网络协议和IP寻址(2)

,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,单击此处编辑母版标题样式,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,*,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,*,*,网络接口层,TCP/IP,各层协议,网络接口层,网络接口层负责将数据放置在网络媒介上，从网络媒介上接收数据。它包括以太网（,IEEE802.3,）、异步传输模式（,ATM,）、帧中继和令牌环这样的协议。,TCP/IP,各层协议,网络层,网络层负责分配地址、打包和路由数据。这一层包括四个核心协议：,Internet,协议（,IP,）,IP,负责给要传输的数据分配地址，将其发送到其目的地。,地址解析协议（,ARP,）,ARP,负责将逻辑地址,IP,地址映射到计算机上的网络适配器的媒介访问控制（,MAC,）地址，即物理地址。也就是查找,IP,地址对应的物理地址。,Internet,控制报文协议（,ICMP,）,ICMP,负责提供在数据投递期间失败时的诊断功能和错误报告。,Internet,组管理协议（,IGMP,）,IGMP,负责在,TCP/IP,内多重投递的管理。,OSI,网络层对应的是,TCP/IP,的,internet,层,Internet Protocol(IP),Internet Control Message,Protocol(ICMP),Address Resolution,Protocol(ARP),Reverseriv:s,反向,Address,Resolution Protocol(RARP),应用层,传输层,Internet,层,数据链路层,物理层,Internet,层,IP,数据报,38,页,2-6,4,8,16,19,24,版本号,(4B),报头长度,(4B)TOS(8B),总长度,0,31,版本号,报头长度,TOS,总长度,标识符 标志 分片偏移量,TTL,协议 首部校验和,信源,IP,地址,目的,IP,地址,IP,选项,(,若有,),填充,数据,.,版本：,V4,报头长度：它是以32比特为单位的。最常见的是5,(,不含,IP,选项，,20B),，,也有为6的,(,含,IP,选项，,24B),。,TOS(,业务类型)：,IP,协议是一个不保证质量的协议。它通过,TOS,来弥补一下其,QOS,的不足。其,8,个比特的含义如下：,IP,数据报,优先级,D T R,保留,0,3,5,7,三个比特的优先级指明本数据报的优先级，允许发送方表示数据报的重要程度。优先级从,0,到,7,，其中“,0”,表示普通用户优先级，“,7”,表示网络控制优先级。,D,、,T,、,R,表示本数据报希望的传输类型。,D=1,表示低时延，,T=1,表示高吞吐量，,R=1,表示高可靠性。注意，优先级对网络没有强制性，目前大多数网络对此一般不作处理，但为技术的进一步的提供了手段。,总长度：指明,IP,数据报的长度，以字节为单位。数据报最长为,2,16,=64k,字节,标识符、标志和分片偏移量,：它们用于分片和重组，下面一同介绍。,IP,数据报,我们知道，任何,IP,帧最终都要封装在链路层帧中才能发送和被目标所接收。而链路层帧在每一种物理网络中都有一个最大长度限制，这个最大长度称为最大传输单元,(Maximum Transfer Unit,MTU),。所以虽然,IP,数据报的最大长度可以达到,64k,，但在链路上传输的数据帧最大只能达到,MTU,。所以当,IP,数据报从,IP,层传到数据链路层和,从一个,MTU,较大的的物理网络通过路由器达到另外一个,MTU,较小的网络的时候，主机和路由器先要将,IP,数据报划分成较小的数据单元，这个过程叫做数据报分片。较小的数据报在达到目的地之前不会进行重组，他们可以自由路由，到达目的地后他们会重新组合成原来的数据报，若在这个过程中，某一个数据报片丢失，整个数据报将无法重组。在实际情况下，接收机在收到初始片后将启动一个重组定时器，如果在收到所有分片之前定时器超时，则接收机丢弃已收到的分片，不对数据报进行进行处理。,IP,规范要求：路由器必须接收所连网络中,MTU,大小的数据报；同时必须随时能够处理至少,576B,的数据报，对主机的要求也是如此。,IP,数据报,分片和重组的具体过程：,在将数据报分片时，先将原数据报的报头复制到每个数据报片中，然后填入,“,标志,”,域，它一共有,3,个比特，第一个比特指明是否要对数据报分片，为,1,表明这是一个分片数据报；第二个比特指明该分片是否是这个数据报的最后一个分片，,1,表示不是最后一个分片，也就是说分片未完；第三个比特未用。其中的标识符指明了它原来属于哪一个数据报。然后填入,“,偏移量,”,域，它指明该分片的数据在原来数据只能中从数据头开始的字节偏移量，第一个分片的偏移量为,0,，这样可以确定数据片在原数据中的位置，以便到终端进行重组。它还要填入,“,总长度,”,域，它指明分片的长度。,当各分片通过各种路径到达接收机的时候，通过,“,标志,”,域的第一位可以知道这是一个分片，并且由,“,标识符,”,知道它属于哪一个数据报；由第二位知道是否收到了最后一个分片，如果收到了最后一个分片，由该分片中的,“,偏移量,”,和所有属于该数据报的数据总长度就可以知道是否收到了所有的分片，从而可以进行重组。重组好数据报后就可以交给,IP,层去处理。,IP,数据报,TTL(Time To Live,，生存期,),：它用来处理时延。它以秒为单位，指明了数据报在网络中的最长有效时间。路由器处理报头时，从,TTL,中减,1,；若数据报在路由器中排队而被延迟；则要从,TTL,中减去等待时间；若,TTL=0,则将它从网络中删除。,协议：它指明数据区中的数据格式，说明在,IP,的上一层,(,传输层,),所采用的协议，如,(TCP,、,UDP),。