第四章：网络协议之七层协议.doc

幻灯片6TCP/IP 参考模型与 OSI 参考模型的对应关系 七层协议：幻灯片7应用层l 大致对应于OSI的应用层和表示层.本层协议:l 超文本传输协议HTTPl 文件传输协议FTPl 简单邮件传输协议SMTPl 域名系统DNSl 动态主机配置协议DHCPl 应用程序通过这层利用网络.幻灯片8传输层l 大致对应于OSI的会话层和传输层.包括:l 传输控制协议TCP(Transport Control Protocol)；l 用户数据报协议UDP(User Datagram Protocol) 。 l 负责错误校验、排序服务。幻灯片9互连层l 相当OSI参考模型网络层；主要包括：l IP协议（网际协议）l ARP（地址解析协议）l RARP（逆向地址解析协议）l 主要处理信息的路由选择、流控与拥塞问题；幻灯片10主机-网络层l 大致对应OSI的物理层和数据链路层。l TCP/IP参考模型的最低层，负责通过网络发送和接收IP数据报;l 允许主机连入网络时使用多种现成的与流行的协议，例如局域网的Ethernet、令牌网、分组交换网的X.25、帧中继、ATM协议等;l 当一种物理网被用作传送IP数据包的通道时，就可以认为是这一层的内容;l 充分体现出TCP/IP协议的兼容性与适应性，它也为TCP/IP的成功奠定了基础。 幻灯片11TCP/IP协议栈 应用层传输层互联层主机-网络层 EthernetToken Ring其他协议ARPRARPIPTCPUDPHTTPFTP SMTPDNS其他协议幻灯片124.2 TCP/IP核心协议l 4.2.1 网际协议（IP）l 网际协议（ I P）属于T C P / I P模型和互连网层，提供关于数据应如何传输以及传输到何处的信息。幻灯片13TCP（传输控制协议）l 提供可靠的数据传输服务，在准备发送数据时，必须建立一个连接。幻灯片144.2.2 UDP（用户数据报）l 不提供错误校验或序列编号，不保证数据包以正确的序列接收。幻灯片15TCP/IP协议栈 应用层传输层互联层主机-网络层 EthernetToken Ring其他协议ARPRARPIPTCPUDPHTTPFTP SMTPDNS其他协议幻灯片16幻灯片17幻灯片18幻灯片19？幻灯片20幻灯片21幻灯片22TCP/IP协议栈 应用层传输层互联层主机-网络层 EthernetToken Ring其他协议ARPRARPIPTCPUDPTelnetFTP SMTPDNS其他协议幻灯片23幻灯片24幻灯片25TCP/IP参考模型 主机A主机B应用层传输层网络层网络接口层应用层传输层网络层网络接口层4321路由器网络层网络接口层网络 1网络 2TCP/IP 四层协议的表示方法举例幻灯片26IP地址幻灯片27l Internet的网络地址是指连入Internet网络的计算机的地址编号。所以，在Internet网络中，网络地址是一台计算机唯一的标识。l 我们知道，Internet是由几千万台计算机互联组成的。而我们要确认网络上的每一台计算机，靠的是能唯一标志该计算机的网络地址，这个地址就叫做IP（Internet Protocol的简写）地址。即用Internet协议语言表示的地址。幻灯片28l IP地址由网络号与主机号两部分组成，网络号标识一个逻辑网络，主机号标识网络中一台主机；l 一台Internet主机至少有一个IP地址，而且这个IP地址是全网唯一的。 网络号主机号IP地址幻灯片29幻灯片30IP地址的分类 l IP地址长度为32位，采用x.x.x.x的格式来表示，每个x为8位。例如，19，每个x的值为0255。这种格式的地址被称为点分十进制地址；l 根据不同的取值范围，IP地址可以分为五类。IP地址中前5位用于标识IP地址的类别，A类地址的第一位为“0”，B类地址的前两位为“10”，C类地址的前三位为“110”，D类地址的前四位为“1110”，E类地址的前五位为“11110”。其中，A类、B类与C类地址为基本的IP地址。类是广播地址，类保留给将来使用。