网络互联技术2-TCPIP协议.ppt
网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,2.1 计算机网络概念,计算机网络是指把若干台地理位置不同，且具有独立功能的计算机，通过通信设备和线路相互连接起来，通过通信协议实现数据传输和资源共享。,第2章TCP/IP协议,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,2.2 数据通信分类,单播Unicast,广播Broadcast,多播Muticast,第2章TCP/IP协议,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,2.3 OSI参考模型,4.传输层,2.数据链路层,3.网络层,1.物理层,面向用户应用,面向数据传输,1.OSI的核心是两个终端用户在远程通讯网络中的通讯可以分成层，每层有自己的功能集。2.层与层之间相互独立而又相互依靠,第2章TCP/IP协议,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,2.3.1 OSI应用层,用户接口(如:http,ftp,telnet,dns,dhcp,smtp,pop3,远程教育,在线考试,视频点播),第2章TCP/IP协议,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,2.3.2 OSI表示层,数据在计算机系统中的表示方法(如:ASCII,JPEG，MPEG)以ASCII为例:“A”表示为41H“a”表示为61H数据的编码解码；数据的加密解密,第2章TCP/IP协议,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,2.3.3 OSI会话层,会话的概念:请求方与应答方交换的一组数据流操作系统负责隔离不同的应用数据流SQL查询,第2章TCP/IP协议,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,2.3.4 OSI物理层,1、物理层（Physical layer）主要特点是：完成相邻结点之间原始比特流的传输。提供为建立、维护和释放物理连接所需要的机械、电气、功能与规程的特性。,第2章TCP/IP协议,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,2.3.4 OSI物理层(做线的两种国际标准),1,8,1,EIA/TIA 568B,EIA/TIA 568A,第2章TCP/IP协议,2、双绞线制作的国际标准,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,2.3.4 OSI物理层(互联网络设备),计算机或路由器,Hub或交换机,异种设备之间：直连线,Hub或交换机,同种设备之间：交叉线,Hub或交换机,同种设备之间：交叉线,直连线：568A-568A或568B-568B,交叉线：568A-568B,第2章TCP/IP协议,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,2.3.4 OSI物理层(HUB工作在物理层),A,B,C,D,特点:1.所有端口同在一个广播域内 2.所有端口共享带宽 3.所有端口同在一个冲突域内 4.广播式转发数据,第2章TCP/IP协议,3、物理层设备,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,2.3.4 OSI物理层(Ethernet数据发送机制),载波侦听多路访问/冲突检测(CSMA/CD),第2章TCP/IP协议,4、Ethernet数据发送机制,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,2.3.5 OSI数据链路层,数据链路层（Data link layer）的主要功能：数据链路的建立与拆除。数据的检错与纠错。IEEE802模型将OSI的 L2进行划分上层:逻辑链路控制子层(LLC)指明上一层所对应的协议底层:媒介访问控制子层(MAC)定义了数据发送的机制,差错检测,第2章TCP/IP协议,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,1、Ethernet的帧格式,数据,源地址,帧检测序列,类型,目的地址,可变,2,6,6,4,XXXXXX XXXXXX,由厂商分配给设备,由IEEE分配给厂商(如:锐捷网络00-D0-F8),前导位,MAC 地址,8,单位:字节,第2章TCP/IP协议,2.3.5 OSI数据链路层,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,2、数据链路层设备,特点:1.交换机的所有端口都在一个广播域内 2.交换机每个端口带宽是独立的 3.交换机每个端口都是独立的冲突域 4.交换机能够识别 L2的控制信息,1,2,3,第2章TCP/IP协议,2.3.5 OSI数据链路层,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,2.3.6 OSI网络层,1、网络层（Network layer)的功能:为互连网中每个设备分配逻辑地址互连多种数据链路决定数据传输路径(根据路由信息),第2章TCP/IP协议,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,2、网络层的设备,特点:1.路由器每个端口都是独立的广播域 2.