第2章IP網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)PPT課件

1、1Agents, Coalition, Decision (ACD) Group主要內(nèi)容 以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu) IP編址 ICMP協(xié)議 ARP協(xié)議 傳輸層協(xié)議 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)過程2Page 32.1 以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu) l掌握以太網(wǎng)中數(shù)據(jù)幀的結(jié)構(gòu)l掌握MAC地址的作用l掌握以太網(wǎng)中數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)的過程以太網(wǎng)的MAC地址Page 424 bits24 bits48 bitsOUI由供應(yīng)商分配lMAC地址由兩部分組成，分別是供應(yīng)商代碼和序列號(hào)。其中前24位代表該供應(yīng)商代碼，由IEEE管理和分配。剩下的24位序列號(hào)由廠商自己分配l全球唯一l又稱物理地址終端之間的通信Page 5l數(shù)據(jù)鏈路層控制數(shù)據(jù)幀在物理鏈路上傳輸。主機(jī)

2、A主機(jī) BHeaderData幀Trailer幀格式Ethernet_IIIEEE802.3D.MACDataS.MACTypeFCSD.MACDataS.MACLengthFCSLLCSNAP Length/Type = 1536 (0 x0600) Ethernet_IILength/Type = 1500 (0 x05DC) IEEE802.3Page 6主機(jī) A主機(jī) BEthernet_II 幀格式Page 7D.MACDataS.MACTypeFCS6 B6 B2 B46-1500 B4 B0 x08000 x0806IP0 x0800 (2048 )ARP0 x0806 (2054

3、 )lType：Ethernet_II 幀類型值大于等于1536 (0 x0600)。lData：以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀的長度在64-1500字節(jié)之間。lFCS：錯(cuò)誤檢測機(jī)制IEEE802.3 幀格式Page 8D.MACDataS.MACLengthFCSLLCSNAP6 B6 B2 B38-1492 B4 B3B5BlIEEE802.3幀格式類似于Ethernet_II幀，只是Ethernet_II幀的Type域被802.3幀的Length域取代，并且占用了Data字段的8個(gè)字節(jié)作為LLC和SNAP字段。lIEEE 802.3 幀長度字段值小于等于1500 (0 x05DC)。IEEE802.3 幀

4、格式Page 9D.MACDataS.MACLengthFCSLLCSNAPOrg CodeType6 B6 B2 B38-1492 B4 BS.SAPControlD.SAP1 B1 B1 B3B2 B3B5Bl邏輯鏈路控制LLC（Logical Link Control）：由目的服務(wù)訪問點(diǎn)DSAP（Destination Service Access Point）、源服務(wù)訪問點(diǎn)SSAP（Source Service Access Point）和Control字段組成。lSNAP（Sub-network Access Protocol）由機(jī)構(gòu)代碼（Org Code）和類型（Type）字段組成

5、。Org code三個(gè)字節(jié)都為0。Type字段的含義與Ethernet_II幀中的Type字段相同。IEEE802.3 幀格式Page 10D.MACDataS.MACLengthFCSLLCSNAPOrg CodeType6 B6 B2 B38-1492 B4 BS.SAPControlD.SAP1 B1 B1 B3B2 B3B5BlIEEE802.3幀根據(jù)DSAP和SSAP字段的取值又可分為以下幾類：l當(dāng)DSAP和SSAP都取特定值0 xff時(shí)，802.3幀就變成了Netware- ETHERNET幀，用來承載NetWare類型的數(shù)據(jù)。l 當(dāng)DSAP和SSAP都取特定值0 xaa時(shí)，802

6、.3幀就變成了 ETHERNET_SNAP幀。ETHERNET_SNAP幀可以用于傳輸多 種協(xié)議。lDSAP和SSAP其他的取值均為純IEEE802.3幀。數(shù)據(jù)幀傳輸方式Page 11l數(shù)據(jù)鏈路層基于MAC地址進(jìn)行幀的傳輸。D.MACMAC：00-02-03-04-05-06MAC：00-03-04-05-06-07MAC：00-03-04-05-06-07主機(jī) A主機(jī) B單播Page 12單播48 bits7 bits0主機(jī) A主機(jī) B主機(jī) C主機(jī) D廣播Page 1348 bitsFFFFFFFFFFFF廣播主機(jī) A主機(jī) B主機(jī) C主機(jī) D組播Page 14組播48 bits7 bits1

