TCPIP協(xié)議集簡介學習課件

12.1網(wǎng)絡模型2.1.1OSI模型2.1.2TCP/IP模型22.1.1OSI模型

OSI模型是國際標準化組織ISO和因特網(wǎng)工程部IETF定義的，中文名稱為開放系統(tǒng)互連。3ISO體系結構ApplicationPresentationSessionTransportEndhostOneormorenodeswithinthenetworkNetworkDatalinkPhysicalNetworkDatalinkPhysicalNetworkDatalinkPhysicalApplicationPresentationSessionTransportEndhostNetworkDatalinkPhysical4

ISO利用這個模型實際開發(fā)了一系列的開放式網(wǎng)絡協(xié)議，但是這些協(xié)議并沒有得到廣泛的應用。模型的每一層都向相鄰的層提供服務，實際流向都是從頂端的應用層開始的，每一層實現(xiàn)不同的功能，數(shù)據(jù)流由物理層流向其他主機。從邏輯的觀點來看，模型的每一層都可以和其遠端的對等層通信，他們只需要考慮各自之間的通信而不必涉及到其他層次的操作。例如：應用層軟件只須考慮到與遠端應用層的通信而不必了解數(shù)據(jù)是如何傳到遠端的應用層上的，不管物理上是光纜還是10Base-T的；同樣的，物理層只關心同遠端節(jié)點系統(tǒng)物理層數(shù)據(jù)的接發(fā)而不理會其他層次的策略。5物理層功能：物理層負責數(shù)據(jù)以比特流的形式在物理介質中傳輸物理介質：就是實際連接網(wǎng)絡的設備，不同的接入技術使用不同的介質。比如：HFC使用光纖和同軸電纜；普通的調制解調器、ISDN和ADSL使用的是銅制雙絞線；無線接入網(wǎng)使用的是無線頻譜。采用的信號技術：電信號和光信號物理層還解決了數(shù)據(jù)傳輸?shù)木幋a和解碼問題，例如：到底是用蔓徹斯特編碼還是4B/5B編碼6數(shù)據(jù)鏈路層功能：數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議在一個單獨的鏈路上移動數(shù)據(jù)報，數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議定義了在鏈路各端的節(jié)點之間交換數(shù)據(jù)單元的格式以及這些這些節(jié)點發(fā)送和接收這些數(shù)據(jù)報單元時進行的活動。確保網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)的可靠傳輸數(shù)據(jù)單元形式：Frame鏈路層協(xié)議：以太網(wǎng)（Ethernet）、令牌環(huán)、FDDI和PPP特性：可以在路徑的不同鏈路中用不同的鏈路層協(xié)議處理數(shù)據(jù)報7網(wǎng)絡層功能：管理節(jié)點間的網(wǎng)絡連接，主要實現(xiàn)有三個功能：

1.確定路徑（選路）

2.交換分組

3.呼叫建立路由算法：距離向量（DV）鏈路狀態(tài)（LS）8傳輸層

數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能：

鏈路管理：數(shù)據(jù)鏈路的建立、維持和釋放；

幀同步：收方能從收到的比特流中區(qū)分一幀開始和結束的地方；

流量控制：發(fā)方發(fā)送數(shù)據(jù)的速率必須使收方來得及接收；

差錯控制：收方收到有差錯的數(shù)據(jù)幀時，能檢錯重傳或糾錯；

透明傳輸：不管所傳數(shù)據(jù)是什么樣的比特組合，收方都能正確接收。并能將數(shù)據(jù)與控制信息分開；

尋址：保證每一幀都能發(fā)送到目的站。9會話層和表示層會話層負責計算機之間會話的建立和管理表示層負責解釋數(shù)據(jù)并把數(shù)據(jù)轉換后的結果送到應用層10

應用層任務為用戶提供服務。應用層協(xié)議規(guī)定應用進程在通信時所遵循的協(xié)議。112.1.2TCP/IP模型應用層表示層會話層傳輸層終端機網(wǎng)絡層鏈路層物理層應用層傳輸層終端機網(wǎng)絡層網(wǎng)絡訪問OSI模型TCP/IP模型122.2TCP/IP網(wǎng)際協(xié)議[IP]傳輸控制協(xié)議[TCP]用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議[UDP]地址解釋協(xié)議[ARP]網(wǎng)際控制報文協(xié)議[ICMP]13Figure2-11協(xié)議運行（實現(xiàn)）層次圖14應用層應用層表示層會話層傳輸層傳輸層網(wǎng)絡層網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層物理層網(wǎng)絡接入層超文本傳輸文件傳輸電子郵件終端仿真域名文件傳輸客戶/服務器網(wǎng)絡管理HTTPRfc2068FTPRfc959SMTPRfc854TELNETRfc854DNSRfc10341035TFTPRfc783NSFRfc101410571094SNMPRfc11571901~102271~75傳輸控制協(xié)議（TCP）

rfc793用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議（UDP）

rfc768地址解釋協(xié)議（ARP）

rfc826903互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（IP）

rfc791互聯(lián)網(wǎng)控制報文協(xié)議（ICMP）

rfc792網(wǎng)卡：以太網(wǎng)、令牌環(huán)、ARCNET、MAN和WANrfc89410421201傳輸介質：雙絞線、同軸、光纖、無線介質ARPA層OSI層152.2.1網(wǎng)際協(xié)議[IP]

