NGNIPCIP网络基础知识

IP网络基础知识V1.0NGN_IP004_C1_1课程内容第一章网络的基本概念第二章OSI参考模型第三章TCP/IP协议簇第四章IPV4编址及子网规划2网络的演进简单连接1960’s–1970’s基于网络的连接1970’s–1980’s网络互联1980’s–现在Host主机网络低速串行HostWANLAN3什么是LAN？LAN（LocalAreaNetwork）：又称局域网，一般指分布于几公里范围内的网络，通过某种介质互联的计算机、打印机、modem或其他设备的集合。特点（Trait）：距离短、延迟小、数据速率高、传输可靠。标准（Standard）：是广泛使用的、或者由官方规定的一套规则和程序，IEEE802.X标准是当今居于主导地位的LAN标准。4LAN常用设备集线器（HUB）：是单一总线共享式设备，所有端口共用一条数据总线，同一时刻只能有一个用户传输数据。以太网交换机（Switch）：相当于拥有多条总线，使各端口设备能独立地作数据传递而不受其它设备影响。路由器（Router）：是一种用于网络互连的计算机设备。HUB交换机路由器5什么是WAN？WAN（WideAreaNetwork）：又称广域网，大范围区域内提供数据通信服务，主要用于互连局域网。常见的广域网：共用电话网：PSTN综合业务数字网：ISDN数字数据网：DDNX.25共用分组交换网帧中继：FrameRelay异步传输模式：ATM国际互联网：Internet6WAN常用设备调制解调器（Modem）：作为末端系统和通信系统之间信号转换的设备，是广域网中必不可少的设备之一。路由器（Router）：负责在各段广域网和局域网间根据地址信息建立路由，将数据送到最终目的地。接入服务器（NAS）：负责将末端系统用户接入到广域网以完成数据通信。Modem路由器接入服务器7课程内容第一章网络的基本概念第二章OSI参考模型第三章TCP/IP协议簇第四章IPV4编址及子网规划8标准化组织国际标准化组织（ISO）电子电器工程师协会（IEEE）美国国家标准局（ANSI）电子工业协会（EIA/TIA）国际电信联盟（ITU）Internet架构委员会（IAB）9OSI七层参考模型ISO组织提出OSIRM：开放系统互连参考模型（OpenSystemInterconnectionReferenceModel）网络世界的法律!10七层模型图解应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层1234567低层协议：负责网络数据传输高层协议：负责网络数据格式及应用提供应用程序间通信处理数据格式、数据加密等建立、维护和管理会话建立主机端到端连接寻址和路由选择提供介质访问、链路管理等比特流传输11对等层通信每一层利用下一层提供的服务与对等层通信，每一层使用自己的协议。HostAHostBAPDUPPDUSPDUSegmentPacketFrameBit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表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层12数据的封装与解封装DataDataHDataHH主机服务器交换机路由器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表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层L3L2L1L2L1DataDataHDataHH封装解封装13DataE-mail信息Data数据封装示例14SegmentHeaderDataDataE-mail信息DataSegment数据封装示例15SegmentHeaderDataDataNetworkHeaderSegmentHeaderDataE-mail信息DataSegmentPacket数据封装示例16NetworkHeaderSegmentHeaderFrameTrailerDataSegmentHeaderDataDataFrameHeaderNetworkHeaderSegmentHeaderDataE-mail信息DataSegmentPacketFrame(mediumdependent)数据封装示例17NetworkHeaderSegmentHeaderFrameTrailerDataSegmentHeaderDataDataFrameHeaderNetworkHeaderSegmentHeaderData0111111010101100010101101010110001E-mail信息DataSegmentPacketFrame(mediumdependent)Bits数据封装示例18物理层物理层：定义电压、高低电平、数据传输速率、传输距离、线缆标准等。物理层基于比特流（Bits）通信。网络设备：中继器、集线器（HUB）、传输线路。19数据链路层数据链路层：提供数据在物理链路的传输，物理寻址，网络拓扑，错误检测等。数据链路层基于数据帧（Frame）通信。网络设备：以太网交换机，网桥。数据链路层分为2个子层：LLC子层和MAC子层：逻辑链路控制子层（LLC，LogicLinkControlsublayer）：位于网络层和MAC子层之间，是上层和下一层的管理层，负责流量控制、同步等。介质访问控制子层（MAC，MediaAccessControlsublayer）：负责把物理层的“0”，“1”比特流组建成帧进行通信。20MAC地址MAC地址有6个字节，中兴公司前3个字节是00D0D000.D0.D6厂商编号序列号24bits24bits00.D0.D6RomRam21网络层网络层：负责主机与主机的连接、路径选择以及基于IP的寻址。网络层基于数据包（Packet）通信。网络设备：路由器，路由交换机。22传输层传输层：为终端主机提供端到端的连接，以及流量控制、可靠性等等。传输层基于数据段（Segment）通信。23高层协议会话层协议：SQL、NFS、RPC等。表示层协议：ASCII、MPEG、JPEG等应用层协议：HTTP、FTP、SMTP、TELNET等24课程内容第一章网络的基本概念第二章OSI参考模型第三章TCP/IP协议簇第四章IPV4编址及子网规划25什么是TCP/IP？TCP：TransmissionControlProtocol传输控制协议IP：InternetProtocol互联网协议TCP/IP协议簇已经成为网际互联的事实标准不同于OSI的七层模型，TCP/IP协议簇使用更为简单的五层模型。26TCP/IP与OSI参考模型TCP/IP协议簇具有更简单的分层设计，与OSI参考模型有清晰的对应关系。应用层传输层网络层数据链路层物理层应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层123456712345OSI参考模型TCP/IP27TCP/IP协议簇TCP/IP协议簇还包含了除TCP/IP协议之外很多协议应用层传输层网络层数据链路层物理层ARP/RARPICMPIPTCP/UDPSMTPFTPHTTPTFTPSNMPDNS28应用层协议应用层协议包括：FTP、Telnet、SMTP、HTTP、DNS、TFTP、SNMP等协议。应用层传输层网络层数据链路层物理层FTPTelnetSMTPHTTPDNSTFTPSNMP29传输层协议传输层协议包括：TCP、UDP协议应用层传输层网络层数据链路层物理层TCPUDP30TCP报文格式选项和数据Bit0源端口(16)目的端口(16)序列号(32)确认号(32)Bit15Bit16Bit31TCP校验和(16)加速指针(16)窗口(16)首部长度