当,IP,数据报到达对端以后，将按照,“,协议,”,来将数据报交给传输层进行相应处理。,头部校验和：对报头的,CRC,。,IP,选项：包括时间戳、源站路由、路由器路由，,IP,数据报中可以没有这些选项。,UDP,、,TCP,协议：,为了对基于,TCP/IP,的高层服务进行访问，,TCP,和,UDP,数据报被封装在,IP,分组中进行传送。为了把数据交给相应的上层程序去处理，需要另一级寻址。在节点上提供的每一个服务可以通过,“,端口,”,的唯一地址访问。它们位于传输层，提供了,端口,(,进程,),复用,的能力。,Version(4),Destination IP Address(32),Options(0 or 32 if any),Data(varies if any),1,Bit 0,Bit 15,Bit 16,Bit 31,HeaderLength(4),Priority&Type of Service(8),Total Length(16),Identificationai,dentifikein,鉴定,(16),Flags(3),Fragment,frmnt,碎片,offset,偏移,(13),Time to live(8),Protocol(8),Header checksum(16),Source IP Address(32),IP,数据,决定上层协议,TransportLayer,InternetLayer,TCP,UDP,ProtocolNumbers,IP,17,6,协议域,ARP(Address Resolution Protocol),根据,IP,地址，确定数据链路层地址,(MAC,地址,),。,RARP(Reverse Address Resolution Protocol),根据已知的数据链路层地址,(MAC,地址,),，确定网络地址,(IP,地址,),。,ARP,协议,当某主机要和网络上其他主机进行通讯前要得到对方主机的,MAC,地址，如果在本地的,MAC,表中没有时，它将会发送一个请求，以获得对方的,MAC,地址，并将这个,MAC,存于自己就的,MAC,表中,MAC,的获得,MAC,只针对于,LAN,，当到达非本地局域网时，路由器将对数据帧中的,MAC,进行修改,非,LAN,的,MAC,当要与外部网络通讯时，为了减少,ARP,的请求散播到其他网段上，路由器本地接口的,MAC,将取代目标网络上设备的,MAC,Proxy ARP,缺省网关是通往外地网络的一个大门，到外部网络的数据只需发送到这个地方就可以传输到外部网络，,注：缺省网关指与本网络相连的那个路由器的接口（或者服务器的内网地址）,缺省网关,ARP,请求的流程图,Device,（装置）,Reply,（应答）,172.16.3.1,172.16.3.2,IP:172.16.3.2=?,我需要知道,176.16.3.2,的物理地址,.,ARP,协议,172.16.3.1,172.16.3.2,IP:172.16.3.2=?,我知道你的请求，这是我的物理地址,我需要知道,176.16.3.2,的物理地址,.,ARP,协议,172.16.3.1,IP:172.16.3.2,Ethernet:0800.0020.1111,172.16.3.2,IP:172.16.3.2=?,我知道你的请求，这是我的物理地址,我需要知道,176.16.3.2,的物理地址,.,ARP,协议,映射,IP Ethernet,Local ARP,172.16.3.1,IP:172.16.3.2,Ethernet:0800.0020.1111,172.16.3.2,IP:172.16.3.2=?,我知道你的请求，这是我的物理地址,我需要知道,176.16.3.2,的物理地址,.,ARP,协议,ICMP,用于传递网络层的控制信息，提供差错报告。,将,ICMP,报文加上,IP,报头，就封装成,IP,数据报，其中的协议域取值为,1,。,ICMP,实现的主要功能有：,向源主机发送目的主机不可到达信息,请求,/,应答对,(ping),ICMP,（,Internet Control Messages Protocol,）,使用,Ping,测试可达性,ICMP,报文,类型,：对不同命令有不同取值,码值,=0:,网络不可达,码值,=1:,主机不可达,码值,=2:,协议不可达,码值,=3:,端口不可达,.,校验和,ICMP,请求与回应的格式,为了实现,Internet,上不同计算机之间的通信，每台计算机都必须有一个不与其它计算机重复的地址，,IP,地址就是可以唯一标识主机的地址。,IP,地址是一个网络编码，它即可以是一个 主机（服务器、客户机）的地址，也可以是路由器一个端口的地址。即,IP,地址确定的是网络中的一个连接。,IP,地址是数字型的，,32,位,(32bit),，由,4,个,8,位的二进制数组成，每,8,位之间用圆点隔开。由于二进制数不利于记忆，通常转换成十进制数表示，其取值范围为,0255,。,IP,地址,IP,地址的格式与组成,(1),IP,地址的格式,IP,地址是一组,32,位长的二进制数字，用点分十进制表示。,IP,地址的组成,网络地址主机地址,IP,地址的格式与组成,(2),192.168.1.,100,192.168.2.,101,192.168.2.,100,192.168.3.,100,192.168.1.100,IP,地址,主机地址,网络地址,192.168.1.0,192.168.2.0,192.168.3.0,二进制,&,十进制,计算机会自动进行两者之间的转换,十进制,166.111.4.80,=,二进制,10100110.01101111.00000100.01010000,二进制,1010 0110,0110 1111,0000 0100,0101 0000,十进制,166.111.4.80,IP,地址的两种表