【教学课件】第3章TCP-IP协议与IP地址.ppt

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1、1,第3章 TCP/IP协议与IP地址,3.1 TCP/IP协议3.2 IP地址3.3 子网划分3.4 Internet域名系统,2,3.1 TCP/IP协议,一、TCP/IP协议的基本概念TCP/IP协议是Internet中计算机之间进行网络通信所必须共同遵循的一种通信协议；是以传输控制协议（Transmission Control Protocol）和网际协议（Internet Protocol）为核心的一组协议。二、TCP/IP参考模型的发展在TCP/IP协议研究时没有提出参考模型；1974年Kahn定义了最早的TCP/IP参考模型；1985年Leiner等对TCP/IP参考模型进一步的

2、研究；目前我们使用的是版本4，一般被称为IPv4；IPv6被称为下一代的IP协议。,3,三、TCP/IP协议的特点,开放的协议标准，可以免费使用，并且独立于特定的计算机硬件与操作系统，随着新的网络服务的不断出现，TCP/IP 不断补充；独立于特定的网络硬件，可以运行在局域网、广域网，更适用于互连网中；适用于不同类型的计算机与网络之间的互联。采用统一的网络地址分配方案，使得整个TCP/IP设备在网中都具有唯一的地址；标准化的高层协议，提供多种可靠的用户服务。,4,四、TCP/IP的参考模型,TCP/IP分为四个层次，分别是网络接口层、网际层、传输层和应用层。TCP/IP的层次结构与OSI层次结构

3、的对照关系如下图所示：,5,1.网络接口层,又被称为网络访问层，包括了能使用TCP/IP与物理网络进行通信的协议，它对应OSI的物理层和数据链路层。TCP/IP标准并没有定义具体的网络接口协议，仅定义了如何与不同网络进行接口。TCP/IP参考模型的最低层，负责通过网络介质发送和接收TCP/IP数据包;允许主机连入网络时使用多种现成的与流行的协议，例如局域网的Ethernet、令牌网、分组交换网的X.25、帧中继、ATM协议等;充分体现出TCP/IP协议的兼容性与适应性，它也为TCP/IP的成功奠定了基础。,6,2.网际层(网络互联层),网际层是在TCP/IP标准中正式定义的第一层。网际层所执行

4、的主要功能：处理来自传输层的分组，将分组形成数据包（IP数据包），并为该数据包进行路径选择，最终将数据包从源主机发送到目的主机。处理接收的数据报：检查地址、处理或转发。处理互连的路径、流量控制、拥塞问题。在网际层中，最常用的协议是网际协议IP，其它一些协议用来协助IP的操作。,7,网际层的协议,网际协议IP(Internet Protocol)IP协议的任务是对数据包进行相应的寻址和路由，并从一个网络转发到另一个网络。向上一层提供统一的IP数据报，屏蔽低层各物理数据帧的差异性。网际控制报文协议ICMP(Internet Control Message Protocol)为IP协议提供差错报告。

5、专门用来处理错误报告和控制。地址解析协议ARP(Address Resolution Protocol)和反向地址解析协议RARP,8,3.传输层,传输层也被称为主机至主机层，主要负责主机到主机之间实体间端对到端通信，解决下层没有处理的通信问题。传输控制协议TCP(Transmission Control Protocol)是传输层一种面向连接的通信协议，提供可靠的数据传送。完成流量控制和差错检验的任务，保证可靠的数据传输。用户数据报协议UDP(User Datagram Protocol)UDP协议是一种面向无连接的协议，它不能提供可靠的数据传输。UDP不进行差错检验，必须由应用层的应用程序

6、实现可靠性机制和差错控制，以保证端到端数据传输的正确性。,9,4.应用层,包含多有的高层协议，为应用程序提供访问其它层服务的能力，定义应用程序用于交换数据的协议，为用户提供所需的各种服务。在TCP/IP模型中，应用程序接口是最高层，它与OSI模型中的高三层的任务相同，用于提供网络服务，比如文件传输、远程登录、域名服务和简单网络管理等。,10,应用层协议（一）,超文本传输协议HTTP用于Internet中的客户机与WWW服务器之间的数据传输；文件传输协议FTP实现主机之间的文件传送；远程终端协议TELNET本地主机作为仿真终端，登录到远程主机上运行应用程序；简单邮件传输协议SMTP实现主机之间电

7、子邮件的传送；域名服务DNS用于实现主机名与IP地址之间的映射；,11,应用层协议（二）,路由信息协议RIP用于网络设备之间交换路由信息；动态主机配置协议DHCP实现对主机的地址分配和配置工作。网络文件系统NFS实现主机之间的文件系统的共享；引导协议BOOTP用于无盘主机或工作站的启动简单网络管理协议SNMP实现网络的管理；,12,五、TCP/IP协议集,13,3.2 IP地址,一、IP地址概述概念：为了实现主机间的通信，Internet采用一种全局通用的地址格式，为每一台主机分配一个唯一不重复地址，以此屏蔽物理网络地址的差异。作用：用于标识连入因特网上的每台主机，它是每台主机唯一的标识。IP

8、地址是全球认可的通用地址格式，IP地址是全网唯一的。IP地址是运行TCP/IP协议的唯一标识。,14,二、IP地址的格式,IP地址的格式：IP地址由网络号与主机号两部分组成，网络号标识一个逻辑网络，主机号标识网络中一台主机；在IPv4中，一个IP地址由32个二进制比特数字组成，通常被分割为4段，每段8比特，并用点分十进制表示。如：包括三个部分：地址类别、网络号和主机号；,15,学院 专业 年级 序号,09 01 04 001,090104001,信息 信管 04级 001号,张三,11001010 01110101 10110011 11111011,202.117.179.251,16,三、

