《网络技术应用》全套PPT电子课件教案-第四章 TCPIP网络.ppt

2019年4月5日,tcp/ip技术探讨,tcp/ip网络体系,朱信诚,后一页,返回目录,播放结束,2019年4月5日,tcp/ip网络体系,tcp/ip技术探讨,介绍tcp/ip的发展历史 掌握tcp/ip的结构组成 掌握ip地址的系结构和配置 掩码（mask）对ip地址的作用,前一页,后一页,2019年4月5日,tcp/ip网络体系,tcp/ip技术探讨,介绍tcp/ip的发展历史 掌握tcp/ip的结构组成 掌握ip地址的系结构和配置 掩码（mask）对ip地址的作用,前一页,后一页,2019年4月5日,tcp/ip 协议技术,什么是tcp/ip ：,tcp/ip常常看作网络协议，在充当网络协议时它实际上是一组由不同协议所构成的送协议家族；它可以在任何一种物理网络上运行，使网络之间相互通讯。其中tcp 为传输控制协议；ip 为国际互连协议（简称网际协议）。,tcp/ip技术探讨,前一页,后一页,2019年4月5日,tcp/ip 的发展,tcp/ip技术探讨,tcp/ip的历史可以追溯到60年代，由于冷战刺激了美国军事和科研机构去研究和开发一个能抵挡核武器进攻的通讯基础机构，1964年由paul baran在论文中提出：“在分组交换网络的分组数据（简称数据报datagram）中采用目的寻址方式”的概念，1969年美国国防部高级研究计划署，开发了第一个称为“接口消息处理器”的arpanet的接点网络，并投入使用到1969年12月，当时该系统一共只有四个接点；当时这四个接点分别为:加州大学洛杉矶分校、斯坦福研究所、加州大学圣大巴比分校和尤太大学。,前一页,后一页,2019年4月5日,tcp/ip 的发展,tcp/ip技术探讨,1972年3月发展到23个接点,并在国际信息会议上公开发布；到了1977年3月总共发展到111个接点；1979年月来越多的人投入了tcp/ip的研究，darpa(defense advanced research project agency)组织了internet控制与配置委员会iccb(internet control and configuration board)；1980年前后， darpa 开始将arpanet上的所有硬件专项tcp/ip协议，并以arpanet为主干建立了internet（当时称互联网间网），1983年1月arpanet向tcp/ip的转换全部结束；同时美国国防部办公室命令联入远程的所有计算机都必须采用tcp/ip协议；arpanet一分为二，即arpanet公共网络和milnet军方网络。,前一页,后一页,2019年4月5日,tcp/ip 的发展,tcp/ip技术探讨,我们国家在1987年，中国科学院高能物理研究所通过x.25网，首次正式试尝因特网的风格，1994年我国开始正式介入internet,所以我们国家在19871993年定义为internet的研究与实验阶段; 1994年5月高能物理研究所正式接入internet；1994年6月 中国教育科研网（cernet ）、中国公用计算机互联网（chinanet）也先后正式接入internet。1996年我国internet的用户发展到10万户， 1997年发展到67万户， 1998年发展到210万户， 1999年发展到890万户， 2000年发展到2000万户， 2001年发展到4000万户，差不多是每半年翻一翻。,前一页,后一页,2019年4月5日,tcp/ip 的里程碑,tcp/ip技术探讨,1973年以太网发明了tcp/ip取代了arpanet端点到端点的传送协议，1974年kahn和cerf又把tcp协议中端点到端点和分组转发功能跟ip的寻址功能有力地结合起来，形成了今天的真正的tcp/ip。,前一页,后一页,2019年4月5日,tcp/ip 的里程碑,tcp/ip技术探讨,1983年unix4.2 bsd（加州大学柏克利分校软件）版本 发布，其中采用tcp/ip传输协议 1984年域名服务系统（dns）发明 1986年nsfnet（国家科学基金会网络）形成，它和 arpanet并形成internet网的骨干 1988年van jacobson在论文中阐述了tcp慢速启 动和拥塞控制的基本内容 1989年有关“开放最短路径优先（ospf）的第一 请求注释（rfc）”的路由协议发表,前一页,后一页,2019年4月5日,tcp/ip 的里程碑,tcp/ip技术探讨,1991年atm论坛成立，第一批成员有：北方电信、 sun、dec（ 美国数字设备公司）、sprint（ 美国著名的通讯公司） 1992年发明了万维网，（www，world wide web） 开始出现，成立下一代ip（ipng）工作组（wg）。 