tcpip基础完整PPT课件

1、TCP/IP 技术Part # 2021/3/9Page 2 2021/3/9Page 3TCP/IP概述概述 2021/3/9Page 4IP InternetTCP/IP概述概述 2021/3/9Page 5TCP/IP概述概述 2021/3/9Page 6TCP/IP概述概述应用层 7表示层 6会话层 5传输层 4网络层 3数据链路层 2物理层 1互联网络层（IP）网络接入层传输控制层应用/业务层TCP/UDPTCP/UDPIPIPMAC+PHYMAC+PHY 2021/3/9Page 7TCP/IP概述概述OSI各层主要功能各层主要功能TCP/IP各层主要功能各层主要功能765特定的业

2、务/ 应用，提供 人机界面应用层和计算机格式之间的转换组织应用进程之间的数据交换和同步4实现从信源端系统到信宿端系统的透明数据传输3提供数据的物理路由，决定计算机之间的路径2提供对物理层的控制，检测并纠正可能出现的错误1提供比特流的透明传输及物理介质的转换向用户提供一组常用的应用程序，如文件传输、电子邮件、远程登录等提供应用程序之间（即端到端）的通信负责相邻计算机之间的通讯负责接收I P 层的数 据 报，并通过网络发送；或从网络上接收物理帧，抽出I P 数据报，交 给IP层 2021/3/9Page 8TCP/IP概述概述 2021/3/9Page 9TCP/IP概述概述系统A系统A系统B系统

3、B用户程序用户程序TCP/UDPTCP/UDPIPIP网络接口层网络接口层用户数据用户数据IP头用户数据TCP/IP头帧头TCP/IP头用户数据IP头TCP/IP头帧尾 2021/3/9Page 10TCP/IP概述概述 2021/3/9Page 11TCP/IP概述概述 2021/3/9Page 12TCP/IP概述概述 2021/3/9Page 13TCP/IP概述概述 2021/3/9Page 14 2021/3/9Page 15以太网技术以太网技术 2021/3/9Page 16以太网技术以太网技术 2021/3/9Page 17前导码SFD目的地址源地址帧长度数据FCSIEEE802

4、.2IP头( 20)TCP头( 20)用户数据填充以太网技术以太网技术 2021/3/9Page 18前导码目的地址类型源地址数据FCS8字节6字节6字节2字节461 500字 节4字节641 518字 节IP头( 20)TCP头( 20)用户数据IEEE管理厂家分配3字节3字节以太网技术以太网技术 2021/3/9Page 19 2021/3/9Page 20 2021/3/9Page 21 2021/3/9Page 22以太网技术以太网技术 2021/3/9Page 23 2021/3/9Page 24广域网简介广域网简介 2021/3/9Page 25广域网简介广域网简介 2021/3/

5、9Page 26 标志标志 地址地址 控制控制 协议协议 数据数据 FCS广域网简介广域网简介 2021/3/9Page 27广域网简介广域网简介 2021/3/9Page 28广域网简介广域网简介 2021/3/9Page 29 2021/3/9Page 30X.25物理层X.25帧层X.25分组层用户定义的进程分组交换网络1234567物理接口帧接口分组接口X.25DTE/DCE接口DTEDCE广域网简介广域网简介 2021/3/9Page 31012255VC类型VC号0LICHICLTCHTCHOCX.25 VC的分配LOC广域网简介广域网简介 2021/3/9Page 32标志地址控

6、制数据FCS标志1字节不固定1字节1字节2字节1字节LCIPTI上层数据比特流4比特8比特4比特GFCLCGN8比特广域网简介广域网简介 2021/3/9Page 33被叫D T E地 址主叫D T E地 址国家号PSN网络终端号4比特4比特3比特最多1 0 比 特1比特国家号DNICNTN国际数据号码广域网简介广域网简介 2021/3/9Page 341.计算机的普及和局域网的使用促进了用户的数据通信的要求，特别是局域网互连的要求局域网互连的要求。2.服务器和端系统之间以及局域网之间的数据业务量数据业务量特性经常是突发性的特性经常是突发性的。原有的数据通信手段，例如X.25技术难以满足处理突

