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1、2019/1/17,核心网IP技能培训三,TCP/IP 基础,Page 2,学习完此课程，您将会： 了解OSI七层模型和TCP/IP模型 掌握IP地址和子网概念和计算 掌握ARP、免费ARP、ARP代理的概念和原理 掌握ICMP，Ping和Tracroute程序的概念和使用 掌握VRRP的基本概念和组网设计、配置 了解TCP的基本概念，常见的应用程序FTP、Telnet的原理,目 标,Page 3,第1章 OSI和TCP/IP模型 第2章 IP地址和子网的概念和子网划分 第3章 ARP、ARP代理、免费ARP的原理 第4章 ICMP,PING,TRACEROUTE的原理 第5章 VRRP的基本
2、原理和组网设计、配置 第六章 TCP/UDP的基本概念，FTP、Telnet基本原理,内容介绍,Page 4,OSI 模型和TCP/IP模型：,OSI模型,TCP/IP 模型,Page 5,OSI模型,Application 两个作用： 1、给用户提供接口。 2、提供标准的服务。 主要包括：SNMP,FTP,TELNET,NET,DHCP,TFTP,HTTP,DNS等。 Presentation的主要作用： 1、指定独立结构的数据传送格式。 2、编码和解码数据格式，加密和解密数据，压缩。 主要包括：.jpg,.pdf,.doc, 加密等 Session层：会话层。主要包括netbios, ap
3、pletalk, radius等。 传输层的主要作用： 1、管理网络层。 2、提供可靠的报文传输机制。 IP层： 1、地址和路由。 DATA LINK : 1、帧 2、控制物理层数据流。 物理层： 1、接口 2、定义电气特性,Page 6,数据封装过程,数据的封装过程： 当一个应用层的数据最终在物理链路上传输，需要经过TCP/IP协议栈每层，每经过一层，该数据封装在该层并打上相应层的头.在经过TCP层时打上TCP的头，TCP层将数据以TCP段发送给IP层；在IP层加上IP层的头，IP层将数据以IP报文发送网络接口；在DATA Link层上以帧进行传送。,TCP segment,IP datag
4、ram,46 to 1500,Page 7,解封装过程,当应用层的数据以帧在以太网上传送到另一端接受者，需要和接受者的应用层进行通信。接受的网络接口接受到帧的时候向它的应用层传递，该帧每经过TCP/IP层时，将移去相应层的头，这个过程就解封装的过程。,ethernet,IP,TCP,UDP,ARP,RARP,ICMP,IGMP,APPLICATION,APPLICATION,到达的帧,到达的帧,Page 8,第1章 OSI和TCP/IP模型 第2章 IP地址和子网的概念和子网划分 第3章 ARP、ARP代理、免费ARP的原理 第4章 ICMP,PING,TRACEROUTE的原理 第5章 VR
5、RP的基本原理和组网设计、配置 第六章 TCP/UDP的基本概念，FTP、Telnet基本原理,内容介绍,Page 9,IP和IP头格式,IP即internet protocol；所有的应用层程序、TCP、UDP、ICMP等在IP层都以IP报文来传输。IP提供不可靠的、无连接的数据传递服务。 不可靠：IP不保证数据可靠的达到目的地。IP提供“尽最大努力地”服务。如果数据发生错误，IP有一个简单的错误处理机制，即丢掉该报文，并通过ICMP通过给发送者。任何可靠的数据传递都必须依靠上层的协议来保证。 无连接：IP不提供任何的状态信息来记录成功的数据。每个IP报文都是单独的处理，IP报文的传递也是无
6、序的。,IP 头格式：,20 byte,Page 10,IP头格式详细（一）,Version(4bit): IP的版本号，当前的版本为4，通称为IPv4。版本为6，即为IPv6。 Header Length （4bit）：表示IP头的长度，由一系列32 bit组成。4 bit的头，表示IP头的总长度为15*32=480 bit=60 byte. Type of service(8 bit): 表示IP报文的服务类型，高3位的表示IP报文的优先级，低4位代表Tos，最后一位未用保留。,7,6,5,4,3,2,1,0,total length（16bit）：表示IP报文的总的长度，最大的长度为21
7、6 65535byte； identification（16bit）：标识每个分片。与flags和fragment offset一起使用。当一个报文的大小超过了接口的MTU值，报文必须被分片成小于或者是等于MTU的报文。 flags（3bit）：表示报文是否是分片报文。Bit 0 没有使用，bit 1为DF为（DF0，不分片；DF1分片）；bit2为MF（MF0，最后的分片报文；MF1，更多的分片报文） fragment offset（13bit）：表示分片报文在原IP报文的位置。分片报文的大小是64bit的倍数，第一个分片报文的offset为0。每个分片报文的格式有和原报文一样的IP报文格式
8、。,Page 11,IP报文头详细（二）,TTL（8bit）：IP报文的在网络中的存活时间。当IP报文经过一台路由器，IP报文的TTL值将减一。当IP报文的TTL值为0，设备将丢弃该报文，并发送一个错误消息给源。推荐的值为64。 Protocol（8bit）：表示IP报文中封装的报文类型。,Header checksum(16 bit): IP报文头的检验。报文的TTL值经过路由器发生变化，接受该IP报文的路由器对IP头的checksum要进行重新计算。,Page 12,IP地址,IP地址的长度32位，每台设备的IP地址必须是单独唯一的。IP地址表示方式有二进制和十进制两种表示： 二进制：00
