnected Description . . . . . .
12、 . . . . . : Intel(R) PRO/100 VE Network Connection Physical Address. . . . . . . . . : 00-16-D3-0E-70-9A,19,Guide to TCP/IP, Third Edtion,地址解析协议,已知一个给定的本地网络N网络N中计算机C的IP地址 求计算机C的物理地址（硬件地址/网卡地址）或反之，即已知物理地址求IP地址第二层协议 相关协议ARP和RARP 相关RFC826,903,1122,1433,1868,2131,2390,20,Guide to TCP/IP, Third Edtion,地
13、址解析的意义,协议地址是软件提供的抽象地址，物理网络硬件并不知道如何通过协议地址来定位一台计算机。地址解析的含义将IP地址与物理地址之间建立一个双向的映射关系，称为地址解析（Address Resolution）。When?数据包通过某个物理网络到达目的主机时数据包被Router转发时 Where?同一物理网络内,21,Guide to TCP/IP, Third Edtion,1、正向地址解析（IP地址物理地址）ARP 在互联网中，IP及其以上各层所发出的数据都要使用IP地址进行标识，而物理网络本身不认识IP地址，故必须将IP地址映射成物理地址，才能将数据发往目的地。这一过程就是正向地址解析
14、。 2、反向地址解析：（物理地址IP地址）RARP 此映射主要用于网络中的无盘站，因为无盘站的IP地址和其它各类文件都存放在服务器上，无盘站本身只用到一个物理地址。通过RARP，使无盘站能获取自己的IP地址。也只有无盘站才使用RARP。,两种地址解析,22,Guide to TCP/IP, Third Edtion,TCP/IP使用ARP来确定数据包本地目标的硬件地址ARP缓冲区 一张通过ARP过程知晓的硬件地址表,23,Guide to TCP/IP, Third Edtion,24,Guide to TCP/IP, Third Edtion,基本的ARP包广播ARP请求数据包定向的或单播
15、ARP应答数据包,3.3.1 ARP数据包字段和功能,25,Guide to TCP/IP, Third Edtion,硬件类型,协议类型,硬件地址长度,协议地址长度,操作码,发送方硬件地址,发送方协议地址,目标硬件地址,目标协议地址,26,Guide to TCP/IP, Third Edtion,ARP缓存原理频繁的网络访问将可能使网络充满ARP广播信息而饱和。请求方收到ARP响应后,会在本地缓存中保存响应方的硬件地址和IP地址对,以便下次使用时避免进行广播查询。响应一方也做类似处理。只有那些已经在缓存中存储了发送系统IP地址的系统才更新缓存的登记项，其他主机忽略ARP广播。,3.3.2
16、ARP缓冲区,27,Guide to TCP/IP, Third Edtion,ARP缓存大小缓存大小有限,内容会被不断刷新如一个客户经常访问不同的服务器并且其ARP缓存小于所连接系统数目，导致不断重写缓存内容若有上百个设备，则理论上网络被ARP广播充满而饱和出现对某一台机器(ARP缓存很小)的过多访问将导致该机器ARP缓存的作用消失大型多用户系统和高端Router一般有大缓存,几百个登记项,28,Guide to TCP/IP, Third Edtion,缓存的过期问题系统应该在ARP缓存中刷新掉那些已经闲置了一段时间的登记项缓存登记项保留时间太长容易不准确（如机器更换新的IP地址）太短则影响性能（需要太多的广播）不同厂商的ARP过期值不一样Windows95,120秒;服务器,10分钟或更多;Router,4小时出现缓存更新时，时钟重置,
