第3讲 TCPIP体系结构

1、第三讲第三讲 TCP/IPTCP/IP体系结构体系结构2. TCP/IPTCP/IP体系结构体系结构本讲内容本讲内容1. TCP/IP体系结构体系结构2. TCP/IP 2. TCP/IP 与与OSI/RMOSI/RM比较比较3. TCP/IP3. TCP/IP体系结构各层协议体系结构各层协议4. TCP/IP4. TCP/IP基本工作原理综述基本工作原理综述2. TCP/IPTCP/IP体系结构体系结构vTCP/IPTCP/IP概述概述nTCP/IP传输控制协议网际协议nTCP/IP TCP/IP 是一组通信协议的代名词，这组协议使任何具是一组通信协议的代名词，这组协议使任何具有网络设备的用

2、户能访问和共享有网络设备的用户能访问和共享Internet Internet 上的信息。上的信息。n其最重要的协议簇是传输控制协议（其最重要的协议簇是传输控制协议（TCPTCP）和网际协）和网际协议（议（IPIP） TCP/IP层次结构TCP/IPTCP/IP模型模型OSIOSI模型模型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应用层应用层传输层传输层网络层网络层网络接口层网络接口层网络接口层 v网络接口层负责网络层与硬件设备间的联系。接网络接口层负责网络层与硬件设备间的联系。接收收IP IP 数据报并将数据报并将IP IP 数据报通过底层物理

3、网络发数据报通过底层物理网络发送出去，反之从底层接收物理帧，抽出送出去，反之从底层接收物理帧，抽出IP IP 数据报，数据报，交给网络层。交给网络层。v网络接口层使采用不同技术和网络硬件的网络之网络接口层使采用不同技术和网络硬件的网络之间能够互连。间能够互连。v包含物理层和数据链路层包含物理层和数据链路层网络层 v主要功能主要功能n处理来自传输层的分组发送请求。在收到分组发送请求处理来自传输层的分组发送请求。在收到分组发送请求之后，将分组装入之后，将分组装入IPIP数据报，填充报头，选择发送路径，数据报，填充报头，选择发送路径，然后将数据报发送到相应的网络输出端。然后将数据报发送到相应的网络输

4、出端。n处理接收的数据报。在接收到其他主机发送的数据报之处理接收的数据报。在接收到其他主机发送的数据报之后，检查目的地址，如需要转发，则选择发送路径，转后，检查目的地址，如需要转发，则选择发送路径，转发出去；如目的地址为本结点发出去；如目的地址为本结点IPIP地址，则除去报头，将地址，则除去报头，将分组交送传输层处理。分组交送传输层处理。n处理互连的路径、流量控制与拥塞问题处理互连的路径、流量控制与拥塞问题传输层v传输层是在源结点和目的结点的两个对等实体间传输层是在源结点和目的结点的两个对等实体间提供可靠的提供可靠的“端到端端到端”的数据通信的数据通信v端口号：用于标记主机上不同的应用程序。通

5、过端口号：用于标记主机上不同的应用程序。通过“IPIP地址端口号地址端口号”可区分不同主机的不同应用可区分不同主机的不同应用程序进程程序进程应用层 v参考模型的最高层，应用层包括了所参考模型的最高层，应用层包括了所有高层协议，并且总是不断有新的协有高层协议，并且总是不断有新的协议加入。议加入。 TCP/IP协议集 vTCP/IPTCP/IP并不是一个协议，而是多个协议并不是一个协议，而是多个协议 应用层应用层传输层传输层网络层网络层网络接口网络接口层层TelnetTelnetFTPFTPSMTPSMTPHTTPHTTPDNSDNSOTHERSOTHERSTCPTCPUDPUDPICMPICMP

6、IPIPARPARPRARPRARPNetwork InterfaceNetwork Interface(Physics Networks)(Physics Networks)2.4 TCP/IP TCP/IP与与OSI/RMOSI/RM比较比较 v相似点相似点n均采用了层次结构，存在相类似的传输层和网络层均采用了层次结构，存在相类似的传输层和网络层n两者都有应用层，但所提供的服务有所不同两者都有应用层，但所提供的服务有所不同n均是一种基于协议数据单元的包交换网络均是一种基于协议数据单元的包交换网络v不同点不同点nOSI OSI 模型包括了模型包括了7 7 层，而层，而TCP/IP TCP/I

