網(wǎng)絡(luò)工程概論第二章TCP-IP協(xié)議

第一章練習(xí)題1.計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展經(jīng)過哪幾個階段？2.什么是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)？3.計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分為哪些子網(wǎng)？各個子網(wǎng)都包括哪些設(shè)備？4.計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有哪些？簡單描述下每層的特點(diǎn)5.

OSI互聯(lián)參考模型分層幾層，各層的基本功能。

第2章TCP/IP協(xié)議本章學(xué)習(xí)目標(biāo)：掌握TCP/IP參考模型每層的名稱和常見協(xié)議掌握IP地址的劃分及基本的計算了解ICMP，TCP,UDP的區(qū)別TCP/IP基本概念網(wǎng)絡(luò)協(xié)議:在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中通信主體間共同遵守的規(guī)則與約定。TCP/IP協(xié)議是Internet中計算機(jī)之間通信所必須共同遵循的一種通信規(guī)定；TCP/IP是以傳輸控制協(xié)議和網(wǎng)際協(xié)議為核心的一組協(xié)議。TCP/IP的發(fā)展1.1974年Kahn定義了最早的TCP/IP參考模型；2.1985年Leiner、Clark等對TCP/IP參考模型進(jìn)一步的研究；3.TCP/IP協(xié)議一共出現(xiàn)了6個版本，后3個版本是版本4、版本5與版本6；4.目前我們使用的是版本4，一般被稱為IPv4；5.IPv6被稱為下一代的IP協(xié)議。TCP/IP的主要特點(diǎn)功能豐富是以TCP和IP為核心的一組協(xié)議，還包括有FTP、HTTP、SMTP、POP等一系列的協(xié)議?；究梢詽M足網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的各種功能。開放性由非專利性質(zhì)的協(xié)議組成，這些協(xié)議不屬于任何一家公司。并且隨著新的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的出現(xiàn)，TCP/IP協(xié)議還在不斷的補(bǔ)充。普遍性由于開放，所以被普遍使用，并成為一個工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，從而得到大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造商的認(rèn)同。TCP/IP參考模型TCP/IP分為四個層次，分別是網(wǎng)絡(luò)接口層、網(wǎng)際層、傳輸層和應(yīng)用層。TCP/IP的層次結(jié)構(gòu)與OSI層次結(jié)構(gòu)的對照關(guān)系如下圖所示：物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層會話層表示層應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)接口層網(wǎng)際層傳輸層應(yīng)用層OSI的參考模型TCP/IP的參考模型Page

