《TCP_IP协议基础》由会员分享，可在线阅读，更多相关《TCP_IP协议基础（83页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第5章 TCP/IP协议基础,第5章 TCP/IP协议基础,5.1 TCP/IP协议的体系 5.2 TCP/IP常用概念 5.3 IP地址 5.4 地址解析协议ARP 5.5 IP数据报 5.6 Internet控制报文协议ICMP 5.7 Internet传输层协议 5.8 几个重要应用层协议简介 5.9 IPv6简介,ch05 TCP/IP协议基础,2,5.1 TCP/IP协议的体系,Internet采用的是TCP/IP协议体系，TCP/IP协议体系是因其两个著名的协议TCP和IP而得名的。TCP/IP协议体系在和OSI的竞争中取得了决定性的胜利，得到了广泛的认可，成为了事实上的网络协议体
2、系标准。,ch05 TCP/IP协议基础,3,TCP/IP分层模型,TCP/IP协议体系和OSI参考模型一样，也是一种分层结构。它由基于硬件层次上的四个概念性层次构成，即网络接口层、互联网层、传输层和应用层。下图是TCP/IP协议体系及其与OSI参考模型的对应关系。,ch05 TCP/IP协议基础,4,TCP/IP分层模型,1. 网络接口层 也称为数据链路层，它是TCP/IP的最底层，但是TCP/IP协议并没有严格定义该层，它只是要求主机必须使用某种协议与网络连接，以便能在其上传递IP分组。因此，在传统的UNIX里，网络接口通常是一个设备驱动器，并且随主机和网络的不同而不同。 2. 互联网层
3、俗称IP层。它接受来自传输层的请求，把分组封装到IP数据报中，使用路由算法来选择是直接把数据报发送到目标机还是把数据报发送给路由器，然后报数据报交给下面的网络接口层中的对应网络接口模块。 互联网层还负责处理接收到的数据报，检验其正确性，使用路由算法来决定对数据报是否在本地进行处理还是继续向前传送。,ch05 TCP/IP协议基础,5,TCP/IP分层模型,3. 传输层 传输层的基本任务是提供应用层之间的通信，即端到端的通信。传输层管理信息流，提供可靠的传输服务，以确保数据无差错的、按序到达。为了这个目的，传输层协议软件要进行协商，让接收方回送确认信息及让发送方重发丢失的分组。传输层协议软件将要
4、传送的数据流划分成分组，并把每个分组连同目的地址交给下一层去发送。 4. 应用层 在这个最高层，用户调用应用程序来访问TCP/IP互联网络提供的多种服务。应用程序负责发送和接收数据。每个应用程序选择所需的传输服务类型，可以是独立的报文序列，或者是连续的字节流。应用程序将数据按要求的格式传送给传输层。,ch05 TCP/IP协议基础,6,TCP/IP分层工作原理,TCP/IP协议体系的分层原则：目标机的第n层所收到的数据就是源主机的第n层所发出的数据。,ch05 TCP/IP协议基础,7,TCP/IP模型的分界线,TCP/IP的概念性层次包含两个重要的分界线，一个是协议地址分界线，以区分高层和低
5、层的寻址，另一个是操作系统分界线，以区分系统与应用程序。,ch05 TCP/IP协议基础,8,复用和分解,当发送报文时，发送方在报文中加入了报文类型、选用的协议等附加信息。所有的报文以帧的形式在网络中复用传送，形成一个分组流。在接收方收到分组时，参考附加信息对接收到的分组进行分解。,ch05 TCP/IP协议基础,9,基于帧的报头中的类型字段进行帧的分解,IP层的分解,5.2 TCP/IP常用概念,TCP/IP协议体系及其实现中有很多概念和术语，为了方便读者理解后面的内容，本节集中介绍一些最常用的概念与术语。,ch05 TCP/IP协议基础,10,包,包（packet）是网络上传输的数据片段，