7、主機(jī) A主機(jī) B主機(jī) C主機(jī) D 注意：Page 15數(shù)據(jù)幀的發(fā)送和接收Page 16l幀從主機(jī)的物理接口發(fā)送出來后，通過傳輸介質(zhì)傳輸?shù)侥康亩?。共享網(wǎng)絡(luò)中，這個(gè)幀可能到達(dá)多個(gè)主機(jī)。l主機(jī)檢查幀頭中的目的MAC地址，如果目的MAC地址不是本機(jī)MAC地址，也不是本機(jī)偵聽的組播或廣播MAC地址，則主機(jī)會(huì)丟棄收到的幀。l如果目的MAC地址是本機(jī)MAC地址，則接收該幀，檢查幀校驗(yàn)序列（FCS）字段，并與本機(jī)計(jì)算的值對(duì)比來確定幀在傳輸過程中是否保持了完整性。如果幀的FCS值與本機(jī)計(jì)算的值不同，主機(jī)會(huì)認(rèn)為幀已被破壞，并會(huì)丟棄該幀。如果該幀通過了FCS校驗(yàn)，則主機(jī)會(huì)根據(jù)幀頭部中的Type字段來確定將幀發(fā)送給上

8、層哪個(gè)協(xié)議處理。主機(jī) A主機(jī) B數(shù)據(jù)幀的發(fā)送和接收Page 17l當(dāng)主機(jī)接收到的數(shù)據(jù)幀所包含的目的MAC地址是自己時(shí)，會(huì)把以太網(wǎng)封裝剝掉后送往上層協(xié)議。MAC BDataMAC A0 x0800FCSIPData主機(jī) A主機(jī) BDataFCSETH_IIAgents, Coalition, Decision (ACD) Group 注意： 鏈路：指從一個(gè)節(jié)點(diǎn)到相鄰節(jié)點(diǎn)的一段物理線路（有線或無線），而中間沒有任何其他交換節(jié)點(diǎn)18Agents, Coalition, Decision (ACD) Group 數(shù)據(jù)鏈路：鏈路+通信協(xié)議19Page 202.2 IP編址lIP報(bào)文的結(jié)構(gòu)lIP地址l變長

9、子網(wǎng)掩碼（VLSM）技術(shù)l網(wǎng)關(guān)的作用Page 21上層協(xié)議類型DMACDataSMACTypeFCS6 B6 B2 B46-1500 B4 B0 x0800IPl以太網(wǎng)幀中的Type字段值為0X0800，表示該幀的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議為IP協(xié)議。IP報(bào)文頭部Page 22VersionDS FieldTotal LengthIdentificationFlagsFragment OffsetTime to Live ProtocolHeader ChecksumSource IP AddressDestination IP AddressIP Options0 16 31 20 Bytes固定長度20-

10、60 BDataIPHeaderLengthIP包分片主機(jī) A主機(jī) BPage 23VersionDS FieldTotal LengthHeader ChecksumSource IP AddressDestination IP AddressIP OptionsHeaderLengthProtocolTime to Live Fragment OffsetFlagsIdentification 標(biāo)識(shí)符：識(shí)別屬于同一個(gè)數(shù)據(jù)包的分片。 標(biāo)志：用于判斷是否已經(jīng)收到最后一個(gè)分片。0表示結(jié)束 片偏移字段：表示每個(gè)分片在原始報(bào)文中的位置。生存時(shí)間主機(jī) ATTL=255TTL=254TTL=253主機(jī)

11、BPage 24VersionDS FieldTotal LengthHeader ChecksumSource IP AddressDestination IP AddressIP OptionsHeaderLengthFragment OffsetFlagsIdentificationProtocolTime to Live 協(xié)議號(hào)Page 25 IPDataProtocol6/17TCP/UDP1ICMPVersionDS FieldTotal LengthHeader ChecksumSource IP AddressDestination IP AddressIP OptionsHe

12、aderLengthFragment OffsetFlagsIdentificationTime to Live ProtocolIP編址Page 26.1000000111000000.10101000.00000001網(wǎng)絡(luò)位主機(jī)位lIP地址分為網(wǎng)絡(luò)部分和主機(jī)部分。lIP地址由32個(gè)二進(jìn)制位組成，通常用點(diǎn)分十進(jìn)制形式表示。Page 27.0000000011000000.10101000.00000001.255192.168.11111111111000000.10101000.00000001網(wǎng)絡(luò)地址廣播地址網(wǎng)絡(luò)位主機(jī)位網(wǎng)絡(luò)位主機(jī)位二進(jìn)制、十進(jìn)

