《网络协议》全套电子课件教案-第一章 概述

网络协议工程网络工程专业：48学时，10学时上机计算机专业：32学时，6学时上机

网络协议：TCP/IP协议参考教材：?TCP/IP详解卷1：协议?机械工业出版社?TCP/IP权威教程〔第7版〕?清华大学出版社?TCP/IP协议族〔第2版〕?清华大学出版社?用TCP/IP进行网际互联第一卷：原理、协议与结构〔第四版〕?电子工业出版社?TCP/IP协议原理与应用?

清华大学出版社教材说明内容安排IP协议IP动态路由UDP协议TCP协议应用层协议第一章概述网络协议简介TCP/IP体系结构模型

IP地址及DNS

封装与分用端口

TCP/IP标准和RFC

协议分析本章小结1.1网络协议简介 网络协议是为不同系统提供共同的用于通信的环境，或称为通信双方有关通信规那么约定的集合。语法语义同步发E-mail打印文件mail喂，请用中文,慢一点！出错了，请重发！协议三要素1.1网络协议简介协议三要素语法：数据与控制信息的格式、数据编码等，即“怎么讲〞。语义：控制信息的内容，需要做出的动作及响应，即“讲什么〞。同步：时间先后顺序和速度匹配，即“序速度控制〞。举例－打语法：号码，8位数字编码。语义：控制信号，响应动作，讲话内容。同步：甲拨通乙，乙的响，乙听见铃声，接听。1.1网络协议简介为减少协议设计的复杂性，降低设计复杂性，便于维护，提高运行效率，网络设计采用分层结构，因此协议也分层。每一层都建立在下层之上，为上层提供一定的效劳，并对上层屏蔽效劳实现细节。网络层OSI〔开放系统互联〕参考模型传输层会话层表示层应用层物理层数据链路层应用层传输层互联网层网络访问层TCP/IP模型1.2TCP/IP体系结构模型TCP/IP协议(TransferControlnProtocol/InternetProtocol)叫做传输控制/网际协议，又称作网际协议族，是Internet国际互联网络的根底。虽然从名字上看TCP/IP包括两个协议，传输控制协议(TCP)和网际协议(IP)，但TCP/IP实际上是一组协议，是Internet协议族，如：远程登录、文件传输和电子邮件等，每种协议采用不同的格式和方式传送数据，它们相互补充、相互配合，形成多个协议的集合。TCP和IP协议是保证数据完整传输的两个最根本协议。设计目标：不同种类计算机系统方便进行相互通信；跨长距离互联系统；强壮和可靠传输。1.2TCP/IP体系结构模型TCP/IP是四层协议系统：应用层〔Applicationlayer〕，传输层〔TCP层，Hosttohostortransportlayer〕，网络层〔Internet层，Internetlayer〕和链路层〔网络访问层或网络接口层，Networkinterfacelayer〕。ApplicationLayerTransportLayerInternetLayerNetworkInterfaceLayer传输层UDPTCP应用层FTPHTTPTELNETSMTPDHCP网络层IPICMPIGMPARPRARP链路层EthernetATMISDNFDDI1.2TCP/IP体系结构模型网络接口层：实际网络硬件的接口。网络层：处理分组在网络中的活动。IP是这一层最重要的协议，它是一种无连接协议，不负责下层的传输可靠性。IP不提供可靠性、流控制或者错误恢复。传输层：为上层应用程序提供端到端的数据传输，传输层同时支持多个应用。常用的传输层协议有TCP和UDP。应用层：由使用TCP/IP进行通信的程序提供。一个应用就是一个用户进程，通常与另一个进程通信。1.2TCP/IP体系结构模型－网络互连将网络互相连接起来要使用一些中间设备(或中间系统)，ISO的术语称之为中继(relay)系统，有的称为连接设备，可以分成五种设备:1.转发器(repeater)，是工作在物理层的设备，将局域网的两个网段连接。2.集线器〔hub〕－多端口转发器。3.网桥或桥接器(bridge)，既工作在物理层又工作在数据链路层，可以过滤信号，检查分组目的地址，决定是转发还是丢弃，而转发器没有此功能。4.路由器(router)，是一个三层设备，用于物理层、数据链路层和网络层。路由器是个互联设备，把局域网和或互联网连接起来；而转发器和网桥只能把局域网连接起来。5.网关(gateway)工作在网络层以上的中继系统。1.2TCP/IP体系结构模型－网络互连网络互连有多种方式，其中使用最多的是网桥互连和路由器互连。网桥是在链路层上对网络进行互连，而路由器那么是在网络层上对网络进行互连。网桥使得多个局域网〔LAN〕组合在一起，这样对上层来说就好似是一个局域网。路由器利用网络层定义的“逻辑〞上的网络地址〔即IP地址〕来区别不同的网络，实现网络的互连和隔离，保持各个网络的独立性。路由器的好处是为不同类型的物理网络提供连接：以太网、令牌环网、点对点的链接和FDDI等。举例：一个包含两个网络的互连网：一个以太网和一个令牌环网，通过一个路由器互相连接。尽管这里是两台主机通过路由器进行通信，实际上以太网中的任何主机都可以与令牌环网中的任何主机进行通信。

