《IP协议培训教材--C》由会员分享，可在线阅读，更多相关《IP协议培训教材--C（36页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、资料编码产品名称使用对象产品版本编写部门资料版本交换接入技术支持部专题资料IP协议拟 制：日 期： 日 期： 日 期： 日 期：华 为 技 术 有 限 公 司版权所有 侵权必究修订记录日期修订版本描述作者目 录第1章 序言11.1 Internet的互连网协议-IP11.2 TCP/IP协议分层11.3 TCP/IP的分层51.4 互联网的地址71.5 封装101.6 分用121.7 端口号12第2章 IP数据报文152.1 引言152.2 IP首部15第3章 ARP 地址解析协议223.1 引言223.2 ARP举例233.3 ARP 高速缓存243.4 ARP 的分组格式253.5 免费A
2、RP263.6 ARP 命令27第4章 ICMP协议及应用程序284.1 ICMP协议284.2 Ping 程序314.3 Traceroute 程序32第5章 IP 路由355.1 概述355.2 路由协议简介355.3 路由优先级365.4 静态路由375.5 静态路由的配置38关键词：摘 要：缩略语清单：参考资料清单：第1章 序言1.1 Internet的互连网协议-IP全球INTERNET网的广泛应用使IP 协议深入人心。IP 协议以其简单、有效、开放性成为事实上的工业标准。IP 协议使异种网互联方便可行，尤其值得一提的是它对下层通信技术的巨大包容性。IP 协议作为通信子网的最高层，提
3、供无连接的数据报传输机制。IP协议是点到点的，核心问题是寻径。它向上层提供统一的IP数据报，使得各种物理帧的差异性对上层协议不复存在。1.2 TCP/IP协议分层网络协议通常分不同层次进行开发，每一层分别负责不同的通信功能。一个协议族，比方TCP/IP，是一组不同层次上的多个协议的组合。TCP/IP通常被认为是一个四层协议系统，如图1-1所示。图1-1 TCP/IP协议族的四个层次每一层负责不同的功能：1. 链路层，有时也称作数据链路层或网络接口层，通常包括操作系统中的设备驱动程序和计算机中对应的网络接口卡。它们一起处理与电缆或其他任何传输媒介的物理接口细节。2. 网络层，有时也称作互联网层，
4、处理分组在网络中的活动，例如分组的选路。在TCP/IP协议族中，网络层协议包括I P 协议网际协议，I C M P 协议Internet互联网控制报文协议，以及I G M P 协议Internet组管理协议。3. 运输层主要为两台主机上的应用程序提供端到端的通信。在TCP/IP协议族中，有两个互不相同的传输协议：TCP传输控制协议和UDP用户数据报协议。TCP为两台主机提供高可靠性的数据通信。它所做的工作包括把应用程序交给它的数据分成适宜的小块交给下面的网络层，确认接收到的分组，设置发送最后确认分组的超时时钟等。由于运输层提供了高可靠性的端到端的通信，因此应用层可以忽略所有这些细节。而另一方面
5、，UDP那么为应用层提供一种非常简单的效劳。它只是把称作数据报的分组从一台主机发送到另一台主机，但并不保证该数据报能到达另一端。任何必需的可靠性必须由应用层来提供。这两种运输层协议分别在不同的应用程序中有不同的用途，这一点将在后面看到。4. 应用层负责处理特定的应用程序细节。几乎各种不同的TCP/IP实现都会提供下面这些通用的应用程序：Telnet、FTP和e-mail等TCP 和UDPIP、ICMP和IGMPTelnet 远程登录FTP文件传输协议SMTP简单邮件传送协议SNMP简单网络管理协议假设在一个局域网LAN如以太网中有两台主机，二者都运行FTP协议，图1-2列出了该过程所涉及到的所
6、有协议。图1-2 局域网上运行FTP的两台主机这里，我们列举了一个FTP客户程序和另一个FTP效劳器程序。大多数的网络应用程序都被设计成客户效劳器模式。效劳器为客户提供某种效劳，在本例中就是访问效劳器所在主机上的文件。在远程登录应用程序Telnet中，为客户提供的效劳是登录到效劳器主机上。在同一层上，双方都有对应的一个或多个协议进行通信。例如，某个协议允许TCP层进行通信，而另一个协议那么允许两个IP层进行通信。在图1-2的右边，我们注意到应用程序通常是一个用户进程，而下三层那么一般在操作系统内核中执行。尽管这不是必需的，但通常都是这样处理的，例如U N I X 操作系统。在图1-2中，顶层与
7、下三层之间还有另一个关键的不同之处。应用层关心的是应用程序的细节，而不是数据在网络中的传输活动。下三层对应用程序一无所知，但它们要处理所有的通信细节。在图1-2中列举了四种不同层次上的协议。FTP是一种应用层协议，TCP是一种运输层协议，IP是一种网络层协议，而以太网协议那么应用于链路层上。TCP/IP协议族是一组不同的协议组合在一起构成的协议族。尽管通常称该协议族为TCP/IP，但TCP和IP只是其中的两种协议而已该协议族的另一个名字是Internet协议族(Internet Protocol Suite)。网络接口层和应用层的目的是很显然的前者处理有关通信媒介的细节以太网、令牌环网等，而后