13、制和十六進(jìn)制Page 28進(jìn)制進(jìn)制字符范圍字符范圍基值基值二進(jìn)制 0 12十進(jìn)制0 910十六進(jìn)制0 9，A F16l在IP網(wǎng)絡(luò)中，二進(jìn)制和十六進(jìn)制是常用的編碼方式。十進(jìn)制二進(jìn)制十六進(jìn)制000000000001000000010120000001002300000011034000001000450000010105600000110067000001110780000100008十進(jìn)制二進(jìn)制十六進(jìn)制9000010010910000010100A11000010110B120000110001400001110025511111111FF進(jìn)制

14、之間轉(zhuǎn)換Page 29比特位11111111乘方2726252423222120數(shù)值1286432168421二進(jìn)制和十進(jìn)制轉(zhuǎn)換Page 30.1網(wǎng)絡(luò)位主機(jī)位192.168.100000001.11000000.10101000.000000012027+2627+25+2320二進(jìn)制十進(jìn)制IP地址分類Page 31A類Host (24bit)B類C類D類E類55 55 5555

15、5 0 網(wǎng)絡(luò)位 (8bit)主機(jī)位(24bit)10 網(wǎng)絡(luò)位 (16bit)主機(jī)位(16bit)110 網(wǎng)絡(luò)位 (24bit)主機(jī)位(8bit)1110 組播1111 保留IP地址類型Page 32l私有地址范圍l55 l55l55l特殊地址l 55ll55網(wǎng)絡(luò)通信Page 33.1網(wǎng)絡(luò)位主機(jī)位192.168.019

16、.2192.168.0主機(jī) A主機(jī) B主機(jī)C主機(jī) D子網(wǎng)掩碼Page 3411000000.10101000.00000001.00000000網(wǎng)絡(luò)位主機(jī)位11111111.11111111.11111111.00000000子網(wǎng)掩碼Page 34默認(rèn)子網(wǎng)掩碼Page 35A類B類C類Agents, Coalition, Decision (ACD) Group作用-地址規(guī)劃 判斷主機(jī)所屬的網(wǎng)段 網(wǎng)段上的廣播地址 網(wǎng)段上支持的主機(jī)數(shù)36地址規(guī)劃-舉例Page 37

17、主機(jī)數(shù): 2n11000000 10101000 00000001 0000000011000000 10101000 00000001 0000011111111111 11111111 11111111 00000000IP 地址網(wǎng)絡(luò)地址(二進(jìn)制)網(wǎng)絡(luò)地址子網(wǎng)掩碼256254可用主機(jī)數(shù): 2n - 2地址規(guī)劃-練習(xí)Page 38IP 地址主機(jī)數(shù): 2n可用主機(jī)數(shù): 2n - 2網(wǎng)絡(luò)地址子網(wǎng)掩碼?l根據(jù)給出的IP地址和子網(wǎng)掩碼，請(qǐng)算出此網(wǎng)絡(luò)中包含的主機(jī)地址數(shù)量以及可用主機(jī)地址的數(shù)量

18、。有類IP編址的缺陷Page 39l在設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)使用有類IP地址會(huì)造成地址的浪費(fèi)。/24/24/2430個(gè)主機(jī)10個(gè)主機(jī)20個(gè)主機(jī)變長子網(wǎng)掩碼 Variable Length Subnetwork Mask， VLSM 通過改變子網(wǎng)掩碼，可以將網(wǎng)絡(luò)劃分為多個(gè)子網(wǎng)。Page 40C類地址-變長子網(wǎng)掩碼Page 4111000000 10101000 00000001 0000000011000000 10101000 00000001 0000011111111111 11111111 11111111 10000000IP 地址

