计算机网络协议

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1、第第1 1页页2009-02-17 第第3章章 计算机网络协议与体系结构计算机网络协议与体系结构 ， 计算机网络技术基础（第计算机网络技术基础（第3版）版） 主编：尚晓航主编：尚晓航 第第3章章 计算机网络协议计算机网络协议与体系结构与体系结构计算机网络技术基础计算机网络技术基础高等教育出版社高等教育出版社普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材第第2 2页页2009-02-17 第第3章章 计算机网络协议与体系结构计算机网络协议与体系结构 ， 计算机网络技术基础（第计算机网络技术基础（第3版）版） 主编：尚晓航主编：尚晓航 本章学习目标：本章学习目标： 了解：计算

2、机网络协议了解：计算机网络协议 了解：网络系统的分层体系结构了解：网络系统的分层体系结构 掌握：掌握：ISO的的OSI七层参考模型七层参考模型 了解：网络的了解：网络的3个著名标准化组织个著名标准化组织 掌握：掌握：ARPA的的TCP/IP四层模型四层模型第第3 3页页2009-02-17 第第3章章 计算机网络协议与体系结构计算机网络协议与体系结构 ， 计算机网络技术基础（第计算机网络技术基础（第3版）版） 主编：尚晓航主编：尚晓航 3.1 网络协议网络协议3.1.1 协议的本质协议的本质网络中的计算机之间进行通信时，的语言被称网络中的计算机之间进行通信时，的语言被称为为“协议协议”。只有能

3、够讲，而且可以理解这些。只有能够讲，而且可以理解这些“语语言言”的计算机才能在网络上与其他计算机彼此通信。的计算机才能在网络上与其他计算机彼此通信。从这个意义上讲，从这个意义上讲，“协议协议”就是网络的本质。就是网络的本质。协议定义了网络上的各种计算机和设备之间相协议定义了网络上的各种计算机和设备之间相互通信、数据管理、数据交换的整套规则。互通信、数据管理、数据交换的整套规则。第第4 4页页2009-02-17 第第3章章 计算机网络协议与体系结构计算机网络协议与体系结构 ， 计算机网络技术基础（第计算机网络技术基础（第3版）版） 主编：尚晓航主编：尚晓航 3.1.2协议的中心任务协议的中心任

4、务在计算机网络的一整套规则中，任何一种协议在计算机网络的一整套规则中，任何一种协议都需要解决语义、语法和定时的问题。都需要解决语义、语法和定时的问题。1.协议的语法（如何讲）问题协议的语法（如何讲）问题2.协议的语义（讲什么）问题协议的语义（讲什么）问题3.协议的定时（讲话次序）问题协议的定时（讲话次序）问题第第5 5页页2009-02-17 第第3章章 计算机网络协议与体系结构计算机网络协议与体系结构 ， 计算机网络技术基础（第计算机网络技术基础（第3版）版） 主编：尚晓航主编：尚晓航 3.1.3协议的功能和种类协议的功能和种类1.协议的功能协议的功能（1）分割与重组）分割与重组协议的协议的

5、“分割分割”功能将较大的数据单元分割成功能将较大的数据单元分割成较小的数据包，其反过程为较小的数据包，其反过程为“重组重组”如图如图3-1所示。所示。 图3-1 分割与重组第第6 6页页2009-02-17 第第3章章 计算机网络协议与体系结构计算机网络协议与体系结构 ， 计算机网络技术基础（第计算机网络技术基础（第3版）版） 主编：尚晓航主编：尚晓航 1.协议的功能协议的功能（2）寻址）寻址协议的协议的“寻址寻址”功能使得设备彼此识别，同时功能使得设备彼此识别，同时可以进行路径选择，如图可以进行路径选择，如图3-2。图3-2 路径选择第第7 7页页2009-02-17 第第3章章 计算机网络

6、协议与体系结构计算机网络协议与体系结构 ， 计算机网络技术基础（第计算机网络技术基础（第3版）版） 主编：尚晓航主编：尚晓航 1.协议的功能协议的功能（3）封装与拆装）封装与拆装协议的协议的“封装封装”功能是指在数据单元（数据包）功能是指在数据单元（数据包）的始端或者末端增加控制信息，其相反的过程是的始端或者末端增加控制信息，其相反的过程是“拆装拆装”，如图，如图3-3。 图3-3 数据封装与拆装第第8 8页页2009-02-17 第第3章章 计算机网络协议与体系结构计算机网络协议与体系结构 ， 计算机网络技术基础（第计算机网络技术基础（第3版）版） 主编：尚晓航主编：尚晓航 1.协议的功能协

7、议的功能（4）排序）排序图3-4 排序第第9 9页页2009-02-17 第第3章章 计算机网络协议与体系结构计算机网络协议与体系结构 ， 计算机网络技术基础（第计算机网络技术基础（第3版）版） 主编：尚晓航主编：尚晓航 1.协议的功能协议的功能（5）信息流控制）信息流控制协议的流量控制功能是指在信息流过大时，所协议的流量控制功能是指在信息流过大时，所采取的一系列措施，如图采取的一系列措施，如图3-5示。示。 图3-5 信息流控制第第1010页页2009-02-17 第第3章章 计算机网络协议与体系结构计算机网络协议与体系结构 ， 计算机网络技术基础（第计算机网络技术基础（第3版）版） 主编：

8、尚晓航主编：尚晓航 1.协议的功能协议的功能（6）差错控制）差错控制（7）同步）同步（8）干路传输）干路传输（9）连接控制）连接控制2.协议的分类协议的分类（1）标准或非标准协议）标准或非标准协议（2）直接或间接协议）直接或间接协议（3）整体的协议或分层的结构化协议）整体的协议或分层的结构化协议第第1111页页2009-02-17 第第3章章 计算机网络协议与体系结构计算机网络协议与体系结构 ， 计算机网络技术基础（第计算机网络技术基础（第3版）版） 主编：尚晓航主编：尚晓航 3.2 计算机网络体系结构计算机网络体系结构3.2.1 计算机网络体系结构工作流程计算机网络体系结构工作流程计算机网络

