第3章-网络体系结构

1、第二章第二章 网络体系结构网络体系结构基本概念基本概念OSI参考模型参考模型TCP/IP体系结构体系结构TCP/IP协议集协议集其他知识其他知识Copyright 2013-2014 J.Mu, KaiFeng University 计算机网络基础计算机网络基础 网络体系结构的提出：网络体系结构的提出： 为了简化对复杂的计算机网络的研究、设计和分析工作；同时也为能使网络中的不同的计算机系统、不同的通信系统和不同的应用能够互连、互通和互操作，提出了网络体系结构的概念。Copyright 2013-2014 J.Mu, KaiFeng University 计算机网络基础计算机网络基础 基本概述基

2、本概述网络结构模型：网络结构模型：网络体系结构是针对计算机网络所执行的各种功能而设计出的一种层次结构模型层次结构模型；同时也为不同的计算机系统之间的互连、互通和互操作提供相应的规范和标准(即协议)。 网络体系结构网络体系结构是计算机网络的分层结构分层结构、各层协议各层协议和功能功能的集合： 网络体系结构=层，协议，功能Copyright 2013-2014 J.Mu, KaiFeng University 计算机网络基础计算机网络基础 基本概述基本概述层次结构：层次结构： 就是指把一个复杂的系统设计问题分解成多个层次分明的局部问题，并规定每一层次所必须完成的功能。它提供了一种按层次来观察网络的

3、方法，描述了网络中任意两个节点间的信息传输Copyright 2013-2014 J.Mu, KaiFeng University 计算机网络基础计算机网络基础 基本概述基本概述Copyright 2013-2014 J.Mu, KaiFeng University 计算机网络基础计算机网络基础 基本概述基本概述邮政系统分层模型邮政系统分层模型下面以两大城市间民间邮寄信件的工作过程为例来说明有关概念及信息流动过程 用户间约定用户间约定寄信人寄信人收信人收信人邮政局间约定邮政局间约定邮政局邮政局邮政局邮政局运输部门间约定运输部门间约定运输部门运输部门运输部门运输部门上海上海北京北京用户用户/邮政

4、局邮政局间约定间约定邮政局邮政局/运输运输部门间约定部门间约定用户子系统用户子系统运输子系统运输子系统邮政子系统邮政子系统Copyright 2013-2014 J.Mu, KaiFeng University 计算机网络基础计算机网络基础 基本概述基本概述实体：实体：指客观存在的、与某一应用有关的事物，如程序、进程或作业之类的成分。实体既可以是软件实体，也可以是硬件实体。服务：服务：层次结构中各层都支持其上一层进行工作，这种支持支持就是服务。Copyright 2013-2014 J.Mu, KaiFeng University 计算机网络基础计算机网络基础 基本概述基本概述各层次间的关系：

5、各层次间的关系：在同一网络体系的层次结构中，下层为上层提供服务，上层利用下层为上层提供服务，上层利用下层提供的服务完成自己的功能，同时再下层提供的服务完成自己的功能，同时再向更上一层提供服务。向更上一层提供服务。因此，上层可看成是下层的用户，下层是上层的服务提供者。Copyright 2013-2014 J.Mu, KaiFeng University 计算机网络基础计算机网络基础 基本概述基本概述同等层：同等层：不同系统的相同层次。同等层实体：同等层实体：不同系统同等层上的两个正通信的实体。同等层通信：同等层通信：不同系统同等层实体之间存在的通信。同等层协议：同等层协议：同等层实体之间通信所

6、遵守的规则。各层的协议只对所属层的操作有约束力，而不涉及到其他层。Copyright 2013-2014 J.Mu, KaiFeng University 计算机网络基础计算机网络基础 基本概述基本概述接口：接口：同一系统相邻层之间都存在一种接口接口协议：接口协议：相邻层实体之间交换信息所遵守的规则。任何两相邻层间都存在接口问题。服务访问点服务访问点(SAP)：接口上相邻两层实体交换信息的地方。是相邻两层实体的逻辑接口。如N层SAP就是N+1层可以访问N层的地方。Copyright 2013-2014 J.Mu, KaiFeng University 计算机网络基础计算机网络基础 基本概述基本

