第3章TCPIP网络协议

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第3章,TCP/IP,网络协议,本章主要内容,TCP/IP,协议的体系结构,网间网层的,IP,子协议,网间网层其他协议,传输层:,TCP,协议、,UDP,协议,应用层协议,TCP/IP,网络工具,DHCP,服务和,DHCP,服务器,DNS,服务和,DNS,服务器,3.1,TCP/IP,的体系结构,应 用 层,传 输 层,网 间 网 层,网络接口层,Http、ftp、pop3、,smtp,Telnet、IE、Outlook,等,TCP、UDP,IP、ARP、RARP、ICMP,等,应 用 层,传 输 层,网 络 层,物理层和数链层,OSI,TCP/IP,TCP/IP,的各层主要子协议,网络接口层：,是,TCP/IP,提供与各种物理网络的接口（具体协议由各物理网络提供）,TCP/IP,各层对数据的处理,请点击,3.2网间网层的-,IP,协议,IP,协议（,Internet,protocoL,):,是核心协议，具有对,IP,地址的管理功能；子网划分；为数据包路由选择等功能。,3.2.1网间网层的-,IP,协议,IP,地址管理,IP,地址有固定的格式：32位二进制数，分成4段（每段8位），中间用“.”分隔，常用4个十进制数表示。如：,10101100.00010000.00000000.00001010,172.16.0.10,3.2.1网间网层的-,IP,协议,IP,地址管理,接入,INTERNET,的每台主机必需有一个,IP,地址。主机获取,IP,地址方式：,静态分配：手工设置（,步骤,）,动态分配：要借助,DHCP,服务（,原理,）,3.2.1网间网层的-,IP,协议,IP,地址管理,IP,地址的分类：,第一字节范围,用 殊,A,类,1126,可供用户分配,B,类,128191,可供用户分配,C,类,192223,可供用户分配,D,类,224239,有特殊之用，不可供用户自由分配,E,类,240254,保留，也不可供用户自由分配,另外：,127.0.0.1默认为任何主机的,IP,地址，不可供用户分配。,3.2.1网间网层的-,IP,协议,IP,地址管理,IP,地址由“网络号”+“主机号”组成,一个人的身份证号码：,3 4 0 1 25801012233,地区代码,个人标识代码,一个主机的,IP,地址：192.168.0. 10,网络号,主机号,3.2.1网间网层的-,IP,协议,IP,地址管理,IP,地址由“网络号”+“主机号”组成,网络号：,用于表示该机所在的网络标识,主机号：,用于表示该机在该网络中区别其他主机的标识,应用原则：,网络号相同的主机，处于同一网段中；同一网段中，不允许有主机号相同的主机,3.2.1网间网层的-,IP,协议,IP,地址管理,IP,地址由“网络号”+“主机号”组成,一般情况下,A、B、C,三类,IP,地址中的网络号和主机号的划分,网络号,主机号,例,A,类,第1字节,第2、3、4字节,120.98.108.1,B,类,第1、2字节,第3、4字节,172.16.0.11,C,类,第1、2、3字节,第4字节,192.168.0.5,3.2.1网间网层的-,IP,协议,子网划分,因特网规模的急剧增长，对,IP,地址的需求激增，带来的问题是：,IP,地址资源的严重匮乏,路由表规模的急速增长,解决办法：,从主机号部分拿出几位作为子网号,这种在原来,IP,地址结构的基础上增加一级结构的方法称为,子网划分,。,前提：网络规模较小，,IP,地址空间没有全部利用。,例如：五个,LAN，,主机数为30，25，20，15,10均少于,C,类地址允许的主机数。为这五个,LAN,申请5个,C,类,IP,地址显然有点浪费。,子网划分举例,例如：,C,类网络192.168.1.0，主机号部分的前三位用于标识子网号，即：,11000000 10101000 00000001,xxx,yyyyy,网络号+子网号,新的主机号部分,子网号为全“0”全“1”不能使用，于是划分出2,3,-2=6个子网，子网地址分别为：,11000000 10101000 00000001,001,00000 - 192.168.1.32,11000000 10101000 00000001,010,00000 - 192.168.1.64,11000000 10101000 00000001,011,00000 - 192.168.1.96,11000000 10101000 00000001,100,00000 - 192.168.1.128,11000000 10101000 00000001,101,00000 - 192.168.1.160,11000000 10101000 00000001,110,00000 - 192.168.1.192,子网掩码（,Subnet Mask）,子网划分后，如何识别不同的子网？