9、体系结构的工作流程与图计算机网络体系结构的工作流程与图2-6所示的所示的邮政系统的工作流程十分相似。邮政系统的工作流程十分相似。图图2-6中，清楚地表明了信件发送和接收的过程，中，清楚地表明了信件发送和接收的过程，以及怎样利用邮政系统来发送和接收信件。以及怎样利用邮政系统来发送和接收信件。在图在图2-6所示的邮政系统中，将发信端和收信端所示的邮政系统中，将发信端和收信端从上到下分为从上到下分为A、B、C、D四个层次。四个层次。第第1212页页2009-02-17 第第3章章 计算机网络协议与体系结构计算机网络协议与体系结构 ， 计算机网络技术基础（第计算机网络技术基础（第3版）版） 主编：尚晓

10、航主编：尚晓航 3.2 计算机网络体系结构计算机网络体系结构1.发送端（发件人所在地区）发送端（发件人所在地区）在在“发信人端发信人端”是按照从上至下，即是按照从上至下，即ABCD的顺序进行处理的。在每一层，都是的顺序进行处理的。在每一层，都是按照本层和下层联系的要求，依次封装成新的邮包，按照本层和下层联系的要求，依次封装成新的邮包，并加入本层特有的标签；之后，再传递到下一层指并加入本层特有的标签；之后，再传递到下一层指定的位置。定的位置。2.接收端（收件人所在地区）接收端（收件人所在地区）在接收端是按照由下至上，即在接收端是按照由下至上，即DCBA，的顺序进行处理的。在每一层，都是依次拆封收

11、到的顺序进行处理的。在每一层，都是依次拆封收到的包装，完成本层应当完成的功能。的包装，完成本层应当完成的功能。 第第1313页页2009-02-17 第第3章章 计算机网络协议与体系结构计算机网络协议与体系结构 ， 计算机网络技术基础（第计算机网络技术基础（第3版）版） 主编：尚晓航主编：尚晓航 图图3-6 邮政系统中信件传递工作过程示意图邮政系统中信件传递工作过程示意图第第1414页页2009-02-17 第第3章章 计算机网络协议与体系结构计算机网络协议与体系结构 ， 计算机网络技术基础（第计算机网络技术基础（第3版）版） 主编：尚晓航主编：尚晓航 3.2 计算机网络体系结构计算机网络体系

12、结构这种分层体系结构的最大优点是层与层相互独这种分层体系结构的最大优点是层与层相互独立。而且每层无须知道其他层次的功能；改变某一立。而且每层无须知道其他层次的功能；改变某一层的功能不会影响其他层的工作。层的功能不会影响其他层的工作。3.2.2 计算机网络体系结构概述计算机网络体系结构概述1.层次化体系结构中的几个基本概念层次化体系结构中的几个基本概念（1）协议（）协议（protocol）（2）层次（）层次（layer）（3）接口（）接口（interface）第第1515页页2009-02-17 第第3章章 计算机网络协议与体系结构计算机网络协议与体系结构 ， 计算机网络技术基础（第计算机网络技

13、术基础（第3版）版） 主编：尚晓航主编：尚晓航 3.2 计算机网络体系结构计算机网络体系结构（4）层次性模型结构）层次性模型结构一个功能完备的计算机网络系统，采用了层次一个功能完备的计算机网络系统，采用了层次性结构；每层都会包含一个或多个协议。为此，我性结构；每层都会包含一个或多个协议。为此，我们将网络层次性结构模型与各层次协议的集合定义们将网络层次性结构模型与各层次协议的集合定义为计算机网络的体系结构。为计算机网络的体系结构。（5）实体（）实体（Entity）实体通常是通信时能发送和接收信息的具体的实体通常是通信时能发送和接收信息的具体的软硬件设施。软硬件设施。第第1616页页2009-02

14、-17 第第3章章 计算机网络协议与体系结构计算机网络协议与体系结构 ， 计算机网络技术基础（第计算机网络技术基础（第3版）版） 主编：尚晓航主编：尚晓航 3.2 计算机网络体系结构计算机网络体系结构（6）数据单元（）数据单元（Data Unit）在在OSI参考模型的不同结点内的对等层传送的参考模型的不同结点内的对等层传送的是相同名称的数据包。这种网络中传输的数据包，是相同名称的数据包。这种网络中传输的数据包，被称为被称为“数据单元数据单元”。由于每一个层次完成的功能。由于每一个层次完成的功能不同，处理的数据单元的大小、名称和内容也就不不同，处理的数据单元的大小、名称和内容也就不相同，如，帧、

15、分组、报文等；另外，数据单元不相同，如，帧、分组、报文等；另外，数据单元不同，地址的类型也不相同，如，物理（同，地址的类型也不相同，如，物理（MAC）地）地址、址、IP地址、端口号等。地址、端口号等。第第1717页页2009-02-17 第第3章章 计算机网络协议与体系结构计算机网络协议与体系结构 ， 计算机网络技术基础（第计算机网络技术基础（第3版）版） 主编：尚晓航主编：尚晓航 2.网络体系结构的研究意义与划分原则网络体系结构的研究意义与划分原则各层之间相互独立。各层之间相互独立。结构上独立分割。结构上独立分割。灵活性好。灵活性好。易于实现和维护。易于实现和维护。有益于标准化的实现。有益于

16、标准化的实现。第第1818页页2009-02-17 第第3章章 计算机网络协议与体系结构计算机网络协议与体系结构 ， 计算机网络技术基础（第计算机网络技术基础（第3版）版） 主编：尚晓航主编：尚晓航 3.3 ISO的七层参考模型的七层参考模型3.3.1 OSI七层参考模型的层次划分原则与功能七层参考模型的层次划分原则与功能1.OSI参考模型的基本知识参考模型的基本知识国际标准化组织（国际标准化组织（ISO）颁布的开放系统互连）颁布的开放系统互连参考模型（参考模型（OSI/RM），即七层网络通信模型。），即七层网络通信模型。OSI/RM体系结构七层模型从上到下依次为应用体系结构七层模型从上到下依

17、次为应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层和物理层，参见图层和物理层，参见图3-7。第第1919页页2009-02-17 第第3章章 计算机网络协议与体系结构计算机网络协议与体系结构 ， 计算机网络技术基础（第计算机网络技术基础（第3版）版） 主编：尚晓航主编：尚晓航 图图3-7 OSI/RM网络模型的结构示意图网络模型的结构示意图第第2020页页2009-02-17 第第3章章 计算机网络协议与体系结构计算机网络协议与体系结构 ， 计算机网络技术基础（第计算机网络技术基础（第3版）版） 主编：尚晓航主编：尚晓航 2.OSI参考模型的层次

