常见网络协议概述

1、课本中出现的各种协议总结课本中出现的各种协议总结网络工程网络工程0801班班OSI七层模型功能七层模型功能(回顾回顾)应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层1234567提供应用程序接口提供应用程序接口处理数据格式、数据加密等处理数据格式、数据加密等建立、维护和管理会话建立、维护和管理会话建立主机端到端连接和数据传输建立主机端到端连接和数据传输路由选路和转发路由选路和转发提供介质访问、链路管理等提供介质访问、链路管理等比特流传输比特流传输协议分层的好处协议分层的好处 协议分层可以使协议各层间相互独立，层间的协议分层可以使协议各层间相互独立，

2、层间的标准接口方便了工程模块化，信令简化，便于标准接口方便了工程模块化，信令简化，便于维护。每个协议可以单独进行谈判，在进行系维护。每个协议可以单独进行谈判，在进行系统开发时，模块化的设计允许单独对某个协议统开发时，模块化的设计允许单独对某个协议/ /软件进行更新。软件进行更新。 对于网络应用程序来说对于网络应用程序来说,IP,IP将下层的物理网络将下层的物理网络硬件隐藏了起来硬件隐藏了起来. .如果你发明了一种新的物理如果你发明了一种新的物理网络网络, ,并且想让它在并且想让它在InternetInternet上投入使用上投入使用, ,你只你只需要再为它写一个与需要再为它写一个与IPIP连接

3、的驱动程序就可以连接的驱动程序就可以了了. .这样这样, ,你使用的网络应用程序不会因为硬件你使用的网络应用程序不会因为硬件技术的变化而发生任何变化技术的变化而发生任何变化. . 发送数据发送数据:数据封装数据封装应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层 数据链路层数据链路层 物理层物理层dataTCP/UDP header 数据段IP header 数据包逻辑链路子层逻辑链路子层物理链路子层物理链路子层FCSLLCFCSMAC数据帧0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1Bit在发送数据的时候，就在发送数据的时候，就是一个封装数据的过程是一个封装数据的过程.数据封装

4、数据封装应用应用TCPIP以太网以太网驱动程序驱动程序用户数据用户数据用户数据用户数据App头头TCP头头TCP头头IP头头TCP头头IP头头Eth头头Eth尾尾应用数据应用数据(块块)TCP分节分节IP分组分组以太网帧以太网帧以太网电缆以太网电缆发送方发送方App头头App头头App头头用户数据用户数据用户数据用户数据用户数据用户数据接收数据接收数据:数据拆封数据拆封0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1dataFCSTCPIPLLCMAC在接收数据的时候，就是在接收数据的时候，就是一个解封装数据的过成一个解封装数据的过成.应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层

5、 数据链路层数据链路层 物理层物理层逻辑链路子层逻辑链路子层物理链路子层物理链路子层数据段数据包数据帧Bit应用数据（块）应用数据（块）数据解封数据解封应用应用TCPIP以太网以太网驱动程序驱动程序用户数据用户数据用户数据用户数据App头头TCP头头IP分组分组 Eth头头Eth尾尾以太网帧以太网帧以太网电缆以太网电缆接收方接收方IP头头TCP 分节分节IP分组分组TCP分节分节应用数据应用数据(块块)完整的数据包传输过程演示完整的数据包传输过程演示应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层 链路层链路层 物理层物理层应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络

6、层 链路层链路层 物理层物理层链路层链路层 物理层物理层网络层网络层 链路层链路层 物理层物理层网络层网络层 链路层链路层 物理层物理层链路层链路层 物理层物理层Data电脑电脑交换机交换机路由器路由器电脑电脑交换机交换机路由器路由器网络协议结构图网络协议结构图PPP FrameRelay HDLC ETHERNETARPCableDIRVERICMPIPEIGRPIGMPTCPUDPOSPFPINGTraceBGPTelnetFTPSMTPApplication LayerTransport LayerNetwork LayerData Link LayerPhysical LayerDNS

