《tcpip协议基础培训教程》由会员分享，可在线阅读，更多相关《tcpip协议基础培训教程（76页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第7章 TCPIP协议基础,摘要：主要介绍了TCP/IP协议体系的基本概念，TCP/IP协议模型的各个层次包含的协议的基本概念和功能 TCP/IP协议是Internet发展的基础。学习本章的内容将会对Internet的组织结构、工作过程以及数据传输的理解有很大帮助。本章介绍TCP/IP协议的基本概念，TCP/IP协议模型的各个层次所包含的协议的概念及其功能。,7.1 TCP/IP协议概述,TCP/IP协议是Internet上使用最为广泛的通信协议。所谓TCP/IP协议，实际上是一个协议簇（组），是一组协议，其中TCP协议（Transmission Control Protocol）和IP协议（
2、Internet Protocol）是其中两个最重要的协议。IP协议称为网际协议，用来给各种不同的局域网和通信子网提供一个统一的互联平台。TCP协议称为传输控制协议，用来为应用程序提供端到端的通信和控制功能。,7.2 网络访问层,网络访问层用于实现主机与传输媒介的物理接口，为网络互联层发送和接收IP数据报。对应到ISO/OSI七层模型中的第一层（物理层）和第二层（数据链路层）。 TCP/IP支持多种网络访问层协议，常用的有Ethernet、Token Bus 、Token Ring等。这些协议和标准都遵循电机电子工程师协会（IEEE）系统标准。具体来说，都遵循IEEE802标准。,7.3 互联
3、网络层,TCP/IP协议体系的互联网络层包含的协议主要有Internet Protocol （IP，网络协议），Internet Control Message Protocol （ICMP，网络控制信息协议），Address Resulution Protocol（ARP，地址解析协议）和Reverse Address Resolution Portocol（RARP，反向地址解析协议）。这一节我们将简单介绍这些协议。,7.3.1 IP协议的主要功能,IP协议实现两个基本功能：分段和寻址。IP协议的分段（或重组）功能是靠IP数据包头部的一个字段来实现的。网络只能传输一定长度的数据包，而当待传
4、输的数据报超出这一限制时，就需要利用IP协议的分段功能将长的数据报分解为若干较小的数据包。寻址功能同样也在IP数据包头部实现。数据包头部中包含了源端地址、目的端地址以及一些其它信息字段，可用于对IP数据包进行寻址。,7.3.2 IP协议的特性,IP协议有两个很重要的特性：非连接性（无连接性）和不可靠性。非连接性是指经过IP协议处理过的数据包其传输是相互独立的，每个包都可以按不同的路径传输到目的地，也就是说每个包传输的路由可以完全不同，因而其包抵达的顺序可以不一致，先传送的包不一定先到达目的地。 不可靠性是指IP协议没有提供对数据流在传输时的可靠性控制。它是一种不可靠的“尽力传送”的数据报类型协
5、议。它没有重传机制，对底层的子网也没有提供任何纠错功能，用户数据报可能发生丢失、重复甚至失序到达。,7.3.3 IP协议的包格式,IP协议的包格式,7.3.4 IP地址,IP地址是一组32位的二进制数字，由四个字节构成，代表了网络和主机的地址。IP地址的每个字节以点分开,7.3.5 IP地址的分类,IP地址根据网络规模的不同可以分成三个等级（或者三类）。分别是A类地址、B类地址和C类地址。各类地址的组成结构如图所示,A类地址,前8位表示网络地址，取值由NIC决定，第一位固定为0，剩余7为可表示27 = 128个A类网络。A类地址一般分配给政府部门、大型网络或大型机构使用（如IBM公司、DEC公
6、司等），目前已经分配完了。A类地址的后24位指主机的地址。24位的主机地址共有224=16777216个主机地址。,B类地址,B类地址的前16位表示网络地址，由NIC决定，其中前2位固定为10。所以可以表示214=16384个B类网络。后16位表示机器地址，共有216=65536个主机地址。B类地址一般分配给中型网络或中型机构使用,C类地址,C类地址的前24位组成网络地址，由NIC决定，其中前2位为11，剩余22位，所以应该有222=4194304个C类网络。但是在C类地址的前4位中，1110保留给组播（Multicase, 224-239）,1111保留给实验用（240，255），所以真正可
7、用的C类网络地址数为应有的网络地址数 保留的地址数，即222-221 = 2097152个网络地址。C类地址的后8为是主机地址。应有28=256个主机地址。但是需要扣除网络地址（1个）和广播地址（1个），所以真正可用的C类网络的主机地址，最多可以有254个,根据分配的网络地址前8位 快速判定网络的类型,7.3.6 子网络,当一个网络由若干个小网络组成，我们称这些小网络为子网络。若一个公司的网络是由若干个部门的子网络组成，是否需要为每个子网络申请一个网络地址呢？当这些子网不大时，可以从原先IP地址中的主机地址部分，拿出部分比特作为子网地址，利用IP地址中的子网地址部分区分这些子网，而不用为每个子
8、网申请一个IP地址。,1. 子网络地址,单一网络下的组成形式 IP地址 = 网络地址 + 主机地址 切割成若干个子网时的形式 IP地址 = 网络地址 + 子网地址 + 主机地址 原先的主机地址 = 子网地址 + 主机地址,子网络地址,例如：168.95.X.X的B 段网络地址 IP地址（32位）= 网络地址（前16位） + 主机地址（后16位） 168.95.X. X = 68. 95 + X.X 主机共有216= 65536个地址 。 当切割成两个子网时： IP地址（32位） = 网络地址 + 子网地址 + 主机地址 168.95.X. X = 168.95 + 1位 + 15位 由于要切割
