第3讲TCPIP体系结构

第三讲

TCP/IP体系结构§2.３

TCP/IP体系结构本讲内容1.TCP/IP体系结构2.TCP/IP与OSI/RM比较3.TCP/IP体系结构各层协议4.TCP/IP基本工作原理综述§2.３

TCP/IP体系结构TCP/IP概述TCP/IP传输控制协议／网际协议TCP/IP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户能访问和共享Internet上的信息。其最重要的协议簇是传输控制协议（TCP）和网际协议（IP）TCP/IP层次结构TCP/IP模型OSI模型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网络接口层网络接口层网络接口层负责网络层与硬件设备间的联系。接收IP数据报并将IP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IP数据报，交给网络层。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。包含物理层和数据链路层网络层主要功能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IP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。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，转发出去；如目的地址为本结点IP地址，则除去报头，将分组交送传输层处理。处理互连的路径、流量控制与拥塞问题传输层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“端到端”的数据通信端口号：用于标记主机上不同的应用程序。通过“IP地址＋端口号”可区分不同主机的不同应用程序进程应用层参考模型的最高层，应用层包括了所有高层协议，并且总是不断有新的协议加入。TCP/IP协议集TCP/IP并不是一个协议，而是多个协议应用层传输层网络层网络接口层TelnetFTPSMTPHTTPDNSOTHERSTCPUDPICMPIPARPRARPNetworkInterface(PhysicsNetworks)§2.4TCP/IP与OSI/RM比较

相似点均采用了层次结构，存在相类似的传输层和网络层两者都有应用层，但所提供的服务有所不同均是一种基于协议数据单元的包交换网络不同点OSI模型包括了7层，而TCP/IP模型只有4层。OSI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。TCP/IP模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。

TCP/IP由于有较少的层次，因而更简单；OSI则大而全§2.5TCP/IP体系结构各层协议网络接口层协议Ethernet令牌环帧中继ISDN分组交换网X.25网络层协议1.IP（InternetProtocol，网际协议）2.ICMP（Internetcontrolmessageprotocol，网际控制报文协议）3.ARP（AddressResolutionProtocol，地址解析协议）4.RARP（ReverseAddressResolutionProtocol，逆向地址解析协议）1.网际协议（IP)IP协议规定网络层数据分组的格式，并负责路由选择。IP协议又称互联网协议，是支持网间互连的数据报协议。IP地址每个结点必须有一个全网唯一个地址。目前常用的IP地址（IPv4：IP第4版本）由32个二进制位表示，如8。整个IP地址空间有4组8位二进制数。网络号+主机号。IP地址被分为A、B、C、D、E五类IP地址分类A类地址0net-id8bithost-id24bitB类地址10net-id16bithost-id16bitC类地址110net-id24bithost-id16bitD类地址1110E类地址11110多播地址保留为今后使用IP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)提供网络控制和消息传递功能。ICMP是一个支持性协议。控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。ICMP报文类型ICMP差错报文ICMP询问报文ICMP报文格式每种ICMP报文均有自己的格式，但均从相同的三个字段开始报文类型（TYPE），占8个比特代码（CODE），占8个比特校验和（CHECKSUM），占16个比特格式举例回送请求和应答报文格式ICMP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）封装在IP数据包中的地址是48位MAC地址，而不是32位的IP地址目标主机的MAC地址通过地址解析协议(ARP)获得。ARP报文格式硬件地址长度协议类型发送方IP地址(八位组0-1)目标硬件地址(八位组2-5)目标IP地址(八位组0-3)发送方硬件地址(八位组0-3)硬件类型操作发送方硬件地址(八位组4-5)发送方IP地址(八位组2-3)协议长度目标硬件地址(八位组0-1)ARP工作原理1.ARP列表，即IP地址和MAC地址的对应关系。2.广播ARP请求查询此目的主机对应的MAC地址。3.发送一个ARP响应数据包4.更新ARP列表中4.反向地址解析协议（RARP）作用：在知道主机的ＭＡＣ时，通过ＲＡＲＰ协议得到其ＩＰ地址典型应用无盘工作站报文格式同ＡＲＰ协议传输层协议1.传输控制协议（TransmissionControlProtocol，TCP）2.用户数据报协议（UserDatagramProtocol，UDP）1.传输控制协议(TCP)面向连接的协议是一个可靠的协议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TCP报文段分为首部和数据两部分TCP报文段格式TCP报文段格式32bit源端口目的端口序号确认号1632数据偏移保留窗口校验和紧急指针选项（长度可变）填充URGACKPSHRSTSYNFINTCP首部TCP数据部分IP首部IP数据部分2.用户数据报协议（UDP）是面向无连接的不可靠传输层协议。UDP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UDP报文格式目的端口数据……源端口报文长度校验和源IP地址目的IP地址UDP长度协议0伪首部应用层协议应用层协议可分为三类：依赖于面向连接的TCP协议；依赖于面向无连接的UDP协议；既可依赖于TCP协议，也可依赖于UDP协议。常见的应用协议有文件传输协议FTP超文本传输协议（HTTP）简单邮件传输协议（SMTP）远程登录（Telnet）常见的应用支撑协议域名服务（DNS）简单网络管理协议（SNMP）应用层协议TCPTelnet(网络终端协议)SMTP(电子邮件协议)FTP(文件传输协议)UDPSNMP(简单网络管理协议)TCP和UDPDNS(域名服务)§2.６TCP/IP基本工作原理综述TCP三次握手１.客户端向服务端提出连接请求。这时TCPSYN标志置位。客户端告诉服务端序列号区域合法，需要检查。户端在TCP报头的序列号区中插入自己的ISN。2.服务端收到该TCP分段后，以自己的ISN回应(SYN标志置位)，同时确认收到客户端的第一个TCP分段(ACK标志置位)。3.客户端确认收到服务端的ISN(ACK标志置位)。到此为止建立完整的TCP连接，开始全双工模式的数据传输过程。（动画2）TCP三次握手TCPPacketTCPStateTCPStateClosedSEQ=1000,CTL=SYNLISTENSYN-SENTSYN-RECE