,解决：采用,子网掩码,来分离网络号和主机号。,子网掩码格式：32比特，网络号(包括子网号)部分全为“1”，主机号部分全为“0”。,“网络号+子网号”部分,“主机号”部分,11 11 00 . 00,子网掩码既不能作为,IP,地址使用，也不同单独存在，必须结合,IP,地址一起使用。,子网掩码使用规则,子网掩码计算,前面的例子中：网络号24位，子网号3位，总共27位。所以子网掩码为：,11111111,11111111,11111111,11100000,即 255 . 255 . 255 . 224,缺省子网掩码：,A,类：255.0.0.0,B,类：255.255.0.0,C,类：255.255.255.0,子网地址计算,子网掩码,IP,地址，结果就是该,IP,地址的网络号。,例如：,IP,地址192.168.1.203，子网掩码255.255.255.224,11000000 10101000 00000001 110,01011, 11111111 11111111 11111111 111 00000,11000000 01110101 00000001 110,00000,子网地址为：192.168.1.192,主机号为：11,主机之间要能够通信，它们必须在同一子网内，否则需要使用路由器（或网关）实现互联。,子网规划举例,网络分配了一个,C,类地址：192.198.3.0。假设需要12个子网，每个子网有13台主机。,试确定各子网地址和子网掩码。,1）对,C,类地址，要从最后8位中分出几位作为子网地址：,2,3,122,4,，选择4位作为子网地址，共可提供,14个子网地址。,2）检查剩余的位数能否满足每个子网中主机台数的要求, 子网地址为4位，故还剩4位可以用作主机地址。而 2,4,13+2，所以可以满足每子网13台主机的要求。,3）子网掩码为255.255.255.240。,（11110000,B = 240 ）,4）,子网地址可在16、32、224共14个地址中任意选择12个。,3.2.1网间网层的-,IP,协议,IP,协议的路由控制,进行,IP,处理的,IP,模块被安装在主机和路由器上,;,到达接收主机的各,IP,模块从送达的数据通信报的,IP,报头部分寻找,IP,地址然后将数据报发送到,IP,地址指定的中间路由器或目的主机,.,路由器接收到数据报后必须判断将数据报送到哪里,这个判断是通过参考路由选择表来做出的,.,3.3网间网层的-其他子协议,ICMP,（Internet Control Message Protocol）,提供控制和传递消息的功能；(,IP,协议不保证可靠性。因此，导致由于网络故障，数据包不能到达，中途路由器或目标主机缓冲器发生溢出而造成数据包被抛弃等事故的发生。这时，有必要将数据包未到达的情况由信宿通知信源。,ICMP,把这样的信息由发现错误的主机或路由器发回信源。另外进行发送前，可以确认目标（接收地址）是否存在或查看路由器的状态。,图释,),ARP,（Address Resolution Protocol）,为已知的,IP,地址确定相应的,MAC,地址；,RARP,（Reverse Address Resolution Protocol）,根据,MAC,地址确定相应的,IP,地址。,请点击,3.4传输层协议,TCP,协议,UDP,协议,3.4,.1 TCP,协议特点,TCP（,即传输控制协议）：,是一种面向连接的传输层协议，它能提供高可靠性通信(即数据无误、数据无丢失、数据无失序、数据无重复到达的通信。),适用情况：,1、适合于对传输质量要求较高，以及传输大量数据的通信。,2、点到点的通信中采用,TCP。,3.4,.2 UDP,协议的特点,UDP（User Datagram Protocol）,用户数据报协议，是不可靠的无连接的协议。