通信网络与综合布线 第2版 课件 3-2-1 TCPIP体系结构及相关协议

3-2-1TCP/IP体系结构及相关协议

BuildingIntelligentEngineeringandTechnology3-2-1TCP/IP体系结构及相关协议

1.以太网--网络接口层协议2.互联层-IP协议3.传输层-TCP协议4.应用层-DNS、FTP协议分析与思考题BuildingIntelligentEngineeringandTechnology通信协议概念两台计算机在通信时必须约定好本次通信做什么，是进行文件传输，还是发送电子邮件；怎样通信，什么时间通信等。通信协议三要素：语义（whattodo）：确定通信双方的通信内容语法（howtodo）:确定通信双方通信时数据报文的格式时序规则（whentodo）

：指出通信双方信息交互的顺序。

如：建链，数据传输，数据重传，拆链等。BuildingIntelligentEngineeringandTechnology协议—举例通信协议（protocol）——实际上是一组规定和约定的集合。通信双方要遵从相互可以接受的协议（相同或兼容的协议）才能进行通信。BuildingIntelligentEngineeringandTechnology通信协议标准化组织ISO(InternationalStandardsOrganization)—1983年提出了OSI(OpenSystemInterconnection)参考模型。ARPA(AdvancedResearchProjectAgency)原美国高级计划研究署—现称DARPA(DefenseAdvancedResearchProjectAgency)——20世纪60年代末开始研制ARPA网（广域网），研究出TCP/IP协议。IEEE(TheInstituteofElectronic&ElectricalEngineer)完成了一组局域网的标准协议IEEE802协议的定义。ANSI(AmericanNationalStandardsInstitute)—制订的著名标准是FDDI（FiberDistributeDateInterface）。BuildingIntelligentEngineeringandTechnologyTCP/IP协议体系结构BuildingIntelligentEngineeringandTechnology10Mbps以太网物理层1.网络接口层——以太网CSMA/CD的要点是：

“多点接入”

“载波监听”

“碰撞检测”

“随机延迟后重发”BuildingIntelligentEngineeringandTechnology以太网数据封装BuildingIntelligentEngineeringandTechnology以太网的帧结构帧(Frame)——数据传输单位，是包含数据和控制信息的数据块BuildingIntelligentEngineeringandTechnologyMAC地址网卡在使用中有两类地址：一类是MAC地址，即网卡的物理地址，这是网卡自身的唯一标识，就像我们的身份证一样，一般不能随意更改；另一类就是IP地址，即网卡的逻辑地址，可以视情况随意更改。

MAC地址也叫物理地址、硬件地址或链路地址，由网络设备制造商生产时写在网卡NIC（NetworkInterfaceCard）硬件内部ROM中。MAC地址的长度为6个字节48位，每个字节（16进制数）之间用冒号隔开。如：08:00:20:0A:8C:6D其中08:00:20——代表网络硬件制造商的编号，它由IEEE分配后3个字节0A:8C:6D——代表该制造商所制造的网卡的系列号。BuildingIntelligentEngineeringandTechnology2.互联层—IP协议BuildingIntelligentEngineeringandTechnologyIP数据数据封装IP数据报头和数据总长度不能超过65535BBuildingIntelligentEngineeringandTechnology

IP地址是Internet网上每台主机和路由器的一个由授权机构分配的唯一编码地址。IP地址及子网掩码开始设置网络和拨号连接BuildingIntelligentEngineeringandTechnology

由32位二进制数组成，每八位二进制为一段，共四段，每段转化为相应的十进制数，并用“.”分隔，以便于记忆，如

10000011011010110001000011001000131.107.16.200（1）IP地址表示BuildingIntelligentEngineeringandTechnologyIP地址分层结构050706040309111002081201010201020102030102020301020302010201030201020101020102÷101BuildingIntelligentEngineeringandTechnology（2）IP地址资源的划分地址位0W7

X15Y23Z31ClassA0Net-ID

HostID(主机ID)ClassB10Net-IDHostIDClassC110Net-ID（网络-ID）HostIDClassD1110组播地址ClassE11110保留为今后使用IP地址采用分层结构，IP地址由网络号和主机号两部分组成BuildingIntelligentEngineeringandTechnology二进制表示中以0开头网络网络ID：W范围是27-2=126（除全0和全1），00000001-01111111，所以网络号范围是1-127之间，其中10和127两段地址有特殊用途，全世界只有126个可能的A类网络。主机ID：X.Y.Z共24位二进制数， 最大数量为224-2=16,777,214台计算机设备。A类网络-IP地址用于大型网络BuildingIntelligentEngineeringandTechnology二进制表示中以10开头网络ID：W.X共有216–2=65,534个网络，B类地址第一段10000000-10111111，网络号范围是128.0—191.255，其中172.16-172.31段地址有专门用途。

