网络技术应用与实训第四章_tcp-ip参考模型

第四章 TCP/IP参考模型,内容提要 TCP/IP协议安装和配置 IP子网划分 TCPIP常用命令的使用,实训4-1 TCP/IP协议安装和配置,了解在具体网络操作系统环境中安装、配置和测试TCP/IP协议的过程，加深对TCP/IP参考模型中的基本概念的理解。掌握获取Windows 2000系统中有关网络协议配置的信息。安装和配置TCP/IP协议。测试Windows2000系统中TCP/IP协议的工作状况。,实训目标,背景资料,基于TCP/IP协议的企业网（Intranet）是现代企业重要的信息基础设施；,网络管理人员必须承担对企业网中每台工作站和服务器进行及时管理和维护，并确保它们时时刻刻都能正常进行网络访问的职责。,例如遇到企业中一般员工无法解决的网络故障，像无法浏览网页或网络不通等问题，网络管理人员应会使用TCP/IP工具进行故障检测。在 TCP/IP网络中，TCP/IP 设置不当,像IP 地址不正确、子网掩码不正确或TCP/IP协议被破坏，都可能引起通信问题。相信不少网管员会下载系统中的TCP/IP协议，然后再重新安装并设置正确的网络参数。,网络管理员要想高效完成管理和维护工作，必须了解尽可能多的网络基本知识和配置技巧。在处理许多网络通信故障中，网管技术人员除了掌握TCP/IP的安装、配置和管理技巧外,更应具有TCP/IP协议的基础知识。,知识要点,TCP/IP参考模型,TCP/IP协议TCP/IP是互联网上的计算机之间进行通信的协议。TCP/IP是Internet通信协议栈的总称，主要包括TCP协议（Transmission Control Protocol，传输控制协议）IP协议（Internet Protocol，互联网协议）。除了TCP和IP协议外，还包括了上百个具有独特功能的协议，例如：地址解析协议（ARP）、互联网控制报文协议（ICMP）、超文本传输协议（HTTP）、文件传输协议（FTP）等。,TCP/IP参考模型TCP/IP参考模型（TCP/IP Reference Model，简称TCP/IP模型）是一个用于描述互联网体系结构的网络模型。是当前使用最广泛的网络模型。 国际上还没有一个公认的分层模型来描述TCP/IP参考模型，一般的技术文件采用三到五层结构。这里采用四层结构模型，分为：应用层(Application Layer)传输层(Transport Layer)网间网层(Internet Layer)网络接口层(Host-to-network Layer),各层的主要功能定义 应用层（第4层）：向使用者提供访问其他层服务的应用程序，并定义了用于相互交换数据的协议。传输层（第3层）：向应用程序之间提供端到端的通信，并定义了两个不同的端到端通讯协议。网间网层（第2层）：按互联网中信息的传输格式，对传输层递交下来的信息进行包装，并依据转发和路由协议将信息送到相应的目的地址。网络接口层（第1层）：负责将信息包传送给实际的网络传输媒体以及从网络传输媒体上接收远端传送过来的信息包。,TCP/IP数据流任意两台主机上的应用程序进行数据通信时，数据从发送主机的应用层发出，经过各层的传送过程，每层都要对数据进行处理，装上自己的标识信息等。在接收端，数据的传递方向正好相反，在各层的传送过程中，对数据去除标识后向上递交，最后将数据交给接收的应用程序。,TCP/IP核心协议栈 IP协议是TCP/IP协议栈中的核心，是网间网层中最重要的协议。,IP协议功能主要包括定义了IP数据包结构,在网络接口层和传输层之间传递数据包,IP数据包,以太网数据帧,TCP数据段,选择到远端主机的最佳路径,执行数据包的分解和重组,IP数据包（Packet）由一个IP头和上层递交下来的数据块组成IP头包含着传输该数据包所需的全部信息，如发送主机的源IP地址、接收主机的目的IP地址、IP数据包总长度等信息。 当上层递交下来的数据量很大且一个IP数据包无法承载时，就要被拆装在多个IP数据包中运载。