18、划分原则参考模型的层次划分原则网络中各结点都划分为网络中各结点都划分为7个相同的层次结构。个相同的层次结构。不同结点的相同层次都有相同的功能。不同结点的相同层次都有相同的功能。同一结点内各相邻层次之间通过层间接口，同一结点内各相邻层次之间通过层间接口，并按照接口协议进行通信。并按照接口协议进行通信。每一层直接使用下面一层提供的服务，间接每一层直接使用下面一层提供的服务，间接的使用下面所有层的协议。的使用下面所有层的协议。每一层都向上一层提供服务。每一层都向上一层提供服务。不同结点之间按同等层的同层协议的规定，不同结点之间按同等层的同层协议的规定，实现对等层之间的通信。实现对等层之间的通信。网络

19、中还有其他的体系结构的模型的分层数目网络中还有其他的体系结构的模型的分层数目虽然各不相同；但目的和分层思想都是类似的。虽然各不相同；但目的和分层思想都是类似的。第第2121页页2009-02-17 第第3章章 计算机网络协议与体系结构计算机网络协议与体系结构 ， 计算机网络技术基础（第计算机网络技术基础（第3版）版） 主编：尚晓航主编：尚晓航 3.OSI/RM七层模型的各层的功能七层模型的各层的功能（1）应用层（）应用层（Application）功能：为了满足用户的需要，根据进程之间功能：为了满足用户的需要，根据进程之间的通信性质，负责完成用户要完成的各种程序或网的通信性质，负责完成用户要完成

20、的各种程序或网络服务的接口工作。络服务的接口工作。处理的数据单元：报文。处理的数据单元：报文。处理的地址：进程标识，端口号。处理的地址：进程标识，端口号。第第2222页页2009-02-17 第第3章章 计算机网络协议与体系结构计算机网络协议与体系结构 ， 计算机网络技术基础（第计算机网络技术基础（第3版）版） 主编：尚晓航主编：尚晓航 3.OSI/RM七层模型的各层的功能七层模型的各层的功能（2）表示层（）表示层（Presentation）功能：处理结点间或通信系统间信息表示方功能：处理结点间或通信系统间信息表示方式方面的问题。式方面的问题。处理的数据单元：报文。处理的数据单元：报文。（3）

21、会话层（）会话层（Session）功能：会话层的主要作用是组织、协商、管功能：会话层的主要作用是组织、协商、管理两个应用进程之间的会话。理两个应用进程之间的会话。会话的含义：就是在不同主机的应用进程之间会话的含义：就是在不同主机的应用进程之间建立、维持联系。建立、维持联系。处理的数据单元：报文。处理的数据单元：报文。第第2323页页2009-02-17 第第3章章 计算机网络协议与体系结构计算机网络协议与体系结构 ， 计算机网络技术基础（第计算机网络技术基础（第3版）版） 主编：尚晓航主编：尚晓航 3.OSI/RM七层模型的各层的功能七层模型的各层的功能（4）运输层（）运输层（Transpor

22、t）功能：在两个端系统（源站和目的站）的会功能：在两个端系统（源站和目的站）的会话层之间，建立一条可靠或不可靠的运输连接，以话层之间，建立一条可靠或不可靠的运输连接，以透明的方式传送报文。透明的方式传送报文。处理的数据单元：报文段。处理的数据单元：报文段。处理的地址：进程标识，处理的地址：进程标识，TCP和和UDP端口号。端口号。第第2424页页2009-02-17 第第3章章 计算机网络协议与体系结构计算机网络协议与体系结构 ， 计算机网络技术基础（第计算机网络技术基础（第3版）版） 主编：尚晓航主编：尚晓航 3.OSI/RM七层模型的各层的功能七层模型的各层的功能（5）网络层（）网络层（N

23、etwork）功能：使用逻辑地址（功能：使用逻辑地址（IP地址）进行寻址，地址）进行寻址，通过路由选择算法为数据分组通过通信子网选通过路由选择算法为数据分组通过通信子网选择最适当的路径，并提供网络互联及拥塞控制择最适当的路径，并提供网络互联及拥塞控制功能。功能。处理的数据单元：分组。处理的数据单元：分组。处理的地址：逻辑地址，如，处理的地址：逻辑地址，如，IP地址。地址。第第2525页页2009-02-17 第第3章章 计算机网络协议与体系结构计算机网络协议与体系结构 ， 计算机网络技术基础（第计算机网络技术基础（第3版）版） 主编：尚晓航主编：尚晓航 3.OSI/RM七层模型的各层的功能七层

24、模型的各层的功能（6）数据链路层（）数据链路层（Data Link）功能：负责在两个相邻结点间的线路上，无功能：负责在两个相邻结点间的线路上，无差错地传送以差错地传送以“帧帧”为单位的数据。为单位的数据。处理的数据单元：数据帧。处理的数据单元：数据帧。处理的地址：硬件的物理地址。处理的地址：硬件的物理地址。第第2626页页2009-02-17 第第3章章 计算机网络协议与体系结构计算机网络协议与体系结构 ， 计算机网络技术基础（第计算机网络技术基础（第3版）版） 主编：尚晓航主编：尚晓航 3.OSI/RM七层模型的各层的功能七层模型的各层的功能（7）物理层（）物理层（Physical）功能：为

25、功能：为“数据链路层数据链路层”提供一个物理连接。提供一个物理连接。物理层定义了以下物理层定义了以下4个规章特性，用以确定如何使个规章特性，用以确定如何使用物理传输介质来实现两个结点间的物理连接。用物理传输介质来实现两个结点间的物理连接。 物理层协议物理层协议 处理的数据：二进制比特信号，如，二处理的数据：二进制比特信号，如，二进制的基带信号或模拟信号。进制的基带信号或模拟信号。 处理的地址：直接面向物理端口的各个处理的地址：直接面向物理端口的各个管脚，如管脚，如RS-232的管脚。的管脚。第第2727页页2009-02-17 第第3章章 计算机网络协议与体系结构计算机网络协议与体系结构 ，