71.網(wǎng)絡(luò)接口層又被稱為網(wǎng)絡(luò)訪問層，它對應(yīng)OSI的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。TCP/IP參考模型的最低層，負(fù)責(zé)通過網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)包;允許主機(jī)連入網(wǎng)絡(luò)時使用多種現(xiàn)成的與流行的協(xié)議，例如局域網(wǎng)的Ethernet、令牌網(wǎng)、分組交換網(wǎng)的X.25、幀中繼、ATM協(xié)議等;82.網(wǎng)際層(網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)層)網(wǎng)際層所執(zhí)行的主要功能：將分組形成數(shù)據(jù)包（IP數(shù)據(jù)包），并為該數(shù)據(jù)包進(jìn)行路徑選擇，最終將數(shù)據(jù)包從源主機(jī)發(fā)送到目的主機(jī)。處理接收的數(shù)據(jù)報：檢查地址、處理或轉(zhuǎn)發(fā)。處理互連的路徑、流量控制、擁塞問題。在網(wǎng)際層中，最常用的協(xié)議是網(wǎng)際協(xié)議IP，其它一些協(xié)議用來協(xié)助IP的操作。網(wǎng)際層的協(xié)議網(wǎng)際協(xié)議IP(InternetProtocol)IP協(xié)議的任務(wù)是對數(shù)據(jù)包進(jìn)行相應(yīng)的尋址和路由，并從一個網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)到另一個網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)際控制報文協(xié)議ICMP(InternetControlMessageProtocol)為IP協(xié)議提供差錯報告。專門用來處理錯誤報告和控制。地址解析協(xié)議ARP(AddressResolutionProtocol)和反向地址解析協(xié)議RARP103.傳輸層(1)主要負(fù)責(zé)主機(jī)到主機(jī)之間實(shí)體間端對到端通信。(2)傳輸控制協(xié)議TCP(TransmissionControlProtocol)-是傳輸層一種面向連接的通信協(xié)議，完成流量控制和差錯檢驗(yàn)的任務(wù)，保證可靠的數(shù)據(jù)傳輸。(3)用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP(UserDatagramProtocol)-UDP協(xié)議是一種面向無連接的協(xié)議，UDP不進(jìn)行差錯檢驗(yàn)，必須由應(yīng)用層的應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)可靠性機(jī)制和差錯控制，以保證端到端數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性。4.應(yīng)用層包含多有的高層協(xié)議，為應(yīng)用程序提供訪問其它層服務(wù)的能力，為用戶提供所需的各種服務(wù)。在TCP/IP模型中，它與OSI模型中的高三層的任務(wù)相同，用于提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，比如文件傳輸、遠(yuǎn)程登錄、域名服務(wù)和簡單網(wǎng)絡(luò)管理等。應(yīng)用層協(xié)議（一）超文本傳輸協(xié)議HTTP用于Internet中的客戶機(jī)與WWW服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)傳輸；文件傳輸協(xié)議FTP實(shí)現(xiàn)主機(jī)之間的文件傳送；遠(yuǎn)程終端協(xié)議TELNET本地主機(jī)作為仿真終端，登錄到遠(yuǎn)程主機(jī)上運(yùn)行應(yīng)用程序；簡單郵件傳輸協(xié)議SMTP實(shí)現(xiàn)主機(jī)之間電子郵件的傳送；域名服務(wù)DNS用于實(shí)現(xiàn)主機(jī)名與IP地址之間的映射；二月2313IP地址概述一、IP地址概念為了實(shí)現(xiàn)主機(jī)間的通信，Internet采用一種全局通用的地址格式，為每一臺主機(jī)分配一個唯一不重復(fù)地址，以此屏蔽物理網(wǎng)絡(luò)地址的差異。這個地址稱為IP地址。二、IP地址物理含義（作用）用于標(biāo)識連入因特網(wǎng)上的每臺主機(jī)，它是每臺主機(jī)唯一的標(biāo)識。IP地址是全球認(rèn)可的通用地址格式，IP地址是全網(wǎng)唯一的。2/5/202314三、IP地址的格式基本的IP地址是分成4個字節(jié)的32位二進(jìn)制數(shù)。IP地址中的每一個8位位組用0～255之間的一個十進(jìn)制數(shù)表示

這些數(shù)之間用點(diǎn)(.)隔開最小的IPv4地址值為，最大的地址值為552/5/202315IP地址的表示方法

1、十進(jìn)制表示例：2、二進(jìn)制表示例： 11000000.10101000.00000000.00000001

Byte2

xxxxxxxx

Byte3

xxxxxxxx

Byte4

xxxxxxxx

Byte1

xxxxxxxx

上圖表示二進(jìn)制格式中的IP地址:X代表二進(jìn)制的0或1

注：在實(shí)際應(yīng)用中多用十進(jìn)制表示，每8位二進(jìn)制數(shù)對應(yīng)一位十進(jìn)制數(shù)。2/5/202316IP地址的分類

Internet組織已經(jīng)將地址進(jìn)行分類以適應(yīng)不同規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)。IP地址中的網(wǎng)絡(luò)地址分為（A、B、C、D、E）五類，每一類網(wǎng)絡(luò)可以從IP地址的第一個數(shù)字看出。網(wǎng)絡(luò)類決定了IP地址4個字節(jié)如何劃分成網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址部分。2/5/202317A類0xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx網(wǎng)絡(luò)主機(jī)

1—126224-2=16,777,214

D類1110xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx多播224—239E類11110xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx實(shí)驗(yàn)室保留240—255網(wǎng)絡(luò)主機(jī)B類10xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx128—191216-2=65534網(wǎng)絡(luò)主機(jī)C類110xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx192—22328-2=2542/5/202318注意：1、IP地址中，主機(jī)號全為0或全為1時分別作為本網(wǎng)絡(luò)地址和廣播地址使用，所以這個特殊的IP地址不能分配給用戶使用。2、D類網(wǎng)絡(luò)用于廣播，它可以將信息同時傳送到網(wǎng)上的所有設(shè)備，而不是點(diǎn)對點(diǎn)的信息傳送，這種網(wǎng)絡(luò)可以用來召開電視電話會議。3、127開頭的網(wǎng)絡(luò)地址作為測試地址。如:本機(jī)地址，主要用于測試。用漢語表示，就是“我自己”。在Windows系統(tǒng)中，這個地址有一個別名“Localhost”。特殊的IP地址