1993至1994年局域网中的以太网交换和广域网中的 帧中继开始起步，日本提出ip选路和atm交换相融合的概念 1995年，atm的网络的传输技术，流行程度达到高峰 1996年宣布了新产品支持协议，路由器、交换机集成 设备问世，承担了网络中的ip分组交换,前一页,后一页,2019年4月5日,tcp/ip 的里程碑,tcp/ip技术探讨,1997年开始把网络层选路与第二层交换结合 起来进行技术研究开发，推出了三层交换机，解决 了采用硬件快速进行选路的问题 1999年ipv6诞生，它被认为是ip的下一代 （ipng），它将ip地址空间由原来的32 位扩展到 128位，它克服了ipv4所存在的一些缺陷，更进一 步扩大了ip的功能。,前一页,后一页,2019年4月5日,tcp/ip 的特点,tcp/ip技术探讨,每一个网络都是唯一的、可自维持的 它们的通讯采用尽力而为的方式 路由器（最初称网关）负责连接各个网络 它们之间不存在任何集中控制,前一页,后一页,2019年4月5日,tcp/ip 选路技术,tcp/ip技术探讨,ip在路由传送数据信息的事例,前一页,后一页,2019年4月5日,tcp/ip网络体系,tcp/ip技术探讨,介绍tcp/ip的发展历史 掌握tcp/ip的结构组成 掌握ip地址的系结构和配置 掩码（mask）对ip地址的作用,前一页,后一页,2019年4月5日,网络接口又称数据连路层，它主要负责建立、维持和释放一个网络内的数据链路的连接，负责信息从源传向宿，并误差错地、以帧为单位地传送而服务，它支持的数据连接技术很多：如各种速度的以太网、atm网、令牌环网、光缆分布数据接口、帧中继等。它的最大优点就是它可以在任何一种物理网络上运行。,tcp/ip 的结构模式,tcp/ip技术探讨,tcp/ip通讯模型,前一页,后一页,2019年4月5日,tcp/ip技术探讨,tcp/ip通讯模型,ip层又称 网际层，它主要负责完善数据分组（即形成数据报），为源站点和目标站点间的数据传输服务，使在数据传送的过程中能够选择合适的路由和节点。,tcp/ip 的结构模式,前一页,后一页,2019年4月5日,tcp/ip技术探讨,tcp/ip通讯模型,该层又称传输层，它主要是把要传送的数据信息进行分组，它由两个协议组成：tcp提供一种面向连接的、可靠的传输服务；常用于点对点单播传输； udp提供一种无连接的、不可靠的传输服务；如：组播就用udp协议传输（或称ip复用）,tcp/ip 的结构模式,前一页,后一页,面向连接：在开始传输数据之前需要两端点之间预先建立联系 无连接：在开始传输数据之前不需要两端点之间预先建立联系,2019年4月5日,tcp/ip技术探讨,tcp/ip通讯模型,应用层又称进程，它主要为用户接口提供服务、管理和网络资源分配等；如用于文件传输的（ftp）、用于主页浏览的（http）、用于电子邮件的（smtp）、用于终端仿真的（telnet）等服务。,tcp/ip 的结构模式,前一页,后一页,2019年4月5日,应用层,7 6 5 4 3 2 1,tcp/ip技术探讨,osi模型与tcp/ip模型比较,osi 的结构模式,tcp/ip 的结构模式,（进程）,（传输层）,（网际层）,前一页,后一页,2019年4月5日,tcp/ip技术探讨,tcp/ip数据报结构,ip数据报的的最大长度为216-1即65，535个字节。,前一页,后一页,2019年4月5日,tcp/ip技术探讨,tcp/ip数据报头结构,ip数据报头的长度最小为5，最大15个单位，每个单位4个字节。 具体详述见p196-197,协议,填充,报头效验和,片偏移,标志,头标长,服务类型,总 长,数 据 报 选 项（4-40字节）,目 标 ip 地 址,源 ip 地 址,生存时间,标 识,版本,4 8 16 19 24 32,最小5个单位,前一页,后一页,2019年4月5日,tcp/ip技术探讨,tcp/ip数据报头结构,版本：4bit，指出了ip协议的版本号，若版本号不同，则需要进行转换，源宿版本相同才能通讯；目前版本号为4 。 