9、001010110101100101011110000011 十进制：172.16.1.1 32位的二进制地址用4个八位组表示，每个八位组用十进制来表示，并使用圆点（dot）隔开 。 00000001000000010000000100000001,1.1.1.1,十进制的表示方法是方便记忆和阅读；而设备以二进制来计算IP地址。,八进制和十进制的换算： 每个八位组对应一个十进制组，换算方法是：十进制位2 (n-1) (n=18）。在八进制中二进制位顺序从左到右依次增大；n代表1在八进制位中位置。 比如：10011001的计算方法为：2 (1-1)+2 (4-1) +2 (5-1) +2 (8-
10、1) =1+8+16+128=153,Page 13,IP地址的分类规则,根据IP网络的大小，IP地址分为A类、B类、C类、D类和E类地址。A类地址表示大型的网络，支持大量的IP地址；B类地址表示中型的网络；C类表示小型的网络。为了区分这些地址，利用第一个八位组规则（first octet rule）。,The first octet rule: 第一个八进制的第一位为0，表示A类地址。 第一个八进制的头两位为10的，表示B类地址。 第一个八进制的头三位为110的，表示C类地址。 第一个八进制的头四位为1110的，表示D类地址。 第一个八进制的头五位为1111的，表示D类地址。,Page 14
11、,掩码（mask）,掩码用来区分IP地址中的网络地址和主机地址。 掩码的表示方法和IP地址一样，有十进制和二进制两种表示方法，对A类、B类、C类地址的掩码为：,网络地址的确定方法： 将二进制的掩码和IP地址的二进制位进行“与”的操作，得出的结果就是网络地址；剩余的位就是主机地址。,例如： 193.28.2.2 ，确定网络地址和主机地址： 先判断该IP地址是A类还是B类，C类，利用first octet 规则，193属于C类地址。 将193.28.2.2 AND 255.255.255.0，“与”的结果193.28.2.0，所以网络地址为：193.28.2.0 主机地址为2,Page 15,掩码
12、（续）,对于有类IP地址，由网络位和主机位组成。,掩码另外一个作用：确定网络地址的数量和主机地址的数量。 网络地址的数量为： 2 n -2 (n为掩码中二进制1的数量），对于A类地址可以划分的A类网络地址的数量为28 -2 =126 A类网络中的主机地址的数量为: 2 (32-n) -2 ，对于A类地址主机的数量为2 （32-8) -2,Page 16,子网的概念,子网： 对于A和B类地址，主机位的数量巨大，而网络地址的数量很少。而在现实场景中，一个网络的主机地址不需要这么多，所以对于有类的地址造成了地址的大量的浪费；同时大量的主机地址将降低网络的性能和带宽利用率。为了充分的利用主机位地址，将
13、Host 位进行分割，分割的部分用来作为网络地址，这样即增加了网络地址，又充分利用了主机位地址。分割的部分为子网。,子网掩码、子网数量、主机数量的计算： 子网掩码区分子网地址和子网、主机的数量。计算方法和有类网络的计算方法一样。例如：X表示网络位，Y表示子网位，Z表示主机位。 子网数量2 y -2（ 路由器如果支持，也可以为2 y ） 子网位全0，表示有类的网络地址（对于支持CIDR无类域间路由的协议，子网全0可以视为一个子网地址，所以对于大部分的路由协议，支持的子网数量应该是2 y -1。 子网位全1，表示子网广播地址，也是有效的地址。 主机数量=2 z -2 主机位全0，表示子网地址。 主
14、机位全1，表示该子网的广播地址。,Page 17,子网的计算,1、给定一个网络地址，和主机数量，计算子网地址。 给一个B地址，172.16.0.0，可以划分多个C类地址？B类地址的第三个八位组主机位全部划分为子网位：2 8-1=255个子网（子网位从0254）。 给一个C类（192.168.1.0)地址，每个网段的主机数量位30个，子网是多少？ 先计算主机位，根据2 z -2=30 ,计算z5，所以主机位由5位。（n取整数） 然后计算子网位： C类地址的主机位共有8位，所以的子网位为3位，所以子网网段为(192.168.1.0,192.168.1.32,192.168.1.64,192.168
15、.1.128,192.168.1.96,192.168.1.160, 192.168.1.192,192.168.1.256(大于255，无效的子网网段）。,2、给定一个IP地址和掩码，计算出子网地址、广播地址、和有效IP地址的范围。(172.16.103.2 255.255.252.0).。 子网地址计算方法： 从IP地址中找出“感兴趣的数值” 。对于掩码在0255（不包括0和255）对应的IP地址的十进制，即为感兴趣的数值。对于掩码255对应的IP地址的数值，复制该数值到子网地址中。对掩码0对应的IP地址，对应的数值为0。 计算出魔术数（magic number）。用256减去“感兴趣数值
16、”对应的掩码。 子网位= N*（magic number） 感兴趣的数值（N为整数，并取最大值）,Page 18,子网计算(续),计算表：,子网广播地址的计算方法： 计算出子网地址之后，使用计算出的子网地址magic number-1子网广播地址。 如上表的IP地址的子网广播地址为：1004-1=103,所以广播地址为172.16.103.0,有效的IP地址 有效的IP地址范围为子网地址和广播地址之间（172.16.100.0172.16.103.255),Page 19,VLSM（可变长子网掩码）,VLSM (various length subnet mask)，可以变长的子网掩码，也称为sub-subnet。将一个小的掩码的子网地址划分更多的大的掩码的子网。目的将子网的主机位减小，更加有效的利用IP地址。 一个例子：一个28位掩码的子网可以划分多个30位的子网，每个子网中只有两个有效的地址。 172.31.1.0/30 172.31.1.0/28