26、计算机网络技术基础（第计算机网络技术基础（第3版）版） 主编：尚晓航主编：尚晓航 4.OSI参考模型的各个部分参考模型的各个部分（1）OSI模型在功能上分为模型在功能上分为3个部分个部分（2）OSI模型从控制上分为模型从控制上分为2个部分个部分第第1、2、3层：即物理层、数据链路层和网络层：即物理层、数据链路层和网络层属于通信子网，负责处理数据的传输、转发、交层属于通信子网，负责处理数据的传输、转发、交换等通信方面的问题；换等通信方面的问题；第第4、5、6、7层：即传输层、会话层、表示层：即传输层、会话层、表示层和应用层属于资源子网，负责数据的处理、网络层和应用层属于资源子网，负责数据的处理、

27、网络服务、网络资源的访问和服务方面的问题。服务、网络资源的访问和服务方面的问题。第第2828页页2009-02-17 第第3章章 计算机网络协议与体系结构计算机网络协议与体系结构 ， 计算机网络技术基础（第计算机网络技术基础（第3版）版） 主编：尚晓航主编：尚晓航 3.3.2OSI参考模型结点间的数参考模型结点间的数据流据流在在OSI环境中，主机与主机之间通信时，实环境中，主机与主机之间通信时，实际的数据流是如何传递的呢？际的数据流是如何传递的呢？ 1.OSI参考模型主机结点间通信的数据流参考模型主机结点间通信的数据流不同的主机之间在没有中间结点设备时，主不同的主机之间在没有中间结点设备时，主

28、机之间数据通信的数据流动参见图机之间数据通信的数据流动参见图3-8。 第第2929页页2009-02-17 第第3章章 计算机网络协议与体系结构计算机网络协议与体系结构 ， 计算机网络技术基础（第计算机网络技术基础（第3版）版） 主编：尚晓航主编：尚晓航 图图3-8 OSI环境中主机结点之间环境中主机结点之间传输的数据流传输的数据流第第3030页页2009-02-17 第第3章章 计算机网络协议与体系结构计算机网络协议与体系结构 ， 计算机网络技术基础（第计算机网络技术基础（第3版）版） 主编：尚晓航主编：尚晓航 3.3.2 OSI参考模型结点间的数据流参考模型结点间的数据流（1）发送结点）发

29、送结点在发送方结点内的上层和下层之间传输数据时，每经过在发送方结点内的上层和下层之间传输数据时，每经过一层都对数据附加一个信息头部，即一层都对数据附加一个信息头部，即“封装封装”，而该层的，而该层的功能正是通过这个功能正是通过这个“控制头控制头”（附加的各种控制信息，）（附加的各种控制信息，）来实现的。来实现的。（2）接收结点）接收结点在接收方结点内，这七层的功能又依次发挥作用，并将在接收方结点内，这七层的功能又依次发挥作用，并将各自的各自的“控制头控制头”去掉，即去掉，即“拆封拆封”，同时完成各层相应，同时完成各层相应的功能。的功能。不同的主机之间在有中间结点（网络互联设备）时，主不同的主机

30、之间在有中间结点（网络互联设备）时，主机之间进行数据通信的实际传输的数据流动参见图机之间进行数据通信的实际传输的数据流动参见图3-9。第第3131页页2009-02-17 第第3章章 计算机网络协议与体系结构计算机网络协议与体系结构 ， 计算机网络技术基础（第计算机网络技术基础（第3版）版） 主编：尚晓航主编：尚晓航 图图3-9 OSI环境中含有中间结点的主机环境中含有中间结点的主机系统间传输的数据流系统间传输的数据流第第3232页页2009-02-17 第第3章章 计算机网络协议与体系结构计算机网络协议与体系结构 ， 计算机网络技术基础（第计算机网络技术基础（第3版）版） 主编：尚晓航主编：

31、尚晓航 3.4 TCP/IP参考模型参考模型3.4.1 TCP/IP参考模型概述参考模型概述1.模型的名称与制定者模型的名称与制定者（1）TCP/IP的名称的名称中文名称是中文名称是“传输控制协议互连网络协议传输控制协议互连网络协议”。TCP/IP模型是一个协议集。模型是一个协议集。（2）制定者）制定者ARPA的英文全称是的英文全称是“Advanced Research Projects Agency”，其中文名称是，其中文名称是“美国国防部高美国国防部高级研究计划局级研究计划局”。第第3333页页2009-02-17 第第3章章 计算机网络协议与体系结构计算机网络协议与体系结构 ， 计算机网

32、络技术基础（第计算机网络技术基础（第3版）版） 主编：尚晓航主编：尚晓航 2.TCP/IP四层参考模型：四层参考模型：参见表参见表3-1和表和表3-2。应用层应用层TelnetFTPSMTPHTTPDNSSNMPTFTP传输层传输层TCPUDPIP网际层网际层ARPRARP网络接网络接口层口层EthernetToken RingX.25其他协议第第3434页页2009-02-17 第第3章章 计算机网络协议与体系结构计算机网络协议与体系结构 ， 计算机网络技术基础（第计算机网络技术基础（第3版）版） 主编：尚晓航主编：尚晓航 表表3-2 OSI与与TCP/IP标准比较标准比较第第3535页页2

33、009-02-17 第第3章章 计算机网络协议与体系结构计算机网络协议与体系结构 ， 计算机网络技术基础（第计算机网络技术基础（第3版）版） 主编：尚晓航主编：尚晓航 3.4.2TCP/IP协议簇协议簇TCP/IP四层参考模型，虽然不是四层参考模型，虽然不是ISO的标准，的标准，是是Internet上使用的主要标准，因而成为一种上使用的主要标准，因而成为一种“实实际上的工业标准际上的工业标准”。1. 网络接口层网络接口层TCP/IP的最低层是网络接口层。该层可以直接的最低层是网络接口层。该层可以直接兼容常用的局域网和广域网协议。兼容常用的局域网和广域网协议。2. 网际层（网际层（Interne