7、TFTP SNMP RIPPPP 协议协议(peer to peer) PPP 协议有三个组成部分 一个将 IP 数据报封装到串行链路的方法。 链路控制协议 LCP (Link Control Protocol)。 网络控制协议 NCP (Network Control Protocol)。 PPP 协议PPP 协议应满足的需求协议应满足的需求 简单这是首要的要求 封装成帧 透明性 多种网络层协议 多种类型链路 差错检测 检测连接状态 最大传送单元 网络层地址协商 数据压缩协商 PPP 协议不需要的功能协议不需要的功能 纠错 流量控制 序号 多点线路 半双工或单工链路 PPP 协议的帧格式协议

8、的帧格式1211字节12不超过 1500 字节PPP 帧先发送7EFF03FACFCSF7E协议信 息 部 分首部尾部 PPP 有一个 2 个字节的协议字段。 当协议字段为 0 x0021 时，PPP 帧的信息字段就是IP 数据报。 若为 0 xC021, 则信息字段是 PPP 链路控制数据。 若为 0 x8021，则表示这是网络控制数据。 以太网的以太网的 MAC 帧格式帧格式 以太网 MAC 帧物理层MAC层10101010101010 10101010101010101011前同步码帧开始定界符7 字节1 字节8 字节插入IP层目的地址 源地址类型数 据FCS6624字节46 1500I

9、P 数据报当数据字段的长度小于 46 字节时，应在数据字段的后面加入整数字节的填充字段，以保证以太网的 MAC 帧长不小于 64 字节。 最短的帧长度：6+6+2+46+4=64字节最长的帧长度：6+6+2+1500+4=1518字节虚拟局域网使用的以太网帧格式虚拟局域网使用的以太网帧格式 802.3MAC 帧字节66246 15004MAC 帧目地地址源地址长度/类型数 据FCS长度/类型 = 802.1Q 标记类型 标记控制信息 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 VID 2 字节2 字节插入 4 字节的 VLAN 标记4用户优先级CFI虚拟局域网协议允许在以太

10、网的帧格式中插入一个虚拟局域网协议允许在以太网的帧格式中插入一个 4 字节字节的标识符，称为的标识符，称为 VLAN 标记标记(tag)，用来指明发送该帧，用来指明发送该帧的工作站属于哪一个虚拟局域网的工作站属于哪一个虚拟局域网。 IP 数据报的格式数据报的格式 可变部分首部04816192431版 本标志生 存 时 间协 议标 识区 分 服 务总 长 度片 偏 移填 充首 部 检 验 和源 地 址目 的 地 址可 选 字 段 （长 度 可 变）位首部长度数 据 部 分数 据 部 分首 部IP 数据报固定部分发送在前IP 数据报的格式数据报的格式 由于首部长度占4位则 最长首部为1111=15

11、 15*4=60字节最短首部为0101=5 5*4=20字节 首部的前一部分是固定长度，共首部的前一部分是固定长度，共 20 字节，字节，是所有是所有 IP 数据报必须具有的。数据报必须具有的。 在首部的固定部分的后面是一些可选字段，在首部的固定部分的后面是一些可选字段，其长度是可变的。其长度是可变的。 网际控制报文协议网际控制报文协议 ICMP 网际控制报文协议 ICMP (Internet Control Message Protocol)。 ICMP 报文的种类有两种，即报文的种类有两种，即 ICMP 差错报差错报告报文告报文和和 ICMP 询问报文询问报文。 ICMP 报文的前报文的前

12、 4 个字节是统一的格式，共个字节是统一的格式，共有三个字段：即有三个字段：即类型类型、代码代码和和检验和检验和。接。接着的着的 4 个字节的内容与个字节的内容与 ICMP 的类型有关。的类型有关。 ICMP 报文的格式报文的格式类型类型代码代码检验和检验和这这4 个字节取决于个字节取决于ICMP报文报文 的类型的类型ICMP的数据部分（长度取决于类型）的数据部分（长度取决于类型）04831ICMP报文8字节终点不可达 源点抑制(Source quench) 时间超过 参数问题 改变路由（重定向）(Redirect) ICMP 差错报告报文差错报告报文5种种ICMP 询问报文有两种询问报文有两