6、也称分组。在计算机网络上，用户数据要按照规定划分为大小适中的若干组，每个组加上包头构成一个包，这个过程称为封装（encapsulation）。网络上使用包为单位传输的目的是为了更好地实现资源共享和检错、纠错。包是一种统称，在不同的协议不同的层次，包有不同的名字，如TCP/IP协议中，数据链路层的包叫帧（Frame），IP层的包称为IP数据报，TCP层的包常称为TCP报文等。应用程序自己也可以设计自己的包类型，如在自己设计的socket程序中使用包。,ch05 TCP/IP协议基础,11,网络字节顺序,不同体系结构的计算机存储数据的格式和顺序都不一样，直接把数据按照恒定的顺序发送到另一台机器上时
7、可能会改变数字的值。 为了解决字节顺序的问题，TCP/IP协议定义了一种所有机器在互联网分组的二进制字段中必须使用的网络标准字节顺序：必须首先发送整数中最高有效字节。因此，网络应用程序都要求遵循一个字节顺序转换规则：“主机字节顺序网络字节顺序主机字节顺序”，即发送方将主机字节顺序的整数转换为网络字节顺序然后发送出去，接收方收到数据后将网络字节顺序的整数转换为自己的主机字节顺序然后处理。,ch05 TCP/IP协议基础,12,服务、接口、协议,服务是指特定一层提供的功能。例如网络层提供网络间寻址的功能，我们就可以说它向它的上一层（即传输层）提供了网间寻址服务；反之，也可以说传输层利用了网络层所提
8、供的服务。 接口是上下层次之间调用功能和传输数据的方法。它类似于程序设计中的函数调用，上层通过使用接口定义的方法来方便地使用下层提供的服务。 协议是对等层必须共同遵循的标准。一个协议则规范了交换的包的格式、信息的正确顺序以及可能需要采取的附加措施。典型的协议规定网络上的计算机如何彼此识别、数据在传输中应采取何种格式、信息一旦到达最终目的地时应如何处理等，协议还规定对遗失的和被破坏的传输或数据包的处理过程。IPX、TCP/IP、DECnet、AppleTalk都是网络协议的例子。,ch05 TCP/IP协议基础,13,路由器和终端节点,路由器是连接网络的设备，它可以连接两个或多个网络。路由器具有
9、路由选择能力，知道怎样将信息从网络的一个部分移到另一个部分。 终端节点是用户与之交互的设备工作站、PC、打印机、文件服务器等。终端节点能够识别网络上发送给自己的信息，也能够将信息直接发送给它知道的网络设备，对于不知道如何投递的信息，终端节点将其发送给本地路由器；路由器负责将信息从一个网络（子网）传送到另一个网络（子网）。,ch05 TCP/IP协议基础,14,寻址,网络的核心概念是“寻址” 。在网络中，一个设备的地址是它的唯一标识。在一个有路由能力的网络中，地址至少包括两个部分：网络部分（或域部分）和节点部分（或主机部分）。,ch05 TCP/IP协议基础,15,5.3 IP地址,为了使连入I
10、nternet的众多主机在通信时能够相互识别，Internet上的每一台主机都分配有一个唯一的32位地址，这就是IP地址，也称作网际地址（Internet地址）。 IP地址是一个32位的二进制无符号数，为了表示方便，常用点分十进制表示法：即将32位地址按字节分为4段，高字节在前，每个字节用十进制数表示出来，并且各字节之间用点号“.”隔开。例如，IP地址“10100110 01101111 00000100 01100100”（对应的十六进制数为“A6 6F 04 64”）用点分十进制表示法就是“166.111.4.100”，这个IP地址是清华大学主页服务器的IP地址。,ch05 TCP/IP协
11、议基础,16,IP地址,每个IP地址都由两部分组成：网络号和主机号。网络号标识主机所连接的网络，也叫网络地址；主机号则标识该网络上某个特定的主机，也称主机地址。对一个互联网来说，网络号必须在互联网中唯一，而主机号在相应的网络中也必须唯一。 一般来说，互联网上的每个接口必须有一个唯一的IP地址，因而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InterNIC。InterNIC只分配网络号，主机号的分配由系统管理员来负责。IP地址分配通常采用分级