34、t）第第3636页页2009-02-17 第第3章章 计算机网络协议与体系结构计算机网络协议与体系结构 ， 计算机网络技术基础（第计算机网络技术基础（第3版）版） 主编：尚晓航主编：尚晓航 3.4.2TCP/IP协议簇协议簇网际层又被称为互联层、互联网络层或网间网网际层又被称为互联层、互联网络层或网间网络层。主要负责相邻结点之间，数据分组的逻辑络层。主要负责相邻结点之间，数据分组的逻辑（IP）地址寻址与路由。）地址寻址与路由。IP（Internet Protocol，网际协议）：为，网际协议）：为IP数数据包进行寻址和路由。据包进行寻址和路由。ICMP（Internet Control Mes

35、sage Protocol，网际控制报文协议）：用于处理路由、协助网际控制报文协议）：用于处理路由、协助IP层实层实现报文传送的控制机制，并为现报文传送的控制机制，并为IP协议提供差错报告。协议提供差错报告。第第3737页页2009-02-17 第第3章章 计算机网络协议与体系结构计算机网络协议与体系结构 ， 计算机网络技术基础（第计算机网络技术基础（第3版）版） 主编：尚晓航主编：尚晓航 3.4.2TCP/IP协议簇协议簇ARP（Address Resolution Protocol，地址解，地址解析协议）：用于完成主机的析协议）：用于完成主机的IP（Internet）地址向）地址向物理地址

36、的转换。物理地址的转换。RARP（Reverse Address Resolution Protocol，逆向地址解析协议）：用来完成主机的物理地址，逆向地址解析协议）：用来完成主机的物理地址到到IP地址的转换或映射功能。地址的转换或映射功能。第第3838页页2009-02-17 第第3章章 计算机网络协议与体系结构计算机网络协议与体系结构 ， 计算机网络技术基础（第计算机网络技术基础（第3版）版） 主编：尚晓航主编：尚晓航 3.传输层（传输层（Transport）传输层又称运输层。提供端到端的可靠或不可传输层又称运输层。提供端到端的可靠或不可靠的通信服务。端到端的通信服务通常是指网络结靠的通

37、信服务。端到端的通信服务通常是指网络结点间应用程序之间的连接服务。点间应用程序之间的连接服务。TCP（Transmission Control Protocol）传输）传输控制协议：是一种面向连接的、高可靠性的、提供控制协议：是一种面向连接的、高可靠性的、提供流量与拥塞控制的传输层协议。流量与拥塞控制的传输层协议。UDP（User Datagram Protocol）用户数据报）用户数据报协议：是一种面向无连接的、不可靠的、没有流量协议：是一种面向无连接的、不可靠的、没有流量控制的传输层层协议。控制的传输层层协议。第第3939页页2009-02-17 第第3章章 计算机网络协议与体系结构计算机

38、网络协议与体系结构 ， 计算机网络技术基础（第计算机网络技术基础（第3版）版） 主编：尚晓航主编：尚晓航 3.传输层（传输层（Transport）TCP或或UDP端口号（端口号（port）定义：不同的进程用进程号或进程标识惟一地定义：不同的进程用进程号或进程标识惟一地标识出来。进程标识符就是标识出来。进程标识符就是“端口号端口号”，又被称为，又被称为“进程地址进程地址”。端口号的表示：端口号的长度定义为端口号的表示：端口号的长度定义为16位二进位二进制，其值可以是制，其值可以是065535之间的任意十进制整数。之间的任意十进制整数。全局端口号：又称全局端口号：又称“默认端口号默认端口号”或或“

39、公认端公认端口号口号”，每个客户进程都知道相应服务器的全局端，每个客户进程都知道相应服务器的全局端口号。默认端口号的值定义在口号。默认端口号的值定义在01023范围内。范围内。端口号与传输层协议的关联：端口号与传输层协议的关联： TCP和和UDP有各有各自独立的端口号，如表自独立的端口号，如表3-3和表和表3-4所示。所示。第第4040页页2009-02-17 第第3章章 计算机网络协议与体系结构计算机网络协议与体系结构 ， 计算机网络技术基础（第计算机网络技术基础（第3版）版） 主编：尚晓航主编：尚晓航 表表3-3 TCP端口号与服务进程端口号与服务进程端口号端口号 服务进程服务进程说明说明

40、20FTP文件传输协议（数据连接）文件传输协议（数据连接）21FTP文件传输协议（控制连接）文件传输协议（控制连接）23Telnet远程登录或仿真（虚拟）远程登录或仿真（虚拟）终端协议终端协议25SMTP简单邮件传输协议简单邮件传输协议53DNS域名服务域名服务80HTTP超文本传输协议超文本传输协议110POP邮局协议邮局协议111RPC远程过程调用远程过程调用第第4141页页2009-02-17 第第3章章 计算机网络协议与体系结构计算机网络协议与体系结构 ， 计算机网络技术基础（第计算机网络技术基础（第3版）版） 主编：尚晓航主编：尚晓航 表表3-4 UDP端口号与服务进程端口号与服务进

41、程端口号端口号服务进程服务进程说明说明53DNS域名服务域名服务67BOOTP引导程序协议又称引导程序协议又称自举协议自举协议67DHCP动态主机配置协议动态主机配置协议69TFTP简单文件传输协议简单文件传输协议111RPC远程过程调用远程过程调用123NTP网络时间协议网络时间协议161SNMP简单网络管理协议简单网络管理协议第第4242页页2009-02-17 第第3章章 计算机网络协议与体系结构计算机网络协议与体系结构 ， 计算机网络技术基础（第计算机网络技术基础（第3版）版） 主编：尚晓航主编：尚晓航 套接字（套接字（Socket）套接字（套接字（Socket）：套接字中的）：套接字

42、中的IP地址组件地址组件可以协助标识和定位目标计算机，而其中的端口则可以协助标识和定位目标计算机，而其中的端口则决定数据所要送达的具体应用程序。决定数据所要送达的具体应用程序。l 定义：套接字，即定义：套接字，即Socket地址，又称地址，又称“套接套接字字”或或“插口插口”，它是应用子程序连接的标识，它是应用子程序连接的标识，也是传输层的一种地址。也是传输层的一种地址。l 组成：套接字由组成：套接字由IP地址（地址（32 位）和端口号位）和端口号（16 位），总共位），总共48 位二进制组成。位二进制组成。l 应用：有了编程套接字的信息，网络通信的应用：有了编程套接字的信息，网络通信的编程才

