计算机网络通信协议

1,计算机网络通信协议P39,传送和处理数据信息在信息中，加上目标地址和源地址检查数据正确性的机制流量控制机制选择最优路径的机制报文的分组传送和数据包的排序和重组机制通信协议特点通信协议组成,2,OSI参考模型P41,1、物理层2、数据链路层3、网络层4、传输层5、会话层6、表示层7、应用层,OSI参考模型层次结构,应用层,表示层,会话层,传输层,网络层,数据链路层,物理层,1,2,3,4,5,6,7,提供应用程序间通信,处理数据格式、数据加密等,建立、维护和管理会话,建立主机端到端连接,寻址和路由选择,提供介质访问、链路管理等,比特流传输,对等通信,每一层都使用自己的协议每一层都利用下层提供的服务与对等层通信,HostA,HostB,APDU,PPDU,SPDU,Segment（段）,Packet（包）,Frame（帧）,Bit（比特）,5,OSI模型中的数据传输,数据封装与解封装,Data,Data,第7层头,+,第7层头,+,第6层头,Data,第7层头,第6层头,+,第5层头,Data,第7层头,第6层头,第5层头,+,第4层头,Data,第7层头,第6层头,第5层头,第4层头,+,第3层头,Data,第7层头,第6层头,第5层头,第4层头,第3层头,+,第2层头,Data,第7层头,第6层头,第5层头,第4层头,第3层头,第2层头,+,第1层头,Data,第2层头,第3层头,第4层头,第5层头,第6层头,第7层头,二进制的数据流,第1层头,Data,第2层头,第3层头,第4层头,第5层头,第6层头,第7层头,Data,第3层头,第4层头,第5层头,第6层头,第7层头,Data,第4层头,第5层头,第6层头,第7层头,Data,第5层头,第6层头,第7层头,Data,第6层头,第7层头,Data,第7层头,封装,解封装,7,TCP/IP参考模型与协议,由于历史的原因，现在得到广泛应用的不是OSI模型，而是TCP/IP(TransmissionControlProtocol/InternetProtocol）协议。TCP/IP协议最早起源于1969年美国国防部赞助研究的网络ARPANET世界上第一个采用分组交换技术的计算机通信网。它是Internet采用的协议标准。Internet的迅速发展和普及，使得TCP/IP协议成为全世界计算机网络中使用最广泛、最成熟的网络协议，并成为事实上的工业标准。,8,TCP/IP参考模型与协议,从字面上看，TCP/IP包括两个协议：传输控制协议和网际协议。但TCP/IP实际上是一组协议，它包括上百个具有不同功能且互为关联的协议，而TCP和IP是保证数据完整传输的两个基本的重要协议，所以也可称之为TCP/IP协议簇。,9,模型结构,TCP/IP协议模型从更实用的角度出发，形成了具有高效率的四层体系结构，即主机网络层（也称网络接口层）、网络互联层（IP层）、传输层（TCP层）和应用层。网络互联层和OSI的网络层在功能上非常相似。各层功能参加P4759,10,模型结构,TCP/IP模型的层次结构,应用层,表示层,会话层,传输层,网络层,数据链路层,物理层,1,2,3,4,5,6,7,应用层,传输层,网络层,网络接口层,1,2,3,4,OSI参考模型,TCP/IP模型,12,13,TCP、UDP协议,处于传输层（Transport）：TCP协议是面向连接的，以建立高可靠性的消息传输连接为目的，它负责把输入的用户数据（字节流）按一定的格式和长度组成多个数据报进行发送，并在接收到数据报之后按分解顺序重新组装和恢复用户数据。为了完成可靠的数据传输任务，TCP协议具有数据报的顺序控制、差错检测、校验以及重发控制等功能。TCP还要进行流量控制，以避免快速的发送方“淹没”低速的接收方而使接收方无法处理。,14,UDP是一个不可靠的、无连接的协议，只是“尽最大努力交付”。主要用于不需要TCP的排序和流量控制能力、而是自己完成这些功能的应用程序。它被广泛地应用于端主机和网关以及Internet网络管理中心等的消息通信，以达到控制管理网络运行的目的，或者应用于快速递送比准确递送更重要的应用程序，例如传输语音或视频图像。,15,常用协议：P46NetBEUI协议IPX/SPX及其兼容协议TCP/IP协议族TCPHTTP、HTTPS、FTP、Telnet、SMTP、SSHUDPRIP、SNMP、DNS、TFTPIPARP、ICMP、IGMP,ARP,广播ARP请求,IP=,MAC=?,IP=MAC=00E0.FC01.1111,HostA,HostB,HostC,IP=MAC=00E0.FC02.2222,IP=MAC=00E0.FC03.3333,单播ARP响应,IP=,MAC=00E0.FC03.3333,IP=MAC=00E0.FC01.1111,HostA,HostB,IP=MAC=00E0.FC02.2222,HostC,IP=MAC=00E0.FC03.3333,RARP,广播RARP请求,MAC=00E0.FC01.1111无IP地址,无盘工作站,HostB,RARPServer,单播RARP响应,MAC=00E0.FC01.1111,IP=,MAC=00E0.FC01.1111IP=,HostB,MAC=00E0.FC01.1111,IP=?,RARPServer,无盘工作站,18,局域网P62,定义指由一个部门或公司组建、一