1.2TCP/IP体系结构模型－网络互联1.3IP地址互联网上每个接口必须有一个唯一的Internet地址〔IP地址〕。IP地址为32bit，分成5类，从A类到E类。ClassCByte4Byte3Byte2Byte1ClassBHost网络号Host网络号Host0ClassAClassD多播组号ClassE〔留待后用〕网络号101101110111101.3IP地址区分各类地址的最简单方法是看它的第一个十进制整数。右图列出了各类地址的起止范围。

多接口主机具有多个IP地址，其中每个接口都对应一个IP地址。由于互联网上的每个接口必须有一个唯一的IP地址，因此必须要有一个管理机构为接入互联网的网络分配IP地址。这个管理机构就是互联网络信息中心〔InternetNetworkInformationCentre〕，称作InterNIC。InterNIC只分配网络号。主机号的分配由系统管理员来负责。。分配给济南大学C类地址为：问题：济南大学是哪类地址？1.3IP地址－特殊的IP地址私有地址：～55inclassA～55inclassB～55inClassC环回地址：A类网络地址127是一个保存地址，用做网络软件测试以及本地机进程间通信，域名系统：在TCP/IP领域中，域名系统〔DNS〕是一个分布的数据库，由它来提供IP地址和主机名之间的映射信息。DNS1.4封装与分用 下层在上层的消息前面添加自己的前缀，即报头。在有些情况下，也可能在报文尾部添加报尾，这种方法叫做封装。以下图中帧头和帧尾下面所标注的数字是典型以太网帧首部的字节长度。1.4封装与分用 当目的主机收到一个以太网数据帧时，数据开始从协议栈中由底向上升，去掉各层协议加上的报文首部。每层协议盒都要去检查报文首部中的协议标识，以确定接收数据的上层协议。这个过程称作分用〔DemultIPlexing〕，分用是封装的逆过程。1.5客户－效劳器模型大局部网络应用程序在编写时都假设一端是客户，另一端是效劳器，目的是为了让效劳器为客户提供一些特定的效劳。如FTP、TELNET等。

可以将这种效劳分为两种类型：重复型或并发型。并发效劳器的优点在于它是利用生成其他效劳器的方法来处理客户的请求。也就是说，每个客户都有它自己对应的效劳器。如果操作系统允许多任务，那么就可以同时为多个客户效劳。一般来说，TCP效劳器是并发的，而UDP效劳器是重复的。1.6端口效劳器端：TCP和UDP采用16bit的端口号〔表示0-65535范围内的任何值〕来识别应用程序，0-255为保存，256-1024为UNIX特定效劳保存。详细内容参见://。效劳器一般都是通过知名端口号来识别。例如，FTP效劳器的TCP端口号都是21，每个Telnet效劳器的TCP端口号都是23，每个TFTP效劳器的UDP端口号都是69。任何TCP/IP实现所提供的效劳都用知名的1～1023之间的端口号。这些知名端口号由Internet号分配机构〔InternetAssignedNumbersAuthority,IANA〕来管理。

客户端：客户端通常对它所使用的端口号并不关心，只需保证该端口号在本机上是唯一的就可以了。客户端口号又称作临时端口号〔存在时间很短暂〕。这是因为它通常只是在用户运行该客户程序时才存在，而效劳器那么只要主机开着的，其效劳就运行。大多数TCP/IP实现给临时端口分配1024～5000之间的端口号。1.7TCP/IP标准和RFC标准化组织ISO 国际标准化组织ISO(InternationalStandardsOrganization)是世界上最为著名的国际标准组织之一，它主要由美国国家标准组织ANSI与其他国家的国家标准组织代表所组成。ISO对网络最主要的奉献是为OSI建立它的参考模型。IEEE 国际电子电器工程师协会IEEE(TheInstituteofElectricalandElectronicEngineer)是世界上最大的专业组织之一。对网络而言，IEEE做了一项很大的奉献，即IEEE802协议的制定。802主要用于定义局域网，比较著名的有802.3的CSMA/CD与802.5的TokenRing。1.7TCP/IP标准和RFC标准化过程－有四个小组在负责Internet技术Internet协会〔ISOC,InternetSociety〕 推动、支持和促进Internet不断增长和开展的专业组织，它把Internet作为全球研究通信的根底设施。Internet体系结构委员会〔IAB,InternetArchitectureBoard〕技术监督和协调的机构。职能是负责Internet标准的最后编辑和技术审核。IAB是ISOC的技术参谋，下属两个机构：IETF和IRTF。Internet工程专门小组〔IETF,InternetEngineeringTaskForce〕面向近期标准的组织，IETF开发成为Internet标准的标准。Internet研究专门小组〔IRTF,InternetResearchTaskForce〕对长远的工程进行研究。1.7TCP/IP标准和RFCRFC〔RequestforComment－请求评论或请求注解〕Internet标准是必须遵守的正式规约。所有关于Internet的正式标准都以RFC文档正式出版。但是，大量RFC不是正式的标准，出版的目的只是为了提供信息。Internet草案不是正式的文档，当Internet机构将草案进行推荐时，就将草案作为RFC的形式公布。每一个RFC都用一个数字来标识，如RFC1122,数字越大说明RFC的内容越新。最新的是RFC3542。相关网址 :///RFC/ :///:///〔有中文〕:///1.7TCP/IP标准和RFCRFC的生存期间，属于以下六个成熟等级之一：建议标准草案标准Internet标准实验的提供信息的历史的1.8协议分析协议分析〔网络分析〕是参与到网络通信系统，捕获跨网络的数据包，收集网络统计数据，将数据包解码为可