TCP_IP协议基础

1、HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTDHUAWEI Confidential Security Level: 课程编码 TCP/IP协议基础ISSUE2.0内部公开HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 2T C P / I P起源于20世纪6 0年代末美国政府资助的一个分组交换网络研 究 项 目 ， 目 前 已 经 发 展 成 为Internet的核心技术。本课程主要介绍T C P / I P协议族的基本原理。HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential

2、Page 3学习完此课程，您将会：学习完此课程，您将会：掌握掌握TCP/IPTCP/IP分层模型分层模型掌握掌握TCP/IPTCP/IP各层基本功能各层基本功能掌握掌握IPIP地址和地址和IPIP路由路由HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 4第第2 2章章 TCP/IPTCP/IP协议协议HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 5什么是数据通信 按照通信协议，利用传输技术在功能单元之间传递数据信息，从而实现计算机与计算机间、计算机与其终端之间以及其他数据终

3、端设备之间的信息交互。 数据通信网是为提供数据通信业务而组成的网络。HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 6数据通信的特点 无连接: 通讯的两者之间不具备唯一独立的链路。 包交换: 每个包有目的地址、源地址、错误控制信息等等，具有自己去找目的地的能力。特点2特点1HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 7标准化组织ISO国际标准化组织IEEE 电子电器工程师协会ANSI 美国国家标准局EIA/T 电子工业协会ITU国际电信联盟IABInternet体系结构委

4、员会HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 8第第1 1章章 数据通信概述数据通信概述HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 9什么是TCP/IPTCP/IP是传输控制协议/网际协议 不同于OSI的七层模型，TCP/IP使用更为简单的五层模型 TCP/IP已经成为网际互连事实上标准HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 10TCP/IP协议族TCP/IP是Internet的核心技术 TCP/I

5、P 定义了电子设备如何连入因特网，以及数据如何在它们之间传输的标准。TCP/IP是一个协议族HTTP、TELNET、FTPRIP、OSPF、BGPTCP、UDPIP IGMP ICMP ARPIP是TCP/IP的核心协议HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 11TCP/IP分层模型应用 层传输 层网络层链路层物 理层网络层链路层物 理层网络层链路层物 理层链路层物 理层应用 层传输 层网络层链路层物 理层端系统端系统路由 器路由 器网桥HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confident

6、ial Page 12对等层两个网络只有对等层才能相互通讯物理层相同，使用中继器互连物理层不同，链路层相同，使用桥接器互连物理层、链路层不同，网络层相同，使用路由器互连网络协议完全不同，使用协议转换器（网关）互连HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 13TCP/IP协议和OSI参考模型lTCP/IP协议栈具有简单的分层设计，与OSI参考模型有清晰的对应关系。应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层应 用 层传输层网络层7654321物理层数据链路层OSI参考模型TCP/IPHUAWEI TECHNOLOGIES CO.

7、, LTD.HUAWEI Confidential Page 14TCP/IP协议栈HTTP、Telnet、FTP、TFTP、Ping、etcTCP/UDPARP/RARPIPICMPEthernet、802.3、PPP、HDLC、FR、etc接口和线缆应用层传输层网络层 数据链路层提供应用程序网络接口建立端到端连接寻址和路由选择物理介质访问二进制数据流传输 物理层HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 15TCP/IP的体系结构 IP是TCP/IP体系中最重要的协议之一 与IP协议配套的三个协议：地址转换协议ARP反向地址转

8、换协议RARPInternet控制报文协议ICMP HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 16TCP/IPEthernetToken RingFRATMX.25PPP/SDH 高 层 协 议 TCP/IP的体系结构 . IP协议提供了一种全球统一的编址方式，屏蔽了物理网络地址的差异，使路由查找成为可能。 . IP协议提供了一种全球统一的报文格式，屏蔽了网络链路层差异，使网络互联成为可能。HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 17数据封装应用层传输层网络层数

9、据链路层物理层HOST A HOST BFrameTrailerFrameHeaderNetworkHeaderDataDataData0101101010110001DataNetworkHeaderTransportHeaderTransportHeaderTransportHeader应用层传输层网络层数据链路层物理层HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 18物理层功能物理层功能物理层定义了电气上、机械上的过程和功能，以实现两端系统连接时线路的激活、保持与拆除。物理层定义了如下特性：电压水平数据传送速率最大传送距离物理