9、IP地址的类型,Internet的IP地址分为五种类型：A类、B类、C类、D类和E类,17,1.A类地址,A类地址的网络数为27（128）个，每个网络包含的主机数为224（16777216）个，A类地址的范围是。,18,2.B类地址,B类地址网络数为214个，每个网络号所包含的主机数为216个（实际有效的主机数是216-2）。B类地址的范围为。,19,C类地址网络数为221个，每个网络号所包含的主机数为256（实际有效的为254）个。C类地址的范围为223.255.255.255.,3.C类地址,20,4.D类地址和E类地址,D类地址用于多播，多播就是同时把数据发送给一组主机，只有那些已经登记

10、可以接收多播地址的主机，才能接收多播数据包。D类地址的范围是。E类地址为将来预留的，同时也可以用于实验目的，它们不能被分配给主机。,21,IP地址的分类图,22,5.几种特殊的IP地址,23,6.保留地址,为了避免某个单位选择任意网络地址，造成与合法的Internet地址发生冲突，IETF已经分配了具体的A类、B类和C类地址供单位内部网使用的保留地址，这些地址为：A类B类C类,24,3.3 子网划分技术（Subnetting）,子网划分就是利用IP地址和子网掩码技术将一个含有较多主机的大网划分为若干含有较少主机的小网，以实现网络性能的优化，提高网络的安全。通过划分子网，形成一个三层的结构，即网

11、络号、子网号和主机号,25,3.3.1 子网掩码,一、概念子网掩码（subnet mask address）是网络的一个重要属性，它表明本网是如何划分的，这也便于网络设备尽快区分本网段与非本网段，从而简化路由器的路由选择算法。子网掩码是一个32位的二制地址，子网掩码：网络标(netid)全为1，主机标识(hostid)全为0。,26,二、子网掩码的作用区分IP地址中的网络部分与主机部分子网掩码确定了32位的IP地址中有多少位是用于定义网络，从而确定出主机所在的网络地址。计算方法是用IP地址和子网掩码作“与”运算，其结果就是本IP的网络地址。(课本60页)将网络划分为若干子网段,27,通过子网掩

12、码识别网络地址,TCP/IP对子网掩码和IP地址进行“按位与”的操作。经过按位与运算，可以将每个IP地址的网络地址取出，从而知道IP地址所对应的网络号和主机号。,IP地址,11000000 10101000 00000101 00000011,11111111 11111111 11111111 00000000,子网掩码,按位逻辑与运算,11000000 10101000 00000101,网络号 192.168.5,00000011,主机号 3,28,三、子网掩码的表示方法默认表示。根据IP地址的类型判断.例如：C类：.0)直接表示给出掩码的4组数字，如说明子网掩码的1的位数利用在IP地后

13、加上子网掩码中1的位数，例如：24,29,3.3.2 子网的划分,对子网的划分，可以将单个网络的主机号分为两个部分，其中一部分用于子网号编址，另一部分用于主机号编址。划分子网号的位数，取决于具体的需要。若子网号所占的比特位越多，可分配给主机的位数就越少。,30,子网划分的步骤*,在划分子网之前，需要确定所需要的子网数和每个子网的最大主机数，有了这些信息后，就可以定义每个子网的子网掩码、网络地址（网络号+子网号）的范围和主机号的范围。划分子网的步骤如下：确定需要多少子网号来唯一标识网络上的每一个子网。确定需要多少主机号来标识每个子网上的每台主机。定义一个符合网络要求的子网掩码。确定标识每一个子网

14、的网络地址。确定每一个子网上所使用的主机地址的范围。,31,子网划分实例,32,确定子网掩码,33,确定标识每一个子网的网络地址,00,11,34,确定每个子网的主机地址范围,35,每个子网中每台主机的地址分配,36,3.3.3 在windows操作系统中配置,37,3.4 域名系统,IP地址是一个具有32比特长的二进制数，对于一般用户来说，要记住IP地址比较困难。为了向一般用户提供一种直观明了的主机识别符（主机名），TCP/IP协议专门设计了一种字符型的主机命名机制，给每一台主机一个由字符串组成的名字，这种主机名相对于IP地址来说是一种更为高级的地址形式域名。,38,一、层次型域名系统的命名

15、,名字空间被分成若干个部分并授权相应的机构进行管理。该管理机构又有权对其所管辖的名字空间进一步划分，并再授权相应的机构进行管理。如此下去，名字空间的组织管理便形成一种树状的层次结构。,39,二、层次型命名机制管理,一个层次型主机名由四部分组成：,40,三、Internet第一级域名的代码及意义,41,四、国家或地区代码,42,五、域名解析,主机域名不能直接用于TCP/IP协议的路由选择之中。当用户使用主机域名进行通信时，必须首先将其映射成IP地址。因为Internet通信软件在发送和接收数据时都必须使用IP地址。将主机域名映射为IP地址的过程叫做域名解析。域名解析包括正向解析（从域名到IP地址）以及反向解析（从IP地址到域名）。Internet的域名系统DNS能够透明地完成此项工作。,43,域名系统的工作过程,root name server,DNS服务器,本地主机,DNS服务器,远程主机,请求访问：,1,DNS服务器,2,Cn（中国root）DNS服务器,3,DNS服务器,4,5,6,返回,7,8,9,10,44,域名系统的工作过程,