路由器每个端口都是独立的冲突域 3.路由器能够识别L3的控制信息,第2章TCP/IP协议,2.3.5 OSI数据链路层,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,2.3.6 传输层,传输层（Transport layer）的主要功能:建立端到端的连接将上层应用加以区分(端口号)面向连接的可靠服务(如:TCP,SPX)或无连接的不可靠服务(如:UDP),第2章TCP/IP协议,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,2.3.7 发送数据：数据封装,传输层,数据链路层,物理层,网络层,数据,数据,传输层报头,数据,网络层报头,数据,数据链路层报头,表示层,应用层,会话层,数据段Segment,数据包Packet,比特Bit,数据帧Frame,第2章TCP/IP协议,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,2.3.8 接收数据：数据拆封,数据,网络层报头+传输层报头+数据,数据链路层报头,传输层报头+数据,网络层报头,数据,传输层报头,传输层,数据链路层,物理层,网络层,表示层,应用层,会话层,第2章TCP/IP协议,网络互联技术,第2章TCP/IP协议,提升网络技术打造未来世界,2.4 TCP/IP协议,应用层,表示层,会话层,传输层,网络层,数据链路层,物理层,应用层,传输层,Internet层,物理层,数据链路层,协议栈：利用一组协议完成OSI所实现的功能。TCP/IP协议栈：是一组由不同的协议组合在一起构成的协议栈。,1、TCP/IP协议栈,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,2、TCP/IP协议栈功能,第2章TCP/IP协议,2.4 TCP/IP协议,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,2.4.1 网络层IP地址的分类,一、IP地址构成1、IP地址功能：地址是为了跨越任何数量的网络，跨越互联网，从世界上任何位置找到目的计算机，网关或路由器根据地址将数据帧传送到它们的目的地；直到数据帧到达本地网络，硬件地址才发挥作用。2、地址分配方案：地址由位二进制码组成，通常表现为用圆点隔开的个位数字。如：，这个数字就代表了一个计算机在互联网上的唯一标识。3、子网掩码作用：来确认一个计算机的网络地址。使用个位二进制数表示，某位为“”，则代表该位对应的地址的相应位上的数字表示的是子网标识，用以唯一确定这个子网；否则为计算机地址，用以区分子网中的其他计算机。,第2章TCP/IP协议,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,例如：IP地址：.48子网掩码：地址192.168.10.0 为网络地址，以为地址的计算机属于一个网段，这些计算机之间的通讯不通过网络或路由器等设备；48为特定计算机的地址，用以与子网中的其他计算机相区分。,第2章TCP/IP协议,2.4.1 网络层IP地址的分类,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,二、回路地址、网络地址和广播地址1、回路地址网络地址127.已经分配给当地回路地址。这个地址的目的是提供对本地主机的网络配置的测试。2、网络地址当I P地址中的主机地址中的所有位都设置为0时，它指示为一个网络，而不是哪个网络上的特定主机。3、泛洪广播当I P地址中的所有位都设置为1时，产生的地址255.255.255.255，用于向所有网络中的所有主机发送广播消息。,第2章TCP/IP协议,2.4.1 网络层IP地址的分类,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,4、面向一个网络中的所有主机的广播 如果将I P地址中的所有主机位设置为1，则这将解释为面向那个网络中的所有主机的广播。例：将对192.168.1.0网段中的所有主机进行广播。路由器隔离广播信息。,第2章TCP/IP协议,2.4.1 网络层IP地址的分类,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,网络地址：1 1 2 6(128个可能网络)0.0.0.0 缺省地址，用于路由器。127.X.X.X 测试回送地址主机个数：16,777,216-2 个主机数,三、IP地址的类别1、A类地址,第2章TCP/IP协议,2.4.1 网络层IP地址的分类,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,网络地址：128 1 91(16，384个网络)主机个数：65，536-2 个主机数例：B类IP,2、B类地址,例：A类,第2章TCP/IP协议,2.4.1 网络层IP地址的分类,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,网络地址：192 223(2,097,152个网络)主机个数：256-2 个主机数例：C类IP,3、C类地址,第2章TCP/IP协议,2.4.1 网络层IP地址的分类,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,网络地址：224 239,4、D类地址,第2章TCP/IP协议,2.4.1 网络层IP地址的分类,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,网络地址：240 