(4)保留(6)URCACKPSHSYNRSTFINTCP报文格式31端口号TCPF

T

PTransport

LayerT

E

L

N

E

TD

N

SS

N

M

PT

F

T

PS

M

T

PUDPApplication

Layer2123255369161端口号

服务器一般都是通过知名端口号（1～1023）来识别应用程序的端口号用来标示互相通信的应用程序32常用端口号传输层协议用端口号来标识和区分各种应用层程序常用端口号IPTCPUDPFTPTelnetSMTPHTTPDNSTFTPSNMP20/21232580536916133源端口目的端口HostADest.port=23.

将数据包送到我的TELNET端口102823SPDPHostZTelnetZTCP端口号34多个连接时端口号的使用注意：上具有不同源端口号的两个连接是不同的。无论报文包何时发送或接收，IP地址和端口号用来唯一地确定数据途径的连接。telnet>Opentelnet>OpenTCPIP以太网接口telnet>本地端口：23远程：1046telnet>本地端口：23远程端口：1093TCPIP以太网接口ClientServertelnet服务器程序以太网35Ijustsent#10.源端口目的端口序号#确认序号#102823SourceDest.10Seq.1Ack.TCP序号和确认号综述36Ijustsent#10.Ijustgot#10,nowIneed#11.102823SourceDest.10Seq.1Ack.102823SourceDest.11Seq.1Ack.源端口目的端口序号#确认序号#TCP序号和确认号综述37Ijustsent#10.Ijustgot#10,nowIneed#11.102823SourceDest.10Seq.1Ack.102823SourceDest.11Seq.2Ack.102823SourceDest.11Seq.1Ack.源端口目的端口序号#确认序号#TCP序号和确认号综述38SourcePortDest.Port…Sequence#Acknowledgement#102823SourceDest.11Seq.2Ack.102823SourceDest.10Seq.1Ack.102823SourceDest.11Seq.1Ack.102823SourceDest.12Seq.2Ack.Ijustgot#11,nowIneed#12.Ijustsent#11.TCP序号和确认号综述传输层协议—UDP协议传输层的另一个协议：UDP协议。UDP协议也可以为上层应用提供服务，但它是不可靠的，面向无连接的，相对于IP协议，它唯一增加的功能是提供协议端口以保证进程通信。UDP的优点在于其高效率。因为UDP没有连接过程，对传输不作确认，因此一些对效率要求较高，或者传输数据量特别小的应用，UDP使用的较多。40UDP报文格式源端口(16)Bit0目的端口(16)UDP长度(16)UDP校验和(16)数据Bit15Bit16Bit31UDP报文格式41网络层协议网络层协议包括：IP、ARP、RARP、ICMP协议应用层传输层网络层数据链路层物理层IPARPRARPICMP42IP报文格式版本(4)目的IP地址(32)长度可变的任选字段(0to32)数据Bit0首部长度(4)服务(8)总长度(16)标识(16)标志

(3)段偏移(13)寿命(8)协议(8)首部校验和(16)源IP地址(32)Bit15Bit16Bit3120字节43ICMP－网际控制消息协议ICMP（InternetControlMessageProtocol）协议：定义了网络层控制和传递消息的功能，主机可通过它来测试网络的可达性。PingB可达吗？ICMPEchoRequestICMPEchoReply我在这！ABIP:IP:44ARP－地址解析协议ARP（AddressResolutionProtocol）协议：用于将已知的IP地址解析或映射到MAC子层地址的协议。我需要的MAC地址？IP:/24MAC:00-D0-D0-00-00-01IP:/24MAC:00-D0-D0-00-00-02ARPRequestARPReply对应的MAC：00-D0-D0-00-00-02发出广播收到广播发出回应45RARP－反向地址解析协议RARP（ReverseAddressResolutionProtocol）协议：用于数据链路层地址已知时，解析IP地址。我的IP地址是什么？无盘工作站RARPServerRARPRequestRARPReply你的IP地址是发出广播收到广播发出回应46课程内容第一章网络的基本概念第二章OSI参考模型第三章TCP/IP协议簇第四章IPV4编址及子网规划47IPV4编址介绍IP地址唯一标识一台网络设备IPV4地址由32个二进制位组成，这些二进制数字被分为4个八位数组（octets），又称为4个字节。IP地址＝网络部分＋主机部分网络1网络2主机1主机2主机3网络主机1122348IP地址分类网络部分主机部分1891617242532Bits:A类地址

1~1260NNNNNNN10NNNNNNNNNNNNNNB类地址

128~191C类地址

192~223D类地址

224~239E类地址

（保留）110NNNNNNNNNNNNNNNNNNNNN1110MMMM主机部分(24bits)主机部分(16bits)主机部分(8bits)组播地址11110XXX保留地址49可用主机地址数量计算

111111111721600

10101100

00010000

00000000

0000000016

15

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

网络部分主机部分

00000000

00000001

11111111

11111111

11111111

11111110......

00000000

00000011

11111101123655346553565536-...265534N2N-2=216-2=6553450特殊的IP地址网络部分主机部分地址类型用途Any全“0”网络地址表示一个网段Any全“1”广播地址表示网段内所有主机127Any环回地址环回测试全“0”所有网络默认路由全“1”广播地址表示所有主机51私有IP地址介绍私有IP地址是由InterNIC预留的由各个企业内部网自由支配的IP地址，一定程度解决了公有IP地址不足的问题。私有IP地址不能在公网（Internet）上使用，公网上没有针对私有地址的路由。以下网段为预留的私有IP地址：A类地址~55B类地址~55C类地址~5552没有子网的编址Network…...53545300600050E0E1