在数据发送前，因为不需要进行连接，所以可以进行高效率的数据传输。与,TCP,协议相比，肯有传输速度高的优点。,适用情况：,1、发送小尺寸数据（如：对,DNS,服务器进行,IP,地址查询时，若进行连接之后再进行数据传输就会降低效率，这时就使用,UDP。）,2、,在接收到数据，给出应答较困难的网络中使用,UDP。（,如：无线网络）,3、适合于广播式通信中。,3.5,TCP/IP,应用层协议,应用层是网络用户与,TCP/IP,网络的接口，包括各类用户应用程序和应用协议,常见应用协议：,TELNET（,远程登陆协议）、,FTP（,文件传输协议）、,SMTP（,电子邮件协议）、,NNTP,（电子新闻传输协议,）、HTTP（,超文本传输协议）等。,3.5.1,TELNET,协议,一、,TELNET,协议的作用,它是把本地计算机作为远程终端与网络上其他计算机相连接的协议,例如：在进行程序开发时，需要参考保存在其他计算机中的文件，如果计算机就在很近的地方，那么使用者只需稍微移动就可以轻松地使用。但是目的计算机不一定都在很近的地方。这时，假如这个目的计算机和身边的计算机都连接在,INTERNET,上，那么通过使用,TELNET，,就可登陆到目的计算机，通过身边的计算机就可以使用它了。,3.5.1,TELNET,协议,二、,TELNET,协议的工作原理,1、使用,TELNET,进行连接是通过客户机/服务器实现的。,2、,TELNET,因为要在本地和远程计算机之间实现高可靠性的通信，所以它是在,TCP,上实现的。,3、,TELNET,协议处理数据是通过23号端口,3.5.2,POP、SMTP,协议,1、电子邮件系统：由和用户进行交换的接口,MUA（,报文用户媒介）、进行邮件（信息）发送的,MTA（,报文传递媒介）以及信息形式构成。如下图,邮件服务器,1.邮件的发送接收,2.邮件制作。,MUA（,邮件）软件,MTA（,邮件服务器）,邮箱,SMTP,POP3,INTERNET,客户机,（1）在,MUA,中根据信息形式生成的电子邮件通过,MTA,发送给对方，,MUA,在用户和,MTA,之间发挥桥梁作用。,（2）,MTA,在电子邮件系统中进行邮件的发送的工作。,3.5.2,POP、SMTP,协议,2、,POP,的功能,POP,的基本功能是鉴别用户的登录名和口令，把用户的邮件从服务器传送到客户机的邮件软件（邮件解释程序）。现在使用的版本为,POP3。POP,协议工作在110号端口。,3、,SMTP,协议邮件发送协议，工作在25号端口。,3.5.3,FTP,协议,FTP,是用于两台计算机之间进行文件传输的协议,FTP,是通过客户机/服务器进行通信，提供文件传输服务的一方是服务器，连接服务器提出文件传输请求的一方就是客户机。,3.6,TCP/IP,网络工具,ping,命令,Traceroute,命令,Netstat,命令,ipconfig,（,ifconfig,）,命令,3.6.1,ping,命令,PING,命令是为了检查网络的连接状况而使用的网络工具之一，用它来检测数据包到达目的主机的可能性。,通过使用,PING,命令也可以检测数据包到达目的计算机的往返时间。,PING,命令使用的是,ICMP,协议的回送请求、回送应答。客户机传送一个回送请求给服务器，服务器返回一个,ICMP,回应应答。,PING,命令使用方法：在,DOS,提示符状态下直接输入,PING,对方,IP,地址（或者对方主机名），可以测试连接是否正常。具体参数可以使用,PING /？,查 阅。,实例见下图,3.6.2,Traceroute,命令,1、功能：,TRACER,oute,工具可找出至目的,IP,地址经过的路由器。,2、工作原理：,TRACER,oute,工具利用的是,IP,报头的,TTL,域和,ICMP,报文。,TRACER,oute,首先对目的计算机发送,IP,数据报的,IP,报头的,TTL,值设为1。接收这个数据报的第一个路由器将,TTL,值减1。设置,TTL,的目的是为了防止在路由选择的途中数据报进入无限循环。因此，路由器一接收到,IP,数据报就将,TTL,值减1，在,TTL,值变为0时，,IP,数据报就被抛弃。,另外，路由器抛弃,IP,数据报的同时，将,ICMP,的超时报文返回,IP,数据报的信源机。这时，返回的,IP,数据报把这个路由器的地址作为信源地址记录下来。,然后，,TRACER,oute,发送,TTL,设为2的,IP,数据报。