般处于较小地理范围内的计算机网络特征组建便利、可用多种介质通信传输速率高比较灵活机动传输距离短,19,局域网特性与特点,局域网特性传输媒体角度传输技术网络拓扑访问控制局域网的特点覆盖范围小（25KM）高传输率和低误码率硬软件设施及协议方面有所简化媒体访问控制相对简单采用广播方式传输数据,20,局域网的标准P68,IEEE802标准,21,局域网的组成,局域网的基本组成网络硬件网络软件网络信息资源无线局域网的组成AP接入两两接入办公室和家庭局域网的组建,22,传输介质,双绞线同轴电缆光缆无线,23,光线在光纤中的折射,折射角,入射角,包层（低折射率的媒体）,包层（低折射率的媒体）,纤芯（高折射率的媒体）,包层,纤芯,24,光纤的工作原理,高折射率(纤芯),低折射率(包层),光线在纤芯中传输的方式是不断地全反射,25,多模光纤与单模光纤,多模光纤,26,局域网互联设备P82,网卡调制解调器P84中继器集线器P85网桥交换机P87路由器网关P88,27,局域网介质访问技术P69,CSMA/CD载波侦听多路访问/冲突检测令牌环TokenRing令牌总线TokenBus,28,29,广域网、连接Internet,X.25（分组交换网）P100ATM网P106帧中继P104电话线拨号连接ISDN连接（综合业务数字网）P102宽带连接xDSLHFC有线电视宽带接入FTTB（FiberToTheBuilding）FTTH（FiberToTheHome）DDN专线连接无线连接,30,Internet概述,Internet的含义由各种不同类型和规模的、独立运行和管理的计算机网络通过互联组成的全世界范围的计算机系统。基于TCP/IP协议的网间网使用和开发这些网络的用户群可从网络上获取的资源集数据通信网和数据资源网,31,Internet的由来和发展P114,自学,32,Internet的基本功能,按应用分类通信电子邮件（E-mail）、新闻组（Usenet）等。获取信息万维网（WWW）、文件传输（FTP）等。共享计算机资源远程登录Telnet等。,33,Internet的工作方式,一、Internet的工作原理分组交换概念：让网络中每一台计算机每次只能传送一定数量的数据。这种分割总量、轮流服务的规则就是“分组交换”，而每次所能传送数据的单位称为一个分组（或信息小包）。解决的问题通常情况下，计算机网络（尤其是大范围的网络）采用的网络拓扑结构往往是总线型或环型的。这样的结构使得多台设备共享一条传输线路，虽降低了经济成本，却引发了时间延迟问题，即同一时刻，线路只能提供一对用户使用。解决共享线路延迟问题，使各台计算机平等地使用共享网络资源。,34,网际协议IPInternet中使用的一个关键协议IP综合了局域网等众多网络协议的长处，非常详细地规定了计算机利用Internet进行通信时应该遵循规则的全部具体细节。IP协议是不同计算机之间通信交流的公用语言，维护着Internet的正常运行。传输控制协议TCP提供可靠的无差错的通信服务。客户机与服务器,35,Internet的域名管理与地址分配,1、IP地址I、什么是IP地址II、IP地址分类III、如何计算子网IV、什么是广播地址V、子网如何划分VI、子网的可用IP数2、域名,36,I、什么是IP地址,在Internet中标识每台计算机IP地址由32位二进制数组成（IPv4）分成四段，段与段之间用圆点相隔每段八位（一个字节）每段可用一小于256的十进制数表示(0-255)如：9011001010011110000111011110111110IPv4的表示法称为点分十进制数表示,37,IPv4.vs.IPv6,IPv6为了解决IP地址匮乏的问题采用128位二进制数表示（16个字节）可写成8个16位的无符号如：fe80:220:edff:fe84:1b07fe80:201:3ff:fecc:aac7IPv6的表示法称为冒分十六进制数表示,返回,38,II、IP地址分类,39,A类：最高位0不变,0 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx00000000000000000000000000000000011111111111111111111111111111110000000000000000000000000000000001111111111111111111111111111111555,40,B类：高2位10不变,10 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx100000000000000000000000000000001011111111111111111111111111111110000000000000000000000000000000101111111111111111111111111111115555,41,C类：高3位110不变,110 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx110000000000000000000000000000001101111111111111111111111111111111000000000000000000000000000000110111111111111111111111111111115555,42,D类：高4位1110不变,1110 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx111000000000000000000000000000001110111111111111111111111111111111100000000000000000000000000000111011111111111111111111111111115555,返回,43,,III、如何计算子网,24,怎样判断2台主机是否处于同一子网？