7、发性信息传输的要求。3.数字传输系统的广泛使用，例如光纤或数字微波等先进传输手段，使得比特差错率大大降低比特差错率大大降低，为帧中继技术的使用创造了条件。4. 用户终端的智能化功能用户终端的智能化功能易于实现，可以完成帧的检错、重传和必要的控制功能，而使网络的第三层处理变的毫无意义。 2021/3/9Page 351.帧中继技术主要用于传递数据业务传递数据业务，将数据信息以帧的形式进行传送。2.帧中继传送数据使用的传输链路是逻辑连接，而不是物理连接，在一个物理连接上可以复用多个逻辑连接，可以实现带宽的复用和动态分配带宽的复用和动态分配 。3.帧中继协议简化了X.25的第三层功能，使网络节点的处

8、理大大简化，提高了网络对信息的处理效率提高了网络对信息的处理效率 。采用物理层和链路层的两级结构，在链路层也只保留了核心子集部分。4.在链路层完成统计复用、帧透明传输和错误检测，但不提供发现错误后的重传操作。省去了帧编号、流量控制、应答和监视等机制，大大节省了交换机的开节省了交换机的开销，提高了网络吞吐量、降低了通信时延销，提高了网络吞吐量、降低了通信时延 。一般帧中继用户的接入速率在64kbps-2Mbps。 2021/3/9Page 365.交换单元帧的信息长度比分组长度要长帧的信息长度比分组长度要长，预约的最大帧长度至少要达到1600字节/帧，适合封装局域网的数据单元。6.提供一套合理的

9、带宽管理和防止拥塞的机制合理的带宽管理和防止拥塞的机制，用户有效的利用预约的带宽，即承诺的信息速率（CIR），还允许用户的突发数据占用未预定的带宽，以提高网络资源的利用率。7.与分组交换一样，帧中继采用面向连接的交换面向连接的交换技术技术。可以提供SVC和PVC业务，但目前已应用的帧中继网络中，只采用PVC业务。 2021/3/9Page 37flag (7E hexadecimal)Q.922 Address*Control (UI = 0 x03)Optional Pad (0 x00)NLPIDDataFrame Check Sequence(two octets)flag (7E he

10、xadecimal) 2021/3/9Page 38DLCI高阶比特C/REA0EA1DEBECNFECNDLCI低阶比特DLCI：10比特数字，标识一条PVCC/R：Command/Respond，命令/响应EA：地址扩展，0表示扩展，1表示不扩展FECN：前向显式拥塞比特BECN：后向显式拥塞比特DE：帧可丢失比特 2021/3/9Page 39n对对X.25X.25的简化，不做纠错工作的简化，不做纠错工作n纠错工作由用户纠错工作由用户( (智能终端智能终端) )自己解决自己解决n仍是包交换仍是包交换n交换机端口速率可以几十交换机端口速率可以几十MbpsMbpsn非常适合局域网互连非常适合

11、局域网互连n性能价格比较好性能价格比较好 2021/3/9Page 40n带宽管理，带宽动态分配带宽管理，带宽动态分配 承诺的信息速率承诺的信息速率CIRCIR 承诺的突发大小承诺的突发大小BcBc 超过的突发大小超过的突发大小BeBe 承诺的时间间隔承诺的时间间隔TcTcn围绕围绕CIRCIR灵活的资费灵活的资费uCIR固定值收费uCIR单向收费uCIR0收费CIR64kb/sBc32kbBe=10kbTc=Bc/CIR=0.5s 2021/3/9Page 41广域网简介广域网简介 2021/3/9Page 42 2021/3/9Page 43 2021/3/9Page 44IP原理与技术原

12、理与技术 2021/3/9Page 45IP原理与技术原理与技术 2021/3/9Page 46IP原理与技术原理与技术 2021/3/9Page 47IP原理与技术原理与技术互联网互联网主机主机主机主机网络1网络1主机主机主机主机网络2网络2网络号主机号 2021/3/9Page 48IP原理与技术原理与技术网络号0主机号0 1823110网络号1 0主机号1601 110网络号主机号241 1 1 0组播地址1 1 1 1 0留待后用 2021/3/9Page 49IP原理与技术原理与技术地址分类地址分类 网络数目网络数目 主机数目主机数目 典型的网络应用典型的网络应用 (netid) (