10、连接方式HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 19数据链路层功能. 数据链路层的主要功能是将数据通过物理介质在发送端与接收端传送。HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 20物理地址（MAC地址）网络上的设备有一个唯一的地址MAC地址 . MAC地址由48bit组成，通常用12位16进制表示，前6位16进制数字由IEEE负责统一分发，用来确定厂商的唯一性 . 后6位16进制数字由各厂商自己负责管理HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HU

11、AWEI Confidential Page 21华为网络产品华为网络产品MAC地址的前地址的前6位是位是0 x00E0FC物理地址（MAC地址）00e0.fc01.234500e0.fc01.2345VenderCodeSerialNumber24 bits24 bitsRomRamHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 22地址解析协议ARP IP地址只是主机在网络层中的地址，若要将网络层中传送的数据包交给目的主机，必须知道该主机的物理地址。10. 0. 0. 210. 0. 0. 1MAC地址：00ef00010203H

12、UAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 23地址解析协议ARP我需要10. 0. 0. 1的以太网地址收到广播, 这是我的以太网地址！IP : = ? ? ?Ethernet=:0010:0020:003010. 0. 0. 210. 0. 0. 1HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 24链路层分类链路层分类点到点（点到点（Point to Point）广播（广播（Broadcast）非广播多路复用（非广播多路复用（NBMA）HUAWEI T

13、ECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 25PPPPPP（Point to Point Protocol)Point to Point Protocol) 顾名思义，PPP是一个点到点的协议。PPP具备以下特性：1、链路层参数协商：进行最大传输单元等参数的协商；2、用户验证：CHAP/PAP、与RADIUS的协同工作3、网络层参数协商：IP地址和掩码的协商4、能将多条链路绑定为一条逻辑链路使用，以增加带宽5、其他，如压缩、加密等等PPP本身是一个分层的协议族，功能强大而且易于扩充。它具有强大的接入控制功能，被广泛应用于各种接入方式中 。同步或

14、异步线路HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 26以太网以太网最广泛使用的局域网协议，有几种封装类型：Ethernet 802.2：仅支持IPX，几乎不再使用Ethernet 802.3：仅支持IPX，几乎不再使用Ethernet II：支持多种三层协议，最常用的封装Ethernet SNAP：支持多种三层协议基于广播HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 27X25/FR/ATMX25/FR/ATM公共分组网络协议，具备以下特点： 虚电路：将一条实际的物理

15、链路复用的结果 差错控制功能 流量控制功能 报文分片公共分组网用户设备用户设备用户设备用户设备HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 28链路层的特殊应用链路层的特殊应用PPPoEPPPoE通过以太网连接用户终端（ADSL、小区宽带）通过PPP对用户进行认证、计费和控制PPPPPPPPPPPPPPPoEPPPoEIP以太网以太网以太口以太口物理层链路层IP层HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 29链路层的特殊应用链路层的特殊应用VLANVLAN在一个以太网

16、内部划分虚拟局域网优点：限制广播范围安全隔离接入控制VLAN划分方法：基于端口基于MAC基于IP地址基于策略SwitchRouterhubhubhubhubhubWorkstation SwitchVLAN B(broadcast domain)VLAN A(broadcast domain)HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 30网络层功能HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 31IP数据包的格式版本首部长度服务类型总 长 度 标 识 标志 段 偏 移

17、 寿 命 协 议 首 部 检 验 和 源 站 IP 地 址 目 的 站 IP 地 址 长 度 可 变 的 任 选 字 段 填 充数 据. 优先级 D T R C 未用 比特0 4 8 16 19 24 3120个字节固定长度长度可变 0 1 2 3 4 5 6 7IP数据报头各字段.docxHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 32IP地址的作用唯一确定网络中的一台主机IP地址由美国国防数据网DDN的网络信息中心NIC进行分配用户A用户BHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confiden

18、tial Page 33IP地址 VS MAC地址网络地址（IP地址）在软件系统中设定每个端口可有多个网络地址网间寻址时使用一般在所有网络内有效类似于通信地址物理地址（MAC地址）固化在物理设备上每个端口仅有一个物理地址访问物理介质时使用一般在本局域网内有效类似于人名HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 34IP地址的格式IP地址是4字节32bit二进制数，用点分十进制数表示例:10000000.00000001.11111111.11111110 表示为：54HUAWEI TECHNOLOGIES C

