网络技术培训教材-TCPIP协议原理PPT推荐.ppt
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应用层:
将OSI参考模型中的会话层和表示层的功能合并到应用层实现。
应用层面向不同的网络应用引入了不同的应用层协议。
图2TCP/IP参考模型图1OSI与TCP/IP参考模型对照图7.1TCP/IP概述概述包:
包:
网络上传输的数据片段,也称分组。
服务:
指特定一层提供的功能。
接口:
是上下层次之间调用功能和传输数据的方法。
协议:
是对等层必须共同遵循的标准。
寻址:
是网络的核心概念。
网络上的所有设备都给定一个遵循标准格式的唯一标识,即设备的地址。
7.1.3TCP/IP常用概念介绍常用概念介绍7.1TCP/IP概述概述端口号端口号:
标识应用进程,即TCP/UDP用主机IP地址和为应用进程分配的端口号来标识应用进程。
端口号端口号协议协议关键词关键词描述描述7TCP/UDPECHO回送回送20TCPFTP-DATA文件传输协议(数据)文件传输协议(数据)21TCPFTP文件传输协议文件传输协议22TCP/UDPSSH安全安全Shell远程登录协议远程登录协议23TCPTELNET远程登录远程登录25TCPSMTP简单邮件传输协议简单邮件传输协议42TCP/UDPNAMESERVER主机名字服务主机名字服务43TCP/UDPNICNAMEWhois53TCP/UDPDOMAIN域名服务域名服务69UDPTFTP简单文件传送协议简单文件传送协议79TCPFINGERFinger80TCPHTTP超文本传输协议超文本传输协议101TCPHOSTNAMENIC主机名字服务主机名字服务110TCPPOP3邮局协议版本邮局协议版本3123UDPNTP网络时间协议网络时间协议139TCPNETBIOS-SSNNETBIOS会话协议会话协议161UDPSNMP简单网络管理协议简单网络管理协议443TCPHTTPS安全安全HTTP协议协议546TCPDHCP-CLIENT动态主机配置协议客户动态主机配置协议客户547TCPDHCP-SERVER动态主机配置协议服务器动态主机配置协议服务器7.17.2TCP/IPTCP/IP概述概述IPIP协议及协议及IPIP地址地址37.3TCPTCP协议协议UDPUDP协议协议7.4目录目录7.2IP协议及协议及IP地址地址IP协议是TCP/IP协议族中最为核心的协议。
所有的TCP、UDP、ICMP及IGMP数据都以IP数据报格式传输。
IP提供的不可靠、无连接的数据报传送服务使得各种各样的物理网络只要能够提供数据报传输就能够互联,这成为Internet在数年间就风靡全球的主要原因。
不可靠(unreliable):
是它不能保证IP数据报能成功地到达目的地。
IP仅提供尽最大努力投递(best-effortdelivery)的传输服务。
如果发生某种错误时,如某个路由器暂时用完了缓冲区,IP有一个简单的错误处理算法:
丢弃该数据报,然后发送ICMP消息报给发送端。
任何要求的可靠性必须由上层来提供(如TCP)。
无连接(connectionless):
是IP并不维护任何关于后续数据报的状态信息。
每个数据报的处理是相互独立的。
这也说明,IP数据报可以不按发送顺序接收。
如果发送端向相同的接收端发送两个连续的数据报(先是A,然后是B),每个数据报都是独立地进行路由选择,可能选择不同的路线,因此B可能在A到达之前先到达。
IP提供了三个重要的定义:
(1)IP定义了在整个TCP/IP互联网上数据传输所用的基本单元,因此它规定了互联网上传输数据的确切格式;
(2)IP软件完成路由选择的功能,选择一个数据发送的路径;
(3)除了数据格式和路由选择的精确而正式的定义外,IP还包括了一组嵌入了不可靠分组投递思想的规则,这些规则指明了主机和路由器应该如何处理分组、和实际如何发出错误信息以及在什么情况下可以放弃分组。
7.2.1IP协议简介协议简介7.2IP协议及协议及IP地址地址IP地址简介为了使连入Internet的众多主机在通信时能够相互识别,Internet上的每一台主机和路由器都分配有一个唯一的32位地址。
一个IP地址有4个字节组成,字节之间用句号分隔,每个字节表示为从0255的十进制数(8位二进制数最大为11111111,即十进制数255),这个表示法称为IP地址的点分十进制表示法(dotteddecimalnotation)。
7.2.2IP地址及子网地址及子网IP地址分类IP协议规定了IP地址分为五类:
AE,其中A、B、C三类是基本类型,具体分类见下图。
7.2IP协议及协议及IP地址地址子网与子网掩码子网与子网掩码:
在实际应用中,IP地址还可以分层,将一个网络分为多个子网。
在分层时,不再把IP地址看成由单纯的一个网络号和一个主机号组成,而是把主机号再分成一个子网号和一个主机号。
例如一个B类网,可以把主机地址中前8位用来表示子网地址,后8位留作主机地址,这种B类网IP地址格式如图所示。
这样就允许有254个子网,每个子网可以有254台主机。