标头长： 4bit ，指出了ip 数据报头的长度单位，每个单位为32bit；ip数据报的长度最小为5个单位；最大为15个单位；主要用于记录路由信息等。 总长度： 16bit ，指出了ip 数据报的长度，以字节为单位，最长为216-1即65，535个字节，它的长度由网络的传送能力所决定。 协议：8bit，表示该数据报数据区的高层协议类型；如tcp或udp或其他协议等。,前一页,后一页,2019年4月5日,tcp/ip技术探讨,tcp/ip数据报头结构,服务类型：8bit，指出了ip协议服务的类型情况和优先级等其具体情况如下表：。,0 1 2 3 4 5 6 7,优先级：3bit，表示优先级的等等级“07”，“7”表示优先级最高，其值由用户指定。（他对网络控制提供了重要的参数） 低延迟、高吞吐量及高可靠性： 1bit，当值为“1”时，表示用户希望本数据报能按上希望值传送。（三者同时值为一没有任何意义）,前一页,后一页,2019年4月5日,tcp/ip技术探讨,tcp/ip数据报头结构,标识：16bit，标识是源主机赋予数据报的标识号，同一源主机所发向目的主机的每一个数据报的标识号是唯一的，不管在物理网络中传送时分成多少片，在目的主机中都能通过源主机地址和该标识号组成一个完整的数据报。 标志：3 bit，第一位未用，第二位表示是否能分片，当为“1”时表示该数据报不能分片；第三位表示片是否结束，当为“1”时表示不是最后一片。 片偏移： 13bit，指出了本片数据在初始数据报区中的偏移量，既该片相对起点的何处位置，偏移量以8个字节位单位计算。,前一页,后一页,2019年4月5日,tcp/ip技术探讨,tcp/ip数据报头结构,生存时间：8bit，生存时间ttl（time to live）表示数据报最大生存的时间，他以秒为单位倒计时计算，一但该值为“0”他将被从网中删除，同时并向源主机发回出错信息。 报头校验和： 16bit，报头校验和用于对数据报头进行校验，以保证数据报头的正确性；（校验方法：先设初始值为“0”，再对数据报头数据每16位求异和，结果取反，从而计算出报头校验和的值来）,前一页,后一页,2019年4月5日,tcp/ip技术探讨,tcp/ip数据报头结构,数据报选项： 4-40字节（1-10单位），主要用于网络控制、测试或调试，是ip协议实现上述功能和记录路由信息不可缺少的内容。他由选项码、长度及选项数据三部分组成，其中选项码、长度各占1个字节，长度决定选项数据的的长度。,1个字节 1个字节 2-40个字节,选项码：8bit，分为三个字段，复制1bit，选项类2bit，选项号5bit。,1bit 2bit 5bit,注：1、如：在使用tracert 需选项存在 2、复制、选项类、选项号详述见p198,前一页,后一页,2019年4月5日,源端应用数据,ip数据,tcp报文,宿端应用数据,数据/物理层,tcp/ip具体通讯过程,ip数据,ip报头,前一页,后一页,2019年4月5日,tcp/ip技术探讨,tcp/ip模型结构与通讯几点说明,1、ip通讯是借助于中间一个或多个ip路由器，从源网络到宿网络进行寻径通讯的。 2、ip不可靠传送意味着ip数据报再传递途径中可能出错、重复或消失，而它本身没有纠错功能。 3、tcp采用确认应答和超时重发机构方式来确保可靠性的。 4、ip层和以下一层，主要实现网际寻径、寻址，把数据以ip数据报的格式传递到宿网络和宿主机。 5、网络接口层实际上是数据连路层和物理层的合并，它实际上完成的任务，就是该两层所要完成的任务。,前一页,后一页,2019年4月5日,tcp/ip技术探讨,本节章几个常用术语缩写,1、osi：（open system interconnection）开放系统参考模型。 2、lan：（local area network）局域网。 3、nsdu：（network service data unit）网络业务数据设备（单元）。 4、 case：(computer-aided software engineering)计算机辅助软件工程 。 5、snmp：（simple network management protocol） 简单网络管理协议。 6、nfs： （ network file system）网络文件系统。,前一页,后一页,2019年4月5日,tcp/ip技术探讨,本节章几个常用术语缩写,7、xdr：（ external data representation,） unix外部数据表示协议(法)。 