第二章TCPIP协议集简介1.ppt

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1、1,第二章 TCP/IP协议集简介(1),1.网络模型 2.TCP/IP协议 3.IP编址技术 4.检测IP数据报的内容 5.TCP、UDP端口 6.普通TCP/IP服务 7.小结,jt_,2,2.1 网络模型,2.1.1 OSI模型 2.1.2 TCP/IP模型,3,2.1.1 OSI模型,OSI模型是国际标准化组织ISO和因特网工程部IETF定义的，中文名称为开放系统互连。,4,ISO体系结构,Application,Presentation,Session,Transport,End host,One or more nodes,within the network,Network,Da

2、ta link,Physical,Network,Data link,Physical,Network,Data link,Physical,Application,Presentation,Session,Transport,End host,Network,Data link,Physical,5,ISO利用这个模型实际开发了一系列的开放式网络协议，但是这些协议并没有得到广泛的应用。模型的每一层都向相邻的层提供服务，实际流向都是从顶端的应用层开始的，每一层实现不同的功能，数据流由物理层流向其他主机。从逻辑的观点来看，模型的每一层都可以和其远端的对等层通信，他们只需要考虑各自之间的通信而不必

3、涉及到其他层次的操作。例如：应用层软件只须考虑到与远端应用层的通信而不必 了解数据是如何传到远端的应用层上的，不管物理上是光缆还是10Base-T的；同样的，物理层只关心同远端节点系统物理层数据的接发而不理会其他层次的策略。,6,物理层,功能：物理层负责数据以比特流的形式在物理介质中传输 物理介质：就是实际连接网络的设备，不同的接入技术使用不同的介质。比如：HFC使用光纤和同轴电缆；普通的调制解调器、 ISDN 和ADSL使用的是铜制双绞线；无线接入网使用的是无线频谱。 采用的信号技术：电信号和光信号 物理层还解决了数据传输的编码和解码问题，例如：到底是用蔓彻斯特编码还是4B/5B编码,7,数

4、据链路层,功能：数据链路层协议在一个单独的链路上移动数据报，数据链路层协议定义了在链路各端的节点之间交换数据单元的格式以及这些这些节点发送和接收这些数据报单元时进行的活动。确保网络中数据的可靠传输 数据单元形式：Frame 链路层协议：以太网（Ethernet）、令牌环、FDDI和PPP 特性：可以在路径的不同链路中用不同的链路层协议处理数据报,8,网络层,功能：管理节点间的网络连接，主要实现有三个功能： 1.确定路径（选路） 2.交换分组 3.呼叫建立 路由算法： 距离向量（DV） 链路状态（LS）,9,传输层,数据链路层的主要功能： 链路管理：数据链路的建立、维持和释放； 帧同步：收方能从

5、收到的比特流中区分一帧开始和结束的地方； 流量控制：发方发送数据的速率必须使收方来得及接收； 差错控制：收方收到有差错的数据帧时，能检错重传或纠错； 透明传输：不管所传数据是什么样的比特组合，收方都能正确接收。并能将数据与控制信息分开； 寻址：保证每一帧都能发送到目的站。,10,会话层和表示层,会话层负责计算机之间会话的建立和管理 表示层负责解释数据并把数据转换后的结果送到应用层,11,应用层,任务 为用户提供服务。 应用层协议 规定应用进程在通信时所遵循的协议。,12,2.1.2TCP/IP模型,应用层,表示层,会话层,传输层,终端机,网络层,链路层,物理层,应用层,传输层,终端机,网络层,

6、网络访问,OSI模型,TCP/IP模型,13,2.2TCP/IP,网际协议IP 传输控制协议TCP 用户数据报协议UDP 地址解释协议ARP 网际控制报文协议ICMP,14,Figure 2-11,协议运行（实现）层次图,15,应 用 层,应 用 层,表示层,会话层,传输层,传输层,网络层,网络层,数据链路层,物理层,网络接入层,超文本传输,文件传输,电子邮件,终端仿真,域名,文件传输,客户/服务器,网络管理,HTTP Rfc 2068,FTP Rfc 959,SMTP Rfc 854,TELNET Rfc 854,DNS Rfc 1034 1035,TFTP Rfc 783,NSF Rfc

7、1014 1057 1094,SNMP Rfc 1157 190110 227175,传输控制协议（TCP） rfc 793,用户数据报协议（UDP） rfc 768,地址解释协议（ARP） rfc 826 903,互联网协议（IP） rfc 791,互联网控制报文 协议（ICMP） rfc 792,网卡：以太网、令牌环、ARCNET、MAN和WAN rfc 894 1042 1201,传输介质：双绞线、同轴、光纤、无线介质,ARPA层,OSI层,16,2.2.1 网际协议IP,IP协议是异地间数据包传输最基本的协议集，在网络层实现，提供无连接、无确认的服务，下面给出IP协议的特性 ： a.因