8、者处理某个特定的用户应用程序FTP、Telnet等。但是，从外表上看，网络层和运输层之间的区别不那么明显。为什么要把它们划分成两个不同的层次呢？为了理解这一点，我们必须把视野从单个网络扩展到一组网络。构造互连网最简单的方法是把两个或多个网络通过路由器进行连接。它是一种特殊的用于网络互连的硬件盒。路由器的好处是为不同类型的物理网络提供连接：以太网、令牌环网、点对点的链接和FDDI光纤分布式数据接口等等。这些盒子也称作IP路由器IP Router，但我们这里使用路由器Router这个术语。从历史上说，这些盒子称作网关gateway，在很多TCP/IP文献中都使用这个术语。现在网关这个术语只用来表示
9、应用层网关：一个连接两种不同协议族的进程例如，TCP/IP和IBM的SNA，它为某个特定的应用程序效劳常常是电子邮件或文件传输。图1-3 通过路由器连接的两个网络图1-3是一个包含两个网络的互连网：一个以太网和一个令牌环网，通过一个路由器互相连接。尽管这里是两台主机通过路由器进行通信，实际上以太网中的任何主机都可以与令牌环网中的任何主机进行通信。在图1-3中，我们可以划分出端系统End system两边的两台主机和中间系统Intermediate system中间的路由器。应用层和运输层使用端到端End-to-end协议。在图中，只有端系统需要这两层协议。但是，网络层提供的却是逐跳Hop-by
10、-hop协议，两个端系统和每个中间系统都要使用它。在TCP/IP协议族中，网络层IP提供的是一种不可靠的效劳。也就是说，它只是尽可能快地把分组从源结点送到目的结点，但是并不提供任何可靠性保证。而另一方面，TCP在不可靠的IP层上提供了一个可靠的运输层。为了提供这种可靠的效劳，TCP采用了超时重传、发送和接收端到端确实认分组等机制。由此可见，运输层和网络层分别负责不同的功能。从定义上看，一个路由器具有两个或多个网络接口层因为它连接了两个或多个网络。任何具有多个接口的系统，英文都称作是多接口的multihomed。一个主机也可以有多个接口，但一般不称作路由器，除非它的功能只是单纯地把分组从一个接口
11、传送到另一个接口。同样，路由器并不一定指那种在互联网中用来转发分组的特殊硬件盒。大多数的TCP/IP实现也允许一个多接口主机来担当路由器的功能，但是主机为此必须进行特殊的配置。在这种情况下，我们既可以称该系统为主机当它运行某一应用程序时，如FTP或Telnet，也可以称之为路由器当它把分组从一个网络转发到另一个网络时。在不同的场合下使用不同的术语。互联网的目的之一是在应用程序中隐藏所有的物理细节。虽然这一点在图1-3由两个网络组成的互联网中并不很明显，但是应用层不能关心也不关心一台主机是在以太网上，而另一台主机是在令牌环网上，它们通过路由器进行互连。随着增加不同类型的物理网络，可能会有20个路
12、由器，但应用层仍然是一样的。物理细节的隐藏使得互联网功能非常强大，也非常有用。连接网络的另一个途径是使用网桥。网桥是在链路层上对网络进行互连，而路由器那么是在网络层上对网络进行互连。网桥使得多个局域网LAN组合在一起，这样对上层来说就好似是一个局域网。1.3 TCP/IP的分层在TCP/IP协议族中，有很多种协议。图1-4给出了将要讨论的其他协议。图1-4 TCP/IP 协议族中不同层次的协议TCP和UDP是两种最为著名的运输层协议，二者都使用IP作为网络层协议。虽然TCP使用不可靠的IP效劳，但它却提供一种可靠的运输层效劳。IP是网络层上的主要协议，同时被TCP和UDP使用。TCP和UDP的
13、每组数据都通过端系统和每个中间路由器中的IP层在互联网中进行传输。在图1-4中，我们给出了一个直接访问IP的应用程序。ICMP是IP协议的附属协议。IP层用它来与其他主机或路由器交换错误报文和其他重要信息。尽管ICMP主要被IP使用，但应用程序也有可能访问它。我们将分析两个流行的诊断工具，Ping和Traceroute，它们都使用了ICMP。IGMP是Internet组管理协议。它用来把一个UDP数据报多播到多个主机。在后续的专题中我们将详细介绍。ARP地址解析协议和RARP逆地址解析协议是某些网络接口如以太网和令牌环网使用的特殊协议，用来转换IP层和网络接口层使用的地址。1.4 互联网的地址
14、我们把Internet看成为一个网络。所谓IP地址就是给每一个连接在Internet上的主机分配一个唯一的32bit地址。IP地址的结构使我们可以Internet上很方便地进行寻址，这就是：先按IP地址中的网络号码net-id把网络找到，再按主机号码host-id把主机找到。所以IP地址并不只是一个计算机的号码，而是指出了连接到某个网络上的某个计算机。IP地址有美国国防数据网DDN的 网络信息中心NIC进行分配。为了便于对IP地址进行管理，同时还考虑到网络的差异很大，有的网络拥有很多的主机，而有的网络上的主机那么很少。因此Internet 的IP地址就分成为五类，即A类到E类。这样，IP地址由三个字段组成，即：l 类别字段又称为类别比特，用来区分IP地址的类型；l 网络号码字段net-id；l 主机号码字段host-id。D类地址是一种组播地址，主要是留给Internet体系结构委员会IABInternet Architecture Board使用。E类地址保存在今后使用。目前大量IP地址仅A至C类三种。图1-5 IP地址的结构A类IP地址的网络号码数不多。目前几乎没有多余的可供分配。现在能够申请到的IP地址只有B类和C类两种。当某个单位向IAB申请到IP地址时，实际上只是拿到了一个网络号码net-id。具体的各个主机号码host