主机ID：Y.Z共16位二进制数，最大数量为 （216-2）=65,534台计算机设备。B类网络-IP地址用于中型网络BuildingIntelligentEngineeringandTechnology二进制表示中以110开头网络ID：W.X.Y共有网络数221–2=200多万，C类地址的第一段11000000-11011111，网络号范围是-55，其中192.168-192.168地址为企业局域网专用地址。

主机ID：Z共8位二进制数， 最大数量为28-2=254台计算机设备。C类网络-IP地址用于小型网络BuildingIntelligentEngineeringandTechnologyD类网络：二进制表示中以1110开头，地址第一段11100000-11101111，网络号范围是224—239。用于多点播送地址，主要留给Internet体系结构委员会（IAB-InternetArchitectureBoard)使用。E类网络：二进制表示中以11110开头，地址第一段11110000-11110111，网络号范围是240—247，试验用保留地址。D类和E类网络IP协议中对248—254地址段暂无规定。BuildingIntelligentEngineeringandTechnology

所有网络，写路由器时用此做为目标 地址。

55广播地址

127.X.Y.Z环路测试地址特殊地址（全0与全1）BuildingIntelligentEngineeringandTechnology公有IP（PublicIP）——要在InterNIC注册， 在Internet上是唯一的。私有IP（PrivateIP）——只有局域网内部有效的 IP地址，理论上可使用任何有效的A、B、C类地 址。公有IP和私有IPBuildingIntelligentEngineeringandTechnology但InterNIC特别指出了某些范围的IP地址作为专用的PrivateIP1个子网掩码172.16-31.0.016个子网掩码255.240.0.0192.168.0-255.0256个子网掩码专用的PrivateIPBuildingIntelligentEngineeringandTechnology（3）子网掩码一个单位申请到的IP地址——是这个地址的网络号（NET-ID),而后面的主机号（HOST-ID)则由本单位进行分配，本单位所有主机都使用同一网络号。主机很多且分布在很大的地理范围时——可以将本单位所属主机划分为若干子网（Subnet)，用IP地址中主机号字段中的前若干位作为“子网号字段”，后面剩下的仍为主机号字段。各子网之间可用路由器来互联，便于管理；避免使用网桥连接易引起广播风暴，及不便故障隔离。BuildingIntelligentEngineeringandTechnology子网掩码规则子网掩码（SubnetMask）——共32比特。“1”——用于表示网络号和子网号的字段，“0”——用于主机号的字段。以某B类网为例，说明在划分子网时用到的子网掩码ClassB10Net-IDHostID增加子网号字段10Net-IDSubnet-IDHostID子网掩码

255.255.1111111111111111

240.01111000000000000BuildingIntelligentEngineeringandTechnology根据IP地址判断子网子网掩码-IP地址网络号子网号主机号子网掩码11111111111111111111000000000000主机1-5410000001001011110001000011111110主机2-110000001001011110001000100000001主机3-5410000001001011110010000011111110主机4-110000001001011110010000100000001BuildingIntelligentEngineeringandTechnology（4）IP协议互联层—提供互联网路由选择功能，进行数据报文的分段与 重组，对错误报文有一定的恢复功能。协议：IP、

