第3章 TCP_IP协议与IP地址

,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,协议与,IP,地址,3.1 TCP/IP,协议,3.2 IP,地址,3.3,子网划分,3.4 Internet,域名系统,1,3.1,TCP/IP,协议,一,、,TCP/IP,协议的基本概念,TCP/IP,协议是,Internet,中计算机之间进行网络通信所必须共同遵循的一种通信协议；,是以,传输控制协议,（,Transmission Control Protocol,）,和,网际协议,（,Internet Protocol,）,为核心的一组协议。,二、,TCP/IP,参考模型的发展,在,TCP/IP,协议研究时没有提出参考模型；,1974,年,Kahn,定义了最早的,TCP/IP,参考模型；,1985,年,Leiner,等对,TCP/IP,参考模型进一步的研究；,目前我们使用的是版本,4,，一般被称为,IPv4,；,IPv6,被称为下一代的,IP,协议,。,2,三、,TCP/IP,协议的特点,开放的,协议标准，可以免费使用，并且独立于特定的计算机硬件与操作系统，随着新的网络服务的不断出现，,TCP/IP,不断补充；,独立于,特定的网络硬件,，可以运行在,局域网,、,广域网,，更适用于,互连网,中；,适用于,不同类型,的,计算机与网络,之间的互联。,采用,统一的网络地址分配,方案，使得整个,TCP/IP,设备在网中都具有唯一的地址；,标准化的高层协议，提供多种可靠的用户服务。,3,四、,TCP/IP,的参考模型,TCP/IP,分为四个层次，,分别是网络接口层、网际层、传输层和应用层,。,TCP/IP,的层次结构与,OSI,层次结构的对照关系如下图所示：,物,理,层,数,据,链,路,层,网,络,层,传,输,层,会,话,层,表,示,层,应,用,层,网,络,接,口,层,网,际,层,传,输,层,应,用,层,O,S,I,的,参,考,模,型,T,C,P,/,I,P,的,参,考,模,型,4,1.,网络接口层,又被称为网络访问层，包括了能使用,TCP/IP,与物理网络进行,通信的协议,，它对应,OSI,的物理层和数据链路层。,TCP/IP,标准并没有定义具体的网络接口协议，仅定义了如何与不同网络进行接口,。,TCP/IP,参考模型的最低层，负责通过网络介质发送和接收,TCP/IP,数据包,;,允许主机连入网络时使用多种现成的与流行的协议，例如局域网的,Ethernet,、令牌网、,分组交换网,的,X.25,、,帧中继、,ATM,协议等,;,充分体现出,TCP/IP,协议的兼容性与适应性，它也为,TCP/IP,的成功奠定了基础。,5,2.,网际层,(,网络互联层,),网际层是在,TCP/IP,标准中正式定义的第一层。,网际层所执行的,主要功能：,处理来自传输层的分组，将分组形成数据包（,IP,数据包），并为该数据包进行路径选择，最终将,数据包,从,源主机,发送到,目的主机,。,处理接收的数据报：检查地址、处理或转发。,处理互连的路径、流量控制、拥塞问题。,在网际层中，最常用的协议是网际协议,IP,，,其它一些协议用来协助,IP,的操作。,6,网际层的协议,网际协议,IP(Internet Protocol),IP,协议的任务是对数据包进行相应的,寻址和路由,，并从一个网络转发到另一个网络。,向上一层,提供统一的,IP,数据报,，,屏蔽低层,各物理数据帧的,差异性,。,网际控制报文协议,ICMP,(Internet Control Message Protocol),为,IP,协议提供差错报告。专门用来处理错误报告和控制。,地址解析协议,ARP,(Address Resolution Protocol),和,反向地址解析协议,RARP,7,3.,传输层,传输层也被称为,主机至主机层,，主要负责主机到主机之间实体间端对到端通信，,解决下层没有处理的通信问题,。,传输控制协议,TCP,(Transmission Control Protocol),是传输层一种面向连接的通信协议，提供可靠的数据传送。,完成,流量控制,和,差错检验,的任务，保证可靠的数据传输。,用户数据报协议,UDP,(User Datagram Protocol),UDP,协议是一种面向无连接的协议，它不能提供可靠的数据传输。,UDP,不进行差错检验，必须由应用层的应用程序实现可靠性机制和差错控制，以保证端到端数据传输的正确性。,8,4.,应用层,包含多有的,高层协议,，为,应用程序,提供访问,其它层服务,的能力，定义应用程序用于交换数据的,协议,，为用户提供所需的,各种服务,。,在,TCP/IP,模型中，应用程序接口是最高层，它与,OSI,模型中的高三层的任务相同，用于提供网络服务，比如文件传输、远程登录、域名服务和简单网络管理等。,9,应用层协议（一）,超文本传输协议,HTTP,用于,Internet,中的客户机与,WWW,服务器之间的数据传输；,文件传输协议,FTP,实现主机之间的文件传送；,远程终端协议,TELNET,本地主机作为仿真终端，登录到远程主机上运行应用程序；,简单邮件传输协议,SMTP,实现主机之间电子邮件的传送；,域名服务,DNS,用于实现主机名与,IP,地址之间的映射；,10,应用层协议（二）,路由信息协议,RIP,用于网络设备之间交换路由信息；,动态主机配置协议,DHCP,实现对主机的地址分配和配置工作。,网络文件系统,NFS,实现主机之间的文件系统的共享；,引导协议,BOOTP,用于无盘主机或工作站的启动,简单网络管理协议,SNMP,实现网络的管理；,11,五、,TCP/IP,协议集,12,3.2 IP,地址,一、,IP,地址概述,概念：,为了实现主机间的通信，,Internet,采用一种全局通用的地址格式，为每一台主机分配一个唯一不重复地址，以此屏蔽物理网络地址的差异。,作用：,用于标识连入因特网上的每台主机，它是每台主机唯一的标识。