8、rpc：（remote procedure call）远程过程调用。 9、icmp： （internet control messages protocol） 网间控制报文协议。 10、rfc： （request for comments） internet标准(草案)， 请求注解。 11、ospf： （open shorttest path first）internet通讯最短路径优先路由算法 。,前一页,后一页,2019年4月5日,tcp/ip网络体系,tcp/ip技术探讨,介绍tcp/ip的发展历史 掌握tcp/ip的结构组成 掌握ip地址的系结构和配置 掩码（mask）对ip地址的作用,前一页,后一页,2019年4月5日,ip的结构体系,172 . 16 . 2 . 166,tcp/ip技术探讨,（仅以ipv4为例）,前一页,后一页,“点分十进制法”：表示ip地址,2019年4月5日,a类地址： b类地址： c类地址： d类地址: 用于多点传送 e类地址: 用于实验开发与研究,n -为网络段分配的比特位置 h -为工作站分配的比特位置,ip地址按类分配,tcp/ip技术探讨,前一页,后一页,2019年4月5日,ip地址分类,tcp/ip技术探讨,a类地址：,b类地址：,c类地址：,前一页,后一页,ip地址分类详见p189,2019年4月5日,ip地址分类,tcp/ip技术探讨,前一页,后一页,第一字节的数字范围：0.127-1=1-126 七位二进制的最大数字为127，既：1111111=127,a类地址：,ip类别与首位字节关系：,2019年4月5日,ip地址分类,tcp/ip技术探讨,前一页,后一页,第一个字节的数字范围：128-128+63=128-191 六位二进制的最大数字为63；既：111111=63,b类地址：,ip类别与首位字节关系：,2019年4月5日,ip地址分类,tcp/ip技术探讨,c类地址：,前一页,后一页,第一个字节的数字范围：128+64-192+31=192-223 五位二进制的最大数字为31；既11111=31,ip类别与首位字节关系：,2019年4月5日,ip地址分类情况,tcp/ip技术探讨,a类地址网络总数：126；既：27-1=127-1 b类地址网络总数：16384 ；既：214 -1=16384 c类地址网络总数：2097152 ；既：221 -1 =2097152,前一页,后一页,2019年4月5日,ip地址分类一览表,tcp/ip技术探讨,前一页,后一页,2019年4月5日,ip地址分类几点说明,1、d类地址: 为多目地址（multicast address），主要实现一点对多点的传递；它常用于x.25和 atm等这类点对点的协议网络中。 2、e类地址: 用于将来扩展和实验开发与研究。 3、127 .x.x.x和为回环地址和本地软件回送测试（loop-back test)之用，即保留不分配。 4、全0地址：0 .0.0.0常用于代表缺省网络，在路由器表中用于构造缺省路径。,tcp/ip技术探讨,前一页,后一页,2019年4月5日,ip地址分类练习,ip地址,地址类别,网络比特,主机比特,,00,4,,6,20,a,,,b,,00,c,,4,c,,,b,,6,不存在的,tcp/ip技术探讨,前一页,后一页,2019年4月5日,tcp/ip网络体系,tcp/ip技术探讨,介绍tcp/ip的发展历史 掌握tcp/ip的结构组成 掌握ip地址的系结构和配置 掩码（mask）对ip地址的作用,前一页,后一页,2019年4月5日,二进制和十进制,tcp/ip技术探讨,前一页,后一页,2019年4月5日,掩码（ mask）的使用技术,ip地址,网络比特,主机比特,tcp/ip技术探讨,正常网段的掩码的设置,前一页,后一页,2019年4月5日,network,host,20,,172,16,0,0,10101100,11111111,10101100,00010000,11111111,00010000,00000000,00000000,01111000,00000000,00000000,正常使用掩码所得的网络段号,00000010,掩码（ mask）的使用技术,tcp/ip技术探讨,转换成十进制的网络号：,0 0 2 120,之差计算出主机序号地址：,前一页,后一页,通过对应相与计算而得：,2019年4月5日,network,host,172.16.2. 