ICMP、IGMP、ARP。IP（Protocol/InternetProtocol）协议——采用数据报方式，通过网络传输数据。它是一个不可靠的、无连接的协议。BuildingIntelligentEngineeringandTechnologyARP协议ARP（AddressResolutionProtocol）地址解析协议——它获取主机或节点的物理地址（即MAC地址），并创建一个本地数据将物理地址映射到主机的逻辑地址（即IP地址）上。主机A将向本地网络中所有节点发送ARP请求消息：“IP地址为的计算机请求发送给我你的物理地址”。主机B收到该请求后，将发送一条包括主机B物理地址的ARP响应.BuildingIntelligentEngineeringandTechnologyICMP与IGMP协议ICMP（InternetControlMessageProtocol）网际控制消息协议——传送IP的的控制信息。它主要是用来提供有关通向目的地址的路径信息。Ping是最常用的基于ICMP的服务；ICMP的Redirect信息，通知主机通向其他系统的更准确的路径；Unreachable信息则指出路径有问题；如果路径不可用了，ICMP可使TCP连接终止。IGMP（InternetGroupMessageProtocol）网际组报文协议——把UDP数据报多播到多个主机。BuildingIntelligentEngineeringandTechnologyIPV6——是下一代IP地址编址方法，它采用8段16位共128位二进制数表示IP地址，与四段IP地址相兼容。IPV6使用冒号十六进制表示——即将128位二进制数被划分为8个16位的部分，并用相应的十六进制表示，各组之间用冒号分隔，如686E:8C64:FFFF:FFFF:0:1180:96A:FFFF（5）IPV6BuildingIntelligentEngineeringandTechnology3.传输层—TCP协议BuildingIntelligentEngineeringandTechnology（1）TCP数据封装BuildingIntelligentEngineeringandTechnologyTCP端到端传输BuildingIntelligentEngineeringandTechnologyTCP端口号端口号分为3类：0到1023号称为知名端口号，1024到49151号称为注册的端口号，49152到65535号称为专用的端口号。因特网分配号码机构（IANA）公布了一些常用（知名）端口号及相应的服务清单：FTP对应端口21，WEB服务器对应端口80，DNS对应端口53,TELNET对应端口23,SMTP（电子邮件服务）对应端口25，POP3对应端口110。BuildingIntelligentEngineeringandTechnologyTCP会话源主机发送一个同步标志位（SYN）置1的TCP数据段，同时标明初始序号ISN。目标主机发回确认数据段，同步标志位（SYN）同样被置1，且确认标志位（ACK）也置1，并表明期待收到源主机下一个数据段的ISN序号。源主机再回送一个TCP数据段，同样带有递增的发送序号和确认序号。TCP会话通过三次握手来初始化—P46TCP会话的三次握手完成：源主机和目标主机可以互相收发数据。BuildingIntelligentEngineeringandTechnologyTCP协议传输层—提供应用层间的通信，包括格式化信息流、提供节点间可靠的传输。协议TCP、UDP等，给数据包加入传输数据。TCP（TransmissionControlProtocol）协议——是一种面向连接的协议，提供全双工的、可靠的字节流服务，用于数据可靠的传输服务（如Telnet、FTP和SMTP等服务）。主要用于一次传输大量报文的应用。BuildingIntelligentEngineeringandTechnology（2）UDP协议UDP协议（UserDatagramProtocol）用户数据报协议——与TCP位于同一层，但同IP一样，UDP提供的是不可靠的无连接的数据报（结构如下图）传输服务。它不提供报文到达确认，排序以及流量控制等功能；报文可能会丢失、重复以及乱序等。——主要用于一次传输少量报文。16位16位16位16位源端口目的端口长度校验和BuildingIntelligentEngineeringandTechnology4.应用层BuildingIntelligentEngineeringandTechnology应用层—服务协议应用层—向用户提供以一组常用的应用程序。协议SMTP、 SNMP、FTP、Telnet、DNS等。SMTP——SimpleMailTransferProtocol。SNMP

——SimpleNetworkManagementProtocol（简单网络管理协议），用来对通信线路进行管理。FTP——FileTransferProtocolTelnet——远程登录服务协议，需要通过用户名和口令进行认证。DNS——DomainNameSystem，自动把域名地址转为IP地址BuildingIntelligentEngineeringandTechnology生活中信件——封装、传递与解封BuildingIntelligentEngineeringandTechnologyTCP/IP数据——封装、传递与解封TCP/IP网络是如何封装、传递与解封数据的呢？BuildingIntelligentEngineeringandTechnology（1）TCP/IP协议组网络接口层协议组10BASE-5/2/T,100BASE-TX/FX,1000BASE-SX/LXMAC地址与CSMA/CD技术IP（InternetProtocol)协议、ARP(AddressResolutionProtocol）地址解析协议、ICMP（InternetControlMessageProtocol）互联网（国际）控制消息协议——ICMP可使TCP连接终止（ping命令）IGMP（InternetGroupMessageProtocol）网际（国际）组报文协议——UDP数据报多播到多个主机TCP（TransmissionControlProtocol)协议、UDP（UserDatagramProtocol）协议应用层协议组（DNS、WEB、FTP、TELNET。。。）

TCP/IP协议——是工业标准或“事实标准”，是一组包括：BuildingIntelligentEngineeringandTechnologyTCP/IP协议特点TCP/IP协议其之所以流行，部分原因是因为它可以用在各种各样的信道和底层协议之上。TCP/IP协议的主要特点：开放的协议标准，可以免费使用可运行于局域网、广域网和互联网中统一的网络地址分配方案标准化的高层协议BuildingIntelligentEngineeringandTechnology（2）NetBIOS/NetBEUI协议NetBEUI——NetBIOSExtendedUserInterfaceNetBEUI很小，速度快，效率高是不可路由协议，不能跨网段使用。只能在WINDOWS系统中使用。BuildingIntelligentEngineeringandTechnology（3）IPX/SPX与NWLink协议IPX/SPX——InternetPacketExchange/Sequenced PacketExchange是Novell公司使用的网络协议集是可路由协议与TCP/IP协议不兼容，要通过NWLink协议进行转换，使两个网络相通。NWLink——是WINDOWS与