7、概述 N+1 N N-1.系统 A(N+1)/N层接口实体SAP N+1 N N-1.系统B 层次结构模型物 理 介 质Copyright 2013-2014 J.Mu, KaiFeng University 计算机网络基础计算机网络基础 基本概述基本概述采用层次结构的优点：采用层次结构的优点：功能简单，明确。功能简单，明确。整个复杂的系统被分解为若干个小范围的部分，使得每一部分的功能比较单一。独立性强。独立性强。各层具有相对独立的功能，各层彼此不需知道各自的实现细节，而只要了解下层能提供什么服务、上层要求提供什么服务就可以了。Copyright 2013-2014 J.Mu, KaiFeng

8、 University 计算机网络基础计算机网络基础 基本概述基本概述设计灵活。设计灵活。当某层发生变更时，只要接口关系保持不变，就不会对上下层产生影响，而仅仅是本层内部的变化。易于实现和维护。易于实现和维护。分层结构使得实现一个大的复杂的网络系统变得简单和容易。易于标准化。易于标准化。每一层的功能和所提供的服务均已有明确的说明。Copyright 2013-2014 J.Mu, KaiFeng University 计算机网络基础计算机网络基础 基本概述基本概述网络协议：网络协议：网络协议：网络协议：网络中各方相互通信所遵守的规则；从层次角度说，网络协议是网络中所有同等层协议和接口协议的集合

9、。网络协议组成的三要素：三要素：语义、语法和时序。Copyright 2013-2014 J.Mu, KaiFeng University 计算机网络基础计算机网络基础 基本概述基本概述语义语义规定了通信双方要发出的控制信息、执行的动作和返回的应答等；语法语法规定通信双方彼此应该如何操作，即确定协议元素的格式；时序时序（也称定时、同步）是对事件实现顺事件实现顺序的详细说明序的详细说明，指出事件的顺序和速率匹配等。Copyright 2013-2014 J.Mu, KaiFeng University 计算机网络基础计算机网络基础 基本概述基本概述网络服务：网络服务：从通信角度看，各层所提供的的

10、服务有两种形式：面向连接的服务面向连接的服务和无连接的服务无连接的服务面向连接的服务：面向连接的服务：所谓“连接”，是指在同等层的两个同等实体间所设定的逻辑通路。利用建立的连接进行数据传输的方式就是面向连接的服务。面向连接的服务过程可分为三部分：建立连接、传输数据和撤消连接。Copyright 2013-2014 J.Mu, KaiFeng University 计算机网络基础计算机网络基础 基本概述基本概述无连接服务：无连接服务：该类服务的过程类似于邮政系统的信件通信。无论何时，计算机都可以向网络发送想要发送的数据。通信前，无须在两个同等层实体之间事先建立连接，通信链路资源完全在数据传输过程

11、中动态地进行分配。 Copyright 2013-2014 J.Mu, KaiFeng University 计算机网络基础计算机网络基础 基本概述基本概述在网络体系结构中，“服务服务”、“功能功能”和和“协议协议” 是完全不同的概念。服务：服务：是某层次对上一层的支持，属于外观的表象；功能：功能：是本层内部的活动，是为了实现对外服务应从事的工作；Copyright 2013-2014 J.Mu, KaiFeng University 计算机网络基础计算机网络基础 基本概述基本概述协议：协议：相当于一种工具，层次“内部”的功功能能和“对外”的服务服务都是在本层“协议协议”的支持下完成的。网络中

12、低层通过服务访问点向相邻高层提供服务，而高层则通过原语或过程调用低层的服务。Copyright 2013-2014 J.Mu, KaiFeng University 计算机网络基础计算机网络基础 OSI参考模型参考模型 国际标准化组织ISO于1977年成立了信息技术委员会TC97专门进行网络体系结构标准化的工作。在综合了已有的计算机网络体系结构的基础上，经过多次讨论研究，最后公布了网络体系结构的七层参考模型RM，简写为OSI/RM。Copyright 2013-2014 J.Mu, KaiFeng University 计算机网络基础计算机网络基础 OSI参考模型参考模型 表示层协议应用层表示