13、种 回送请求和回答报文时间戳请求和回答报文ICMP 差错报告报文差错报告报文首部IP 数据报ICMP 的前 8 字节装入 ICMP 报文的 IP 数据报IP 数据报首部ICMP 差错报告报文8字节收到的 IP 数据报IP 数据报首部8字节ICMP 差错报告报文IP 数据报的数据字段因特网的路由选择协议因特网的路由选择协议 内部网关协议内部网关协议 IGP：具体的协议有多种，如：具体的协议有多种，如 RIP 和和 OSPF 等。等。 外部网关协议外部网关协议 EGP：目前使用的协议就是：目前使用的协议就是 BGP。内部网关协议内部网关协议 RIP (Routing Information Pro

14、tocol)收到相邻路由器（其地址为收到相邻路由器（其地址为 X）的一个）的一个 RIP 报文：报文：(1) 先修改此先修改此 RIP 报文中的所有项目：把报文中的所有项目：把“下一跳下一跳”字段中的地址字段中的地址都改为都改为 X，并把所有的，并把所有的“距离距离”字段的值加字段的值加 1。(2) 对修改后的对修改后的 RIP 报文中的每一个项目，重复以下步骤：报文中的每一个项目，重复以下步骤：若项目中的目的网络不在路由表中，则把该项目加到路由表中。若项目中的目的网络不在路由表中，则把该项目加到路由表中。 否则否则 若下一跳字段给出的路由器地址是同样的，则把收到的项若下一跳字段给出的路由器地

15、址是同样的，则把收到的项目目替换原路由表中的项目。替换原路由表中的项目。 否则否则 若收到项目中的距离小于路由表中的距离，则进行更新，若收到项目中的距离小于路由表中的距离，则进行更新，否则，什么也不做。否则，什么也不做。(3) 若若 3 分钟还没有收到相邻路由器的更新路由表，则把此相邻路分钟还没有收到相邻路由器的更新路由表，则把此相邻路由器记为不可达路由器，即将距离置为由器记为不可达路由器，即将距离置为16（距离为（距离为16表示不可表示不可达）。达）。(4) 返回。返回。距离向量算法距离向量算法RIP2 协议的报文格式协议的报文格式 4 字节RIP 报文路由信息（20 字节/路由）可重复出现

16、最多 25 个IP 数据报路由标记网络地址地址族标识符距离 (1-16) IP 首部UDP 首部首部路由部分必为 0版本命令 4 字节子网掩码下一跳路由器地址UDP 用户数据报RIP报文的最大长度报文的最大长度（最多 25 个路由）：4+20*25=504字节RIP协议使用运输层的协议使用运输层的UDP进行传送（进行传送（UDP的端口：的端口：520）内部网关协议内部网关协议 OSPF (Open Shortest Path First)OSPF 的五种分组类型： 类型类型1，问候，问候(Hello)分组。分组。 类型类型2，数据库描述，数据库描述(Database Description)分

17、组。分组。 类型类型3，链路状态请求，链路状态请求(Link State Request)分组。分组。 类型类型4，链路状态更新，链路状态更新(Link State Update)分组，分组， 用洪泛法对全网更新链路状态。用洪泛法对全网更新链路状态。 类型类型5，链路状态确认，链路状态确认(Link State Acknowledgment)分组。分组。 IP 数据报OSPF 分组分组 IP数据报首部OSPF 分组OSPF 分组首部类型 1 至类型 5 的 OSPF 分组24 字节081631版 本路 由 器 标 识 符类 型分 组 长 度检 验 和鉴 别位鉴 别区 域 标 识 符鉴 别 类

18、型BGP 报文BGP 报文通用首部BGP 报文主体部分类 型长 度标 记TCP首部IP 首部BGP 报文TCP 报文BGP 报文具有通用的首部报文具有通用的首部运输层的两个主要协议运输层的两个主要协议TCP/IP 的运输层有两个不同的协议：的运输层有两个不同的协议：(1) 用户数据报协议用户数据报协议 UDP (User Datagram Protocol)(2) 传输控制协议传输控制协议 TCP (Transmission Control Protocol)UDP 是面向报文的是面向报文的 IP 数据报的数据部分IP 首部IP 层UDP 首部UDP 用户数据报的数据部分运输层应用层报文应用层UDP 的首部格式 伪首部源端口目的端口长 度检验和数 据首 部UDP长度源 IP 地址目的 IP 地址017IP 数据报字节44112122222字节发送在前数 据首 部UDP 用户数据报伪首部源端口目的端口长 度检验和数 据首 部UDP长度源 IP 地址目的 IP