19、O., LTD.HUAWEI Confidential Page 35IP地址的格式和类型0 net-id 1 0net-id1 1 0 net-id 1 1 1 0 组播地址1 1 1 1 0 保留为今后使用0 1 2 3 4 8 16 24 31 host-id host-idhost-idE类A类D类C类B类HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 36保留的IP地址全0的网络号码 表示“本网络”或“我不知道号码的这个 网络”全1的网络号码 保留全0的主机号码 表示该IP地址就是网络的地址全1的主机号码 表示广播地址，即对

20、该网络上所有的 主机进行广播 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 37保留的IP地址全0的IP地址，即网络号码为127.X.X.X.，用于本地软件回送测试（loopback test）全1地址55，表示“向我的网络上的所有主机广播”，原先是使用HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 38私网IP地址私网IP地址不能够出现在Internet上 55172.16.0.

21、0 55 55HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 39IP地址范围网络类别网络类别最大网络数最大网络数第一个可用第一个可用网络号码网络号码最后一个可最后一个可用网络号码用网络号码每个网络中每个网络中最大主机数最大主机数A126012616777214B16382128.0191.25565534C2097150192.0.0223.255.255254HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Pa

22、ge 40有类IP地址和无类IP地址有类IP地址net-id的长度只有3种：8、16、24无类IP地址net-id可以设置成1到32中的任何一个值无类IP地址的优点组网灵活，管理方便减轻IP地址浪费现象HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 41子网掩码TCP/IP体系规定用一个32bit的子网掩码来表示子网号字段的长度。子网掩码由一连串的“1”和一连串的“0”组成“1”对应于网络号码和子网号码字段“0”对应于主机号码字段“1”和“0”不能交叉出现HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Conf

23、idential Page 42无类IP地址 net-idnet-id11111111 11111111本地分配subnet-id子网号主机号B 类地址增加子网号字段子网掩码 host-id host-id111111 0000000000HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 43IP地址的表示IP地址/子网掩码 或 IP地址/子网掩码长度 例：//16//19HUAWEI TECHNOLOGIES CO.

24、, LTD.HUAWEI Confidential Page 44网段划分网段划分0607网段：/网段：/一个网段就是一个广播域网段内部是相同的链路层网段内部的转发不需要通过三层设备HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 45子网划分子网划分lC类网段/以太网以太网192.168.1

25、.128 ，28，28HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 46子网划分方法子网划分方法l原则：IP地址中，网段部分增加，主机部分减少l划分多少个子网，则掩码相应增长l每个子网网段地址在网段增长部分取不同的值l例： / 划分为2个子网： / 2828 / 28HUAWEI TECHNOLOGIES CO., L

26、TD.HUAWEI Confidential Page 47问题将C类网段/均匀划分为四个子网，该如何划分？HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 48IP路由. 网络层的重要作用就是寻径，即根据IP数据报中的目的IP地址，将这个数据包转发给目的主机。. 具体完成这项工作的设备就是路由器。那一个通道那一个通道?那一个通道那一个通道哪一个通道哪一个通道 ? ?ABHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 49路由器的

27、特点和作用作为路由器，必须具备：两个或两个以上的网络层接口，用于连接不同的网络协议至少实现到网络层路由器主要有两个作用：产生路由表把数据包转发到其它网络HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 50路由器连接示例子网1/24子网2/24路由器 A 路由器 B/24/24子网310. 0.0.0/8/8IP :/8GW:IP :/24GW:1

28、HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 51路由器A上的路由表目标网络地址目标网络地址 目标网络目标网络掩码掩码下一跳地址下一跳地址出接口出接口 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page

29、 52路由器B上的路由表目标网络地址目标网络地址 目标网络目标网络掩码掩码下一跳地址下一跳地址出接口出接口.HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 53路由表的产生方式静态路由由操作人员一条条地录入。动态路由由路由协议产生路由表项。常见的路由协议有OSPF协议和RIP协

30、议。HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 54 路由器的工作流程LAN2LAN2IPIPETHETHPPPPPP以太口以太口 串口串口IPIPETHETHPPPPPP以太口以太口串口串口LAN1LAN1WANWAN路由器路由器路由器路由器路由选择协议转换拆包协议封装发送传输接收HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 55将/16映射到用不同的端口号代表不同主机NATNAT网络地址转换网络地址转换0607内部网络外部网络HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 56传输层功能数据分段和数据段合并建立端到端的连接将数据段从一台主机发往另一台主机保证数据传送正确性（可选）HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 57TCP/UDP的高层应用TCP应用面向连接的传输方式提供可靠的传输Telnet、FTP、HTTP