,IP,地址是全球认可的通用地址格式，,IP,地址是全网唯一的。,IP,地址是运行,TCP/IP,协议的唯一标识。,13,二、,IP,地址的格式,IP,地址的格式：,IP,地址由网络号与主机号两部分组成，网络号标识一个逻辑网络，主机号标识网络中一台主机；,在,IPv4,中，一个,IP,地址由,32,个二进制比特数字组成，通常被分割为,4,段,，每段,8,比特,，并用点分十进制表示。如：,202.117.179.251,包括三个部分：地址类别、网络号和主机号；,14,学院 专业 年级 序号,09 01 04 001,090104001,信息 信管,04,级,001,号,09.01.04.001,张三,110,01010 01110101 10110011 11111011,202.117.179.251,15,三、,IP,地址的类型,Internet,的,IP,地址分为五种类型：,A,类、,B,类、,C,类、,D,类和,E,类,16,1.A,类地址,A,类地址的网络数为,2,7,（,128,）个，每个网络包含的主机数为,2,24,（,16777216,）个，,A,类地址的范围是,0.0.0.0,127.255.255.255,。,17,2.,B,类地址,B,类地址网络数为,2,14,个，每个网络号所包含的主机数为,2,16,个（实际有效的主机数是,2,16,-2,）。,B,类地址的范围为,128.0.0.0,191.255.255.255,。,18,C,类地址网络数为,2,21,个，每个网络号所包含的主机数为,256,（实际有效的为,254,）个。,C,类地址的范围为,192.0.0.0,223.255.255.255.,3.C,类地址,19,4.D,类地址和,E,类地址,D,类地址,用于多播，多播就是同时把数据发送给一组主机，只有那些已经登记可以接收多播地址的主机，才能接收多播数据包。,D,类地址的范围是,224.0.0.0,239.255.255.255,。,E,类地址,为将来预留的，同时也可以用于实验目的，它们不能被分配给主机。,20,IP,地址的分类图,21,5.,几种特殊的,IP,地址,地址类型,网络号,全,0,网络号,网络号,全,1,127,主机号,全,0,全,0,全,1,全,1,任意,本机,网络,直接广播,有限广播,回送,用途,系统启动时使用,标识一个网络,在特定网络上广播,在本地网络上广播,测试,举例,0.0.0.0,137.108.0.0,137.108.255.255,255.255.255.255,127.0.0.1,22,6.,保留地址,为了避免某个单位选择任意网络地址，造成与合法的,Internet,地址发生冲突，,IETF,已经分配了具体的,A,类、,B,类和,C,类地址供单位内部网使用的保留地址，这些地址为：,A,类,10.0.0.0,10.255.255.255,B,类,172.16.0.0,172.31.255.255,C,类,192.168.0.0,192.168.255.255,23,3.3,子网划分技术（,Subnetting,）,子网划分就是利用,IP,地址,和,子网掩码,技术将,一个含有较多主机的大网,划分为,若干,含有,较少主机的小网,，以实现网络性能的优化，提高网络的安全。,通过划分子网，形成一个三层的结构，即,网络号、子网号和主机号,24,3.3.1,子网掩码,一、概念,子网掩码（,subnet mask address,）是网络的一个重要属性，它表明,本网是如何划分,的，这也便于网络设备尽快,区分本网段与非本网段,，从而,简化路由器的路由选择算法,。,子网掩码是一个,32,位的二制地址，子网掩码：,网络标,(,netid,),全为,1,，,主机标识,(,hostid,),全为,0,。,25,二、子网掩码的作用,区分,IP,地址中的,网络部分,与,主机部分,子网掩码确定了,32,位的,IP,地址中有多少位是用于定义网络,，从而确定出主机所在的网络地址。计算方法是用,IP,地址和子网掩码作“与”运算，其结果就是本,IP,的网络地址。,(,课本,60,页,),将网络,划分,为若干,子网,段,26,通过子网掩码识别网络地址,TCP/IP,对子网掩码和,IP,地址进行“按位与”的操作。经过按位与运算，可以将每个,IP,地址的网络地址取出，从而知道,IP,地址所对应的网络号和主机号。,IP,地址,192.168.5.3,11000000 10101000 00000101 00000011,11111111,11111111,11111111,00000000,子网掩码,255.255.255.0,按位逻辑与运算,11000000 10101000 00000101,网络号,192.168.5,00000011,主机号,3,27,三、子网掩码的表示方法,默认表示。,根据,IP,地址的类型判断,.,例如：,C,类：,255.255.255,.0),直接表示,给出掩码的,4,组数字，如,255.255.255.192,说明子网掩码的,1,的位数,利用在,IP,地后加上子网掩码中,1,的位数，,例如：,202.117.179.251/,24,28,3.3.2,子网的划分,对子网的划分，可以将单个网络的主机号分为两个部分，,其中一部分用于子网号编址，另一部分用于主机号编址,。,划分子网号的位数，取决于具体的需要。若子网号所占的,比特位,越多，可分配给主机的位数就越少。,29,子网划分的步骤 *,在划分子网之前，需要确定所需要的,子网数,和每个子网的,最大主机数,，有了这些信息后，就可以定义每个子网的,子网掩码,、,网络地址,（网络号,+,子网号）的范围和主机号的范围。,划分子网的步骤如下：,确定需要多少子网号来唯一标识网络上的每一个子网。,确定需要多少主机号来标识每个子网上的每台主机。,定义一个符合网络要求的子网掩码。,确定标识每一个子网的网络地址。,确定每一个子