由于第2个路由器要返回超时报告，所以就可以知道第2个路由器的,IP,地址。这个操作要一直循环到,IP,数据报到达目的计算机为止。,为了了解是否到达了目的地，,Traceroute,使用一个无效的端口号。因此，数据报到达计算机时，目的计算机返回一个,ICMP,端口不可到达报文。,Traceroute,接收到这个报文就可以知道,IP,数据报到达了目的计算机。,（,图例如下,）,3、,TRACER,oute,命令使用：,TRACER,oute,主机名,3.6.2,Traceroute,命令,A,B,R1,R2,.,TTL=1,TTL=0,IP,数据报的,丢弃,ICMP,超时,报头,TTL=2,TTL=1,TTL=0,IP,数据报的,丢弃,ICMP,超时,报头,TTL=3,TTL=1,TTL=2,未使用的,UCP,端口,ICMP,端口不,可到达报文,3.6.3,Netstat,命令,Netstat,是显示网络连接和有关协议的统计信息的工具。,Netstat,主要用于：网络接口的状况；程序表的状况；协议类的统计信息的显示三个方面。,在,WINDOWS,环境下，在,DOS,提示符下执行：,1、,Netstat,a：,显示本机端口的连接状态。,（如图3.1),2、,Netstat,s：,显示协议类的统计信息,（如图3.2),3、,Netstat,r：,显示程序信息,（如图3.3),3.6.3,Netstat,命令,图3.1,3.6.3,Netstat,命令,图3.2,3.6.3,Netstat,命令,图3.3,3.6.4,ipconfig（ifconfig,）,命令,显示,DNS,服务器地址、,IP,地址、子网掩码地址、默认网关的,IP,地址。（如下图所示）,3.7.1 DHCP,服务,IP,地址的配置方式,手工设置,自动分配,DHCP,服务,DHCP,服务器、,DHCP,客户端、,DHCP,数据库,DHCP,的运行方式（见教材,P19,图2.2）,DHCP,服务器软件,3.7.2 DHCP,服务器的安装与设置,Windows 2003 DHCP,的新,特性,DHCP,控制台的基本操作方法,DHCP,服务器级的基本配置,创建与设置,DHCP,作用域,创建作用域,配置和管理作用域,设置超级作用域,设置多播作用域,设置,DHCP,选项,复杂网络的,DHCP,设置,3.7.3,配置和管理,DHCP,客户机,配置,DHCP,客户机,配置,Windows DHCP,客户机,使用,Windows 2003,的,DHCP,备用配置功能,DHCP,客户机续租地址和释放租约,Ipconfig,命令关于,DHCP,的参数,Ipconfig,renew,Ipconfig,release,3.8.1 DNS,服务基础,使用域名便于记录，比较形象、直观,从,HOSTS,文件到,DNS,域名系统,域名系统及其组成,DNS,域名空间,资源记录,DNS,服务器,DNS,客户端,3.8.1 DNS,服务基础,名称解析,解析过程,解析方式,递归查询,迭代查询,反向查询,常见的,DNS,域名服务器软件,如何规划企业,DNS,域名系统,3.8.2,DNS,服务器的配置和管理,DNS,服务器的安装,根据安装向导完成安装,DNS,服务器的配置和管理,服务器级的管理,区域的建立和管理,域、子域的建立和管理,资源记录的建立和管理,建立和管理反向搜索区域,2.,2 DNS,服务器的配置和管理,设置,DNS,客户机,Windows 2000/XP/2003,的设置,Windows 9x/Me,的设置,DNS,的动态更新,DNS,的安全问题,Internet,上的,动态域名解析服务器,本节小结,理解：,TCP/IP,各层之间关系；,IP,协议的路由控制；,ARP、RARP、TCP、UDP,及应用层各子协议功能。,掌握：,IP,地址及子网划分的相关知识；常用,TCP/IP,网络工具的使用。,思考题,1.网络协议的三个要素是什么？,2.什么是,TCP/IP?TCP/IP,的作用是什么？,3.,TCP/IP,分为几层？各层的作用是什么？,4.简述,IP,地址的分类。,5.什么是子网掩码？子网掩码的作用是什么？,6.概述,UDP,协议的特点。,7.,TELNET,协议的工作原理是什么？,8.说明,POP、SMTP,协议的区别。,9.,Ping,的作用什么？,10.概述,Traceroute、Netstat、ipconfig,命令作用。,