常见网络协议概述课件

课本中出本中出现的各种的各种协议总结网网络工程工程0801班班1.课本中出现的各种协议总结网络工程0801班1.OSIOSI七七层模型功能模型功能(回回顾)应用用层表示表示层会会话层传输层网网络层数据数据链路路层物理物理层1234567提供提供应用程序接口用程序接口处理数据格式、数据加密等理数据格式、数据加密等建立、建立、维护和管理会和管理会话建立主机端到端建立主机端到端连接和数据接和数据传输路由路由选路和路和转发提供介提供介质访问、链路管理等路管理等比特流比特流传输2.OSI七层模型功能(回顾)应用层表示层会话层传输层网络层数据协议分分层的好的好处协议分分层可以使可以使协议各各层间相互独立，相互独立，层间的的标准接口方便了工程模准接口方便了工程模块化，信令化，信令简化，便于化，便于维护。每个。每个协议可以可以单独独进行行谈判，在判，在进行系行系统开开发时，模，模块化的化的设计允允许单独独对某个某个协议/软件件进行更新。行更新。对于网于网络应用程序来用程序来说,IP,IP将下将下层的物理网的物理网络硬件硬件隐藏了起来藏了起来.如果你如果你发明了一种新的物理明了一种新的物理网网络,并且想并且想让它在它在InternetInternet上投入使用上投入使用,你只你只需要再需要再为它写一个与它写一个与IPIP连接的接的驱动程序就可以程序就可以了了.这样,你使用的网你使用的网络应用程序不会因用程序不会因为硬件硬件技技术的的变化而化而发生任何生任何变化化.3.协议分层的好处协议分层可以使协议各层间相互独立，层间的标准接发送数据送数据:数据封装数据封装应用用层表示表示层会会话层传输层网网络层 数据数据链路路层 物理物理层dataTCP/UDP header 数据段IP header 数据包逻辑链路子路子层物理物理链路子路子层FCSLLCFCSMAC数据帧0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1Bit在在发送数据的送数据的时候，就候，就是一个封装数据的是一个封装数据的过程程.4.发送数据:数据封装应用层表示层会话层传输层网络层 数据链路层数据封装数据封装用用户数据数据用用户数据数据App头TCP头TCP头IP头TCP头IP头Eth头Eth尾尾应用数据用数据(块)TCP分分节IP分分组以太网以太网帧以太网以太网电缆发送方送方App头App头App头用用户数据数据用用户数据数据用用户数据数据5.数据封装应用TCPIP以太网驱动程序用户数据用户数据App接收数据接收数据:数据拆封数据拆封0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1dataFCSTCPIPLLCMAC在接收数据的在接收数据的时候，就是候，就是一个解封装数据的一个解封装数据的过成成.应用用层表示表示层会会话层传输层网网络层 数据数据链路路层 物理物理层逻辑链路子路子层物理物理链路子路子层数据段数据包数据帧Bit6.接收数据:数据拆封0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0应用数据（用数据（块）数据解封数据解封用用户数据数据用用户数据数据App头TCP头IP分分组 Eth头Eth尾尾以太网以太网帧以太网以太网电缆接收方接收方IP头TCP 分分节IP分分组TCP分分节应用数据用数据(块)7.应用数据（块）数据解封应用TCPIP以太网驱动程序用户数据完整的数据包完整的数据包传输过程演示程演示应用用层表示表示层会会话层传输层网网络层 链路路层 物理物理层应用用层表示表示层会会话层传输层网网络层 链路路层 物理物理层链路路层 物理物理层网网络层 链路路层 物理物理层网网络层 链路路层 物理物理层链路路层 物理物理层Data电脑交交换机机路由器路由器电脑交交换机机路由器路由器8.完整的数据包传输过程演示应用层表示层会话层传输层网络层 链路网网络协议结构构图Application LayerTransport LayerNetwork LayerData Link LayerPhysical Layer9.