8、为IP是无连接的，所以每个数据都作为独立的单元传输 b.IP协议无须确认，不提供对数据包是否到达、目的地的检测机制 c.IP不关心数据包通过因特网传输时所取的路径，路由选择有其他协议完成。,17,与IP协议配套使用的协议 地址解析协议ARP 反向地址解析协议RARP 因特网控制报文协议ICMP 在网络层，Internet可以看成是自治系统的集合，是由网络组成的网络。 网络之间互连的纽带是IP协议。,18,IP数据报首部格式,IP数据报首部=固定部分（20个字节） +变长的可选部分（最长40字节）,19,面向连接的服务； 全双工点对点通信； 完全可靠（无丢失、无重复、无乱序）； 可靠的连接建立和

9、连接释放。,2.2.2 传输控制协议TCP,20,TCP报文格式,TCP报文格式,21,TCP的序号和确认,TCP是基于字节流的。对每一个字节编一个号。 在建立连接时，双方商定初始序号。 发送序号（4字节） 报文段中的第一个数据字节的序号。 可对4GB数据进行编号，可保证序号重复时，旧序号的数据已在网络中消失。 确认序号（4字节） 期望下次收到的第一个数据字节的序号（当前报文段中的最后一个数据字节的序号+1）； 并对收到的报文段表示确认。 采用了捎带确认技术和累积确认技术。,22,TCP首部的长度（4 bit） 长度单位为32位字，包含可选项域； 6位的标志位，置1表示有效 URG：发送紧急数

10、据。表明此报文不按排队顺 序来传送，优先发送。它与紧急指针配合使用； ACK：确认序号是否有效； PSH：指示接收方将数据不做缓存，立即向上递交给应用进程进行处理立刻上送； RST：由于不可恢复的错误重置连接； SYN：用于连接建立指示； FIN：用于连接释放指示。,23,TCP传输策略,TCP的流量控制 采用可变发送窗口； 窗口大小为0时，正常情况下，发送方不能再发TCP报文段，但有两个例外 紧急数据可以发送； 为防止死锁，发送方可以发送1字节的TCP报文段，以便让接收方重新声明确认号和窗口大小。 如何改进传输层的性能？ 策略1：发送方缓存应用程序的数据，等到形成一个比较大的段再发出； 策略

11、2：在没有可能进行“捎带”的情况下，接收方延迟发送确认报文段；,24,2.2.3 用户数据报协议UDP,无连接的服务 只是在IP的数据报上增加了端口功能。 UDP数据报的最大长度= 6553520 = 65515 字节 （IP数据报的最大长度IP数据报的最小首部）,25,2.2.4 地址解析协议ARP,解决IP地址与MAC地址的转换（映射）问题。 IP地址是主机在网络层中的地址，为32bit； MAC地址是数据链路层中的硬件地址，为48bit； 要发送的IP数据报必须转变为MAC帧，才能发送到网络。因此需要在IP地址和MAC 地址之间进行转换； 若用户使用主机名字标识主机，因此需要在主机名字和

12、IP地址之间进行转换； 对于小型网络，主叫主机通过hosts文件（主机名字到IP地址转换的映射表）进行转换； 对于大型网络，主叫主机通过网络中的域名系统DNS的服务器进行转换；,26,每个主机有一个ARP高速缓存，里面有IP地址到硬件地址的映射表； 主机A首先在ARP高速缓存中查找主机B的IP地址对应的硬件地址，然后将此硬件地址写入MAC帧，再通过局域网发往此硬件地址。,27,若ARP高速缓存中没有主机B的映射项，主机自动运行ARP进程来寻找主机B的硬件地址： ARP进程广播发送一个ARP请求分组，内含主机B的IP地址； 所有主机上运行的ARP进程都收到此ARP请求分组； 主机B在ARP请求分

13、组中见到自己的IP地址，就向主机A发送一个ARP响应分组，内含主机B的硬件地址； 主机A收到主机B的ARP响应分组后，就在ARP高速缓存中写入主机B的IP地址到硬件地址的映射。,28,反向地址解析协议RARP,解决MAC地址与IP地址的转换（映射）问题。 主要用于无盘工作站启动； RARP的工作过程： 在局域网中有一个主机充当RARP服务器；内建硬件地址到IP地址的映射表。 无盘工作站广播发送一个RARP请求分组，内含自己的硬件地址； RARP服务器收到RARP请求分组后，从映射表中查出该无盘工作站的I P地址， 然后发回一个RARP响应分组，内含无盘工作站的IP地址； 无盘工作站收到RARP响应分组后，就获得自己的IP地址。,29,2.2.5 因特网控制报文协议ICMP,主要用来分组在传输中，由主机和路由器报告差错情况和提供有关异常的报告及网络测试。 ICMP报文封装在IP数据报分组中。 ICMP报文类型 ICMP差错报文 ICMP测试报文 例， ICMP请求报文是由主机和路由器向目的主机发出的询问，目的主机收到后回送ICMP应答报文。 应用层的Ping程序使用它们就是来测试主机之间的连通性。,