《数据通信技术 第3版 中国通信学会普及与教育工作委员会推荐教材 教学课件 ppt 作者 李斯伟 胡成伟第三章第五节》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数据通信技术 第3版 中国通信学会普及与教育工作委员会推荐教材 教学课件 ppt 作者 李斯伟 胡成伟第三章第五节（96页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第3章 数据通信协议,3.5 TCP/IP,TCP/IP起源于20世纪60年代末美国政府资助的一个网络分组交换研究项目，TCP/IP是发展至今最成功的通信协议，它被用于当今所构筑的最大的开放式网络系统Internet之上。TCP和IP是两个独立且紧密结合的协议，负责管理和引导数据报文在Internet上的传输。二者使用专门的报文头定义每个报文的内容。TCP负责和远程主机的连接，IP负责寻址，使报文被送到其该去的地方。 TCP/IP模型包括4个概念层次： 应用层（application） 传输层（transport） 网络层（internet） 网络接口层（network interface）,
2、1.TCP/IP模型,3.5.1 TCP/IP概述,TCP/IP与OSI参考模型的对应关系,7 6 5 4 3 2 1,OSI参考模型,TCP/IP概念层次,Ethernet、802.3、802.5、FDDI等等。,OSI七层模型与TCP/IP五层模型,(1) 应用层：负责支持网络应用。它所包含的协议包括支持Web的HTTP，支持电子邮件的SMTP和支持文件传输的FTP等协议。 (2) 传输层：负责把应用层消息递送给终端机的应用层。因特网上的传输控制协议(Transfer Control Protocol，TCP)和用户数据包协议(User Datagram Protocol，UDP)这两种传
3、输协议都能递送应用层消息。TCP提供面向连接服务，而UDP提供无连接服务。TCP为应用层提供许多重要的服务，包括保证把应用层消息递送到目的地，把很长的消息分割成比较小的消息段，提供超时监视和端对端的确认和重递送功能，提供流程控制方法使得源端能够根据拥挤情况调节传输速率。 (3) 网络层：为数据包安排从源端到终端的行程。因特网在网络层上有网际IP协议和网际控制消息协议(Internet Control Message Protocol，ICMP)等协议。传输层协议就是依赖IP协议安排传输层消息段从源端到达终端的。,TCP/IP各层功能,TCP/IP各层功能,(4) 数据链路层：负责把数据帧从一个
4、网络单元(主机或者交换机)递送到相邻网络单元。链路层协议包括以太网协议, ATM和PPP协议等。由于数据包需要途经好几个链路才能从源端到达终端，因此数据包可能要沿着它所经历的路线由不同的链路层协议来处理。例如，一个数据包也许要由一个链路上的以太网协议和下一个链路上的PPP协议来处理。 (5) 物理层：物理层的责任是把数据帧中的数据从一个网络单元递送到相邻网络单元。这一层的协议则取决于链路的实际的传输媒介，例如双绞线和单模态光纤。在这一层上就要规定位速率、传输电压的高低、调制方式和编码方法。,2.TCP/IP协议栈,ARP,网络接口层,网际层,传输层,应用层,Network Interface,
5、Network,Transport,Application,SMTP,SMTP,FTP,DNS,Telnet,SNMP,HTTP,TCP,UDP,IP,ICMP,Token Ring,HDLC,Ethernet (Bus),FDDI,通信子网,资源子网,RARP,3.5.1 TCP/IP概述,PPP,3.5.2 网络地址的概念,网络上需要与他人通信的任何一台设备都需要一个唯一的地址物理地址，有时也叫做硬件地址 在一个给定的网络上一个物理地址只能出现一次 硬件地址通常设计在网络接口卡上,1.物理地址,在数据链路层上对每个过往的数据包（即协议数据单元PDU）进行分析，如果数据包中接收者的机器地址与
6、这台设备的物理地址相匹配，就把这个数据包传送到这台设备的数据链路层，否则就不理睬。 不同的计算机平台、网络和软件版本可能使用不同的名称约定，物理地址的长度也不相同。例如，以太网的物理地址使用48位，这是开发以太网的Xerox公司指定的地址长度。,以太网的物理地址使用48位,在24位OUI格式中，有2位用作标志位，其余22位表示IEEE指派的子网物理地址。当整个OUI都设置成1时，表示网络上的所有站点都是目的地址。其余的24位用来表示当地管理的网络地址。用作组织唯一标识符OUI的24位和当地管理的24位组合在一起形成的地址称为媒体接入控制(media access control，MAC)地址。
7、当封装在网络上传输信息包时，有两种MAC地址：发送地址和接收地址。,以太网的物理地址,2. IP地址,IP网络中每台主机都必须有一个惟一的IP地址。 IP地址是一个逻辑地址； 因特网上的IP地址具有全球唯一性。 32位，4个字节，常用点分的十进制标记法： 如 00001010 00000010 00000000 00000001 记为 10.2.0.1。,IP地址分成5类：A类(Class A)，B类(Class B)，C类(Class C)，D类(Class D)和E类(Class E)。其中A、B和C类地址是基本的因特网地址，是用户使用的地址，D类地址用于多目标广播的广播地址，E类地址为保