,ICMP（网际控制报文协议）是IP协议的一个不可分割的部分，用于报告差错和传输控制信息。具体功能为：流控制检测不可达的目地重定向路由检查远程主机,TCP是传输层的主要协议TCP为应用层的程序提供了一个面向连接、可靠的、数据流量可控和全双工的传输服务，并屏蔽了网间网层提供的服务质量的差异。 TCP使用IP来完成数据传输。TCP将应用程序的数据块分割成TCP数据段（Segment, TCP头与数据），每一个TCP数据段被封装在一个IP数据包后通过互联网。当数据包到达目的主机时，IP将数据包的内容传给TCP，TCP再通过端口号找到对应的接收程序。,TCP数据报结构,UDP协议UDP（用户数据报协议，简称UDP）也是传输层协议，UDP提供了一个不可靠的、无连接的数据报协议，避免建立和释放连接的费用（如时间）。ARP协议ARP（地址解析协议，简称ARP）是IP协议不可缺少的部分。因为IP数据包最终要通过一个特定的物理网络发送。不同的物理网络有它们自己的寻址方案和地址格式。因此IP数据包在具体的物理网络上传送之前，必须将IP地址映射为MAC地址，ARP负责IP地址向MAC地址的转换。与ARP相对应的协议是RARP（反向地址解释协议）, 用于MAC地址向IP地址的转换,TCP/IP协议的安装和配置,一般情况下，网络操作系统会自动安装TCP/IP协议包。TCP/IP协议安装完成后，需要配置相关的参数。在Windows XP/2000/2003操作系统环境中，安装和配置TCPIP协议的过程为规划 IP地址安装TCPIP协议TCPIP协议常规配置,实训环境,软件环境Windows XP/2000/2003 操作系统硬件环境计算机网络环境本地局域网,实训内容,查看Windows XP/2000/2003系统环境中TCP/IP参数,步骤1输入正确的用户名和口令，登录 本机。步骤2选择开始程序附 件，单击命令提示符菜单项。步骤3在命令提示符窗口中键入命令： Ipconfig /all。记录有关信息。,安装和配置TCP/IP协议,步骤1. 准备IP地址规划工作步骤2删除本机的TCP/IP协议单击开始设置控制面板网络和拨号连接，右键单击本地连接属性，将出现本地连接属性对话框。选取其中的Internet协议（TCP/IP），再单击卸载按钮。等待下载完成。在Windows xp/2003中，键入“cmd” 打开命令行窗口。键入：netsh int ip reset c:windowsresetlog.txt（划线部分用本机resetlog.txt文件存放的目录代替），将本机的TCP/IP协议恢复到系统安装时的初始状态。,步骤3安装TCPIP协议选择开始设置控制面板网络和拨号连接，右键单击本地连接属性，将出现本地连接属性对话框。单击对话框中的安装按钮，选取其中的TCP/IP协议，弹出选择网络组件类型对话框。然后单击添加按钮。系统会询问你是否要进行DHCP服务器的设置。如果你网络内的IP地址是固定的，可选择“否”。系统开始从安装盘中复制所需文件。,测试Windows2000下的TCP/IP协议的工作状况,步骤1键入命令：ping 回路地址选择开始程序附件，单击命令提示符。在命令提示符窗口中键入：ping 回路地址会自动地返回消息，用户可以根据返回信息内容，决定本机的T C PI P服务是否运行正常。 步骤2键入命令：ping 本子网上其它主机的IP地址和主 机名如果收到正确回应，说明网络连接正常。如果测试失败，则可以断言T C PI P配置中网关或D N S设置不正确，或者目标对方的IP地址不存在。回路地址会自动地返回消息，用户可以根据返回信息内容，决定本机的T C PI P服务是否运行正常。并记录信息。,思考练习,1用计算器计算下列IP地址的二进制数表示。,2现有一主机 IP地址为：，子网掩码是：转化为二进制表示后，列式进行AND运算，写出运算过程和运算结果。并将运算结果转化为十进制数。