7.2.2IP地址及子网地址及子网同一网络中的不同子网用子网掩码来划分,子网掩码(subnetmask)是网际地址中对应网络标识编码的各位1,对应主机标识编码的各位为0的一个四字节整数,也叫做子网屏蔽码。
对于A、B、C三类网络来说,它们都有自己默认的掩码,即没有划分子网时的掩码,如下图所示。
7.2IP协议及协议及IP地址地址7.2.3IP数据包报文结构数据包报文结构版本字段版本字段:
4位,IP协议的版本号,目前为4。
报头长:
4位,IP数据报的报头长度(以32位为单位)。
服务类型字段服务类型字段:
8位,用于规定优先级,传送速率,吞吐量和可靠性等参数。
总长度总长度:
16位,包含IP头在内的数据单元的总长度(字节数)。
标识符:
16位,标明一个数据报或分段的数据。
标志:
3位,数据报是否分段标志。
分段偏移量字段:
如果一个数据报被分成2个以上的段,分段偏移量字段指出该段在被传送的初始数据报中的偏移量。
因此,该字段指出一个段在整个数据报中的位置。
生命期字段:
8位,允许数据报在网间传输的存活时间。
协议字段:
8位,发送数据报的上层协议。
报头校验和报头校验和:
16位,仅用于报头的检查。
源地址和目的地址字段:
每一个地址代表一个网络和网络中的一台主机。
7.2IP协议及协议及IP地址地址IP路由选择主要完成以下这些功能:
路由选择主要完成以下这些功能:
7.2.4IP数据包选路数据包选路搜索路由表,寻找能与目的IP地址完全匹配的表目。
搜索路由表,寻找能与目的网络号相匹配的表目。
搜索路由表,寻找标为“默认(default)”的表目。
完整主机地址匹配在网络号匹配之前执行。
只有当它们都失败后才选择默认路由。
默认路由,以及下一站路由器发送的ICMP间接报文(如果我们为数据报选择了错误的默认路由),是IP路由选择机制中功能强大的特性。
为一个网络指定一个路由器,而不必为每个主机指定一个路由器,这是IP路由选择机制的另一个基本特性。
MTUMTU:
网络最大传送单元.不同类型的物理网对一个物理帧可传送的数据量规定不同的上界.分片和重组:
分片和重组:
在MTU小的网络上,把大的数据报分成较小的单位。
这种较小的单位叫做数据报片或段(fragment),划分数据报的过程叫做分片或分段(fragmentation)。
下图表示了这样的一个需要分片的案例:
网络1和3的MTU为1500,网络2的MTU为620,当主机A和主机B通信时,路由器R1把从A发送到B上的长数据报分片,路由器R2把从B发送到A上的长数据报分片。
数据报的重组:
有两种方法,一是在通过一个网络后就将分片的数据报重组;
而是在到达目的主机后重组。
在TCP/IP实现中,采用的是后一种方法。
数据报头中的标识、标志和分片位移三个字段用作控制分片和重组。
7.2IP协议及协议及IP地址地址7.2.5IP分片及重组分片及重组7.2IP协议及协议及IP地址地址ARP/RARP协议简介:
实现IP地址与硬件地址(MAC地址)之间的相互解析ARP/RARP报头结构7.2.6IP层协议实例层协议实例硬件类型字段硬件类型字段:
指明了发送方想知道的硬件接口类型,以太网的值为1;
协议类型字段协议类型字段:
指明了发送方提供的高层协议类型,IP为0800(16进制);
硬件地址长度和协议长度硬件地址长度和协议长度:
指明了硬件地址和高层协议地址的长度,这样ARP报文就可以在任意硬件和任意协议的网络中使用;
操作字段操作字段:
用来表示这个报文的类型,ARP请求为1,ARP响应为2,RARP请求为3,RARP响应为4;
7.2IP协议及协议及IP地址地址ARPARP的工作原理的工作原理:
n每台主机都会在自己的ARP缓冲区(ARPCache)中建立一个ARP列表,以表示IP地址和MAC地址的对应关系。
n当源主机需要将一个数据包要发送到目的主机时,首先检查自己ARP列表中是否存在该IP地址对应的MAC地址,若有则直接转发;
若没有,就向本地网段发起一个ARP请求的广播包,查询此目的主机对应的MAC地址。
n网络中所有的主机收到这个ARP请求后,会检查数据包中的目的IP是否和自己的IP地址一致。
如果不相同,就忽略此数据包;
如果相同,该主机首先将发送端的MAC地址和IP地址添加到自己的ARP列表中,如果ARP表中已经存在该IP的信息,则将其覆盖,然后给源主机发送一个ARP响应数据包,告诉对方自己是它需要查找的MAC地址。
n源主机收到这个ARP响应数据包后,将得到的目的主机的IP地址和MAC地址添加到自己的ARP列表中,并利用此信息开始数据的传输。
如果源主机一直没有收到ARP响应数据包,表示ARP查询失败。
7.2.6IP层协议实例层协议实例7.2IP协议及协议及IP地址地址RARPRARP的工作原理的工作原理:
是反向ARP协议,即由硬件地址查找逻辑地址n发送主机发送一个本地的RARP广播,在此广播包中,声明自己的MAC地址并且请求任何收到此请求的RARP服务器分配一个IP地址。
n本地网段上的RARP服务器收到此请求后,检查其RARP列表,查找该MAC地址对应的IP地址。
n如果存在
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