网络协议结构图PPP FrameRelay HDLC ETHPPP PPP 协议(peer to peer)(peer to peer)PPP 协议有三个组成部分 一个将 IP 数据报封装到串行链路的方法。链路控制协议 LCP(Link Control Protocol)。网络控制协议 NCP(Network Control Protocol)。10.PPP 协议(peer to peer)PPP 协议有三个组PPP 协议PPP PPP 协议应满足的需求足的需求简单这是首要的要求封装成帧 透明性 多种网络层协议 多种类型链路 差错检测 检测连接状态 最大传送单元 网络层地址协商 数据压缩协商 PPP 协议不需要的功能不需要的功能纠错 流量控制 序号 多点线路 半双工或单工链路 11.PPP 协议PPP 协议应满足的需求简单这是首要的要求PPPP PPP 协议的的帧格式格式1211字节12不超过 1500 字节PPP 帧先发送7EFF03FACFCSF7E协议信 息 部 分首部尾部PPP 有一个 2 个字节的协议字段。当协议字段为 0 x0021 时，PPP 帧的信息字段就是IP 数据报。若为 0 xC021,则信息字段是 PPP 链路控制数据。若为 0 x8021，则表示这是网络控制数据。12.PPP 协议的帧格式1211字节12不超过 1500 字节P以太网的以太网的 MAC 帧格式格式 以太网 MAC 帧物理层MAC层10101010101010 10101010101010101011前同步码帧开始定界符7 字节1 字节8 字节插入IP层目的地址 源地址类型数 据FCS6624字节46 1500IP 数据报MAC MAC 帧帧当数据字段的长度小于 46 字节时，应在数据字段的后面加入整数字节的填充字段，以保证以太网的 MAC 帧长不小于 64 字节。最短的帧长度：6+6+2+46+4=64字节最长的帧长度：6+6+2+1500+4=1518字节13.以太网的 MAC 帧格式 以太网 MAC 帧物理层MAC层1虚虚拟局域网使用的以太网局域网使用的以太网帧格式格式 802.3MAC 帧字节66246 15004MAC 帧目地地址源地址长度/类型数 据FCS长度/类型=802.1Q 标记类型 标记控制信息 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 VID 2 字节2 字节插入 4 字节的 VLAN 标记4用户优先级CFI虚虚拟局局域域网网协议允允许在在以以太太网网的的帧格格式式中中插插入入一一个个 4 字字节的的标识符符，称称为 VLAN 标记(tag)，用用来来指指明明发送送该帧的工作站属于哪一个虚的工作站属于哪一个虚拟局域网局域网。14.虚拟局域网使用的以太网帧格式 802.3字节66246 IP IP 数据数据报的格式的格式 可变部分首部04816192431版 本标志生 存 时 间协 议标 识区 分 服 务总 长 度片 偏 移填 充首 部 检 验 和源 地 址目 的 地 址可 选 字 段 （长 度 可 变）位首部长度数 据 部 分数 据 部 分首 部IP 数据报固定部分发送在前15.IP 数据报的格式 可变首04816192431版 本标志生IP IP 数据数据报的格式的格式 由于首部长度占4位则 最长首部为1111=15 15*4=60字节最短首部为0101=5 5*4=20字节首部的前一部分是固定首部的前一部分是固定长度，共度，共 20 20 字字节，是所有是所有 IP IP 数据数据报必必须具有的。具有的。在首部的固定部分的后面是一些可在首部的固定部分的后面是一些可选字段，字段，其其长度是可度是可变的。的。16.IP 数据报的格式 由于首部长度占4位则16.网网际控制控制报文文协议 ICMPICMP网际控制报文协议 ICMP(Internet Control Message Protocol)。