,1,24,1,24,方法：计算子网号（网络号）,0,24,44,,00001010.00000001.00001011.00000001,24,11111111.11111111.11111111.11100000,),00001010.00000001.00001011.00000000,,45,1,00001010.00000001.00001011.00011111,24,11111111.11111111.11111111.11100000,),00001010.00000001.00001011.00000000,,46,1,00001010.00000001.00001011.00111101,24,11111111.11111111.11111111.11100000,),00001010.00000001.00001011.00100000,2,47,0,00001010.00000001.00001011.01010000,24,11111111.11111111.11111111.11100000,),00001010.00000001.00001011.01000000,4,返回,48,IV、什么是广播地址广播地址子网号!子网掩码,4,00001010.00000001.00001011.01000000,24,11111111.11111111.11111111.11100000,),5,00000000.00000000.00000000.00011111,!）,00001010.00000001.00001011.01011111,返回,49,1、子网划分的需求2、IP子网划分基础知识3、IP子网划分相关计算4、VLSM和CIDR,V、子网划分,50,早期的二级网络结构,网络A,网络B,机构A,机构B,Internet,51,大型机构的接入需求,网络A,网络B,网络C,机构A,机构B,Internet,52,分类IP地址的低效性,IP地址资源浪费严重IP网络数量不敷使用业务扩展缺乏灵活性无法应对Internet的爆炸式增长,53,1、子网划分的需求2、IP子网划分基础知识3、IP子网划分相关计算4、VLSM及CIDR,54,子网划分方法,子网划分前的两级IP地址,网络号,主机号,子网划分后的三级IP地址,网络号,主机号,子网号,55,IP地址与子网掩码,网络号,主机号,子网号,11111111111111111,00000000,11111111,网络号,子网号,主机号,IP地址,子网掩码,56,默认掩码,A类地址默认掩码为B类地址默认掩码为C类地址默认掩码为,57,示例：计算子网地址,,AND,,IP地址,子网掩码与IP地址进行逐位逻辑与运算获得网络地址,55,子网掩码,子网地址,广播地址,58,1、子网划分的需求2、IP子网划分基础知识3、IP子网划分相关计算4、VLSM及CIDR,59,计算子网内可用主机地址数,假设子网的主机号位数为N，则可用地址数为2N-2个主机号全1为广播地址，主机号全0为网络地址,1.1,1.1,1.1,网络号,主机号,子网号,N位,0.1,0.10,1.10,60,示例：计算子网内可用地址数,0001000011,子网地址为92，子网掩码为24，计算该子网内的可用主机地址数量,掩码位数等于27N32275可用的主机地址数等于25-2=30,61,根据主机地址数划分子网,假设每个子网需要划分Y个IP地址，并且满足2NY+22N-1，则主机号位数为N，子网掩码位数为32-N,1.1,1.1,1.1,网络号,主机号,子网号,N位,62,示例：根据主机地址数划分子网,000001000010,111111,子网掩码,由2N700+22N-1得出主机号位数N=10子网掩码位数为32-10=22，子网掩码为划分出子网：、、、,将B类网络划分成若干子网，要求每个子网内可配备主机700台,63,根据子网掩码计算子网数,1.1,0.0,1.1,默认子网掩码,主机号,子网号,M位,假设子网号位数为M，则子网数为2M个,64,根据子网数划分子网,假设需要划分X个子网，每个子网包括尽可能多的主机，并且满足2MX2M-1，则子网号位数为M,1.1,1.1,1.1,网络号,主机号,子网号,M位,0.0,0.1,1.11,0.10,65,示例：根据子网数划分子网,将B类网络划分为27个子网，每个子网包括尽可能多的主机,0000100010,子网掩码,由2M272M-1计算出子网号位数M=5该子网掩码位数为16+5=21，子网掩码为根据子网掩码划分出子网,66,1、子网划分的需求2、IP子网划分基础知识3、IP子网划分相关计算4、VLSM及CIDR,67,VLSM,子网划分的局限性无法实现把网络划分为不同大小的子网常常会浪费许多主机地址VLSM（