《网络协议》全套PPT电子课件教案-第一章 概述.ppt

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： 1. tcp/ip详解卷1：协议机械工业出版社 2. tcp/ip权威教程（第7版） 清华大学出版社 3. tcp/ip协议族（第2版） 清华大学出版社 4. 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 5. tcp/ip协议原理与应用 清华大学出版社 教材说明 内容安排 lip协议 lip动态路由 ludp协议 ltcp协议 l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则约定的集合。 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 l语法：数据与控制信息的格式、数据编码等，即“怎 么讲”。 l语义：控制信息的内容，需要做出的动作及响应，即 “讲什么”。 l同步：时间先后顺序和速度匹配，即“序速度控制” 。 举例打电话 语法：电话号码，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，乙的电话响，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 定的服务，并对上层屏蔽服务实现细节。 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 1.2 tcp/ip 体系结构模型 ltcp/ip协议(transfer controln protocol/internet protocol)叫做传输控制/网际协议，又称作网际协 议族，是internet国际互联网络的基础。 l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 完整传输的两个最基本协议。 l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。 1.2 tcp/ip 体系结构模型 ltcp/ip是四层协议系统：应用层（ application layer ），传输层（tcp层， host to host or transport layer ），网络层（internet层， internet layer ）和链路层（ 网络访问层或网络接口层， network interface layer ） 。 application layer transport layertransport layer internet layerinternet layer network interface layernetwork interface layer 传输层udptcp 应用层 ftphttp telnet smtp dhcp 网络层ipicmp igmparprarp 链路层 ethernetatmisdnfddi 1.2 tcp/ip 体系结构模型 l网络接口层：实际网络硬件的接口。 l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。 l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。 l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 。 1.2 tcp/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。 1.2 tcp/ip 体系结构模型网络互连 l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 ，而路由器则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 来说就好像是一个局域网。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 。 l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。 1.2 tcp/ip 体系结构模型网络互联 1.3 ip 地址 l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。 class c byte 4byte 3byte 2byte 1 class b host网号 host网号 host0 class a class d 多播号 class e （留待后用） 网号 10 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1.3 ip 地址 l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（ internet network information centre），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。网址： 。分配给济南大学c类地址为：- 问题：济南大学是哪类地址？ 1.3 ip 地址特殊的ip地址 l私有地址 ：55 in class a 55 in class b 55 in class c l环回地址 ：a类网络地址127是一个保留地址，用 做网络软件测试以及本地机进程间通信， l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。 dns 1.4 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。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（demult ip lexing），分用是封装的逆过程。 1.5 客户服务器模型 大部分网络应用程序在编写时都假设一端是客户，另一端 是服务器，目的是为了让服务器为客户提供一些特定的服务 。如ftp、telnet等。 可以将这种服务分为两种类型：重 复型或并发型。 并发服务器的优点在于它是利用生成其他服务器的方法来处理 客户的请求。也就是说，每个客户都有它自己对应的服务器。 如果操作系统允许多任务，那么就可以同时为多个客户服务。 一般来说， tcp服务器是并发的，而udp服务器是重复的 。 1.6 端口 服务器端：tcp和udp采用16 bit的端口号（表示0-65535范 围内的任何值）来识别应用程序，0-255为保留，256-1024为 unix特定服务保留。 详细内容参见 。 服务器一般都是通过知名端口号来识别。例如，ftp服务器 的tcp端口号都是21，每个telnet服务器的tcp端口号都是 23，每个tftp 服务器的udp端口号都是69。任何tcp/ip实 现所提供的服务都用知名的11023之间的端口号。这些知名 端口号由internet号分配机构（ internet assigned numbers authority, 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，而服务器则只要主机开着的， 其服务就运行。大多数tcp/ip实现给临时端口分配1024 5000之间的端口号。 1.7 tcp/ip标准和rfc l标准化组织 liso 国际标准化组织 iso (international standards organization)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对网络最主要的贡献是为 osi建立它的参考模型 。 lieee 国际电子电器工程师协会ieee (the institute of electrical and electronic engineer)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 贡献，即ieee 802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token ring。 1.7 tcp/ip标准和rfc l标准化过程有四个小组在负责internet技术 linternet协会（isoc, internet society） 推动、支持和促进internet不断增长和发展的专业组织，它把 internet作为全球研究通信的基础设施。 linternet体系结构委员会（iab, internet architecture board） 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的技术顾问，下属两个机构：ietf和 irtf。 linternet工程专门小组（ietf,internet engineering task force） 面向近期标准的组织，ietf开发成为internet标准的规范 。 linternet研究专门小组（irtf,internet research task force） 对长远的项目进行研究。 1.7 tcp/ip标准和rfc lrfc（request for comment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rfc 1122,数字越大说明rfc的内容越新 。最新的是rfc3542。 l相关网址 /rfc/ http:/rfc.sunsite.dk/ /class/rfcall/（有中文） /computers_and_internet/standards/rfcs/ 1.7 tcp/ip标准和rfc rfc的生存期间， 属于下列六个成熟 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 l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，