9、成两个子网，于是将原来的后16位中的最高位拿来作为子网地址，这样就可以将B类网络切割成2个子网络： 168950XXXXXXXXXXXXXX 168951XXXXXXXXXXXXXX 各个子网拥有215 = 32768个主机地址。 由此类推，若是将B类网络切割成4个子网络，则须将原来的后16位中的最高两位拿来作为子网络地址，切割成的四个子网分别是： 1689500XXXXXXXXXXXXXX 1689501XXXXXXXXXXXXXX 1689510XXXXXXXXXXXXXX 1689511XXXXXXXXXXXXXX 各个子网拥有214 = 16384个主机地址。,2. 子网掩码,使用子网
10、掩码可以判定IP地址是否属于某一子网。例如局域网中的一个主机在发送IP包时，包头中携带有目的IP地址，通过子网掩码，就可以判定包是发送到本网内的某个主机，还是发送到网外的主机，从而选择不同的处理.。子网掩码的形式为：网络及子网地址部分置1，主机地址置0形成的IP地址。 如一个B类网络的子网掩码为： 2552550 0 一个C类网络的子网掩码为： 2552552550,子网掩码举例,例1：将一个C类网络划分为16个子网，求子网掩码。 解：要将一个C类网络划分为16个子网，必须从8位主机地址中拿出前4位作为子网地址，4位二进制位可以有16种组合，正好可以表示16个子网地址。所以子网掩码为： 255
11、255255240,网络号码,网络号码用于标识一个网络或子网，形式上，网络号码一般是IP地址中的网络地址和子网地址部分不变，而主机地址部分为0的IP地址。如一个B类网络的网络号码可以是： 1689500 网络地址部分为16895，主机地址部分全部置0。 一个C类网络的网络号码可以是： 20295470 网络地址部分是2029547，主机地址部分为0。,网络中IP地址、网络号码和 子网掩码的关系,IP地址 AND 子网掩码 = 网络号码,网络号码举例,例2：设子网掩码为255.255.255.240，判断计算机甲（IP地址：203.66.47.50）和计算机乙（IP地址：203.66.47.49
12、）是否在同一子网内。 解：将IP地址与子网掩码相与，看网络号码是否相同。 计算机甲 11001011 01000100 00101111 00110010 203664750 子网掩码 11111111 11111111 11111111 11110000 255255255240 AND结果 11001010 01000100 00101111 00110000 203664748 计算机乙 11001011 01000100 00101111 00110001 203664749 子网掩码 11111111 11111111 11111111 11110000 255255255240 A
13、ND结果 11001010 01000100 00101111 00110000 203664748 两个主机的IP地址与子网掩码与的结果都等于203664748，也就是网络号码。 由此可见,计算机甲和计算机乙所处网络的网络号码相同，计算机甲和计算机乙在同一个子网中。,3. 子网划分,子网划分,7.3.8 网络控制信息协议（ICMP）,ICMP是“Internet Control Message Protocol”（Internet控制信息协议）的缩写。它是TCP/IP协议族的一个子协议，用于在IP主机、路由器之间传递控制消息。控制消息是指网络通不通、主机是否可达、路由是否可用等网络本身的消息
14、。这些控制消息虽然并不传输用户数据，但是对于用户数据的传递起着重要的作用。,ICMP包与IP包的关系,可利用ICMP协议来提供错误信息给来源主机，此信息也以包的形式来传送，称为ICMP包。ICMP协议的使用是建立在IP协议基础上的，换言之，ICMP协议无法单独运行，我们甚至可以将ICMP当作时IP协议的一部分。ICMP的包是嵌在IP包中来传送的，IP包的数据区部分是由整个ICMP包组成的。如图所示,7.3.9 地址解析协议（ARP协议）,ARP协议是“Address Resolution Protocol”（地址解析协议）的缩写 。所谓“地址解析”就是主机在发送帧前将目标IP地址转换成目标MA
15、C地址的过程。ARP协议的基本功能就是根据目标设备的IP地址，查询目标设备的MAC地址，以保证通信的顺利进行。,7.3.10 反向地址解析协议（RARP协议）,Reverse Address Resolution Protocol,简称RARP协议。RARP协议和前面所提到的ARP协议，其功能刚好相反，将32位的IP地址转换成物理的硬件地址，这是ARP协议的主要功能，而RARP协议则是，将网络的物理地址转换成32位的网络IP地址。,7.3.11 DHCP协议,DHCP的全称是动态主机配置协议（Dynamic Host Configuration Protocol），由IETF（Internet
16、 网络工程师任务小组）设计，详尽的协议内容在RFC文档（rfc2131和rfc1541）里。DHCP是Windows NT和Windows 2000 Server提供的动态分配主机IP地址的服务。DHCP服务的目的是为了减轻对TCP/IP网络的规划、管理和维护的负担，解决IP地址缺乏问题。DHCP服务器可以把TCP/IP网络设置集中起来，动态处理工作站IP地址的配置。DHCP提供了自动在TCP/IP网络上安全地分配和租用IP地址的机制，实现IP地址的集中式管理，基本上不需要网络管理人员的人为干预。而且，DHCP本身被设计成BOOTP（自举协议）的扩展，支持需要网络配置信息的无盘工作站，对需要固定IP的系统也提供了相应支持。,7.3.12 Ipv6,由于网络的迅猛发展，IPv4的有限地址空间等问题成为网络发展的瓶颈。1990年因特网工程任务组IETF开始了IPv6的研究。经过数年努力，制定了增强型简单因特网协议
