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第四章 TCP/IP协议,第四章 TCP/IP协议,TCP/IP协议概述 TCP/IP协议模型 应用层协议 传输层协议 网间层协议 IP地址 子网划分,TCP/IP,一组通信协议（传输协议） Transmission Control Protocol / Internet Protocol TCP/IP协议的产生 ARPANET,TCP/IP协议,RFC （Request For Comments） 关于Internet和ARPANET的技术文档 协议，概念的标准 WWW.IETF.ORG,TCP/IP协议模型,TCP/IP模型 OSI模型,Data Flow,TCP/IP协议集,TCP/IP体系结构,TCP/IP 协议模型,TCP/IP 应用层,HTTP/HTTPS FTP SMTP POP3 Telnet SNMP NNTP,TCP/IP 传输层,TCP UDP,Application,Transport,Internet,Host to Network,TCP,面向连接的协议Connection-Oriented 可以保证数据传输的正确性 建立连接 传输机制 HTTP, FTP等,UDP,非面向连接的协议Connectionless 不能保证数据传输的正确性，靠上层保证 无需建立连接，减少了通讯的开销 可发送广播帧 DNS寻址，SNMP等,TCP帧结构,0 1 2 3 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 +-+-+ | Source Port | Destination Port | +-+-+ | Sequence Number | +-+ | Acknowledgment Number | +-+-+-+ | Data | |U|A|P|R|S|F| | | Offset| Reserved |R|C|S|S|Y|I| Window | | | |G|K|H|T|N|N| | +-+-+-+ | Checksum | Urgent Pointer | +-+-+-+ | Options | Padding | +-+-+ | data | +-+,TCP帧结构,0 1 2 3 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 +-+-+ | Source Port | Destination Port | +-+-+ | Sequence Number | +-+ | Acknowledgment Number | +-+-+-+ | Data | |U|A|P|R|S|F| | | Offset| Reserved |R|C|S|S|Y|I| Window | | | |G|K|H|T|N|N| | +-+-+-+ | Checksum | Urgent Pointer | +-+-+-+ | Options | Padding | +-+-+ | data | +-+,包丢失避免,Sender,Receiver,Send1,ACK 2,Send2,Send2,ACK 2,SYN 1,SYN 2,SYN 2,ACK 3,第二个包没收到,建立连接,3-Way Handshake for Connection Synchronization 交换初始序列号ISN A-B SYN my sequence number is 1 AB ACK your sequence number is 130,用窗口进行流控制,用窗口进行流控制,UDP帧结构,0 1 2 3 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 +-+-+ | Source Port | Destination Port | +-+-+ | Length | Checksum | +-+ | data octets . +- .,TCP/IP的传输层,端口号Port 标识应用层某种具体的服务 16 bit 0-65535 0-1023保留,TCP/IP的传输层,端口号Port 标识某种具体的服务 16 bit 0-1023保留 0-65535 套接字 Socket 标识应用程序间的连接 TCP or UDP + IP + Port,常用的TCP端口号,端口号 20 FTP server (data channel)； 21 FTP server (control channel)； 23 Telnet server； 25 SMTP server； 80 Web server (HTTP)； 110 POP3 server； 139 NetBIOS session service,常用的UDP端口号,端口号 53 DNS name queries； 69 Trivial File Transfer Protocol (TFTP)； 137 NetBIOS name service； 138 NetBIOS Datagram service； 161 Simple Network Management Protocol (SNMP)； 520 Routing Information Protocol (RIP),TCP和UDP的比较,服务性质 传输可靠性 传输开销，速度 传输类型 是否广播,Internet层,Application,Transport,Internet,Host to Network,IP Internet Protocol ICMP Internet Control Message Protocol IGMP Internet Group Management Protocol ARP Address Resolution Protocol RARP Reverse ARP,ARP,Address Resolution Protocol 地址解析协议,ARP,IP - MAC解析 广播 ARP Cache ARP a 在路由器上 察看ARP Cache的命令 清除ARP Cache,RARP,Reverse Address Resolution Protocol 反地址解析协议 MAC-IP获得 广播 RARP的应用场景,ICMP,Internet Control Messages Protocol 网间消息控制协议,ICMP,作用 让发送者知道数据包传输过程中出现的问题 必须被所有TCP/IP的主机实现 是否用IP协议传输？ 应用 PingEcho, Echo Reply 网络不可达Destination Unreachable,IP协议,Internet Protocol,IP帧格式,0 1 2 3 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 +-+-+-+-+ |Version| IHL |Type of Service| Total Length | +-+-+-+-+-+ | Identification |Flags| Fragment Offset | +-+-+-+-+ | Time to Live | Protocol | Header Checksum | +-+-+ | Source Address | +-+ | Destination Address | +-+-+ | Options | Padding | +-+-+,IP帧格式,0 1 2 3 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 +-+-+-+-+ |Version| IHL |Type of Service| Total Length | +-+-+-+-+-+ | Identification |Flags| Fragment Offset | +-+-+-+-+ | Time to Live | Protocol | Header Checksum | +-+-+ | Source Address | +-+ | Destination Address | +-+-+ | Options | Padding | +-+-+,IP地址,逻辑地址，用于标识网络中的主机,IP地址,32位二进制数 点分4组,每组8位 每8位一个字节（byte） 169. 