43、能实现。编程才能实现。第第4343页页2009-02-17 第第3章章 计算机网络协议与体系结构计算机网络协议与体系结构 ， 计算机网络技术基础（第计算机网络技术基础（第3版）版） 主编：尚晓航主编：尚晓航 4.应用层（应用层（Application）TCP/IP模型的应用层与模型的应用层与OSI模型的上模型的上3层相对应。层相对应。应用层常用的协议有下几类：应用层常用的协议有下几类：（1）依赖于）依赖于TCP协议的应用层协议协议的应用层协议（2）依赖于无连接）依赖于无连接UDP协议的应用层协议协议的应用层协议（3）非标准化协议）非标准化协议非标准化协议属于用户自己开发的专用应用程非标准化协议

44、属于用户自己开发的专用应用程序，它们建立在序，它们建立在TCP/IP协议簇基础上。协议簇基础上。第第4444页页2009-02-17 第第3章章 计算机网络协议与体系结构计算机网络协议与体系结构 ， 计算机网络技术基础（第计算机网络技术基础（第3版）版） 主编：尚晓航主编：尚晓航 3.5 TCP/IP协议的基本参数协议的基本参数3.5.1 IPV4编址技术编址技术在在TCP/IP网络中，每个节点（计算机或设备）网络中，每个节点（计算机或设备）都有一个惟一的都有一个惟一的IP地址。根据其地址。根据其IP地址，可以找到地址，可以找到这台计算机所在网络的编号，以及该计算机在该网这台计算机所在网络的编

45、号，以及该计算机在该网络上的主机编号。络上的主机编号。1.IP地址的表示地址的表示每个每个IP地址由地址由32位二进制位组成；位二进制位组成；IP地址分为地址分为4个部分，每部分的个部分，每部分的8位二进制使用十进制数字表示。位二进制使用十进制数字表示。使用使用点分十进制点分十进制的方式表示，如，的方式表示，如，128.64.32.8。第第4545页页2009-02-17 第第3章章 计算机网络协议与体系结构计算机网络协议与体系结构 ， 计算机网络技术基础（第计算机网络技术基础（第3版）版） 主编：尚晓航主编：尚晓航 3.5 TCP/IP协议的基本参数协议的基本参数2.IP地址的结构地址的结构

46、每个每个IP地址由两部分组成，其两层地址结构如地址由两部分组成，其两层地址结构如图图3-10所示。所示。图3- 10 TCP/IP网络中IP地址的结构第第4646页页2009-02-17 第第3章章 计算机网络协议与体系结构计算机网络协议与体系结构 ， 计算机网络技术基础（第计算机网络技术基础（第3版）版） 主编：尚晓航主编：尚晓航 2.IP地址的结构地址的结构（1）网络地址）网络地址网络地址用于辨认网络，又被称为：网络编号、网络地址用于辨认网络，又被称为：网络编号、网络网络ID或网络标识。或网络标识。（2）主机地址）主机地址主机地址用于辨认同一网络中的主机，也被主机地址用于辨认同一网络中的主

47、机，也被称为主机称为主机ID、主机编号或主机标识。、主机编号或主机标识。第第4747页页2009-02-17 第第3章章 计算机网络协议与体系结构计算机网络协议与体系结构 ， 计算机网络技术基础（第计算机网络技术基础（第3版）版） 主编：尚晓航主编：尚晓航 3.IP地址的划分地址的划分Internet委员会定义了委员会定义了5种标准的种标准的IP地址类型，地址类型，格式参见图格式参见图3-11。（1）A类地址类地址:一般分配给大规模的网络。一般分配给大规模的网络。（2）B类地址类地址:一般分配给中等规模的网络。一般分配给中等规模的网络。（3）C类地址类地址:一般分配给小规模的网络。一般分配给小

48、规模的网络。（4）D类地址：用于多播，所谓的多播就是类地址：用于多播，所谓的多播就是把数据同时发送给一组主机。把数据同时发送给一组主机。（5）E类地址：是为将来预留的，也可以作类地址：是为将来预留的，也可以作为实验地址。为实验地址。第第4848页页2009-02-17 第第3章章 计算机网络协议与体系结构计算机网络协议与体系结构 ， 计算机网络技术基础（第计算机网络技术基础（第3版）版） 主编：尚晓航主编：尚晓航 图图3-11 IP地址的分类结构地址的分类结构第第4949页页2009-02-17 第第3章章 计算机网络协议与体系结构计算机网络协议与体系结构 ， 计算机网络技术基础（第计算机网络

49、技术基础（第3版）版） 主编：尚晓航主编：尚晓航 4.特殊特殊IP地址及其使用地址及其使用（1）本网地址）本网地址将将IP地址中主机地址位的各位全为地址中主机地址位的各位全为“0”的的IP地地址叫做址叫做“本网地址本网地址”，也被称为，也被称为“0”地址。地址。 （2）直接广播地址（）直接广播地址（Directed Brordcasting）将主机号各位全为将主机号各位全为“1”的的IP地址称为直接广播地址称为直接广播地址。该地址主要用于广播。地址。该地址主要用于广播。第第5050页页2009-02-17 第第3章章 计算机网络协议与体系结构计算机网络协议与体系结构 ， 计算机网络技术基础（第

50、计算机网络技术基础（第3版）版） 主编：尚晓航主编：尚晓航 4.特殊特殊IP地址及其使用地址及其使用（3）有限广播地址（）有限广播地址（Limiting Brordcasting）TCP/IP协议规定，协议规定，32比特位全为比特位全为“1”的的IP地地址（址（255.255.255.255）为）为“有限广播地址有限广播地址”，这个，这个地址主要用来进行本网广播。当需要在本网内广播，地址主要用来进行本网广播。当需要在本网内广播，又不知道本网的网络号时，即可使用又不知道本网的网络号时，即可使用“有限广播地有限广播地址址”。（4）回送地址）回送地址IP地址中以地址中以127开始的开始的IP地址作为