19、28子網(wǎng)掩碼主機(jī)數(shù): 2n網(wǎng)絡(luò)地址128126可用主機(jī)數(shù): 2n - 228變長子網(wǎng)掩碼-練習(xí)Page 42l現(xiàn)有一個(gè)C類網(wǎng)絡(luò)地址段/24，請(qǐng)使用變長子網(wǎng)掩碼給三個(gè)子網(wǎng)分別分配IP地址。30個(gè)主機(jī)10個(gè)主機(jī)20個(gè)主機(jī)路由原理 當(dāng)IP子網(wǎng)中的一臺(tái)主機(jī)發(fā)送IP分組給同一IP子網(wǎng)的另一臺(tái)主機(jī)時(shí)，它將直接把IP分組送到網(wǎng)絡(luò)上，對(duì)方就能收到。 要送給不同IP子網(wǎng)上的主機(jī)時(shí)，它要選擇一個(gè)能到達(dá)目的子網(wǎng)上的路由器，把IP分組送給該路由器，由路由器負(fù)責(zé)把IP分組送到目的地。Page 43 如果沒有

20、找到這樣的路由器，主機(jī)就把IP分組送給一個(gè)稱為 “缺省網(wǎng)關(guān)（default gateway）”的路由器上。 “缺省網(wǎng)關(guān)”是每臺(tái)主機(jī)上的一個(gè)配置參數(shù)，它是接在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的某個(gè)路由器端口的IP地址。 Page 44 注意： 路由器轉(zhuǎn)發(fā)IP分組時(shí)，只根據(jù)IP分組目的IP地址的網(wǎng)絡(luò)號(hào)部分，選擇合適的端口，把IP分組送出去。 同主機(jī)一樣，路由器也要判定端口所接的是否是目的子網(wǎng)，如果是，就直接把分組通過端口送到網(wǎng)絡(luò)上，否則，也要選擇下一個(gè)路由器來傳送分組。 路由器也有它的缺省網(wǎng)關(guān)，用來傳送不知道往哪兒送的IP分組。 通過路由器把知道如何傳送的IP分組正確轉(zhuǎn)發(fā)出去，不知道的IP分組送給“缺省網(wǎng)關(guān)”路由器，

21、這樣一級(jí)級(jí)地傳送，IP分組最終將送到目的地，送不到目的地的IP分組則被網(wǎng)絡(luò)丟棄了。 Page 45 TCP/IP網(wǎng)絡(luò)，全部是通過路由器互連起來的，Internet就是成千上萬個(gè)IP子網(wǎng)通過路由器互連起來的國際性網(wǎng)絡(luò)。這種網(wǎng)絡(luò)稱為以路由器為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)（router based network），形成了以路由器為節(jié)點(diǎn)的“網(wǎng)間網(wǎng)”。 在“網(wǎng)間網(wǎng)”中，路由器不僅負(fù)責(zé)對(duì)IP分組的轉(zhuǎn)發(fā)，還要負(fù)責(zé)與別的路由器進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，共同確定“網(wǎng)間網(wǎng)”的路由選擇和維護(hù)路由表Page 46路由協(xié)議 靜態(tài)路由：在路由器中設(shè)置的固定的路由表。優(yōu)點(diǎn)是簡單、高效、可靠。 動(dòng)態(tài)路由：利用收到的路由信息更新路由器表的過程，適用于網(wǎng)絡(luò)規(guī)模

22、大、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋸?fù)雜的網(wǎng)絡(luò)。 注意： 靜態(tài)路由優(yōu)先級(jí)最高。當(dāng)動(dòng)態(tài)路由與靜態(tài)路由發(fā)生沖突時(shí)，以靜態(tài)路由為準(zhǔn)Page 47網(wǎng)關(guān)Page 48主機(jī) A主機(jī) B5353l網(wǎng)關(guān)用來轉(zhuǎn)發(fā)來自不同網(wǎng)段之間的數(shù)據(jù)包。路由舉例Page 49 如果1：網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的主機(jī)能夠通過IP地址為54的網(wǎng)關(guān)連接到遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)Page 50 如果2：希望通過網(wǎng)關(guān)54訪問主機(jī)1Page 51無類域間路由Page 5/24/2410.24.