254. 0. 1 10101001. 11111110. 00000000. 00000001,Converting to Binary Format,IP 地址,规定,Net ID 和Host ID 二进制位不能全0 全1 IP10.0.0.1 Net ID 10.0.0.0 本地广播 10.255.255.255 子网广播 255.255.255.255,IP Address Classes,IP 分类,Class A 0 xxxxxxx.x.y.z 1 126.x.y.z Class B 10 xxxxxx.x.y.z128 191.x.y.z Class C 110 xxxxx.x.y.z192 223.x.y.z Class D 1110 xxxx.x.y.z224 239.x.y.z Class E 11110 xxx.x.y.z 240,Class A,0 xxxxxxx . 00000000 . 00000000 . 00000000,00000000 . 00000000 . 00000000,01111110 .,1 . 0 . 0 . 0 ,126 . 0 . 0 . 0,网络号范围：,00000001 . xxxxxxxx . xxxxxxxx . xxxxxxxx,00000001 .,00000001 .,主机范围: 1 . 0 . 0 . 0,1 . 0 . 0 . 1 ,1 . 255 . 255 . 254,00000001 .,00000000 . 00000000 . 00000000,00000000 . 00000000 . 00000001,11111111 . 11111111 . 11111110,Class B,10 xxxxxx . xxxxxxxx . 00000000 . 00000000,. 00000000 . 00000000,10111111 . 11111111,128 . 0 . 0 . 0 ,191 . 255 . 0 . 0,网络号范围：,10000000 . 00000001 . xxxxxxxx . xxxxxxxx,10000000 . 00000000 .,10000000 . 00000000 .,主机范围: 128 . 0 . 0 . 0,128 . 0 . 0 . 1 ,128 . 0 . 255 . 254,10000000 . 00000000,. 00000000 . 00000000,00000000 . 00000001,11111111 . 11111110,Class C,110 xxxxx . xxxxxxxx . xxxxxxxx . 00000000,. 00000000,11011111 . 11111111 . 11111111,192 . 0 . 0 . 0 ,223 . 255 . 255 . 0,网络号范围：,11000000 . 00000000 . 00000000 . xxxxxxxx,11000000 . 00000000 . 00000000 .,11000000 . 00000000 . 00000000 .,主机范围: 192 . 0 . 0 . 0,192 . 0 . 0 . 1 ,192 . 0 . 0 . 254,11000000 . 00000000 . 00000000,. 00000000,00000001,11111110,IP,网络数主机数 A类27 - 2224 2 B类214 216 2 C类22128 2 D类组播 E类保留,特殊的IP地址,0.0.0.0 255.255.255.255 127.0.0.1,合法的主机IP?,0.0.0.0 1.1.1.1 12.0.1.0 12.0.1.255 127.0.0.4 131.107.0.255 222.0.0.255 225.0.0.1,Subnet Mask,子网掩码,Subnet Mask,IP:192.168.1.1 Subnet Mask:255.255.255.0 Net ID: 192.168.1.0 11000000. 10101000. 00000001. 00000001 11111111. 11111111. 11111111. 00000000 11000000. 10101000. 00000001. 00000000,子网掩码的作用,区分Network ID和Host ID 确定目标主机所在的网络 “与”运算,Subnet Mask,Default Subnet Mask Class A - 255.0.0.0 Class B - 255.255.0.0 Class C - 255.255.255.0,确定目标网络的过程,TCP/IP初始化时 本机IP “与”本机子网掩码=本网络号 发送数据时 目标IP “与”本机子网掩码=目标网络号 目标网络号和本网络号比较 相同,说明在本网络 不相同,数据包发往 Gateway,数据帧格式,相同 不相同,子网掩码表示法,一种新的子网掩码的表示法 192.168.0.1 255.255.255.0 192.168.0.1/24,CIDR表示法,Classless Inter-Domain Routing (CIDR) 不再遵从A,B,C类地址的缺省子网掩码 10.0.0.0/16 128.64.1.0/24 192.168.1.64/26,子网划分,子网划分,Subnetting IP子网 (Subnet) 不同访问技术的网络处于不同子网 减少网络 拥塞 广播,借位原则,从Host ID高位起划分子网 借位连续 最少要借2个二进制位 子网ID不能全为0 子网ID不能全为1,Subnet ID,.xxxxxxxx.xxxxxxxx,.00 .01 .10 .11,000000.00000000 000000.00000000,131.107.64.0 131.107.128.0,11111111.11111111.11000000.00000000,10000011.01101011.,131.107,Subnet Mask: 255.255.192.0,Subnet ID,10000011.01101011.01000000.00000000,000000.00000001,111111.11111110,10000011.01101011.01,10000011.01101011.01,主机范围：,131.107.64.1, 131.107.127.254,子网1: 131.107.64.0,IP：,11111111.11111111. 11000000.00000000,Mask：,255.255.192.0,Subnet ID,10000011.01101011.10000000.00000000,000000.00000001,111111.11111110,10000011.01101011.10,10000011.01101011.10,主机范围：,131.107.128.1, 131.107.191.254,子网2: 131.107.128.0,IP：,11111111.11111111. 11000000.00000000,Mask：,255.255.192.0,划分子网试题,128.0.0.0/16 划分5个子网 子网： 主机范围： 192.168.1.0/24 划分3个子网 子网： 主机范围：,路由的过程,连接两以太网的路由器的路由过程,发送数据包的主机填写的包头,路由的过程,连接两以太网的路由器的路由过程,发送数据包的主机填写的包头,路由器修改后的包头,路由的过程,发送数据包的主机填写的包头,路由的过程,RTA修改后的包头,发送数据包的主机填写的包头,路由的过程,RTA修改后的包头,发送数据包的主机填写的包头,RTB修改后的包头,私有IP地址,Public IP和Private IP InterNIC保留的Private IP 10.0.0.0255.0.0.0 172.16.0.0255.240.0.0 192.168.0.0255.255.0.0,地址耗尽问题,
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