254保留用做实验用途,5、E类地址,第2章TCP/IP协议,2.4.1 网络层IP地址的分类,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,6、三类私有地址,第2章TCP/IP协议,2.4.1 网络层IP地址的分类,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,四、二进制和十进制互相转换二进制到十进制的转换例如：将二进制的11001011转换为十进制二进制 1 1 0 0 1 0 1 1 128 64 32 16 8 4 2 1转换为十进制就是：128*1+64*1+32*0+16*0+8*1+4*0+2*1+1*1=203,第2章TCP/IP协议,2.4.1 网络层IP地址的分类,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,十进制到二进制的转换(将十进制的 203 转换为二进制)1 1 1 1 1 1 1 1 128 64 32 16 8 4 2 1203大于128,因此128的位为1,203-128=75,6475128,因此 64的位为175-64=11,81116,因此 8的位为111-8=3,234,因此 2的位为13-2=1,因此 1的位为1换成二进制就是：1 1 0 0 1 0 1 1,第2章TCP/IP协议,2.4.1 网络层IP地址的分类,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,2.4.2 网络层子网划分及子网掩码,1、划分子网的目的 将网络分割成较小的网络，更好地管理，减少网络流量进一步分割有类地址，以便有效地使用IP地址2、划分方法在默认子网掩码中加入位,第2章TCP/IP协议,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,例：,网络 子网 主机,B类地址,子网掩码,172.16.5.0网络的主机范围：,第2章TCP/IP协议,2.4.2 网络层子网划分及子网掩码,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,256个子网：,第2章TCP/IP协议,2.4.2 网络层子网划分及子网掩码,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,例：,网络 子网 主机,B类地址,子网掩码,网络的主机范围：每个子网有2048-2个主机数,子网掩码,第2章TCP/IP协议,2.4.2 网络层子网划分及子网掩码,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,32个子网：,第2章TCP/IP协议,2.4.2 网络层子网划分及子网掩码,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,B类地址,子网掩码,子网掩码,网络地址,网络地址,广播地址,广播地址,第2章TCP/IP协议,2.4.2 网络层子网划分及子网掩码,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,2.4.3 网络层子网规划,子网规划根据主机性质划分网段确定子网数及每一子网的主机数子网掩码根据子网数及主机数确定子网掩码子网数不受0、1的限制,第2章TCP/IP协议,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,例：某公司现申请了一个C类地址200.200.200.0，公司有生产部门和市场部门需要划分为单独的网络，也应是需要划分为2个子网，每个子网必须至少支持40台主机，两个子网用路由器相连，如何来划分子网？1、决定子网掩码分析：2个子网，2位主机位，从第四位地址中借用2位。,第2章TCP/IP协议,2.4.3 网络层子网规划,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,子网掩码分配：网络部分 子网 主机IP地址：200.200.200.X 11001000.11001000.11001000.XX XXXXXX掩码：255.255.255.192 11111111.11111111.11111111.11 000000网络ID：11001000.11001000.11001000.XX 000000,第2章TCP/IP协议,2.4.3 网络层子网规划,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,2、计算新的子网网络ID：1#网络：200.200.200.0 11001000.11001000.11001000.00 0000002#网络：200.200.200.64 11001000.11001000.11001000.01 0000003#网络：200.200.200.128 11001000.11001000.11001000.10 0000004#网络：200.200.200.192 11001000.11001000.11001000.11 000000,第2章TCP/IP协议,2.4.3 网络层子网规划,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,3、每个子网有多少主机地址主机数：26 2=64-2=62个。子网内主机ID不能全为1或全为0。