23、3.0/24通告路由/2/24lCIDR 增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性。Page 532.3 ICMP協(xié)議 Internet控制報(bào)文協(xié)議ICMP（Internet Control Message Protocol）是網(wǎng)絡(luò)層的一個(gè)重要協(xié)議。 ICMP協(xié)議用來在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間傳遞各種差錯(cuò)和控制信息，它對(duì)于收集各種網(wǎng)絡(luò)信息、診斷和排除各種網(wǎng)絡(luò)故障具有至關(guān)重要的作用。ICMP重定向Page 54/24/2400/2400/24IP地址: /24默認(rèn)網(wǎng)關(guān): 00/24公網(wǎng)ICMP 重

24、定向主機(jī) A服務(wù)器 ARTARTBICMP差錯(cuò)檢測Page 55ICMP Echo RequestICMP Echo Reply主機(jī) A服務(wù)器 AlICMP Echo Request和ICMP Echo Reply分別用來查詢和響應(yīng)某些信息，進(jìn)行差錯(cuò)檢測。l診斷源和目的之間的網(wǎng)絡(luò)連通性，還可以提供其他信息，如報(bào)文往返時(shí)間等。ICMP錯(cuò)誤報(bào)告-目的不可達(dá)Page 56/.0/24數(shù)據(jù)包ICMP 目的不可達(dá)主機(jī) A服務(wù)器 A.2.1.2l當(dāng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備無法訪問目標(biāo)時(shí)，會(huì)自動(dòng)發(fā)送ICMP目的不可達(dá)報(bào)文到發(fā)送端設(shè)備。RTARTBICMP錯(cuò)誤報(bào)告-TTL超時(shí)消息 如果網(wǎng)絡(luò)

25、中發(fā)生了環(huán)路，導(dǎo)致報(bào)文在網(wǎng)絡(luò)中循環(huán)，最終TTL超時(shí)，這種情況下網(wǎng)絡(luò)設(shè)備會(huì)發(fā)送TTL超時(shí)消息給發(fā)送端設(shè)備。Page 57ICMP數(shù)據(jù)包格式Page 58071531IP HeaderICMP TypeCodeChecksum不同類型和代碼標(biāo)識(shí)不同的內(nèi)容FCSEthernet_II HeaderlType表示ICMP消息類型lCode表示同一消息類型中的不同信息。l校驗(yàn)和字段用于檢查消息是否完整l可變參數(shù)：通常設(shè)置為0。 注意： 在ICMP Redirect消息中，可變參數(shù)用來指定網(wǎng)關(guān)IP地址，主機(jī)根據(jù)這個(gè)地址將報(bào)文重定向到指定網(wǎng)關(guān)。 在Echo請(qǐng)求消息中，可變參數(shù)字段包含標(biāo)識(shí)符和序號(hào)，源端根據(jù)這

26、兩個(gè)參數(shù)將收到的回復(fù)消息與本端發(fā)送的Echo請(qǐng)求消息進(jìn)行關(guān)聯(lián)。尤其是當(dāng)源端向目的端發(fā)送了多個(gè)Echo請(qǐng)求消息時(shí)，需要根據(jù)標(biāo)識(shí)符和序號(hào)將Echo請(qǐng)求和回復(fù)進(jìn)行一一對(duì)應(yīng)。Page 59ICMP消息類型和編碼類型Page 60類型編碼描述00Echo Reply30網(wǎng)絡(luò)不可達(dá)31主機(jī)不可達(dá)32協(xié)議不可達(dá)33端口不可達(dá)50重定向80Echo RequestICMP應(yīng)用-PingPage 61Ping是檢測網(wǎng)絡(luò)連通性的常用工具，同時(shí)也能夠收集其他相關(guān)信息。用戶可以在Ping命令中指定不同參數(shù)，如ICMP報(bào)文長度、發(fā)送的ICMP報(bào)文個(gè)數(shù)、等待回復(fù)響應(yīng)的超時(shí)時(shí)間等，設(shè)備根據(jù)配置的參數(shù)來構(gòu)造并發(fā)送ICMP報(bào)文

27、，進(jìn)行Ping測試。ICMP應(yīng)用-Tracert Tracert基于報(bào)文頭中的TTL值來逐跳跟蹤報(bào)文的轉(zhuǎn)發(fā)路徑。 為了跟蹤到達(dá)某特定目的地址的路徑，源端首先將報(bào)文的TTL值設(shè)置為1。該報(bào)文到達(dá)第一個(gè)節(jié)點(diǎn)后，TTL超時(shí)，于是該節(jié)點(diǎn)向源端發(fā)送TTL超時(shí)消息，消息中攜帶時(shí)間戳。 然后源端將報(bào)文的TTL值設(shè)置為2，報(bào)文到達(dá)第二個(gè)節(jié)點(diǎn)后超時(shí)，該節(jié)點(diǎn)同樣返回TTL超時(shí)消息，以此類推，直到報(bào)文到達(dá)目的地。 這樣，源端根據(jù)返回的報(bào)文中的信息可以跟蹤到報(bào)文經(jīng)過的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)，并根據(jù)時(shí)間戳信息計(jì)算往返時(shí)間。 Tracert是檢測網(wǎng)絡(luò)丟包及時(shí)延的有效手段，同時(shí)可以幫助管理員發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的路由環(huán)路。Page 62 常用的