8、留地址,3.5.2 网络地址的概念,2. IP地址,每一类地址都由两个固定长度的字段组成，其中一个字段是网络号 net-id，它标志主机（或路由器）所连接到的网络，而另一个字段则是主机号 host-id，它标志该主机（或路由器）。 两级的 IP 地址可以记为： IP 地址 := , ,:= 代表“定义为”,分类 IP 地址,IP地址的分类结构,A类网络的IP地址范围为： 1.0.0.1127.255.255.254 （其中，127.0.0.1不作IP地址，用于网络内部使用）； B类网络的IP地址范围为： 128.1.0.1191.255.255.254； C类网络的IP地址范围为： 192.0
9、.1.1223.255.255.254 D类：224.0.0.0239.255.255.255 (其中，243.0.0.0不可用),分类IP地址的范围,先按所要找的 IP 地址中的网络号 net-id 把目的网络找到。 当分组到达目的网络后，再利用主机号host-id 将数据报直接交付给目的主机。 按照整数字节划分 net-id 字段和 host-id 字段，就可以使路由器在收到一个分组时能够更快地将地址中的网络号提取出来。,路由器转发分组的步骤,B,222.1.1.,222.1.1.1,222.1.1.2,222.1.1.3,222.1.1.4,R1,222.1.2.5,222.1.2.2,
10、222.1.2.1,222.1.2.3,222.1.2.4,222.1.2.,222.1.6.1,222.1.5.1,222.1.5.2,222.1.6.2,222.1.4.1,222.1.4.2,222.1.3.3,222.1.3.2,222.1.3.1,R3,R2,222.1.3.,LAN3,N3,N2,222.1.4.,222.1.5.,222.1.6.,N1,LAN2,LAN1,互联网,在同一个局域网上的主机或路由器的 IP 地址中的网络号必须是一样的。 图中的网络号就是 IP 地址中的 net-id,互联网中的 IP 地址 c,互联网中的 IP 地址,B,222.1.1.,222.1
11、.1.1,222.1.1.2,222.1.1.3,222.1.1.4,R1,222.1.2.5,222.1.2.2,222.1.2.1,222.1.2.3,222.1.2.4,222.1.2.,222.1.6.1,222.1.5.1,222.1.5.2,222.1.6.2,222.1.4.1,222.1.4.2,222.1.3.3,222.1.3.2,222.1.3.1,R3,R2,222.1.3.,LAN3,N3,N2,222.1.4.,222.1.5.,222.1.6.,N1,LAN2,LAN1,互联网,路由器总是具有两个或两个以上的 IP 地址。 路由器的每一个接口都有一个 不同网络号的
12、 IP 地址。,因特网规模的急剧增长，对IP地址的需求激增。带来的问题是： IP地址资源的严重匮乏 路由表规模的急速增长 解决办法：从主机号部分拿出几位作为子网号 这种在原来IP地址结构的基础上增加一级结构的方法称为子网划分。 前提：网络规模较小IP地址空间没有全部利用。 例如：三个LAN，主机数为20，25，48，均少于C类地址允许的主机数。为这三个LAN申请3个C类IP地址显然有点浪费。,子网（Subnet）划分,从 1985 年起在 IP 地址中又增加了一个“子网号字段”，使两级的 IP 地址变成为三级的 IP 地址。 这种做法叫作划分子网(subnetting) 。划分子网已成为因特网
13、的正式标准协议。,IP地址 := , , ,三级的 IP 地址,145.13.3.10,145.13.3.11,145.13.3.101,145.13.7.34,145.13.7.35,145.13.7.56,145.13.21.23,145.13.21.9,145.13.21.8,所有到网络 145.13.0.0的分组均到达此路由器,我的网络地址 是 145.13.0.0,R1,R3,R2,一个未划分子网的 B 类网络145.13.0.0,划分为三个子网后对外仍是一个网络,145.13.3.10,145.13.3.11,145.13.3.101,145.13.7.34,145.13.7.35
14、,145.13.7.56,145.13.21.23,145.13.21.9,145.13.21.8,子网 145.13.21.0,子网 145.13.3.0,子网 145.13.7.0,所有到达网络 145.13.0.0 的分组均到达 此路由器,网络 145.13.0.0,R1,R3,R2,子网划分举例,例如：C类网络192.10.1.0，主机号部分的前三位用于标识子网号，即： 11000000 00001010 00000001 xxxyyyyy,网络号+子网号,新的主机号部分,子网号为全“0”全“1”不能使用，于是划分出23-2=6个子网，子网地址分别为： 11000000 0000101
15、0 00000001 00100000 - 192.10.1.32 11000000 00001010 00000001 01000000 - 192.10.1.64 11000000 00001010 00000001 01100000 - 192.10.1.96 11000000 00001010 00000001 10000000 - 192.10.1.128 11000000 00001010 00000001 10100000 - 192.10.1.160 11000000 00001010 00000001 11000000 - 192.10.1.192,子网掩码（Subnet Mask）,子网划分后，如何识别不同的子网？ 解决：采用子网掩码来分离网络号和主机号。 子网掩码格式：32比特，网络号(包括子网号)部分全为“1”，主机号部分全为“0”。,“网络号+子网号”部分,“主机号”部分,11 11 00 . 00,子网掩码计算,前面的例子中：网络号24位，子网号3位，总共27位。所以子网掩码为： 11111111 11111111
