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第 五 章 主要的TCP/IP协议 1 第五章 主要的第五章 主要的TCP/IPTCP/IP协议协议 本章要点 nIP协议 nARP协议 nRARP协议 nICMP协议 nTCP协议与UDP协议 2 第五章 主要的第五章 主要的TCP/IPTCP/IP协议协议 IP协议 nIP协议，即Internet Protocol，也称为网际 协议，是整个TCP/IP协议的基础 nIP协议提供的主要服务 uIP分组的传输（投递服务） v不可靠的（Unreliable） v尽最大努力投递的（Best-Effort Delivery） v无连接的（Connectionless） uIP分组的拆分与重组 3 第五章 主要的第五章 主要的TCP/IPTCP/IP协议协议 IP协议 nIP分组的格式 uIP头部 v作业：理解IP分组的拆分与重组（Identification 、Flag与Fragment Offset 字段） vTime to Live（TTL，即分组生命期）字段 uIP载荷（Payload） v即传输层的报文 4 第五章 主要的第五章 主要的TCP/IPTCP/IP协议协议 ARP协议 nARP协议，Address Resolution Protocol， 即地址解析协议 nARP协议的作用 u将IP地址（网络层地址）转换为MAC地址 （数据链路层地址） 5 第五章 主要的第五章 主要的TCP/IPTCP/IP协议协议 ARP协议 n为什么需要ARP协议 u对IP协议来讲，发送一个IP分组需要知道接 收方的IP地址（即目的IP地址） u而对数据链路层来讲，发送一个帧需要知道 接收方的MAC地址（即目的MAC地址） u在IP协议将自己的IP分组交给数据链路层进 行发送时，需要告诉数据链路层接收方的 MAC地址，因此，网络层（网际层）需要 用ARP协议先将目的IP地址转换为目的MAC 地址 6 第五章 主要的第五章 主要的TCP/IPTCP/IP协议协议 ARP协议 nARP缓冲区（ARP Cache） u每台主机为自己建立一个ARP缓冲区，保存 了目的IP地址与目的MAC地址的映射关系 u主机在发送IP分组之前，根据目的IP地址在 ARP缓冲区找到对应的目的MAC地址，数据 链路层将根据目的MAC地址发送数据帧 u一台主机在刚启动时，ARP缓冲区为空 7 第五章 主要的第五章 主要的TCP/IPTCP/IP协议协议 ARP协议 nARP缓冲区（ARP Cache） u如果在ARP缓冲区没有找到某个目的IP地址时，主 机将以广播的形式发送一个ARP Request报文，报文 中包含了该目的IP地址，其含义相当于大喊一声“谁 的IP地址与目的IP地址相同” u网络中的每台主机将该目的IP地址与自己的IP地址 作比较，如果两者相等，那么该主机将发送ARP Reply报文作为应答，该报文中包含了该主机的 MAC地址，其含义相当于回答“我的IP地址与目的 IP地址相同” 8 第五章 主要的第五章 主要的TCP/IPTCP/IP协议协议 ARP协议 n重要问题 uARP请求报文只能在本地广播，即不能通过 路由器和网关，也就是说通过ARP协议只能 获得同一网段的主机的MAC地址 u那么如何将IP分组发送给非同一网段的主机 ？ v解决方法：将IP分组交给缺省网关或路由器进行 发送，此时就要求先通过ARP协议获取缺省网关 或路由器的MAC地址 9 第五章 主要的第五章 主要的TCP/IPTCP/IP协议协议 ARP协议 Host Stevens 0 MAC 00-0C-04-17-91-CC /24 Host Perlman 2 MAC 00-0C-22-A3-14-01 DestinationSource Router A Ethernet 0 MAC 03-0D-17-8A-F1-32 /24 10 第五章 主要的第五章 主要的TCP/IPTCP/IP协议协议 ARP协议 n重要问题 u主机如何判断目的主机与自己是否在同一网 段？ u将自己的IP地址与子网掩码进行逻辑AND运 算，再将目的IP地址与自己的子网掩码进行 逻辑AND运算，如果两者结果相同，那么就 认为目的主机与自己在同一网段，否则认为 目的主机与自己不在同一网段 11 第五章 主要的第五章 主要的TCP/IPTCP/IP协议协议 ARP协议 n重要问题 u判断发送方与接收方是否在同一网段举例 发送方的IP地址为0 子网掩码为 发送方所在网络地址 接收方的IP地址为2 子网掩码为 接收方所在网络地址 结论：接收方与发送方不在同一个网段 12 第五章 主要的第五章 主要的TCP/IPTCP/IP协议协议 ARP协议 nARP协议小结 u如果发送方与接收方在同一网段中，直接使 用ARP协议得到接收方的MAC地址 u如果发送方与接收方不在同一网段中，则通 过ARP协议获得缺省网关的MAC地址，将IP 分组发送给缺省网关，由缺省网关进行转发 13 第五章 主要的第五章 主要的TCP/IPTCP/IP协议协议 ARP协议 nARP命令 u在MS-DOS方式下，可以输入“ARP -A”命令 ，显示本机的ARP缓冲区 u不带参数的“ARP”命令可以显示ARP命令的 帮助信息 14 第五章 主要的第五章 主要的TCP/IPTCP/IP协议协议 RARP协议 nRARP协议，Reverse Address Resolution Protocol，即逆向地址解析协议 nRARP协议的作用是通过MAC地址获得 网络层地址（IP地址），可以视为ARP 协议的衍生协议 nRARP协议通常在计算机启动时使用，以 获得自己的IP地址 15 第五章 主要的第五章 主要的TCP/IPTCP/IP协议协议 RARP协议 nRARP协议相关协议 uBOOTP协议 uDHCP协议 vDynamic Host Configuration Protocol，动态主机 配置协议 v使用DHCP可以为计算机动态配置各种网络设置 ，但需要设置DHCP服务器 vDHCP的好处 不易出错 易于维护 Client不需要繁琐的设置 IP地址可重复使用 16 第五章 主要的第五章 主要的TCP/IPTCP/IP协议协议 ICMP协议 nICMP协议，Internet Control Message Protocol，即网际控制报文协议 nICMP协议的主要作用是在主机之间相互 发送差错或控制信息 n需要特别注意的是ICMP协议只负责报告 问题，而不解决问题 17 第五章 主要的第五章 主要的TCP/IPTCP/IP协议协议 ICMP协议 n常见的ICMP报文类型 u目的地不可达（Destination Unreachable） u报文生命期终止（TTL值为0） u源站抑制（Source Quench） u回送请求/应答（Echo Request / Reply） u时间戳请求/应答 u重定向 18 第五章 主要的第五章 主要的TCP/IPTCP/IP协议协议 ICMP协议 n常用的ICMP命令 uPING v作用：测试目的主机的可达性 v原理：向目的主机发送回送请求的ICMP报文， 目的主机将返回回送应答的ICMP报文 v命令格式：ping 参数 目的主机IP地址或域名 v参数：参见教材第159页 v举例：ping -t 19 第五章 主要的第五章 主要的TCP/IPTCP/IP协议协议 ICMP协议 n常用的ICMP命令 uTRACERT v作用：测试到达目的主机所经过的路由器 v原理：依次向目的主机发送TTL值为1、2、3、 4的ICMP回送请求报文，由于TTL为零，中 间的路由器将分别返回生命期终止的ICMP报文 v命令格式：tracert 参数 IP地址或域名 v参数：参见教材第164页 v举例：tracert vLinux下的命令为traceroute 20 第五章 主要的第五章 主要的TCP/IPTCP/IP协议协议 ICMP协议 n常用的ICMP命令 uPathPing v可视为PING与TRACERT两者的结合 21 第五章 主要的第五章 主要的TCP/IPTCP/IP协议协议 TCP协议和UDP协议 nTCP协议与UDP协议之比较 TCPUDP 面向连接传输层协议无连接传输层协议 可靠的不可靠的 有流量控制机制无流量控制机制 有确认重传机制无确认机制 需要进行报文的拆分和 重组 不进行报文的拆分与重组 22 第五章 主要的第五章 主要的TCP/IPTCP/IP协议协议 TCP协议和UDP协议 n连接端口（Port） u可以理解为传输层的地址，一个端口通常代 表一个进程或某种服务 u传输层接收到一个报文时，根据端口号来决 定将报文交给哪个进程进行处理 u端口号的大小范围为0 65535 uTCP协议和UDP协议均有各自独立的端口号 ，并且都为常用的服务定义了特定的端口号 （也称为知名端口，Well-Known Port） 23 第五章 主要的第五章 主要的TCP/IPTCP/IP协议协议 TCP协议和UDP协议 n常见的TCP协议知名端口 端口号协议描述 20FTP文件传输中的数据传输 21FTP文件传输中的控制命令 23Telnet远程登录 25SMTP电子邮件传输 80HTTPWWW服务 110POP3邮件接收 24 第五章 主要的第五章 主要的TCP/IPTCP/IP协议协议 TCP协议和UDP协议 n常见的UDP协议知名端口 端口号协议描述 53DNS域名解析服务 67BOOTPBOOTP Client 68BOOT