第8节 网络协议.ppt

1、1.8网络协议，指网络中通信双方必须遵守的通信协议。通信协议对网络的通信速率、传输代码、代码结构、传输控制步骤和差错控制设置了严格的标准，以确保网络中数据传输的可靠性和安全性。在通信过程中，为了实现两个节点之间的对话，有必要在通信节点之间建立一个通信工具，即接口。接口使每个节点能够交换信息。该接口通常包括两个部分：一是硬件部分，用于实现节点间的信息传输；另一个是软件部分，用于规定双方在交流时必须遵守的交流规则。1.8.1网络协议概述网络协议是指接口的软件部分，主要由三部分组成：1)第一部分是语义，它决定了双方之间的会话类型，主要表达了要发送的控制信息的类型、要完成的动作和要做出的响应。2)第二

2、部分是语法，它决定了双方对话的格式，主要表达用户数据和控制信息的结构和格式。3)第三部分是时间序列，主要用于解释时间实现顺序，以确定双方的反应关系。在网络通信过程中，呼叫关系只发生在相邻的两层之间。这是因为节点之间的复杂连接，在制定通信协议时，复杂的组件通常被分解成一些简单的部分，然后再将它们组合起来。常用的复合模式是分层调用模式，即上层调用下一层，与下一层没有任何关系。通常，用户应用程序被视为顶层，物理通信介质被视为底层。顶层和底层之间的协议处理分为几层，然后规定每层的处理任务和每两个相邻层之间的接口标准。为了使不同的网络能够相互通信，国际标准化组织在1978年提出了“开放系统互连”模型。该

3、模型将计算机网络体系结构的通信协议自下而上分为七层：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。目前，现场视察模型已经成为各种计算机网络结构的统一标准。1.8.2协议1。传输控制协议/网际协议的发展早期的传输控制协议/网际协议(传输控制/网际协议)是为美国的ARPA网络设计的，目的是使不同的计算机具有互连能力并在共同的网络环境下运行。其主要目的是实现异构网络中的通信，后来发展成为互联网标准。所有连接到互联网的计算机都需要传输控制协议。目前，大多数操作系统都以TCP/IP协议为其基本组件。TCP是一种传输控制协议，它提供了可靠的数据信息传输服务。IP协议是一种互联网协议，它是一种

4、数据报协议，支持互联网之间的互连，并提供互联网之间的互连功能。因此，TCP/IP协议是一种与下层数据链路层和物理层无关的协议，它可以有效地支持下层两层协议组成的物理网络结构。目前，通用网络采用TCP/IP协议进行通信。2.IP地址和分类IP地址是网络中系统的标识，每个IP地址由两部分组成：网络号和主机号。网络号用于标识物理网络。同一网络上的所有主机需要使用相同的网络号，这在网络中是唯一的。主机号用于标识网络中的工作站、服务器、路由器和TCP/IP主机。对于同一个网络，主机号是唯一的，每个TCP/IP主机都由一个IP地址决定。也就是说，网络号用于标识特定的物理网络，而主机号用于区分同一物理网络中

5、的不同主机。(1)IPv4目前，网络中使用IPv4版本的IP地址，有二进制表示和点分十进制表示两种形式。每个IP地址的长度为4个字节，也就是说，它由4个8位二进制字段组成为了便于管理不同规模的网络，互联网定义了五种IP地址类型，这五种类型可以由IP地址的前八位来确定：类型IP形式网络号主机号A类W . X . y . z . W . X . y . z . B类W . X.y.z W . X类W . X . y . z . W . X . y . z . D类多播地址e。这五种类型地址的特征如下：1)A类地址可以有大量的主机， 最高位为0，接下来的7位代表网络号，其余24位代表主机号，共有27

6、(128)个网络和224(16777216)台主机。 2)乙类地址分配给中型和大型网络。最高的两位总是设置为二进制10，最后14位用于标识网络号。允许的网络数量为214，主机数量为216。3)C类地址用于局域网，高3位设置为二进制110，后21位用于标识网络号。允许的网络数量为221，主机数量为28。4)D类地址用于多播组用户，高4位始终设置为1110，其余位用于指示客户端所属的组。5)E类地址仅用于测试，高4位始终设置为1111，因此不能分配给主机。分配网络号和主机号时应遵守以下准则：6)网络号不能是127，标识号保留用于环路和诊断功能，如“Ping 127.0.0.1”检查本机网络适配器是

7、否正常工作。7)您不能将网络号和主机号的每一位都设置为1。如果每个位都是1，该地址将被解释为网络内广播地址，而不是主机号码。8)网络号和主机号的所有位都不能设置为0。如果每个位都是0，地址将被解释为“这个网络”。9)对于同一个网络，主机号必须是唯一的，否则会出现分配了IP地址或IP地址冲突的错误。(2) IPv6使用长度为128位的IP地址，完全解决了IPv4地址不足的问题。128位地址空间足以让大型企业将其所有设备(如计算机、打印机甚至寻呼机)连接到互联网，而无需担心IP地址不足。IPv6的地址格式不同于IPv4。IPv6地址由8个地址字段组成，每个字段包含16个地址位，用4个十六进制数字表

8、示，字段之间用冒号分隔。除了128位地址空间，IPv6还为点对点通信设计了一个分层地址，称为聚合全局单播地址。分层结构的前三个地址位是地址类型前缀，用于区分其他地址类型。以下13位TLA(顶级聚合)标识、32位NLA(低级聚合)标识、16位服务级别协议(位置级聚合)标识和64位主机接口标识分别用于标识层次结构中从上到下排列的TLA、NLA、服务级别协议和主机接口。TLA是一个与长途服务提供商和电话公司相连的公共网络接入点，它从IANA等国际互联网注册中心获得地址。NLA通常是一家大型互联网服务提供商，它从TLA申请地址，并将该地址分配给服务级别协议。服务水平协议也可以被称为订户，订户可以是一个