地址類型網(wǎng)絡(luò)號全0網(wǎng)絡(luò)號網(wǎng)絡(luò)號全1127主機(jī)號全0全0全1全1任意本機(jī)網(wǎng)絡(luò)直接廣播有限廣播回送用途系統(tǒng)啟動時使用標(biāo)識一個網(wǎng)絡(luò)在特定網(wǎng)絡(luò)上廣播在本地網(wǎng)絡(luò)上廣播測試舉例5555子網(wǎng)劃分就是利用IP地址和子網(wǎng)掩碼技術(shù)將一個含有較多主機(jī)的大網(wǎng)劃分為若干含有較少主機(jī)的小網(wǎng)，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)性能的優(yōu)化，提高網(wǎng)絡(luò)的安全。通過劃分子網(wǎng)，形成一個三層的結(jié)構(gòu)，即網(wǎng)絡(luò)號、子網(wǎng)號和主機(jī)號IP子網(wǎng)及其劃分子網(wǎng)的劃分對子網(wǎng)的劃分，可以將單個網(wǎng)絡(luò)的主機(jī)號分為兩個部分，其中一部分用于子網(wǎng)號編址，另一部分用于主機(jī)號編址。劃分子網(wǎng)號的位數(shù)，取決于具體的需要。若子網(wǎng)號所占的比特位越多，可分配給主機(jī)的位數(shù)就越少。22子網(wǎng)掩碼一、作用⑴子網(wǎng)掩碼的第一個作用是分割網(wǎng)絡(luò)。

把一個大的網(wǎng)絡(luò)分割為若干個小網(wǎng)絡(luò)，防止IP地址的浪費(fèi)。⑵子網(wǎng)掩碼的第二個作用是計算網(wǎng)絡(luò)號把自己IP和自己的子網(wǎng)掩碼進(jìn)行“與”操作，判斷兩臺主機(jī)是否在同一網(wǎng)段內(nèi)。二、格式子網(wǎng)掩碼是一個32位的二制地址，子網(wǎng)掩碼網(wǎng)絡(luò)地址，子網(wǎng)地址(netid)全為1，主機(jī)地址(hostid)全為0。三、子網(wǎng)掩碼的表示方法默認(rèn)表示。根據(jù)IP地址的類型判斷直接表示直接給出掩碼的4組數(shù)字，如說明子網(wǎng)掩碼的1的位數(shù)利用在IP地后加上子網(wǎng)掩碼中1的位數(shù)，如

51/24通過子網(wǎng)掩碼識別網(wǎng)絡(luò)地址TCP/IP對子網(wǎng)掩碼和IP地址進(jìn)行“按位與”的操作。經(jīng)過按位與運(yùn)算，可以將每個IP地址的網(wǎng)絡(luò)地址取出，從而知道IP地址所對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)號和主機(jī)號。

IP地址1100000010101000000001010000001111111111111111111111111100000000子網(wǎng)掩碼·

·

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·

·

·

·

按位邏輯與運(yùn)算·

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·110000001010100000000101

網(wǎng)絡(luò)號192.168.5

00000011主機(jī)號35.子網(wǎng)劃分實(shí)例確定子網(wǎng)掩碼確定標(biāo)識每一個子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)地址0011

92確定每個子網(wǎng)的主機(jī)地址范圍

練習(xí)

答案在windows操作系統(tǒng)中配置ICMP屬于網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，主要用于在主機(jī)與路由器之間傳遞控制信息，發(fā)送報告錯誤、交換受限控制和狀態(tài)信息等。當(dāng)遇到IP數(shù)據(jù)無法訪問目標(biāo)、IP路由器無法按當(dāng)前的傳輸速率轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包等情況時，會自動發(fā)送ICMP消息。我們可以通過Ping命令發(fā)送ICMP回應(yīng)請求消息并記錄收到ICMP回應(yīng)回復(fù)消息，通過這些消息來對網(wǎng)絡(luò)或主機(jī)的故障提供參考依據(jù)。我們在網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)常會使用到ICMP協(xié)議，只不過我們覺察不到而已。比如我們經(jīng)常使用的用于檢查網(wǎng)絡(luò)通不通的Ping命令，這個“Ping”的過程實(shí)際上就是ICMP協(xié)議工作的過程。Page

34對方可能裝有防火墻或已關(guān)機(jī)以外，還有就是本機(jī)的IP不正確和網(wǎng)關(guān)設(shè)置錯誤。Page

35TCP和UDP的區(qū)別TCP（傳輸控制協(xié)議）在正式收發(fā)數(shù)據(jù)前，必須和對方建立可靠的連接。一個TCP連接必須要經(jīng)過三次“握手對話”才能建立起來，其中的過程非常復(fù)雜，簡單理解這個過程。三次“對話”的目的是使數(shù)據(jù)包的發(fā)