7、P 模型只有模型只有4 4 层。层。nOSI OSI 参考模型在网络层支持无连接和面向连接的两种参考模型在网络层支持无连接和面向连接的两种服务，而在传输层仅支持面向连接的服务。服务，而在传输层仅支持面向连接的服务。TCP/IP TCP/IP 模模型在网络层则只支持无连接的一种服务，但在传输层支型在网络层则只支持无连接的一种服务，但在传输层支持面向连接和无连接两种服务。持面向连接和无连接两种服务。n TCP/IP TCP/IP 由于有较少的层次，因而更简单；由于有较少的层次，因而更简单； OSI OSI 则大则大而全而全2.5 TCP/IP体系结构各层协议 v网络接口层协议网络接口层协议 nEt

8、hernetn令牌环n帧中继nISDNn分组交换网X.25网络层协议 v1.IP1.IP（Internet ProtocolInternet Protocol，网际协议），网际协议）v2.ICMP2.ICMP（Internet control message protocolInternet control message protocol，网际控制报文协议）网际控制报文协议） v3.ARP3.ARP（Address Resolution ProtocolAddress Resolution Protocol，地址解，地址解析协议）析协议） v4.RARP4.RARP（Reverse Addr

9、ess Resolution ProtocolReverse Address Resolution Protocol，逆向地址解析协议）逆向地址解析协议）1.网际协议（IP)vIP IP 协议规定网络层数据分组的格式，并负责路由协议规定网络层数据分组的格式，并负责路由选择。选择。vIPIP协议又称互联网协议，是支持网间互连的数据协议又称互联网协议，是支持网间互连的数据报协议。报协议。vIPIP地址地址n每个结点必须有一个全网唯一个地址。每个结点必须有一个全网唯一个地址。n目前常用的目前常用的IPIP地址（地址（IPv4IPv4：IPIP第第4 4版本）由版本）由3232个二进个二进制位表示，如

10、制位表示，如88。n整个整个IPIP地址空间有地址空间有4 4组组8 8位二进制数。网络号位二进制数。网络号+ +主机号。主机号。 nIPIP地址被分为地址被分为A A、B B、C C、D D、E E五类五类 IP地址分类A A类地址类地址0 0net-idnet-id8 bit8 bithost-idhost-id24 bit24 bitB B类地址类地址1010net-idnet-id16 bit16 bithost-idhost-id16 bit16 bitC C类地址类地址110110net-idnet-id24 bit24 bithos

11、t-idhost-id16 bit16 bitD D类地址类地址11101110E E类地址类地址1111011110多播地址多播地址保留为今后使用保留为今后使用IPIP数据报的格式数据报的格式版本(4位)头长度(4位)服务类型 (8位)总长度 (16位)标识符 (16位)标志(3位)分段偏移 (13位)生存时间 (8位)协议 (8位)首部校验和 (16位)源地址 (32位)目标地址 (32位)选项填充数据2.网际控制报文协议(ICMP)v提供网络控制和消息传递功能。提供网络控制和消息传递功能。vICMPICMP是一个支持性协议。是一个支持性协议。v控制消息是指网络通不通、主机是否可达、路由控

12、制消息是指网络通不通、主机是否可达、路由是否可用等网络本身的消息。是否可用等网络本身的消息。vICMPICMP报文类型报文类型nICMPICMP差错报文差错报文nICMPICMP询问报文询问报文ICMPICMP报文格式报文格式v每种每种ICMPICMP报文均有自己的格式，但均从相同的报文均有自己的格式，但均从相同的三个字段开始三个字段开始n报文类型（报文类型（TYPETYPE），占），占8 8个比特个比特n代码（代码（CODECODE），占），占8 8个比特个比特n校验和（校验和（CHECKSUMCHECKSUM），占），占1616个比特个比特v格式举例格式举例n回送请求和应答报文格式回送请求

13、和应答报文格式ICMPICMP报文格式的封装报文格式的封装帧数据区IP数据区ICMP数据区帧头部IP头部ICMP头部3. 地址解析协议（ARP）v封装在封装在IPIP数据包中的地址是数据包中的地址是4848位位MACMAC地址，而地址，而不是不是3232位的位的IPIP地址地址v目标主机的目标主机的MACMAC地址通过地址解析协议地址通过地址解析协议(ARP)(ARP)获获得。得。vARPARP报文格式报文格式硬件地址长度硬件地址长度协议类型协议类型发送方发送方IP地址地址(八位组八位组0-1)目标硬件地址目标硬件地址(八位组八位组2-5)目标目标IP地址地址(八位组八位组0-3)发送方硬件地