28、配置參數(shù)說明如下：Page 63TracertICMP應(yīng)用-TracertPage 64tracert Tracert to (), max hops:30, packet length:40, press CTRL_C to break 1 130 ms 50 ms 40 ms 2 80 ms 60 ms 80 ms 3 80 ms 60 ms 70 ms lTracert顯示數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中所經(jīng)過的每一跳。/24RTARTC主機(jī) A主機(jī) B/2410.

29、0.0.2/24RTBPage 65 注意： Ping， tracert命令是主機(jī)模式下的 華為路由器不同的擴(kuò)展Page 66Page 672.4 ARP協(xié)議l 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備有數(shù)據(jù)要發(fā)送給另一臺(tái)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備時(shí)，必須要知道對(duì)方的網(wǎng)絡(luò)層地址（即IP地址）。IP地址由網(wǎng)絡(luò)層來提供，但是僅有IP地址是不夠的，IP數(shù)據(jù)報(bào)文必須封裝成幀才能通過數(shù)據(jù)鏈路進(jìn)行發(fā)送。數(shù)據(jù)幀必須要包含目的MAC地址，因此發(fā)送端還必須獲取到目的MAC地址。IP: /24MAC: 00-01-02-03-04-AA目的IP : 源 IP: 目的MAC : 未知源MAC : 00-01-02-0

30、3-04-AAIP : /24MAC: 00-01-02-03-04-BBETH_IIIPDATA FCS主機(jī) A主機(jī) BPage 68l通過目的IP地址而獲取目的MAC地址的過程是由ARP（Address Resolution Protocol）協(xié)議來實(shí)現(xiàn)的。lARP協(xié)議是TCP/IP協(xié)議簇中的重要組成部分，ARP能夠通過目的IP地址發(fā)現(xiàn)目標(biāo)設(shè)備的MAC地址，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層的可達(dá)性。l網(wǎng)絡(luò)設(shè)備通過ARP報(bào)文來發(fā)現(xiàn)目的MAC地址l內(nèi)容:l掌握ARP的工作原理l理解ARP緩存表的作用ARP數(shù)據(jù)包格式Page 69lARP報(bào)文不能穿越路由器，不能被轉(zhuǎn)發(fā)到其他廣播域。FCSARP

31、Hardware Type Hardware LengthProtocol TypeProtocol LengthOperation CodeSource Hardware AddressDestination Hardware Address Source Protocol AddressDestination Protocol Address03115Ethernet_IIARP工作過程Page 70主機(jī) A/2400-01-02-03-04-BB主機(jī) C主機(jī) B/2400-01-02-03-04-CC/2400-01-02-03-04-AA

32、l主機(jī)A發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)包給主機(jī)C之前，首先要獲取主機(jī)C的MAC地址。ARP緩存Page 71Host Aarp -aInternet Address Physical Address Type主機(jī) A/2400-01-02-03-04-BB主機(jī) C主機(jī) B/2400-01-02-03-04-CC/2400-01-02-03-04-AAARP請(qǐng)求Page 72主機(jī) A/2400-01-02-03-04-BB主機(jī) C主機(jī) B/2400-01-02-03-04-CC/2400-01-02-03-04-AA源

33、MAC：00-01-02-03-04-AA 目的MAC : FF-FF-FF-FF-FF-FFARP目的 IP: 源 IP: 目的 MAC: 00-00-00-00-00-00 源 MAC: 00-01-02-03-04-AA操作類型: RequestETH_IIFCSARP響應(yīng)Page 73主機(jī) A/2400-01-02-03-04-BB主機(jī) C主機(jī) B/2400-01-02-03-04-CC/2400-01-02-03-04-AAHost Carp -aInternet address Physical add