ICMP ICMP 报文文的的种种类有有两两种种，即即 ICMP ICMP 差差错报告告报文文和和 ICMP ICMP 询问报文文。ICMP ICMP 报文文的的前前 4 4 个个字字节是是统一一的的格格式式，共共有有三三个个字字段段：即即类型型、代代码和和检验和和。接接着的着的 4 4 个字个字节的内容与的内容与 ICMP ICMP 的的类型有关。型有关。17.网际控制报文协议 ICMP网际控制报文协议 ICMP(InICMP ICMP 报文的格式文的格式类型型代代码检验和和这4 个字个字节取决于取决于ICMP报文文 的的类型型ICMP的数据部分（的数据部分（长度取决于度取决于类型）型）04831ICMP报文8字节终点不可达 源点抑制(Source quench)时间超过 参数问题 改变路由（重定向）(Redirect)ICMP 差差错报告告报文文5种种ICMP 询问报文有两种文有两种 回送请求和回答报文时间戳请求和回答报文18.ICMP 报文的格式类型代码检验和这4 个字节取决于ICMPICMP ICMP 差差错报告告报文文首部IP 数据报ICMP 的前 8 字节装入 ICMP 报文的 IP 数据报IP 数据报首部ICMP 差错报告报文8字节收到的 IP 数据报IP 数据报首部8字节ICMP 差错报告报文IP 数据报的数据字段19.ICMP 差错报告报文首部IP 数据报ICMP 的装入 IC因特网的路由因特网的路由选择协议 内部网关内部网关协议 IGP：具体的：具体的协议有多种，如有多种，如 RIP 和和 OSPF 等。等。外部网关外部网关协议 EGP：目前使用的：目前使用的协议就是就是 BGP。20.因特网的路由选择协议 内部网关协议 IGP：具体的协议有多种内部网关内部网关协议 RIPRIP(Routing Information Protocol)(Routing Information Protocol)收到相收到相邻路由器（其地址路由器（其地址为 X）的一个）的一个 RIP 报文：文：(1)先修改此先修改此 RIP 报文中的所有文中的所有项目：把目：把“下一跳下一跳”字段中的地址字段中的地址都改都改为 X，并把所有的，并把所有的“距离距离”字段的字段的值加加 1。(2)对修改后的修改后的 RIP 报文中的每一个文中的每一个项目，重复以下步目，重复以下步骤：若若项目中的目的网目中的目的网络不在路由表中，不在路由表中，则把把该项目加到路由表中。目加到路由表中。否否则 若下一跳字段若下一跳字段给出的路由器地址是同出的路由器地址是同样的，的，则把收到的把收到的项目目替替换原路由表中的原路由表中的项目。目。否否则 若收到若收到项目中的距离小于路由表中的距离，目中的距离小于路由表中的距离，则进行更新，行更新，否否则，什么也不做。，什么也不做。(3)若若 3 分分钟还没有收到相没有收到相邻路由器的更新路由表，路由器的更新路由表，则把此相把此相邻路路由器由器记为不可达路由器，即将距离置不可达路由器，即将距离置为16（距离（距离为16表示不可达）。表示不可达）。(4)返回。返回。距离向量算法距离向量算法21.内部网关协议 RIP(Routing InformatiRIP2 RIP2 协议的的报文格式文格式 4 字节RIP 报文路由信息（20 字节/路由）可重复出现最多 25 个IP 数据报路由标记网络地址地址族标识符距离(1-16)IP 首部UDP 首部首部路由部分必为 0版本命令 4 字节子网掩码下一跳路由器地址UDP 用户数据报RIP报文的最大文的最大长度度（最多 25 个路由）：4+20*25=504字节RIP协议使用运使用运输层的的UDP进行行传送（送（UDP的端口：的端口：520）22.RIP2 协议的报文格式 4 字节RIP 报文路由信息IP 内部网关内部网关协议 OSPFOSPF(Open Shortest Path First)(Open Shortest Path First)OSPF 的五种分组类型：类型型1 1，问候候(Hello)(Hello)分分组。