120,,172,16,2,0,subnet,11111111,11111111,00000000,11111111,10101100,10101100,00010000,00010000,00000010,01111000,00000000,00000010,掩码（ mask）的使用技术,tcp/ip技术探讨,产生的网络地址：,subnet:,0 0 0 120,主机序号地址：,带有子网网掩码的络段,前一页,后一页,2019年4月5日,network,host,172 . 16 . 2 . 166,255.255. 255. 248,172,16,2,160,subnet,11111111,11111111,11111000,11111111,10101100,10101100,00010000,00010000,00000010,10100110,10100000,00000010,掩码（ mask）的使用技术,tcp/ip技术探讨,subnet:,0 0 0 6,在c网段产生的子网络,产生的网络地址：,主机序号地址：,前一页,后一页,2019年4月5日,network,host,172 . 16 . 2 . 166,255.255. 255. 248,subnet,11111111,11111111,11111000,11111111,10101100,10101100,00010000,00010000,00000010,10100110,10100000,00000010,掩码（ mask）的使用技术,tcp/ip技术探讨,subnet:,在c网段产生的子网络,主机所在网络地址 = 60 本网络中的主机号 = 0 . 0 . 0 . 6 本网段主机地址范围= 6167 此网中的广播地址 = 67 子网掩码用了五位比特,前一页,后一页,2019年4月5日,掩码（ mask）的使用技术,ip地址,网络比特,主机比特,tcp/ip技术探讨,前一页,后一页,2019年4月5日,主机 ip 地址: 20 网络掩码: ,主机所在网络地址 = 本网段主机地址范围= 55 此网中的广播地址 = 55 子网掩码用了八位比特,network,subnet,host,172,16,2,0,20:, /8:,10101100,11111111,产生的网络地址：,10101100,00010000,00010000,11111111,00000010,00000010,11111111,01111001,00000000,00000000,掩码（ mask）的使用实例,tcp/ip技术探讨,subnet:,前一页,后一页,2019年4月5日,主机 ip 地址: 21 网络掩码: 48,network,subnet,host,201,222,5,120,21:,11001001,11111111,产生的网络地址：,11001001,11011110,11011110,11111111,00000101,00000101,11111111,01111 001,11111 000,01111 000,48 /5:,子网掩码（ mask）的使用实,主机所在网络地址 = 20 本网段主机地址范围= 2127 此网中的广播地址 = 27 子网掩码用五位比特,tcp/ip技术探讨,subnet:,网络号相同的主机间才能正常通讯,前一页,后一页,2019年4月5日,使用掩码 几点说明,tcp/ip技术探讨,ip地址和掩码换算成二进制是一对一使用 ip网络地址是由ip地址和对应的掩码“相与”计算 而得来的。 a、b、c类的网络比特所对应的掩码在通常情况 下为1。 子网掩码只能在主机比特内增设子网（该子网称 ip设置的虚拟网）; ip地址和ip网络地址之差的有效位数为工作站（主机）地址序号地址,前一页,后一页,2019年4月5日,使用掩码 几点说明,tcp/ip技术探讨,掩码（mask）常有人称为子网掩码；也有人常称为是 i p地址的解释。 ip寻址主要根据ip网络地址寻找主机所在的网。 在每一个子网中，最大的主机序号地址为该子网的广播地址也称ip复用地址。 和 /8 表示掩码等效。 /8表示主机比特有八位。 48/5表示子网掩码比特有五位。