,第2章TCP/IP协议,2.4.3 网络层子网规划,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,2.4.4 超网和路由汇总,目前大型用户对IP地址的大量需求：1、直接提供一个B类地址2、提供多个C类地址直接提供一个B类地址：一个B类网络地址有65535个不同的主机地址如只需3000个，浪费62535个提供多个C类地址路由表迅速扩大。,第2章TCP/IP协议,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,解决问题办法：获得一块连续的C类地址空间，然后从默认掩码(255.255.255.0)中删除位，从最右边的位开始，并一直向左边处理，直到它们的网络ID一致为止。如：200.200.192.0 11001000.11001000.11000000.00000000 200.200.193.0 11001000.11001000.11000001.00000000 200.200.194.0 11001000.11001000.11000010.00000000 200.200.195.0 11001000.11001000.11000011.00000000用掩码：255.255.255.0，各个子网是独立的网络用掩码：255.255.192.0，这些地址是一个网络。,第2章TCP/IP协议,2.4.4 超网和路由汇总,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,第2章TCP/IP协议,版本号(4比特),目的 IP 地址(32比特),其它IP控制信息,数据,生存周期(8比特),上层协议(8比特),源 IP 地址(32比特),20字节,2.4.5 网络层-IP数据包格式,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,第2章TCP/IP协议,主要用于:1.测试目的端的可达性(ping)2.测试到达目的端的路径(tracert,pathping,traceroute,扩展ping),2.4.6网络层-ICMP(网际信息协议),网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,第2章TCP/IP协议,以单播回应:IP为172.16.3.2 的MAC为0800.0020.1111,以询问:IP为172.16.3.2的MAC,（1）本地ARP(一个IP网络内),（2）远程ARP(跨越多个IP网络),2.4.7 网络层-ARP(地址解析协议),网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,第2章TCP/IP协议,TCP/IP协议传输层,TCP(传输控制协议)属于面向连接的网络协议UDP(用户报文协议)属于无连接的网络协议,应用层,传输层,Internet层,物理层,数据链路层,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,第2章TCP/IP协议,FTP TCP 20，21TelnetTCP 23HTTPTCP 80DNS TCP,UDP 53TFTPUDP 69,Well-known端口：0-1023注册端口：1024-49151动态或私有端口：49152-65535,2.4.9 传输层-常见端口号,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,第2章TCP/IP协议,传输层-TCP段格式,源端口号(16比特),目的端口号(16比特),顺序号(32比特),应答号(32比特),窗口大小(16比特),校验和(16比特),其它TCP控制信息（如SYN,ACK等）,数据,20字节,目的端口,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,第2章TCP/IP协议,传输层-源/目的端口号,主机 A,1028,23,源端口,主机 B,应用客户端使用的源端口号一般为系统中未使用的且大于1023目的端口号为所进行的操作。如telnet为23。,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,第2章TCP/IP协议,传输层-TCP三次握手过程,发送 SYN1(seq#=100),接收SYN,发送SYN1,ACK1(seq#=300 ack#=101),建立连接，ACK1(ack#=301),主机A,主机B,接收SYN,ACK,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,第2章TCP/IP协议,传输层-TCP工作过程,1028,23,SP.,DP.,102,Seq.,302,Ack.,1028,23,DP.,101,Seq.,301,Ack.,1028,23,SP.,DP.,102,Seq.,301,Ack.,1028,23,SP.,DP.,103,Seq.,302,Ack.,SP.,hostA,hostB,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,第2章TCP/IP协议,传输层-TCP窗口数的应用,Window size=3发送 2,发送方,Window size=3发送 3,Window size=2发送 4,Window size=2发送 3,接收方,Window size=3发送 1,第三个数据段被丢弃,ACK 5Window size=2,网络互联技术,提升网络技术打造未来世界,第2章TCP/IP协议,传输层-UDP段格式,源端口号(16比特),目的端口号(16比特),其它UDP控制信息,数据,校验和(16比特),8字节,