12、的管理模式。,ch05 TCP/IP协议基础,17,IP地址分类,协议IP规定了IP地址分为五类：AE，其中A、B、C三类是基本类型，各类IP地址的格式如图所示。,ch05 TCP/IP协议基础,18,IP地址分类,在同一个互联网上，A、B、C类的IP地址必须唯一。另外，它还有如下规则： A类地址中以127打头的保留作为内部回送地址（loop back），不能用作公共网地址； 网络号的第一个8位组不能为0，网络号为0解释为本网，网络号为0的主机地址表示该地址是本地主机； 网络号的第一个8位组不能为255，数字255用作广播地址； 主机号部分各位不能为全“1”，全“1”地址是广播地址，在网络号所
13、指的网络上传播； 主机号部分各位不能为全“0”，全“0”地址是指示本网络。,ch05 TCP/IP协议基础,19,IP地址分类,常用IP地址范围表,ch05 TCP/IP协议基础,20,IP地址分类,IANA在RFC 1597中推荐的为私有网络保留的IP地址空间： 10.0.0.0 - 10.255.255.255 （1个A类地址） 172.16.0.0 - 172.31.255.255 （32个B类地址） 192.168.0.0 - 192.168.255.255（256个C类地址）,ch05 TCP/IP协议基础,21,IP地址分类举例,C类B类A类,网络地址：212.111.1.0 广播
14、地址：212.111.1.255 主机地址：212.111.1.1212.111.1.254网络地址：166.111.0.0 广播地址：166.111.255.255 主机地址：166.111.0.1166.111.255.254网络地址：10.0.0.0 广播地址：10.255.255.255 主机地址：10.0.0.110.255.255.254,IP地址分类练习,地址,类别,网络,主机,10.2.1.1,128.63.2.100,201.222.5.64,192.6.141.2,130.113.64.16,256.241.201.10,IP地址分类练习（答案）,地址,类别,网络,主机,1
15、0.2.1.1,128.63.2.100,201.222.5.64,192.6.141.2,130.113.64.16,256.241.201.10,A,B,C,C,B,不存在,10.0.0.0,128.63.0.0,201.222.5.0,192.6.141.0,130.113.0.0,0.2.1.1,0.0.2.100,0.0.0.64,0.0.0.2,0.0.64.16,子网与子网屏蔽码,在实际应用中，可以将一个网络分为多个子网，这时，不再把IP地址看成由单纯的一个网络号和一个主机号组成，而是把主机号再分成一个子网号和一个主机号。这就是所谓的子网编址（subnet addressing）
16、， 一个B类网的带子网的IP地址格式如图所示。这个B类网中允许有254个子网，每个子网可以有254台主机。,ch05 TCP/IP协议基础,25,子网与子网屏蔽码,同一网络中的不同子网用子网屏蔽码来划分，子网屏蔽码（mask）是IP地址中对应网络标识编码的各位为1，对应主机标识编码的各位为0的一个四字节整数，也叫做子网掩码。 如果两台主机的IP地址和子网屏蔽码的“与”的结果相同，则这两台主机是在同一个子网中。比如说，清华大学校园网是一个B类网络，但它分成了几十个子网，如计算中心子网的子网掩码为255.255.252.0，因此IP地址166.111.4.100的主机和166.111.5.100的主机处于同一子网，而和166.111.80.16的主机则不在同一子网中。,ch05 TCP/IP协议基础,26,不设子网的地址,网络 166.111.0.0/16,设置子网的地址,网络 166.111.0.0/16,166.111.1.0/24,166.111.2.0/24,166.111.4.0/24,