13、hostid) (netid) (hostid) A A类类 127 16,777,214 127 16,777,214 非常大的网络非常大的网络B B类类 16,383 65,534 16,383 65,534 中规模网络中规模网络 例如例如LANLAN、企业网、企业网C C类类 2,097,151 254 2,097,151 254 大量的小网大量的小网D D类类 网中的广播应用网中的广播应用 2021/3/9Page 50IP原理与技术原理与技术1 0 IP地址1 0地址类地址类 最小最小d1 d1 最大最大d1d1A A类类 1 1261 126B B类类 128 191128 191

14、C C类类 192 223192 223D D类类 224 239224 239E E类类 240 247240 247 2021/3/9Page 51IP原理与技术原理与技术 2021/3/9Page 52IP原理与技术原理与技术 2021/3/9Page 53IP原理与技术原理与技术二进制表示二进制表示 147.12.17.1 10010011 00001100 00010001 00000001B类网正常掩码类网正常掩码255.255.255.011111111 11111111 00000000 00000000得出网段得出网段 147.12.0.010010011 00001100

15、00000000 00000000借借4比特主机位作为网络号掩码比特主机位作为网络号掩码11111111 11111111 11110000 00000000子网网段为子网网段为147.12.16.010010011 00001100 00010000 00000000 2021/3/9Page 54IP原理与技术原理与技术 2021/3/9Page 55IP原理与技术原理与技术 2021/3/9Page 56IP原理与技术原理与技术1 1 1 0组标识符 2021/3/9Page 57IP原理与技术原理与技术 2021/3/9Page 58IP原理与技术原理与技术 2021/3/9Page

16、59IP原理与技术原理与技术主机主机A A主机主机B B主机主机C C主机主机D DRARPRARP服务器服务器 2021/3/9Page 60IP原理与技术原理与技术 2021/3/9Page 61IP原理与技术原理与技术 2021/3/9Page 62IP原理与技术原理与技术硬件硬件 协议协议 Hlen Plen Hlen Plen 操作操作 发送硬件发送硬件 发送发送IP IP 目标硬件目标硬件 目标目标IPIP类型类型 类型类型 (1(1字节字节) (1) (1字节字节) (2) (2字节字节) ) 地址地址 地址地址 地址地址 地址地址(2(2字节字节) (2) (2字节字节) (6

17、) (6地址地址) (4) (4字节字节) (6) (6字节字节) (4) (4字字节节) )1 1针对以太针对以太0 x800hex0 x800hex针对针对IPIP硬件地址长度硬件地址长度(=6(=6时针对以太时针对以太) )协议地址长度协议地址长度(=4(=4针对针对IP)IP)=1=1针对针对ARPARP请求请求=2=2针对针对ARPARP响应响应发送地址对发送地址对 目标地址对目标地址对ARP/RARPARP/RARP消息序列定时图消息序列定时图ARP(RARP)ARP(RARP)请求请求ARP(RARP)ARP(RARP)响应响应 2021/3/9Page 63IP原理与技术原理与

18、技术 2021/3/9Page 64IP原理与技术原理与技术IPIP字段字段 简要功能描述简要功能描述版本版本 识别识别IPIP规范版本规范版本( (目前是版本目前是版本4)4)IPIP头长度头长度(IHL) (IHL) 以以3232位字为单位指示位字为单位指示IPIP分组头的长度。头长度可以根分组头的长度。头长度可以根 据可选字段变化。据可选字段变化。服务类型服务类型 指示所请求的服务质量指示所请求的服务质量( (延迟、优先级、通过量、延迟、优先级、通过量、 可靠性可靠性) )。IPIP数据报总长数据报总长 以字节为单位指示出以字节为单位指示出IPIP包的总长度。包的总长度。IPIP数据报标

19、识数据报标识 指示用于分片指示用于分片/ /重组功能的数据报数。重组功能的数据报数。标志标志用于指示和控制分片功能的标志。用于指示和控制分片功能的标志。分片偏移量分片偏移量Fragment Offset) Fragment Offset) 指示出相对于初始分段的分段数。用于按序列重组。指示出相对于初始分段的分段数。用于按序列重组。生存时间生存时间(Time to Live) (Time to Live) 指示出指示出IPIP包在网络中存在的最大时间包在网络中存在的最大时间( (按秒计算按秒计算) )。不。不 包括处理包括处理/ /排队时间。排队时间。协议识别符协议识别符(PID) (PID)