3现有一主机 IP地址为：54，子网掩码是：转化为二进制表示后，列式进行AND运算，写出运算过程和运算结果。并将运算结果转化为十进制数。4现有一主机 IP地址为：，子网掩码是： 转化为二进制表示后，列式进行AND运算，写出运算 过程和运算结果。并将运算结果转化为十进制数。,实训4-2 IP子网划分,实训目标,加深对IP地址划分、分类方法的理解；了解子网掩码的作用，掌握划分IP子网的步骤和方法。具体包括：理解IP地址的结构、分类、子网掩码和子网划分等基本概念。熟悉IP子网划分的步骤和方法。 学会规划IP子网。,背景资料,由于网络建设成本高，很多企业网络均分阶段来构建。但是，随着网络规模的扩展，将整个网络划分为多个子网可以有效减轻网络管理的负担，从而避免网络故障的频繁发生。企业网络子网划分一般要求内部技术人员完成。网络管理技术人员必须掌握子网规划技术，才能设计出符合实际需要的子网划分方案。,知识要点,IP编址,什么是IP地址IP协议采用了一种全网通用的地址格式，以此屏蔽各种物理网络地址的差异。IPv4地址使用32位二进制地址格式，使用以点号划分的十进制来表示。,一个IP地址主要有两部分组成：一部分是用于标识该地址从属的网络号（网络ID），另一部分用于指明该网络上某个特定主机的主机号（主机ID）。网络号用来区分所属的不同的网络，主机号用来唯一识别这一网络上的主机。,IP地址的分类由于接入互联网上的物理网络的规模差异很大，有的网络可能含有较多的计算机，也有的网络包含较少的计算机，按照网络规模的大小，把32位地址信息设成三种定位的划分方式，这三种划分方法分别对应于A类、B类、C类IP地址。,A类地址：第一个字节标识网络号，后三个字节表示主机号。A类地址的最高字节取值范围为0-126，第1个字节的第1位是。,B类地址：前二个字节标识网络号，后二个字节表示主机号，B类地址的最高字节取值范围为128-191，第1个字节的第1位和第2位是10。,C类地址：前三个字节标识网络号，最后一个字节表示主机号，C类地址的最高字节取值范围为192-223。第1个字节的第1位、2位和3位是110。,除了A、B、C三大类外，还有D类和E类地址。IP地址常规分类如下。,配置IP地址时必须遵守的一些规则主机号和网络号不能全为0或255。例如，55。网络号不能为127。例如， 。一个网络中的主机的IP号是唯一的。例如在一个C类网络中，不能有两台主机的IP 号为。,一些被保留作特殊用途的IP地址广播地址：主机号全为“1”的网络地址用于广播之用（指同时向网上所有主机发送包文），叫做广播地址。例如：55有限广播：所有32位全为“1”地址用于本网广播，叫做有限广播地址。例如：55全“0”地址：各位全为“0”的网络号被解释成“本”网络。例如：回送地址： 用于网络软件测试以及本地机进程间通信，叫做回送地址。无论什么程序，一旦使用回送地址发送数据，协议软件立即返回之，不进行任何网络传输。例如：。,子网掩码,子网掩码是一个32位的二进制数，用于区分IP地址中的网络号和主机号，其中1代表网络部分，0代表IP主机号部分。,A、B、C三类内置子网掩码如下表所示：类别 子 网 掩 码 位 模 式 子网掩码A 11111111 00000000 00000000 00000000 B 11111111 11111111 00000000 00000000 C 11111111 11111111 11111111 00000000 ,网络号和主机号计算假设IP地址是: 29子网掩码是: 通过将IP地址和子网掩码进行“与”运算后，可以获得该IP地址所属的网络号是：。IP地址： 192.15. 1.129 11000000 00001111 00000001 10000001子网掩码： 11111111 11111111 11111111 00000000网络号： 11000000 00001111 00000001 00000000主机号： 29 00000000 00000000 00000000 10000001,子网掩码的作用 计算子网中的主机数：2n -2 其中：n为主机地址占用的位数。