34、ress Type 00-01-02-03-04-AA DynamicARP響應(yīng)Page 74主機(jī) A/2400-01-02-03-04-BB主機(jī) C主機(jī) B/2400-01-02-03-04-CC/2400-01-02-03-04-AA源MAC：00-01-02-03-04-CC 目的IP : 源 IP : 目的 MAC : 00-01-02-03-04-AA 源 MAC : 00-01-02-03-04-CC操作類型: Reply目的MAC：00-01-02-03-04-AA ARPETH_I

35、IFCSARP緩存Page 75Host Aarp -aInternet address Physical address Type 00-01-02-03-04-CC Dynamic主機(jī) A/2400-01-02-03-04-BB主機(jī) C主機(jī) B/2400-01-02-03-04-CC/2400-01-02-03-04-AAARP代理Page 76l位于不同網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在不配置網(wǎng)關(guān)的情況下，能夠通過ARP代理實(shí)現(xiàn)相互通信。主機(jī) A主機(jī) B/8/8ARP代理G0/0/0G0/0/120.2.0.

36、2/8/8路由器發(fā)送ARP Reply發(fā)送ARP Request 請(qǐng)求的MAC地址免費(fèi)ARPPage 77主機(jī) AIP: /24MAC: 00-01-02-03-04-AA目的IP : 源 IP : 目的MAC : 00-00-00-00-00-00源 MAC : 00-01-02-03-04-AA源MAC：00-01-02-03-04-AA 目的MAC：FF-FF-FF-FF-FF-FFARPl免費(fèi)ARP可以用來探測IP地址是否沖突。ETH_IIFCSPage 782.5 傳輸層協(xié)議 傳輸層定義了主機(jī)應(yīng)用程序之間

37、端到端的連通性。傳輸層中最為常見的兩個(gè)協(xié)議分別是傳輸控制協(xié)議TCP（Transmission Control Protocol ）和 用戶數(shù)據(jù)包協(xié)議UDP（User Datagram Protocol） 內(nèi)容： TCP和UDP的工作原理 TCP和UDP的報(bào)文格式 常見服務(wù)的應(yīng)用端口號(hào)TCPPage 79主機(jī) A主機(jī)B請(qǐng)求響應(yīng)TCP 連接lTCP是一種面向連接的傳輸層協(xié)議，提供可靠的傳輸服務(wù)。TCP端口號(hào)Page 80協(xié)議端口號(hào)FTP21、20HTTP80Telnet23SMTP25主機(jī)AHTTP服務(wù)器DataS:1027D:80DataS:80D:1027l端口號(hào)用來區(qū)分不同的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。TCP

38、頭部Page 8120字節(jié)TCP HeaderDataIP HeaderSYNFINRSTURG0 15 31Destination PortSequence NumberWindowChecksumOptionsSource PortAcknowledge NumberHeader lengthResv.ACKPSHUrgent PointerPaddingTCP建立連接的過程Page 82lTCP通過三次握手建立可靠連接。TCP傳輸過程Page 83數(shù)據(jù)段N確認(rèn)號(hào)M+1500確認(rèn)號(hào) M+1500數(shù)據(jù)段N+1數(shù)據(jù)段N+2數(shù)據(jù)段N+3數(shù)據(jù)段N+4數(shù)據(jù)段N+5數(shù)據(jù)段N+3數(shù)據(jù)段N+4數(shù)據(jù)段N+5

39、Seq:M-M+499Seq:M+500-M+999Seq:M+1000-M+1499Seq:M+1500-M+1999Seq:M+2000-M+2499Seq:M+2500-M+2999Seq:M+1500-M+1999Seq:M+2000-M+2499Seq:M+2500-M+2999主機(jī) A服務(wù)器 ATCP流量控制-滑動(dòng)窗口 TCP滑動(dòng)窗口技術(shù)通過動(dòng)態(tài)改變窗口大小來實(shí)現(xiàn)對(duì)端到端設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行流量控制。Page 84TCP流量控制-滑動(dòng)窗口Page 85ack 3073 window 3072ack 6145 window 3072length 1024 window 4096le

40、ngth 1024 window 3072length 1024 window 3072主機(jī) A服務(wù)器 Alength 1024 window 4096length 1024 window 4096length 1024 window 4096length 1024 window 3072服務(wù)器A收到第3個(gè)數(shù)據(jù)段后，緩存區(qū)滿，第4個(gè)數(shù)據(jù)段被丟棄。length 1024 window 3072length 1024 window 3072length 1024 window 3072TCP關(guān)閉連接Page 86主機(jī) A服務(wù)器 A關(guān)閉關(guān)閉l主機(jī)在關(guān)閉連接之前，要確認(rèn)收到來自對(duì)方的ACK。FIN,A