幻灯片31 IP 地址中的网络号字段和主机号字段 net-id24 bithost-id24 bitnet-id16 bitnet-id8 bit0A 类地址host-id16 bitB 类地址C 类地址011host-id8 bitD 类地址1 1 1 0组 播 地 址E 类地址保 留 为 科 研 使 用1 1 1 1 001幻灯片32第一个字节的取值范围及地址范围类别第一个字节的取值范围地址范围A1126(0000 00010111 1110)55224个主机B128191(1000 00001011 1111)55216个主机C192223(1100 00001101 1111)5528个主机D224239(1110 00001110 1111)55E240247(1111 00001111 0111)55幻灯片33复习l 1.TCP/IP分为哪几层,与OSI的对应关系如何,各层的主要协议和功能是什么?l 2.TCP/IP中有哪两条重要的分界线?l 3.什么是物理地址?以太网的物理地址由多少位二进制数组成?l 4.什么是ARP,RARP?l 5.IP地址的由哪两大部分组成?IP地址如何分类幻灯片34 单播、组播和广播l 单播：报文的目的地址只有一个，发送一个报文只能到达一个主机。l 组播：源主机只需要发送一个报文就可以到达每个需要接收的主机上，中间需要路由器对组员和组之间的关系进行维护和选择。l 广播：把报文传送到网上的每个主机上，不管这个主机是否对报文感兴趣。这样就造成了带宽的浪费和主机的资源浪费。幻灯片35 解决IP地址短缺的方法l 解决IP地址短缺的方法有私有IP地址和IPv6协议。l 私有IP地址是由InterNIC预留的由各个企业内部网自由支配的IP地址。l 私有IP地址不能直接访问Internet，必须借助网络地址转换技术NAT才能访问。l 私有IP地址：l A类 -55l B类 - 55l C类 192.168.0. 0-55l 思考：为什么说私有IP地址节省了IP地址资源？幻灯片36复习l TCP/IP模型分为哪几层,分别对应OSI的哪些层?各层的功能分别是什么?各层的主要协议是什么?l TCP/IP模型有哪两条分界线?l IP地址的分类?l 私有IP地址有哪些?幻灯片37 IPv6协议l 虽然私有IP地址可以在一定程度上解决IP地址短缺的问题，但它并不能完全解决地址短缺问题。l 目前已提出了IPv6协议，IPv6地址有128个二进制位，约2128个IP地址，完全可以解决IP地址短缺的问题。l 但从IPv4到IPv6的转换是一个漫长的过程，不会像电话号码升级那么容易。幻灯片38 特殊IP地址l IP地址用于唯一标识一台网络设备，但并不是每个IP地址都可用。下面介绍几种特殊IP地址及其用途：l 主机部分全为“0”的IP地址l 称为网络地址，用于标识一个网段。例如：l 主机部分全为“1”的IP地址l 称为网段广播地址，用于标识一个特定网段内的所有主机。例如：55l 网络地址为127的IP地址l 称为环回地址，用于环回测试。例如 Ping ，用于测试本机TCP/IP协议栈是否正确安装。幻灯片39 特殊IP地址(续)l 全“0”的IP地址()l 代表所有不清楚的主机和目的网络，通常路由器用此地址指定默认路由。l 全“1”的IP地址(55)l 也是广播地址(与网段广播地址不同)，但代表所有主机，用于向网络的所有节点发送数据包，且广播不能被路由器转发。l 结论：假定一个网段的主机部分位数为n，那么可用的主机地址个数为(2n-2)。幻灯片40 A类地址的网络数最少，只有126个，但网络巨大，在每个网络中可以容纳的主机数目是16387064台。C类地址的网络数最多，有2064512个，但网络很小，每个网络只能容纳254台主机。幻灯片41如何区分网络号和主机号?子网掩码IP协议标准规定：每一个使用子网的网点都选择一个32位的位模式，若位模式中的某位置1，则对应IP地址中的某位为网络地址（包括网间网部分和物理网络号）中的一位；若位模式中的某位置0，则对应IP地址中的某位为主机地址中的一位。例如位模式： 11111111 11111111 11111111 00000000中，前三个字节全1，代表对应IP地址中最高的三个字节为网络地址；后一个字节全0，代表对应IP地址中最后的一个字节为主机地址。这种位模式叫做子网模（subnet mask）或子网掩码。 幻灯片42为了使用的方便，常常使用“点分整数表示法”来表示一个IP地址和子网掩码，例如C类地址默认子网掩码为： （11111111 11111111 11111111 00000000） 即: 幻灯片43 默认子网掩码及其作用l 缺省状态下(没进行子网划分)，各类网络子网掩码：l A类网络 l B类网络 l C类网络 l 子网掩码的作用l 判断IP地址的网络号和主机号l 将IP地址与其对应的子网掩码作逻辑“与”运算。l 划分子网l 将主机标识部分的一些二进制位划分出来用来标识子网。