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1、第八课 TCP/IP协议 TCP/IP协议体系概述 v TCP/IP协议源于1969年，是针对Internet开 发的一种体系结构和协议标准，其目的在于解决异 种计算机网络的通信问题。使得网络在互联时能为 用户提供一种通用、一致的通信服务。是国际互联 网Internet采用的协议标准。 v TCP/IP是一组通信协议的代名词，是由一 系列协议组成的协议簇。它本身指两个协议集： v TCP传输控制协议 v IP互联网络协议。 TCP/IP网络互联 Internet TCP/IP TCP/IP的分层及基本工作原理 v 网络协议通常分不同层次进行开发 ，每一层分别负责不同的通信功能 v TCP/IP
2、协议族是一组不同层次上的 多个协议的组合。TCP/IP通常被认为是一 个四层协议系统 。 应用层 传输层 网络层 网络接口层 Telnet、Ftp、Smtp等 TCP和UDP IP、ICMP和IGMP 接口卡及设备驱动 TCP/IP的分层 TCP/IP的分层 Internet 层 IPICMPIGMPARP 网络接口层 EthernetATM 传输层 UDPTCP 应用层 FTPHTTP 应用层 表示层 传输层 网络层 链路层 物理层 会话层 TCP/IP 分层模型 TCP/IP体系结构与协议栈之间关系 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 SMTPFTPTELNETDN
3、SSNMP NFS TFTP RPC TCPUDP IP ICMP IGMP RARPARP 由底层网络定义的协议 应用程序 TCP/IP与OSI的比较 TCP/IP协议集的主要协议 协议协议提供服务务相应应OSI层层 IP数据报报服务务3 ICMP差错错和控制3 ARP互联联网地址物理地址3 RARP物理地址互联联网地址3 TCP可靠流服务务4 FTP文件传传送57 TELNET终终端仿真57 DNS域名互联联网地址57 基于TCP/IP的文件传输（FTP） 应用 数据链路层协议 vSLIP ：全称是Serial Line IP。它是一 种在串行线路上对IP数据报进行封装的 简单形式 vPP
4、P：点对点协议修改了SLIP协议中 的所有缺陷。与SLIP类似，PPP经常 用于低速的串行链路 网络层协议：IP协议 v网际协议（IP） v 主要负责在主机之间寻址和选择数据 包的路由。IP协议不含错误恢复的编码,属于 不可靠的协议。 IP数据报格式 TCP/IPTCP/IP的核心协议的核心协议 24 位24 位 00.00.0c.12. 34.56 厂家代码序列号 ROM RAM 引言引言1:1: MAC 地址固化在网卡的 ROM 中 IPIP地址和地址和MACMAC地址的映射地址的映射: : ARP RARP 32位IP地址 48位以太网地址 查看本机查看本机IPIP和和MACMAC地址地
5、址 : : 1.1.网络层协议网络层协议 vv1 1、地址解析协议、地址解析协议ARP:ARP: v ARP把基于TCP/IP软件使用的IP 地址解析成 局域网硬件使用的媒体访问控制(MAC)地址。 HEY - Everyone please listen! Will 128.213.1.5 please send me his/her Ethernet address，my is 128.213.1.4, and my Ethernet address is 87:A2:15:35:02:CC not me Hi Red! Im 128.213.1.5, and my Ethernet ad
6、dress is 87:A2:15:35:02:C3 地址解析协议地址解析协议ARP:ARP: Map IP Ethernet 172.16.3.1 IP: 172.16.3.2 Ethernet: 08.00.00.20.11.11 172.16.3.2 IP: 172.16.3.2 = ? 我收到了这个广播信息 ，我的MAC地址是 08.00.00.20.11.11 我想知道IP地址 为 176.16.3.2的 MAC地址是什么 ？ 2 2、反向地址解析协议反向地址解析协议RARPRARP : : 主要应用于无盘节点主要应用于无盘节点, ,把无把无 盘节点的盘节点的IPIP地址解析成地址解
7、析成MACMAC地址地址. . Ethernet: 08.00.00.20.11.11 IP: 172.16.3.25 Ethernet: 08.00.00.20.11.11 IP = ? 我的 IP 地址是 什么? 我收到了你 的广播，你 的IP地址是 172.16.3.25 . Map Ethernet IP 3 3、互连网控制报文协议、互连网控制报文协议ICMP:ICMP: v ICMP传递差错报文以及其他需要 注意的信息。ICMP报文通常被网络层或更 高层协议（TCP或UDP）使用。一些 ICMP报文把差错报文返回给用户进程。 v ICMPICMP用来传送一些关于网络和主用来传送一些关
8、于网络和主 机的控制信息。机的控制信息。如目标主机是不可到达的 、路由的重定向等。常用的ping命令就是 使用了ICMP协议。 v ICMP不为数据提供错误控制服务 ，只是报告数据出错报告数据出错并不再传送错误的数 据，并在IP数据报的生存期过后将期抛弃 。 2.2.传输层协议传输层协议 v 传输层的服务允许用户按照传输层的数据格 式分段及封装应用层送来的数据。这一层数据流提 供了端到端的传输服务，它在发送主机与接收主机 之间构建了一个逻辑连接 。它允许在Internet上两 台主机之间信息的无差错传输无差错传输。TCP还进行流量控 制，以避免发送过快而发生拥塞。 v 传输层包括两个协议传输层