获得子网地址（主机地址全0）。获得本子网广播地址（主机地址全1）。本子网所容纳主机的IP地址范围。,子网的划分,划分子网从主机号部分拿出几位作为子网号，在原来IP地址结构的基础上增加一级结构的方法称为子网划分。,划分子网前的网络 /16,划分子网后的网络 /16,子网划分的步骤根据组织内部网络，规划需要的子网数目（假设是n）和每个子网能容纳的主机数( 假设是m)。确定子网位和子网掩码选取一个最小的数值b使得n=2b 成立。（如2328）。需要从主机号（从高位开始）划出b位，这b位就作为子网ID域。从左边开始将对应的网络ID和子网ID的位都设置为1，剩余位均设置为0，就得到32位子网掩码。子网ID的编号从000开始到111结束（总共为b位）每个子网的主机ID从001到110（总共为32减去网络ID位数与子网ID位数）。在主机编号中，需要剔除主机号为全0和全1两种情况。,IP地址的发展趋势,随着互联网的快速增长，32位的IPv4地址格式已经远远无法满足人们的需求，于是，128位的IPv6地址格式，兼容IPv4地址格式以及所有的网络应用，并被作为下一代的互联网的标准协议。 中国网络界人士提出了256位的IPv9地址格式，对IPv6格式进行了改进。,实训环境,软件环境Windows XP/2000/2003操作系统 Word软件硬件环境计算机网络环境本地局域网,实训内容,案例：互联网中心（InterNIC）分配给某家公司一个C类网络地址为。公司根据部门情况（共有5个部门每个部门拥有的计算机数不超过30台），需要划分成5个子网，每个部门的计算机隶属于一个子网。公司网络管理员负责整个校园网络的正常运行，下属5个部门的网络均由本部门指派一人负责。在公司网络管理员规划方案时，请你帮助他一起确定。,步骤1确定各子网地址因为每个子网都需要一个网络地址。对于C类地址而言，首先确定要从8位主机位中借用多少位作为子网地址，才能满足要求。由下面的计算公式可得：22=4 5 8=23，（其中：22从主机位中选择2位，23从主机位中选择3位）要满足划分5个子网的需要，应该从主机位中借用3位，得到6个可用的子网地址。算出各子网对应的IP主机地址范围和每个子网包含的主机数。,步骤2检查剩余的主机位数能否满足每 个子网中主机台数的要求因为子网地址从主机位上借走了3位，还剩5位用作主机地址。因为25=32减去2后，即为子网中可以容纳的主机数。步骤3确定子网掩码把标准子网掩码转换成二进制11111111.11111111.11111111.00000000后，将从主机位借来的3位变成1，余下的5位仍为0，即得子网掩码。,完成IP子网规划报告,总结上述内容，完成IP子网规划报告第一部分：需求分析。第二部分：确定子网个数和子网地址。第三部分：确定子网掩码，确定各子网容纳 的主机数和范围。第五部分：画出拓扑结构图。第六部分：总结。,思考练习,1. A、B、C类IP地址的特征各是什么？2. 有一个B类网络，ID为，采用作为掩码。请在两个方框中给出两台计算机的正确的IP地址。,3. 假定一家小小的公司中，目前有4个部门A至E，其中：部门有5台，部门台，部门台，部门 台，部门台，企业信息经理分配了一个总的网网络地址192给你，作为网络管理员，你的任务是为每个部门划分单独的子网段，要求你在一周内写出一个IP子网规划报告，你该怎样做？（注意：该题是根据子网数和每个子网的主机数量进行子网规划的。）4. 现公司内部有5个部门，能够分配的IP地址为/24网段，销售部有100人，市场部20人，人力资源部17人，财务部7人，技术部12人。满足的要求是，公司内部的各部门之间不能互相访问共享资源。,实训4-3 TCPIP常用命令的使用,实训目标,掌握一些常用的TCPIP命令的使用，了解网络连接测试与故障排除的方法和技巧。