类型型2 2，数据，数据库描述描述(Database Description)(Database Description)分分组。类型型3 3，链路状路状态请求求(Link State Request)(Link State Request)分分组。类型型4 4，链路状路状态更新更新(Link State Update)(Link State Update)分分组，用洪泛法用洪泛法对全网更新全网更新链路状路状态。类型型5 5，链路状路状态确确认(Link State(Link State Acknowledgment)Acknowledgment)分分组。23.内部网关协议 OSPF(Open Shortest PaIP 数据报OSPF 分分组 IP数据报首部OSPF 分组OSPF 分组首部类型 1 至类型 5 的 OSPF 分组24 字节081631版 本路 由 器 标 识 符类 型分 组 长 度检 验 和鉴 别位鉴 别区 域 标 识 符鉴 别 类 型24.IP 数据报OSPF 分组 IP数据报首部OSPF 分组OSBGP 报文BGP 报文通用首部BGP 报文主体部分类 型长 度标 记TCP首部IP 首部BGP 报文TCP 报文BGP 报文具有通用的首部文具有通用的首部25.BGP 报文BGP 报文通用首部BGP 报文主体部分类 型长运运输层的两个主要的两个主要协议TCP/IP 的运的运输层有两个不同的有两个不同的协议：(1)用用户数据数据报协议 UDP (User Datagram Protocol)(2)传输控制控制协议 TCP (Transmission Control Protocol)26.运输层的两个主要协议TCP/IP 的运输层有两个不同的协议：UDP UDP 是面向是面向报文的文的 IP 数据报的数据部分IP 首部IP 层UDP 首部UDP 用户数据报的数据部分运输层应用层报文应用层27.UDP 是面向报文的 IP 数据报的数据部分IP 首部IP UDP 的首部格式 伪首部源端口目的端口长 度检验和数 据首 部UDP长度源 IP 地址目的 IP 地址017IP 数据报字节44112122222字节发送在前数 据首 部UDP 用户数据报28.UDP 的首部格式 伪首部源端口目的端口长 度检验和数 伪首部源端口目的端口长 度检验和数 据首 部UDP长度源 IP 地址目的 IP 地址017IP 数据报字节44112122222字节发送在前数 据首 部UDP 用户数据报在计算检验和时，临时把“伪首部”和 UDP 用户数据报连接在一起。伪首部仅仅是为了计算检验和。29.伪首部源端口目的端口长 度检验和数 据首 TCP首部20 字节的固定首部目 的 端 口数据偏移检 验 和选 项 （长 度 可 变）源 端 口序 号紧 急 指 针窗 口确 认 号保 留FIN32 位SYNRSTPSHACKURG位 0 8 16 24 31填 充TCP 数据部分TCP 首部TCP 报文段IP 数据部分IP 首部发送在前TCP 报文段的首部格式 30.TCP20 字节的目 的 端 口数据检 验 和HTTP HTTP 的的报文文结构（构（请求求报文）文）方 法URL版 本首部字段名首部行:值首部字段名值:实体主体（通常不用）请求行空格回车换行:CRLFCRLFCRLFCRLF“URL”是所请求的资源的 URL。31.HTTP 的报文结构（请求报文）方 法URL版 本HTTP HTTP 的的报文文结构（构（请求求报文）文）方 法URL版 本首部字段名首部行:值首部字段名值:实体主体（通常不用）请求行空格回车换行:CRLFCRLFCRLFCRLF“版本”是 HTTP 的版本。32.HTTP 的报文结构（请求报文）方 法URL版 本HTTP HTTP 的的报文文结构（响构（响应报文）文）版 本状态码短 语首部字段名首部行:值首部字段名值:实体主体（有些响应报文不用）状态行空格回车换行:CRLFCRLFCRLFCRLF响应报文的开始行是状态行。状态行包括三项内容，即 HTTP 的版本，状态码，以及解释状态码的简单短语。开始行33.HTTP 的报文结构（响应报文）版 本状态码短 语