9、包括两个协议:第一个是TCPTCP协议， 即传输控制协议，是一个可靠的、面向连接的协议 。第二个是UDPUDP协议，它采用无连接的方式，不管 发送的数据包是否到达目的主机，数据包是否出错 。收到数据包的主机也不会告诉发送方是否正确收 到了数据，它的可靠性是由上层协议来保障的。 vv1 1、传输控制协议、传输控制协议 TCPTCP： v 传输控制协议TCP将数据分成数据报，用 能够到达目的地的路径信息连行包装,接收 端则将这些数据进行重组。它提供可靠的 、面向连接的数据报传递服务。 v TCP协议位于IP协议的上层，为数据提 供错误校验错误校验，流量控制流量控制及及序列信息序列信息用以补 充IP
10、协议的不足。 传输到网络层 v TCPTCP是面向连接的协议。是面向连接的协议。所谓连 接，就是两个对等实体为进行数据通信而进行 的一种结合。面向连接服务是在数据交换之前 ，必须先建立连接。当数据交换结束后，则应 终止这个连接。面向连接服务具有：面向连接服务具有：连接连接 建立建立、数据传输数据传输和连接释放连接释放这三个阶段。 在传送数据时是按序传送的。 传输控制协议传输控制协议TCPTCP： TCPTCP协议数据格式协议数据格式 ： 源端口Source Port（16 bit）宿端口Destination Port（ 16 bit） 序列号Sequence Number（32 bit） 确
11、认认号Acknowledgment Number（32 bit） 数据偏移 （Data Offset （4bit） 保留（为为 ） Reserved （6 bit） U R G A C K P S H R S T S Y N F I N 窗口Windowing （16 bit） 校验验和Checksum（16 bit） 紧紧急指针针Urgent Pointer （16 bit） 可选项选项 Option（32 bit） 数据Data（32 bit） TCP TCP报头各部分意义报头各部分意义 ： 源端口源端口, ,目的端口目的端口: 表示发送方和接收方的端口号. 序列号序列号, ,确认号确认号
12、 : : 序列号表示数据部分第一个字节的序列号(即表示 此数据在数据段中的位置),确认号表示数据已被接收,所期待下一个 TCP数据段的序号. 数据偏移数据偏移: : TCP报头的长度. 保留保留: : 不用,置0. URG:URG:置1表示包含紧急数据(此时紧急数据指针有效). ACK:ACK:确认.PSH:接收方尽快将数据交应用层 RSTRST：复位 SYNSYN：同步 FINFIN：结束 窗口窗口：缓冲区的大小，（即接收端可以接收最大字节数） 校验和：校验和：校验数据发送有没有遭到破坏 紧急指针：紧急指针：表明紧急数据位置 TCP协议工作机制 （三次握手）：（三次握手）： 发发送SYN信息
13、(序号 =x) 接收SYN信息(序号=x) 发发送ACK 信息(确认认号 =y+1) 主机A主机B 接收SYN信息 (序号=y, 确认号=x+1) 发送SYN信息(序号=y, 确认号=x+1) 接收ACK 信息(确认号=y+1) v 用户数据报协议用户数据报协议UDPUDP是无连接的服务是无连接的服务。在 无连接服务的情况下，两个实体之间的通信不需先不需先 建立好一个连接建立好一个连接，因此其下层的有关资源不需要事 先进行预定保留。这些资源将在数据传输时动态地 进行分配。无连接服务的另一特征就是它不需要通不需要通 信的两个实体同时是活跃的（即处于激活态信的两个实体同时是活跃的（即处于激活态）。
14、当 发送端的实体正在进行发送时，它才必须是活跃的 。无连接服务的优点是灵活方便和比较迅速。但无连接服务不能防止报文的 丢失、重复或失序。无连接服务特别适合于传送少量零星的报文。 2 2、用户数据报协议、用户数据报协议UDPUDP ： 传输层就是通过协议端口（协议端口（protocol protocol portport，简称端，简称端 口口）与应用层的应用程序进行信息交互的，应用层各种用 户进程通过相应的端口与传输层实体进行信息交互。端 口实际上是一个16Bit长的地址，范围可以从0至65535。 将0至1023端口号称为熟知端口（Well-Known Port），其 余1024至65535端
15、口号称为一般端口或（动态）连接端口 （Registered/Dynamic），在数据传输过程中，应用层中 的各种不同的服务器进程不断地检测分配给它们的端口 ，以便发现是否有某个应用进程要与它通信。 端口 端口 TCP 端口号 F T P 传输层 T E L N E T D N S S N M P T F T P S M T P UDP 应用层 2123255369161 在windows中使用的套接字称为winsock，套接字的 作用就是建立连接。Socket=IP+TCP/UDP+端口，其中 IP地址标识主机,TCP 或UDP协议用于指明传输套型,端 口号标明使用的服务。 端口 各端口的意义
16、 协议端口号关键字描述 UDP42NAMESERVE R 主机名字服务器 UDP53DOMAIN域名服务器 UDP67BOOTP Client客户端启动协议服务 UDP68BOOTP Server服务器端启动协议服务 UDP69TFTP简单文件传输协议 UDP111RPC微系统公司RPC TCP20FTP Data文件传输服务器（数据连接） TCP21FTP Control文件传输服务器（控制连接） TCP23Telnet远程终端服务器 TCP25SMTP简单邮件传输协议 TCP80HTTP超文本传输协议 端口 通过SMTP进行通信的主机 端口 TCP数据封装示意图 UDP数据封装示意图 传输层的功能及特点 v分割上层应用程序 v建立连接 v使用流量控制来发送数据 v使用窗口技术来保证可靠性 v确认技术 v传输到网络层建立连接 归纳总结 vISO/OSI参考模型 物理层：二进制传输 数据链路层：介质访问 网络层：确定地址和最佳路径 传输层：端到端连接 会话层：互连主机通信 表示层：数据表示 应用层：为应用程序提供网络服务 vTCP/IP分层及各层主要协议 数据链路层：SLIP、PPP 网络层：IP、ARP、RARP、ICMP 传输层：TCP、UDP 应用层：FTP、TELNET、SMTP、HTTP、 TFTP