41、CK(seq=a,ack=b)ACK(seq=b,ack=a+1)FIN,ACK(seq=b,ack=a+1）ACK(seq=a+1,ack=b+1)UDPPage 87請(qǐng)求主機(jī)A主機(jī) B響應(yīng)UDP是一種面向無連接的傳輸層協(xié)議，傳輸可靠性沒有保證。UDP頭部Page 88UDP頭部僅占8字節(jié)，傳輸數(shù)據(jù)時(shí)沒有確認(rèn)機(jī)制。UDP HeaderData0 15 16 318 字節(jié)Destination portLengthSource portChecksumIP HeaderUDP傳輸過程Page 89主機(jī) A主機(jī)B使用UDP傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，由應(yīng)用程序根據(jù)需要提供報(bào)文到達(dá)確認(rèn)、排序、流量控制等功能。UD

42、P傳輸過程Page 90UDP不提供重傳機(jī)制，占用資源小，處理效率高。一些時(shí)延敏感的流量，如語音、視頻等，通常使用UDP作為傳輸層協(xié)議。視頻流/語音流主機(jī) A主機(jī) B丟包Page 912.6 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)過程TCP/IP協(xié)議簇和底層協(xié)議配合，保證了數(shù)據(jù)能夠?qū)崿F(xiàn)端到端的傳輸。數(shù)據(jù)傳輸過程是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，例如數(shù)據(jù)在轉(zhuǎn)發(fā)的過程中會(huì)進(jìn)行一系列的封裝和解封裝。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)工程師來說，只有深入地理解了數(shù)據(jù)在各種不同設(shè)備上的轉(zhuǎn)發(fā)過程，才能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)進(jìn)行正確的分析和檢測。數(shù)據(jù)封裝和解封裝的過程處理數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)過程中的基本故障數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)過程概述Page 92 Internet主機(jī) A主機(jī) B服務(wù)器 A服務(wù)器 B10.1.

43、1.1/24/24/24/24RTARTB數(shù)據(jù)包在相同網(wǎng)段內(nèi)或不同網(wǎng)段之間轉(zhuǎn)發(fā)所依據(jù)的原理基本一致。TCP封裝Page 93物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層傳輸層TCP HeaderData 數(shù)據(jù)段主機(jī) Al當(dāng)主機(jī)建立了到達(dá)目的地的TCP連接后，便開始對(duì)應(yīng)用層數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝。SYNRSTFINDestination Port:80Sequence NumberWindowChecksumOptionsSource Port:1027Acknowledgement NumberHeader LengthResv.Urgent PointerP

44、SHURGACKPaddingIP封裝Page 94數(shù)據(jù)包主機(jī) AIP Header物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層TCP HeaderDataDS FieldTotal LengthIdentificationFlags Fragment OffsetTime to Live Protocol：0X06Header ChecksumSource IP Address：Destination IP Address： IP OptionsVersionHeaderLength查找路由Page 95Page 95Network/Mask Gateway In

45、terface /0 54 /24 - Internet主機(jī) A主機(jī) B服務(wù)器 A服務(wù)器 B/24/24/24/24RTARTB54/24E0/0主機(jī)A必須要擁有到達(dá)目的地的路由。ARPPage 96主機(jī) A主機(jī) B/2400-01-02-03-04-05/2400-01-02-03-04-0654/2400-01-02-03-04-08InternetHost A arp

46、-aInternet address Physical address Type54 00-01-02-03-04-08 Dynamic 00-01-02-03-04-06 DynamicRTAE0/0通過ARP緩存表找到下一跳的MAC地址。如果表項(xiàng)里沒有下一跳的MAC地址，主機(jī)A會(huì)發(fā)送ARP請(qǐng)求。以太網(wǎng)封裝Page 97數(shù)據(jù)幀Ethernet HeaderDataFCSD.MACS.MACType物理層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層IP HeaderTCP Header主機(jī) A數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)過程Page 98l主機(jī)工作在半雙工狀態(tài)下，suoyi 會(huì)使用CSMA/CD來檢測鏈路是否空閑。l前導(dǎo)碼用于使接收者進(jìn)入同步狀態(tài)，定界符用于指示幀的開始。主機(jī) A11010101010101