幻灯片44求子网地址和主机号 子网掩码与IP地址子网掩码与IP地址结合使用，可以区分出一个网络地址的网络号和主机号。 例如： 有一个C类地址为： 192 9 20013 其缺省的子网掩码为：2552552550 则它的网络号和主机号可按如下方法得到： 将IP地址192920013转换为二进制11000000 00001001 11001000 00001101 将子网掩码2552552550转换为二进制11111111 11111111 11111111 00000000 幻灯片45将两个二进制数逻辑与（AND）运算后得出的结果即为网络部分 11000000 00001001 11001000 00001101 AND 11111111 11111111 11111111 00000000 11000000 00001001 11001000 00000000 结果为: 即网络号为:子网掩码幻灯片46将子网掩码取反再与IP地址逻辑与（AND）后得到的结果即为主机部分 11000000 00001001 11001000 00001101 AND 00000000 00000000 00000000 11111111 00000000 00000000 00000000 00001101 结果为3， 即主机号为13。 子网掩码幻灯片47幻灯片48幻灯片49幻灯片50本地Nx幻灯片51幻灯片52幻灯片53幻灯片54 三级IP 地址的各字段和子网掩码 网络号 net-id主机号 host-id两级 IP 地址网络号net-idhost-id三级 IP 地址主机号subnet-id子网号子网掩码因特网部分本地部分因特网部分本地部分划分子网时的网络地址1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 10 0 0 0 0 0 0 0net-idsubnet-idhost-id 为全 0幻灯片55 子网划分与实例，根据以上分析，建议按以下步骤和实例定义子网掩码。1、将要划分的子网数目转换为2的m次方。如要分8个子网，8=23。 2、取上述要划分子网数的2的m次方的幂。如23，即m=3。3、将上一步确定的幂m按高序占用主机地址m位后转换为十进制。 如m为3 则是11100000，转换为十进制为224，即为最终确定的子网掩码。 如果是C类网，则子网掩码为:24 如果是B类网，则子网掩码为:255.255.224. 0 如果是A类网，则子网掩码为:255.224. 0. 0幻灯片56在这里，子网个数与占用主机地址位数有如下等式成立：2m=n。其中，m表示占用主机地址的位数；n表示划分的子网个数。 根据上述原则，将一个C类网络分成4个子网。若我们用的网络号为19292000，则该C类网内的主机IP地址就是54（因为全“0”和全“1”的主机地址有特殊含义，不作为有效的IP地址），现将网络划分为4个部分，按照以上步骤：4=22，取22的幂，即2，则二进制为11，占用主机地址的高序位即为11000000，转换为十进制为192。这样就可确定该子网掩码为：92。 幻灯片574个子网的IP地址范围分别为： 11000000 00001001 11001000 00000001 11000000 00001001 11001000 00111110 即：19292001 192920062 11000000 00001001 11001000 01000001 11000000 00001001 11001000 01111110 即：192920065 1929200126 11000000 00001001 11001000 10000001 11000000 00001001 11001000 10111110 即：1929200129 1929200190 11000000 00001001 11001000 11000001 11000000 00001001 11001000 11111110 即：1929200193 1929200254 幻灯片58 在此列出A、B、C三类网络子网数目与子网掩码的转换表，以供参考。 A类：子网数目 占用位数子网掩码子网中主机数 21 255128008,388,606 4225519200 4,194,302 83255224002,097,150 16 4255240001,048,574 32 525524800524,286 64 625525200262,142 128725525400131,070 25682552550065,53