51、保留地址，被地址作为保留地址，被称为称为“回送地址回送地址”。第第5151页页2009-02-17 第第3章章 计算机网络协议与体系结构计算机网络协议与体系结构 ， 计算机网络技术基础（第计算机网络技术基础（第3版）版） 主编：尚晓航主编：尚晓航 3.5.2IP地址的使用地址的使用1.IP地址中网络地址的使用规则地址中网络地址的使用规则网络地址必须惟一。网络地址必须惟一。网络地址的各位不能全为网络地址的各位不能全为“0”。网络地址字段的各位不能全为网络地址字段的各位不能全为“1”。网络地址不能以网络地址不能以127开头。开头。IP地址的地址的32位不等全为位不等全为“1” 。第第5252页页2

52、009-02-17 第第3章章 计算机网络协议与体系结构计算机网络协议与体系结构 ， 计算机网络技术基础（第计算机网络技术基础（第3版）版） 主编：尚晓航主编：尚晓航 2.IP地址中主机地址的使用规则地址中主机地址的使用规则在网络地址相同时，主机地址（编号）在网络地址相同时，主机地址（编号）必须惟一。必须惟一。主机编号的各位不能全为主机编号的各位不能全为0。主机编号的各位不能全为主机编号的各位不能全为“1”。 第第5353页页2009-02-17 第第3章章 计算机网络协议与体系结构计算机网络协议与体系结构 ， 计算机网络技术基础（第计算机网络技术基础（第3版）版） 主编：尚晓航主编：尚晓航

53、3.私有地址和公有地址私有地址和公有地址允许在允许在Internet中使用的中使用的IP地址为公有地址，地址为公有地址，仅在局域网中使用的仅在局域网中使用的IP地址为私有地址。地址为私有地址。 InterNIC在在IP地址中专门保留了以下三个地址中专门保留了以下三个区域作为私有地址：区域作为私有地址：10.0.0.0/8：10.0.0.010.255.255.255，8表示表示32位二进制中的前位二进制中的前8位是网络地址。位是网络地址。172.16.0.0/12：172.16.0.0172.31.255.255，12表示表示32位中的前位中的前12位是网络地址。位是网络地址。192.168.

54、0.0/16：192.168.0192.168.255.255，16表示表示32位中的前位中的前16位是网络地址。位是网络地址。第第5454页页2009-02-17 第第3章章 计算机网络协议与体系结构计算机网络协议与体系结构 ， 计算机网络技术基础（第计算机网络技术基础（第3版）版） 主编：尚晓航主编：尚晓航 4.IP地址的分配和使用的基本原则地址的分配和使用的基本原则同一个网络内的所有主机应当分配相同的网同一个网络内的所有主机应当分配相同的网络地址，而同一个网络内的所有主机必须分配不同络地址，而同一个网络内的所有主机必须分配不同的主机编号。的主机编号。不同网络内的主机必须分配不相同的网络地

55、不同网络内的主机必须分配不相同的网络地址，但是可以分配相同的主机编号。例如：不同网址，但是可以分配相同的主机编号。例如：不同网络络132.112.0.0和和152.112.0.0中的中的A主机和主机和X主机。主机。在私有网络中，仅使用在私有网络中，仅使用IP地址是无法区分网络地址是无法区分网络地址和主机编号的。因此，地址和主机编号的。因此，IP地址必须结合子网掩地址必须结合子网掩码一起使用。码一起使用。第第5555页页2009-02-17 第第3章章 计算机网络协议与体系结构计算机网络协议与体系结构 ， 计算机网络技术基础（第计算机网络技术基础（第3版）版） 主编：尚晓航主编：尚晓航 3.5.

56、3TCP/IP协议的基本参数协议的基本参数在配置在配置TCP/IP协议时，一共有协议时，一共有3个重要参数，个重要参数，即即IP地址、子网掩码和默认网关。地址、子网掩码和默认网关。1.子网掩码（子网掩码（subnet masks）（1）什么是子网掩码）什么是子网掩码（2）默认子网掩码的类型）默认子网掩码的类型表表3-5 列出了各类网络默认的子网掩码列出了各类网络默认的子网掩码（3）子网掩码的两个功能）子网掩码的两个功能区分区分IP地址的网络编号与主机编号。地址的网络编号与主机编号。用于划分子网。用于划分子网。第第5656页页2009-02-17 第第3章章 计算机网络协议与体系结构计算机网络协

57、议与体系结构 ， 计算机网络技术基础（第计算机网络技术基础（第3版）版） 主编：尚晓航主编：尚晓航 2.默认网关或默认网关或IP路由路由（default gateway或或 IP router）“默认网关默认网关”又称又称IP路由。简单地说，默认网路由。简单地说，默认网关就是通向远程网络的接口。关就是通向远程网络的接口。默认网关负责对非本网段的数据包进行处理，默认网关负责对非本网段的数据包进行处理，并转发到目的网络上。在配置并转发到目的网络上。在配置TCP/IP时若没有指时若没有指明默认网关，则通信仅局限于本地网络。明默认网关，则通信仅局限于本地网络。当当TCP/IP主机在不同网络（包含子网段

58、）之间主机在不同网络（包含子网段）之间通信时，至少应当配置通信时，至少应当配置IP地址、子网掩码和默认网地址、子网掩码和默认网关关3个参数。个参数。第第5757页页2009-02-17 第第3章章 计算机网络协议与体系结构计算机网络协议与体系结构 ， 计算机网络技术基础（第计算机网络技术基础（第3版）版） 主编：尚晓航主编：尚晓航 3.5.4划分子网划分子网1.子网和超网子网和超网子网的类型有子网的类型有IP子网、超网和子网、超网和VLAN子网等。子网等。（1）IP子网（子网（subnet） 子网技术就是将一个大网络划分成几个较小网子网技术就是将一个大网络划分成几个较小网络的技术。子网是多网络

59、环境中的一个网络。将网络的技术。子网是多网络环境中的一个网络。将网络分解成多个子网时，要求各子网使用不同的子网络分解成多个子网时，要求各子网使用不同的子网编号。编号。第第5858页页2009-02-17 第第3章章 计算机网络协议与体系结构计算机网络协议与体系结构 ， 计算机网络技术基础（第计算机网络技术基础（第3版）版） 主编：尚晓航主编：尚晓航 3.5.4划分子网划分子网（2）超网（）超网（supernet）由于由于Internet迅猛发展，因特网中的主机数目剧迅猛发展，因特网中的主机数目剧增，增，IPv4中的地址已消耗殆尽。为了解决这个问题，中的地址已消耗殆尽。为了解决这个问题，Inte