具体为：掌握 ping 命令的使用 学会 ipconfig 命令的使用 学会 arp 命令的使用学会 net send（网络信使）的使用学会 nslookup 命令的使用学会 netstat 的使用,背景资料,在TCP/IP网络中，大部分的网络故障都与TCP/IP的设置相关。因此，当你的工作和网络有一定关联时，记住掌握常用的TCP/IP工具软件的使用，对于解决实际问题是非常有用的。对于TCP/IP网络来说，使用ping等命令，基本上可以解决所有的问题，其作用堪与昂贵的网络管理软件相媲美。,例如有一家电子元件和电池生产企业下属一工厂700台客户端电脑突然出现了无法接入因特网的故障。技术人员来到故障现场，对每一位员工的个人电脑的设置一个不漏地检查一遍。过了一会儿，最终找到了误将自己的个人电脑设置成DNS服务器IP地址的员工。改变地址设置后，整个网络马上恢复了正常。仅仅因为一个用户地址设置的错误就给整个工厂带来了损失。企业信息部人员使用ping、tracert等操作系统附带的常用的TCP/IP基本命令，没有使用昂贵的网络管理软件就解决了网络故障。,知识要点,解决TCPIP疑难问题,TCP IP协议附带一个完整的解决疑难问题的工具集，可以帮助你跟踪和记录与TCPIP相关的问题 ipconfig命令命令格式：ipconfig/all用于检查出现问题的计算机上的 TCP/IP 配置。此命令运行后输出的信息包括网卡地址、IP 地址、子网掩码、默认网关和DNS服务器IP地址等。,Ping命令Ping 如果无法Ping通这个地址，表明本机TCP/IP协议不能够正常工作，应重新配置TCP/IP协议。Ping 本机的IP地址如果Ping通了本机IP地址，这就是说明了网络适配器工作正常，如果Ping不通，说明网络适配器出现故障，需要重新安装。,Ping 同网段计算机的IP地址Ping一台同网段的计算机的IP，Ping不通就表明了网络线路出现了故障。如果网络中还包含路由器，就应该先Ping路由器在本网段的端口IP，不通就是此段的网线有问题，如果通就再Ping路由器在目标电脑所在的网段的端口IP，如果不通就说明了路由器出现问题。通的话就再Ping目的机的IP。 Ping 网址如果要检测的是一个带有DNS服务的网络，在上一步Ping通了目标计算机的IP后，都无法连接到该机，就再Ping一下该机的域名，,arp命令命令格式：arp -a使用arp 命令查看同一物理网络上特定IP地址对应的网卡地址。arp -a命令的输出显示本机缓存中存放的IP地址和网卡地址对应表项。可以利用arp命令查看和修改本地计算机上的ARP表项,nslookup命令命令格式：nslookup | nslookup 域名 | nslookup IP地址利用nslookup 域名，可以查找到该域名对应的IP地址；利用nslookup IP地址，可以找到对应的域名。nslookup命令可以用来对DNS的故障进行排错。,Net send 命令命令格式为：net send计算机名/IP地址 “消息内容”。使用net send命令在局域网内计算机发消息。,Netstat命令用来察看网络连接状态和有关协议的统计数据。显示活动的 TCP 连接、计算机侦听的端口、以太网统计信息、IP 路由表、IP 统计信息。使用时如果不带参数，netstat 显示活动的 TCP 连接。,实训环境,软件环境Windows XP/2000/2003操作系统硬件环境计算机网络环境本地局域网,实训内容,ping命令的应用,步骤1测试本机与其它4台计算机（相 邻、同房间、隔壁房间、任意指 定）的物理连通性，记录相关信息 。步骤2测试本机与网关、DNS服务器的物 理连通性，记录相关信息。步骤3获取计算机的IP地址，记录相关 信息。,学会ipconfig的使用,步骤1在命令提示符窗口中键入： ipconfig，显示本机所有网络接口 的IP配置信息，记录信息。步骤2在命令提示符窗口中键入： ipconfig/all，给出所有接口的详细 配置报告