20、利用利用IPIP识别上层协议。识别上层协议。头校验和头校验和(Head Checksum) (Head Checksum) 为为IPIP头提供错误检测。头提供错误检测。源和目的地址源和目的地址 指示出指示出( (唯一的唯一的)IP)IP源和目的地址，用于寻路工作。源和目的地址，用于寻路工作。选项选项 如果存在，用于指示如果存在，用于指示IPIP的选项的选项( (例如，安全、时间邮票、例如，安全、时间邮票、 源路由。源路由。 2021/3/9Page 65IP原理与技术原理与技术 2021/3/9Page 66IP原理与技术原理与技术PIDPID值值 描述描述 0 0 保留保留 1 Intern

21、et Control Message protocol(ICMP)1 Internet Control Message protocol(ICMP) 6 Transmission Control Protocol(TCP) 6 Transmission Control Protocol(TCP) 8 Exterior Gateway Protocol(EGP) 8 Exterior Gateway Protocol(EGP) 9 Interior Gateway Protocol(IGP) 9 Interior Gateway Protocol(IGP) 11 Network Voice Pr

22、otocol(NVP) 11 Network Voice Protocol(NVP) 17 User Datagram Protocol(UDP) 17 User Datagram Protocol(UDP) 22 Xerox Network System Internet Datagram protcol(XNS IDP) 22 Xerox Network System Internet Datagram protcol(XNS IDP) 29 ISO Transport Protocol Class 4(ISO TP4) 29 ISO Transport Protocol Class 4(

23、ISO TP4) 89 Open Shortest Path First Protocol(OSPF) 89 Open Shortest Path First Protocol(OSPF) 2021/3/9Page 67IP原理与技术原理与技术IPIP报头报头 IP IP数据区数据区帧数据区帧数据区帧头帧头IPIP报头报头 数据数据1 1（600600字节）字节） 数据数据2 2（600600字节）数据字节）数据3 3（200200字节）字节）片片1 1头头 数据数据1 1（600600字节字节）片片2 2头头 数据数据2 2（600600字节字节）片片3 3头头 数据数据3 3（200200

24、字节字节）片片1 1（偏移（偏移0 0）片片2 2（偏移（偏移600600）片片3 3（偏移（偏移12001200） 2021/3/9Page 68IP原理与技术原理与技术 2021/3/9Page 69IP原理与技术原理与技术拷贝标志拷贝标志1 1比特比特选项类选项类2 2比特比特选项号选项号5 5比特比特选项长度选项长度1 1字节字节选项数据选项数据变长变长选项码（选项码（1 1字节）字节） 2021/3/9Page 70IP原理与技术原理与技术值值 消息描述消息描述值值消息描述消息描述0 0 回送应答回送应答3 3 目的不可达目的不可达4 4 源抑制源抑制5 5 重定向重定向 8 8 回

25、送响应回送响应11 11 数据报超时数据报超时12 IP12 IP参数出错参数出错13 13 时间戳请求时间戳请求14 14 时间戳应答时间戳应答15 15 信息请求信息请求16 16 信息应答信息应答17 17 地址掩码请求地址掩码请求18 18 地址掩码应答地址掩码应答ICMPICMP消息消息IP头头 类型类型 编码编码 校验和校验和 ICMP信息信息 1字节字节 1字节字节 2字节字节 2021/3/9Page 71IP原理与技术原理与技术 2021/3/9Page 72IP原理与技术原理与技术 2021/3/9Page 73IP原理与技术原理与技术 2021/3/9Page 74IP原

26、理与技术原理与技术 2021/3/9Page 75 2021/3/9Page 76TCP原理与技术原理与技术 2021/3/9Page 77TCP原理与技术原理与技术 2021/3/9Page 78TCPTCP能够在用户间传送连续的字节流。方法是将一定数目的字节打能够在用户间传送连续的字节流。方法是将一定数目的字节打包进若干段中。提供包进若干段中。提供PUSHPUSH功能：功能：TCPTCP立即转发到推送点的数据，并立即转发到推送点的数据，并传递到接收方。传递到接收方。TCPTCP必须将由于因特网通信系统造成的数据破坏、丢失、重必须将由于因特网通信系统造成的数据破坏、丢失、重复接收或传递失序中