,前一页,后一页,2019年4月5日,掩码（ mask）的使用练习,ip主机地址,子网掩码,类别,网络地址,0,0,2,,,,b,,a,,b,,tcp/ip技术探讨,前一页,后一页,2019年4月5日,network ,3,物理结构网络实例,tcp/ip技术探讨,2,1,0,4,5,所有主机必须在同一网段内,前一页,后一页,2019年4月5日,在多字段内设置子网掩码实例,主机 ip 地址: 网络掩码: ,network,subnet,host,15,16,192,0,,00001111,11111111,产生的网络地址：,00001111,00010000,00010000,11111111,11000001,11000000,11111000,00000110,00000000,00000000,tcp/ip技术探讨,subnet:,主机所在网络地址 = 本网段主机地址范围= 55 此网中的广播地址 = 55 子网掩码用五位比特,,在第二、第三字段内设置子网,前一页,后一页,2019年4月5日,设置子网所起到的作用,tcp/ip技术探讨,设置子网可削减网络中的广播风暴的侵蚀和干扰。,前一页,后一页,2019年4月5日,设置子网所起到的作用,tcp/ip技术探讨,设置子网可可节省ip，提高ip资源利用率, 52,0 52,前一页,后一页,2019年4月5日,virtual lan 的优点,工程部 vlan,市场部 vlan,财务部 vlan,增强了广播控制和用户集中控制、管理,增强了工作组 之间的安全控 制,方便了工作组成 员的增加、移动 和改变,节省交换机vlan端口数(减小了配置和经费),tcp/ip技术探讨,节省了ip地址网段，提高了ip地址的利用率,前一页,后一页,2019年4月5日,子网掩码的使用练习,ip主机地址,类别,网络地址,最大主机地址,0,48,子网掩码,,,3,52,7,,c,6,3,a,,55,b,2,5,c,,55,tcp/ip技术探讨,前一页,后一页,2019年4月5日,1、主机比特号全为“0”的ip地址为该主机所在网段的地址（或讲主机所在子网的地址）。 2、主机比特号全为“1” 的ip地址为该网络（或子网）的广播地址。 3、 1个a类地址：10.x.x.x 、16个b类地址：172.16.x.x到172.31.x.x和255个c类地址：192.168.x.x 予留地址不分配 ，为常用的私有地址，供各单位内部使用。 。,tcp/ip技术探讨,ip地址使用几点说明,前一页,后一页,广播地址主要为一些广播性质的数据报传送地址打包服务,如utp数据报,该数据报一般只在整个本网段内传播;它一般是由系统或其它软件支撑的,如有些系统支持广播,有些系统不支持广播功能. 有关私有ip地址的详细规范见: rfc 1918,2019年4月5日,ip物理超网传输实例,,0,2,ip: ,,1,18,ip: ,e0,e1,172.16,12,12,network,host,.,.,tcp/ip技术探讨, ,路由器端口也必须和所连 接的网段在同一网段内,前一页,后一页,2019年4月5日,采用路由器可使三个网段通讯（可选方法之一）,路由器可使网段互联,tcp/ip技术探讨,前一页,后一页,2019年4月5日,掩码超网的使用实例,tcp/ip技术探讨,/24,/24,/24,采用超网可使三个网段通讯（可选方法之二）,前一页,后一页,2019年4月5日,超网掩码使不同的c网段互联,主机 ip 地址: 92 网络掩码: ,network,subnet,host,202,195,64,0,11001010,11111111,产生的网络地址：,11001010,11000011,11000011,11111111,01001111,01000000,11110000,tcp/ip技术探讨,subnet:,主机所在网络地址 = 超网掩码用四位比特,11000000,00000000,00000000,92,,采用超网方式可使原网段地址号改变,前一页,后一页,2019年4月5日,超网掩码使不同的c网段互联,主机 ip 地址: 92 网络掩码: ,network,subnet,host,202,195,64,0,11001010,11111111,产生的网络地址：,11001010,11000011,11000011,11111111,01001110,01000000,11110000,tcp/ip技术探讨,subnet:,主机所在网络地址 = 超网掩码用四位比特,11000000,00000000,00000000,9