IP協(xié)議是異地間數(shù)據(jù)包傳輸最基本的協(xié)議集，在網(wǎng)絡層實現(xiàn)，提供無連接、無確認的服務，下面給出IP協(xié)議的特性：

a.因為IP是無連接的，所以每個數(shù)據(jù)都作為獨立的單元傳輸

b.IP協(xié)議無須確認，不提供對數(shù)據(jù)包是否到達、目的地的檢測機制

c.IP不關心數(shù)據(jù)包通過因特網(wǎng)傳輸時所取的路徑，路由選擇有其他協(xié)議完成。16與IP協(xié)議配套使用的協(xié)議地址解析協(xié)議ARP反向地址解析協(xié)議RARP因特網(wǎng)控制報文協(xié)議ICMP在網(wǎng)絡層，Internet可以看成是自治系統(tǒng)的集合，是由網(wǎng)絡組成的網(wǎng)絡。網(wǎng)絡之間互連的紐帶是IP協(xié)議。17IP數(shù)據(jù)報－首部格式IP數(shù)據(jù)報首部=固定部分（20個字節(jié)）

+變長的可選部分（最長40字節(jié)）18面向連接的服務；全雙工點對點通信；完全可靠（無丟失、無重復、無亂序）；可靠的連接建立和連接釋放。2.2.2傳輸控制協(xié)議[TCP]19TCP報文格式TCP報文格式20TCP的序號和確認TCP是基于字節(jié)流的。對每一個字節(jié)編一個號。在建立連接時，雙方商定初始序號。發(fā)送序號（4字節(jié)）報文段中的第一個數(shù)據(jù)字節(jié)的序號?？蓪?GB數(shù)據(jù)進行編號，可保證序號重復時，舊序號的數(shù)據(jù)已在網(wǎng)絡中消失。確認序號（4字節(jié)）期望下次收到的第一個數(shù)據(jù)字節(jié)的序號（當前報文段中的最后一個數(shù)據(jù)字節(jié)的序號+1）；并對收到的報文段表示確認。采用了捎帶確認技術和累積確認技術。21TCP首部的長度（4bit）長度單位為32位字，包含可選項域；6位的標志位，置1表示有效URG：發(fā)送緊急數(shù)據(jù)。表明此報文不按排隊順序來傳送，優(yōu)先發(fā)送。它與緊急指針配合使用；ACK：確認序號是否有效；PSH：指示接收方將數(shù)據(jù)不做緩存，立即向上遞交給應用進程進行處理立刻上送；RST：由于不可恢復的錯誤重置連接；SYN：用于連接建立指示；FIN：用于連接釋放指示。22TCP傳輸策略TCP的流量控制采用可變發(fā)送窗口；窗口大小為0時，正常情況下，發(fā)送方不能再發(fā)TCP報文段，但有兩個例外緊急數(shù)據(jù)可以發(fā)送；為防止死鎖，發(fā)送方可以發(fā)送1字節(jié)的TCP報文段，以便讓接收方重新聲明確認號和窗口大小。如何改進傳輸層的性能？策略1：發(fā)送方緩存應用程序的數(shù)據(jù)，等到形成一個比較大的段再發(fā)出；策略2：在沒有可能進行“捎帶”的情況下，接收方延遲發(fā)送確認報文段；232.2.3用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議－UDP無連接的服務只是在IP的數(shù)據(jù)報上增加了端口功能。UDP數(shù)據(jù)報的最大長度=65535－20=65515字節(jié)（IP數(shù)據(jù)報的最大長度－IP數(shù)據(jù)報的最小首部）242.2.4地址解析協(xié)議ARP

解決IP地址與MAC地址的轉換（映射）問題。IP地址是主機在網(wǎng)絡層中的地址，為32bit；MAC地址是數(shù)據(jù)鏈路層中的硬件地址，為48bit；要發(fā)送的IP數(shù)據(jù)報必須轉變?yōu)镸AC幀，才能發(fā)送到網(wǎng)絡。因此需要在IP地址和MAC地址之間進行轉換；若用戶使用主機名字標識主機，因此需要在主機名字和IP地址之間進行轉換；對于小型網(wǎng)絡，主叫主機通過hosts文件（主機名字到IP地址轉換的映射表）進行轉換；對于大型網(wǎng)絡，主叫主機通過網(wǎng)絡中的域名系統(tǒng)DNS的服務器進行轉換；25每個主機有一個ARP高速緩存，里面有IP地址到硬件地址的映射表；主機A首先在ARP高速緩存中查找主機B的IP地址對應的硬件地址，然后將此硬件地址寫入MAC幀，再通過局域網(wǎng)發(fā)往此硬件地址。26

若ARP高速緩存中沒有主機B的映射項，主機自動運行ARP進程來尋找主機B的硬件地址：

①ARP進程廣播發(fā)送一個ARP請求分組，內含主機B的IP地址；

②所有主機上運行的ARP進程都收到此ARP請求分組；

③主機B在ARP請求分組中見到自己的IP地址，就向主機A發(fā)送一個ARP響應分組，內含主機B的硬件地址；

④主機A收到主機B的ARP響應分組后，就在ARP高速緩存中寫入主機B的IP地址到硬件地址的映射。27反向地址解析協(xié)議RARP

解決MAC地址與IP地址的轉換（映射）問題。主要用于無盤工作站啟動；RARP的工作過程：–在局域網(wǎng)中有一個主機充當RARP服務器；內建硬件地址到IP地址的映射表。–無盤工作站廣播發(fā)送一個RARP請求分組，內含自己的硬件地址；–RARP服務器收到RARP請求分組后，從映射表中查出該無盤工作站的IP地址，然后發(fā)回一個RARP響應分組，內含無盤工作站的IP地址；–無盤工作站收到RAR