27、恢复出来；手段是采用序列号、确认复接收或传递失序中恢复出来；手段是采用序列号、确认号以及校验和机制。号以及校验和机制。能够使得接收方能够控制发送方发送的数据量。手段是采能够使得接收方能够控制发送方发送的数据量。手段是采用窗口机制。每个用窗口机制。每个ACKACK携带一个携带一个“ “ 窗口窗口”参数给发送方，参数给发送方，指明了自上一个段被成功接收以来，进一步可接受的序列指明了自上一个段被成功接收以来，进一步可接受的序列号的范围。号的范围。TCP原理与技术原理与技术 2021/3/9Page 79允许单个主机中的多个进程同时使用允许单个主机中的多个进程同时使用TCPTCP的通信手段。方法的通信

28、手段。方法是是TCPTCP在每个主机中提供一组地址或端口。在每个主机中提供一组地址或端口。TCPTCP要为每个数据流初始化并维护特定的状态信息。这一信要为每个数据流初始化并维护特定的状态信息。这一信息的组合，包括套接字、序列号和窗口尺寸被称为一个连息的组合，包括套接字、序列号和窗口尺寸被称为一个连接。每个连接可由标识该连接两端的一对套接字唯一确定。接。每个连接可由标识该连接两端的一对套接字唯一确定。当两个进程希望通信时，各自的当两个进程希望通信时，各自的TCPTCP必须首先建立连接。通必须首先建立连接。通信完成后，要释放连接。信完成后，要释放连接。TCP原理与技术原理与技术 2021/3/9P

29、age 80源端口源端口目的端口目的端口序列号序列号确认号确认号数数据据偏偏移移控制控制信息信息标志标志保留保留窗口窗口校验和校验和紧急指针紧急指针选项选项填充填充数据数据数据数据0 01515 16163131 源端口和目的端口源端口和目的端口1616比特，分别代表源和目的端口号比特，分别代表源和目的端口号 序列号序列号3232比特，此段中的第一个数据字节的序列号。如比特，此段中的第一个数据字节的序列号。如果控制信息标志果控制信息标志SYNSYN置位，则该序列号为初始的置位，则该序列号为初始的序列号，而第一个字节应该是序列号，而第一个字节应该是ISNISN1 1，因为，因为SYNSYN占用了

30、一个序列号码。占用了一个序列号码。 确认号确认号3232比特，比特，确认号的发送方希望接收的下一个字节确认号的发送方希望接收的下一个字节的序列号。一旦连接建立，总是要发送确认号。的序列号。一旦连接建立，总是要发送确认号。 数据偏移数据偏移4 4比特，以比特，以3232比特为单位的比特为单位的TCPTCP报头的长度，同时报头的长度，同时也可以指出数据从何处开始，该字段的数值乘以也可以指出数据从何处开始，该字段的数值乘以3232就是就是TCPTCP报头的比特数。报头的比特数。 保留字段：保留字段：6 6比特比特 紧急指针：紧急指针：1616比特。在控制信息标志比特。在控制信息标志URGURG置位时

31、有效，该字段是从序列号开置位时有效，该字段是从序列号开始的正偏移。紧急指针指向了紧急数据序列中的最后一个字节的序列号。始的正偏移。紧急指针指向了紧急数据序列中的最后一个字节的序列号。TCP原理与技术原理与技术 2021/3/9Page 81 窗口窗口1616比特。窗口的大小，以字节为单位。以确认号为起始位置，是该段发送方愿比特。窗口的大小，以字节为单位。以确认号为起始位置，是该段发送方愿意接受的字节的数目。意接受的字节的数目。 校验和校验和1616比特。覆盖了比特。覆盖了TCPTCP报头和数据、伪报头在内。伪报头的概念与报头和数据、伪报头在内。伪报头的概念与UDPUDP中使用的相中使用的相同，

32、是从同，是从IPIP报头和报头和TCPTCP报头中获得的信息，包括有报头中获得的信息，包括有IPIP源地址、目的地址、协议字源地址、目的地址、协议字段和段和TCPTCP长度字段。起到的作用与长度字段。起到的作用与UDPUDP中的伪报头相同。与中的伪报头相同。与UDPUDP不同的是，不同的是，TCPTCP校校验和是必须的，而验和是必须的，而UDPUDP报头中的校验和是可选的。报头中的校验和是可选的。 确认号确认号3232比特，比特，确认号的发送方希望接收的下一个字节的序列号。一旦连接建立，总确认号的发送方希望接收的下一个字节的序列号。一旦连接建立，总是要发送确认号。是要发送确认号。 填充填充用于