60、rnet信息管理中心设计了信息管理中心设计了“超网超网”的管理方法。的管理方法。超网就是将一个单位所属的多个同类型的网络地址超网就是将一个单位所属的多个同类型的网络地址（大多是（大多是C类地址）合并为一个更大地址范围的逻类地址）合并为一个更大地址范围的逻辑网络。这样既可以满足用户的需求，又避免了辑网络。这样既可以满足用户的需求，又避免了IP地址的浪费。地址的浪费。第第5959页页2009-02-17 第第3章章 计算机网络协议与体系结构计算机网络协议与体系结构 ， 计算机网络技术基础（第计算机网络技术基础（第3版）版） 主编：尚晓航主编：尚晓航 2.划分划分IP子网的原因子网的原因（1）充分利

61、用现有的）充分利用现有的IP地址资源地址资源（2）减轻网络的拥挤，提高网络的性能）减轻网络的拥挤，提高网络的性能（3）提高网络层设备的工作效率）提高网络层设备的工作效率（4）提高安全性和可管理性）提高安全性和可管理性（5）利于混合不同的物理网络技术）利于混合不同的物理网络技术第第6060页页2009-02-17 第第3章章 计算机网络协议与体系结构计算机网络协议与体系结构 ， 计算机网络技术基础（第计算机网络技术基础（第3版）版） 主编：尚晓航主编：尚晓航 3.划分子网后划分子网后IP地址的三层结构地址的三层结构（1）划分子网的思想）划分子网的思想划分子网就是将原来划分子网就是将原来IP地址两

62、层结构中的主机地址两层结构中的主机地址部分位转化为地址部分位转化为“子网地址子网地址”的位；将原来的位；将原来IP地地址的两层地址结构址的两层地址结构“网络地址主机地址网络地址主机地址”转化为转化为如图如图3-12所示的所示的3层结构：层结构：（2）三级层次结构）三级层次结构IP地址的特点地址的特点 第一级网络地址。第一级网络地址。 第二级子网号。第二级子网号。 第三级主机号。第三级主机号。第第6161页页2009-02-17 第第3章章 计算机网络协议与体系结构计算机网络协议与体系结构 ， 计算机网络技术基础（第计算机网络技术基础（第3版）版） 主编：尚晓航主编：尚晓航 3.划分子网后划分子

63、网后IP地址的三层结构地址的三层结构图图3-12 TCP/IP网络中网络中IP地址的三层结构地址的三层结构第第6262页页2009-02-17 第第3章章 计算机网络协议与体系结构计算机网络协议与体系结构 ， 计算机网络技术基础（第计算机网络技术基础（第3版）版） 主编：尚晓航主编：尚晓航 4.划分子网的规则与计算公式划分子网的规则与计算公式（1）划分子网时的注意事项：）划分子网时的注意事项： 需要综合考虑子网的数目和子网主机的数目。需要综合考虑子网的数目和子网主机的数目。（2）按照）按照RFC950标准划分子网的计算公式标准划分子网的计算公式（3）不按）不按RFC950标准划分子网的计算公式

64、标准划分子网的计算公式（4）划分子网计算公式中的符号说明）划分子网计算公式中的符号说明第第6363页页2009-02-17 第第3章章 计算机网络协议与体系结构计算机网络协议与体系结构 ， 计算机网络技术基础（第计算机网络技术基础（第3版）版） 主编：尚晓航主编：尚晓航 5.设计示例设计示例6.划分子网的步骤归纳划分子网的步骤归纳确定所需的子网数目和子网中主机的数目。确定所需的子网数目和子网中主机的数目。确定子网地址需要的位数确定子网地址需要的位数m。确定新的子网掩码。确定新的子网掩码。确定各子网的确定各子网的IP地址。地址。确定各子网的广播地址。确定各子网的广播地址。确定各子网中主机可配置使

65、用的确定各子网中主机可配置使用的IP范围，即范围，即有效地址范围。有效地址范围。确定各子网之间通信时的连接设备和网络结确定各子网之间通信时的连接设备和网络结构示意图。构示意图。第第6464页页2009-02-17 第第3章章 计算机网络协议与体系结构计算机网络协议与体系结构 ， 计算机网络技术基础（第计算机网络技术基础（第3版）版） 主编：尚晓航主编：尚晓航 3.6 网络相关的三个著名标准化组织网络相关的三个著名标准化组织1.ISO国际标准化组织国际标准化组织（1）组成）组成 美国国家标准组织美国国家标准组织ANSI及其它各国的国家及其它各国的国家标准组织的代表组成。标准组织的代表组成。（2）

66、主要贡献）主要贡献 开放系统互连开放系统互连OSI（Open System Interconnection）参考模型，也就是七层网络通信）参考模型，也就是七层网络通信模型的格式，通常称为模型的格式，通常称为“七层模型七层模型”。第第6565页页2009-02-17 第第3章章 计算机网络协议与体系结构计算机网络协议与体系结构 ， 计算机网络技术基础（第计算机网络技术基础（第3版）版） 主编：尚晓航主编：尚晓航 3.6 网络相关的三个著名标准化组织网络相关的三个著名标准化组织2.IEEE（The Institute of Electrical and Electronic Engineer）电气

67、电子工程师协会）电气电子工程师协会（1）组成）组成 电气电子工程师。电气电子工程师。IEEE是世界上最大的专业是世界上最大的专业组织之一。组织之一。（2）主要贡献）主要贡献 对于网络而言，对于网络而言，IEEE一项最了不起的贡献就一项最了不起的贡献就是对是对IEEE 802协议进行了定义。协议进行了定义。第第6666页页2009-02-17 第第3章章 计算机网络协议与体系结构计算机网络协议与体系结构 ， 计算机网络技术基础（第计算机网络技术基础（第3版）版） 主编：尚晓航主编：尚晓航 3.6 网络相关的三个著名标准化组织网络相关的三个著名标准化组织3.ARPA美国国防部高级研究计划局美国国防部高级研究计划局（1）组成）组成国防部美国国防部高级研究计划局。国防部美国国防部高级研究计划局。（2）主要贡献）主要贡献 TCP/IP通信标准。通信标准。