9、组织或一个小型互联网服务提供商。SLA负责为其用户分配地址，通常为其用户分配由连续地址组成的地址块，这样这些机构就可以建立自己的地址层次结构来识别不同的子网。层次结构的底部是网络主机。1 . 8 . 3 TCP/IP的命令测试通常可以使用TCP/IP的测试命令来检查网络设置是否正确。操作系统中保留了地址127.0.0.1，这是机器内部的一个IP地址。您可以使用此地址进行测试，以检查网络协议是否正常工作。使用TCP/IP命令测试网络设置的具体测试步骤如下：1)点击Windows 98/2000/NT中的“开始”按钮，在弹出菜单的“程序”中选择“微软操作系统模式”，进入命令行模式。2)在命令行提示

10、符下输入“Ping本地主机”或“Ping 127.0.0.1”以完成连接测试。两者指定的IP地址相同，Ping命令会自动将本地主机解析为IP地址127.0.0.1。3)这里，“Ping”是测试网络是否正常工作的网络命令。如果屏幕上出现以下消息，则表明该协议工作正常，否则为错误。TCP/需要重新安装IP协议或调整相关硬件设置：用32字节数据锁定127.0.0.1:从127.0.0.1:字节回复=32次1毫秒TTL=128从127.0.0.1:字节回复=32次1毫秒TTL=128从127.0.0.1:字节回复=32次1毫秒TTL=128从127.0.0.1:字节回复方法是在命令提示符下键入“Pin

11、g本地地址”，Ping后的IP地址“local- address”是您自己的IP地址。如果屏幕上出现以下消息，则网卡配置没有错误：用32字节的数据Ping 172 . 16 . 10 . 220 :从172.16.10.220:字节=32时间1毫秒TTL=128从172.16.10.3:字节回复。2203330006=32时间1毫秒TTL=128从172回复如果出现其他信息，则表明网卡设置有问题，需要重新检查所有参数。在检查了TCP/IP协议配置和网卡设置的正确性后，还需要检查整个网络是否畅通。方法是使用Ping命令测试计算机所在网络中主服务器的连通性。如果出现错误消息，则表明客户端没有与服务

12、器连接，有必要检查网络电缆、网关、网络设置和其他相关设置是否错误。1.8.4域名系统域名系统是一个分布式数据库，是一个用于管理互联网上主机的分层命名系统。域名系统提供的服务可以解析域名。域名是一个易于记忆且具有实际意义的互联网地址，域名和IP地址以分布式方式存储。这样，域名服务请求首先到达空间相对较近的域名系统主机。如果域名无法解析，域名系统主机会将请求转发给远程域名系统主机，以获得进一步的解释。常见域名系统的后缀及其含义如表1.1所示。表1.1域名后缀及其含义，1。域名解析过程域名系统客户向本地域名系统服务器发送域名查询请求。如果域名系统服务器本身有客户想要查询的数据，它会直接返回给客户；如

13、果没有，服务器将联系其他DNS服务器，从其他服务器获取查询信息，然后将其返回给用户。2.域名系统和网络域名系统的集成静态管理IP地址，而网络域名系统动态管理IP地址；域名系统可以为非微软客户提供IP地址解析，而WINS不能为非微软客户提供IP地址解析。“动态域名系统”可以通过域名系统和域名系统的集成来实现。其基本原理是域名解析系统解析上层域名，然后将解析结果传送给WINS，WINS为用户获取最终的IP地址。1.8.5动态主机配置协议(DHCP)是引导协议(BOOTP)的扩展，它在客户机/服务器模式下工作，并提供了一种动态配置客户机IP地址和配置参数的机制。DHCP服务器可以自动为客户端分配IP

14、地址，并配置其他相关的工作参数，这使得网络上的计算机之间的通信管理变得方便和容易。DHCP服务通过租用机制为客户端提供IP地址，有效地节省了网络中的IP地址资源。IP地址的租期从1分钟到100年不等，可以自行设定。当租用期到期时，服务器可以收回分配的IP地址，并将其分配给其他机器。用户还可以更新原始的IP地址和相应的配置参数。1.8.6 Windows互联网命名服务Windows互联网命名服务(WINS服务)提供了一个分布式数据库，用于在路由网络环境中注册和查询IP地址与网络基本输入输出系统(NetBIOS)名称之间的映射，从而解决了NetBIOS名称与IP地址之间的转换。WINS服务可以为客

15、户提供动态的IP地址分配。此外，WINS服务可以完全与DHCP协议接口。当DHCP服务器给一台计算机分配一个地址时，新的地址可以直接反映在WINS数据库中，这使得整个网络系统的维护和管理非常灵活和方便。WINS服务基于客户机/服务器工作模式，由两部分组成，即WINS服务器和WINS客户机。其中，WINS服务器主要负责处理客户发送的名称和IP地址的注册和注销信息。当WINS客户端查询域名时，服务器将返回与当前查询的名称对应的IP地址，并备份数据库。当客户加入或离开网络时，应该向WINS服务器注册他们的名字或取消注册。进行通信时，客户端应该查询服务器以确定远程计算机的地址。WINS以集中的方式有效地管理了IP地址和计算机名之间的映射。集中管理可以减少网络流量，提高管理效率。然而，在某些情况下，它可能成为网络传输速率的瓶颈。此外，WINS可以与域名系统集成，使非WINS用户可以通过域名系统服务器解析获得NetBIOS名称，为异构网络的互联提供了有效手段。在具有WINS服务的网络环境中，一旦WINS客户端启动计算机并初始化了TCP/IP协议，它就