33、确保用于确保TCPTCP报头的结尾和数据的开始都基于报头的结尾和数据的开始都基于3232比特的边界。填比特的边界。填0 0TCP原理与技术原理与技术 2021/3/9Page 82 控制信息字段控制信息字段在报头中按照从左到右的顺序在报头中按照从左到右的顺序URGURG、ACKACK、PSHPSH、RSTRST、SYNSYN、FINFIN，总共占用了，总共占用了6 6比比特，对特，对TCPTCP数据流的发送和接收起到控制的作用。在这些控制信息标志中，数据流的发送和接收起到控制的作用。在这些控制信息标志中，SYNSYN、FINFIN占用一个序列号。其余占用一个序列号。其余4 4个控制标志则不占用

34、序列号空间个控制标志则不占用序列号空间。 URG URG：紧急指针有效：紧急指针有效 ACK ACK：确认字段有效：确认字段有效 PSH PSH：推送功能：推送功能 RST RST：复位：复位 SYN SYN：对各帧序列号进行同步：对各帧序列号进行同步 FIN FIN：不再有来自发送方的数据：不再有来自发送方的数据 选项选项选项列表结束选项列表结束：指示选项列表的结束：指示选项列表的结束无操作无操作：用于各个选项之间：用于各个选项之间段最大尺寸段最大尺寸：指明了发送此段的：指明了发送此段的TCPTCP上可接收的段的最大尺寸，该字段只在初始上可接收的段的最大尺寸，该字段只在初始连接请求阶段被发送

35、出去（连接请求阶段被发送出去（SYNSYN置位时）。置位时）。TCPTCP必须能够实现发送和接收最大分必须能够实现发送和接收最大分段尺寸选项。如果在连接建立阶段没有收到该选项，则段尺寸选项。如果在连接建立阶段没有收到该选项，则TCPTCP必须采用默认的发送必须采用默认的发送MSSMSS536536种类种类长度长度含义含义0 0- -1 1- -选项列表结束选项列表结束无操作无操作段最大尺寸段最大尺寸4 42 2TCP原理与技术原理与技术 2021/3/9Page 83TCPTCP中的序列号和确认号中的序列号和确认号n为了保证数据的有序传输为了保证数据的有序传输n以每个数据字节为单位（另外，控制

36、信息中的以每个数据字节为单位（另外，控制信息中的SYNSYN和和FINFIN均占用一个序列号）均占用一个序列号）n序列号为序列号为TCPTCP段中的第一个数据字节。段中的第一个数据字节。n确认号确认的是收到了确认号之前的全部数据，而该确认号指出的数据字确认号确认的是收到了确认号之前的全部数据，而该确认号指出的数据字节还未收到。节还未收到。n控制信息中的控制信息中的SYNSYN和和FINFIN占用一个序列号，占用一个序列号，为这些控制信息提供一定的保护，为这些控制信息提供一定的保护，能够得到重传和确认，只有两个控制信息能够得到重传和确认，只有两个控制信息SYNSYN和和FINFIN各占用一个序列

37、号各占用一个序列号n范围：范围：0 02 232321 1n序列号的初始化选择序列号的初始化选择基于时钟驱动的初始序列号发生器选择初始序列号。利用基于时钟驱动的初始序列号发生器选择初始序列号。利用TCPTCP段最大生存段最大生存时间（时间（MSLMSL）维护某连接上使用的序列号。）维护某连接上使用的序列号。n序列号和确认号的比较和检查，用来确定接收到的段是否是可接受的。序列号和确认号的比较和检查，用来确定接收到的段是否是可接受的。TCP原理与技术原理与技术 2021/3/9Page 84TCPTCP连接连接nTCPTCP为每个数据流初始化并维护特定的状态信息的组合，称为一个连接为每个数据流初始化并维护特定的状态信息的组合，称为一个连接n每个连接由标识该连接两端的一对套接字唯一确定，套接字是由端口号和每个连接由标识该连接两端的一对套接字唯一确定，套接字是由端口号和I