14、址发送方硬件地址(八位组八位组0-3)硬件类型硬件类型操作操作发送方硬件地址发送方硬件地址(八位组八位组4-5)发送方发送方IP地址地址(八位组八位组2-3)协议长度协议长度目标硬件地址目标硬件地址(八位组八位组0-1)ARP工作原理1. ARP1. ARP列表，即列表，即IPIP地址和地址和MACMAC地址的对应关系。地址的对应关系。2.2.广播广播ARPARP请求查询此目的主机对应的请求查询此目的主机对应的MACMAC地址。地址。3. 3. 发送一个发送一个 ARPARP响应数据包响应数据包4. 4. 更新更新ARPARP列表中列表中4.反向地址解析协议（RARP）v作用：在知道主机的时，

15、通过协作用：在知道主机的时，通过协议得到其地址议得到其地址v典型应用典型应用n无盘工作站无盘工作站v报文格式报文格式n同协议同协议传输层协议 v1.1.传输控制协议（传输控制协议（Transmission Control Transmission Control Protocol Protocol ，TCP TCP ）v2 .2 . 用 户 数 据 报 协 议 （用 户 数 据 报 协 议 （ U s e r D a t a g r a m U s e r D a t a g r a m Protocol Protocol ， UDP UDP ）1.传输控制协议(TCP)v面向连接的协议面向连

16、接的协议v是一个可靠的协议是一个可靠的协议 v用三次握手和滑动窗口机制来保证传输的可靠性用三次握手和滑动窗口机制来保证传输的可靠性和进行流量控制和进行流量控制 vTCPTCP报文段分为首部和数据两部分报文段分为首部和数据两部分 vTCPTCP报文段格式报文段格式TCP报文段格式32bit源源 端端 口口目目 的的 端端 口口序序 号号确确 认认 号号1632数据偏移数据偏移保留保留窗口窗口校验和校验和紧急指针紧急指针选项（长度可变）选项（长度可变）填充填充URGACKPSHRSTSYNFINTCP首部首部TCP数据部分数据部分IP首部首部IP数据部分数据部分2.用户数据报协议（UDP ）v是面

17、向无连接的不可靠传输层协议。是面向无连接的不可靠传输层协议。vUDPUDP为应用层提供一种并不保证该数据报到达目为应用层提供一种并不保证该数据报到达目的地的简单服务的地的简单服务vUDPUDP报文格式报文格式目的端口目的端口数据数据源端口源端口报文长度报文长度校验和校验和源源IPIP地址地址目的目的IPIP地址地址UDPUDP长度长度协议协议0 0伪首部伪首部应用层协议v应用层协议可分为三类：应用层协议可分为三类：n依赖于面向连接的依赖于面向连接的TCPTCP协议；协议；n依赖于面向无连接的依赖于面向无连接的UDPUDP协议；协议；n既可依赖于既可依赖于TCPTCP协议，也可依赖于协议，也可依

18、赖于UDPUDP协议。协议。v 常见的应用协议有常见的应用协议有n 文件传输协议文件传输协议FTPFTPn 超文本传输协议（超文本传输协议（HTTPHTTP）n 简单邮件传输协议（简单邮件传输协议（SMTPSMTP）n 远程登录（远程登录（TelnetTelnet）v 常见的应用支撑协议常见的应用支撑协议n 域名服务（域名服务（DNSDNS）n 简单网络管理协议（简单网络管理协议（SNMPSNMP） 应用层协议TCPTCPTelnet(Telnet(网络终端协议网络终端协议) )SMTP(SMTP(电子邮件协议电子邮件协议) )FTP(FTP(文件传输协议文件传输协议) )UDPUDPSNMP(SNMP(简单网络管理协议简单网络管理协议) )TCPTCP和和UDPUDPDNS(DNS(域名服务域名服务) )2. TCP/IP基本工作原理综述 vTCPTCP三次握手三次握手. .客户端向服务端提出连接请求。这时客户端向服务端提出连接请求。这时TCP SYNTCP SYN标志标志置位。客户端告诉服务端序列号区域合法，需要检查。置位。客户