13、层会话层传输层网络层数据链路层物理层应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层物 理 媒 体网络层数据链路层物理层 应用层协议 会话层协议 传输层协议系统 A系统 BCopyright 2013-2014 J.Mu, KaiFeng University 计算机网络基础计算机网络基础 OSI参考模型参考模型国际著名的组织国际著名的组织nISO：国际标准化组织nIEEE：电子与电气工程师学会nCCITT：原国际电报电话咨询委员会nITU-T：国际电信联盟电信技术分会nEIA：(美国)电子工业协会nANSI：美国国家标准学会Copyright 2013-2014 J.Mu, KaiFeng U

14、niversity 计算机网络基础计算机网络基础 OSI参考模型参考模型1. 物理层概述物理层概述n物理层物理层是OSI参考模型中的最低层，也是最基础的一层。物理层物理层既不是指连接计算机的具体物理设备，也不是指负责信号传输的具体物理介质，而是指物理介质上为上一层(数据链路层)提供传输比特流的一个物理连物理连接接。物理层屏蔽掉了具体的通信介质、通信设备和通信方式的差异，为数据链路层提供服务。物理层的主要任务物理层的主要任务是为通信双方的数据传输提供物理连接，并在物理连接上透明地传输比特流。物理层的数据传输单位是位位(比特)。Copyright 2013-2014 J.Mu, KaiFeng U

15、niversity 计算机网络基础计算机网络基础 OSI参考模型参考模型Copyright 2013-2014 J.Mu, KaiFeng University 计算机网络基础计算机网络基础 OSI参考模型参考模型DCEDCEDTEDTEDTE/DCE模型模型通 信 子 网物理链路注：注：DCE:数据通信设备，DTE:数据终端设备 Copyright 2013-2014 J.Mu, KaiFeng University 计算机网络基础计算机网络基础 OSI参考模型参考模型L L2 2 D DA AT TA A0 01 10 00 01 10 01 11 10 01 10 01 11 10 01

16、 11 10 01 10 01 10 01 10 0物物理理层层比比特特流流L L2 2 D DA AT TA A0 01 10 00 01 10 01 11 10 01 10 01 11 10 01 11 10 01 10 01 10 01 10 0物物理理层层比比特特流流传传输输媒媒体体发发送送端端数数据据链链路路层层的的数数据据接接收收端端数数据据链链路路层层的的数数据据2. 物理层的功能物理层的功能ITU-T对物理层的定义定义：利用机械的、电气的、功能的和规程的特性在DTE和DCE之间实现对物理信道的建立、维持和拆除功能。 建立、维持和拆除物理连接：建立、维持和拆除物理连接：为两个数据

17、链路层实体之间进行数据传输建立、维持和拆除相应的物理连接Copyright 2013-2014 J.Mu, KaiFeng University 计算机网络基础计算机网络基础 OSI参考模型参考模型位同步传输：位同步传输：在物理连接上，数据一般是串行传输。物理层要保证信息按比特传输的正确性(即比特同步，可以是同步传输，也可以是异步传输) 。物理层管理：物理层管理：物理层内的一切活动管理实现四大特性的匹配：实现四大特性的匹配：物理层要实现其机械特性、电气特性、功能特性和规程特性的匹配。Copyright 2013-2014 J.Mu, KaiFeng University 计算机网络基础计算机网

18、络基础 OSI参考模型参考模型机械特性：机械特性：也称物理特性，它规定了DTE和DCE之间连接器的几何参数，包括形状、几何尺寸、引线数目和排列方式等。电气特性：电气特性：规定了DTE与DCE之间多条信号线的电气参数及有关电路的特征，如电气接口连接方式、信号源输入/输出阻抗、信号电压范围、传输速率和距离的限制等。Copyright 2013-2014 J.Mu, KaiFeng University 计算机网络基础计算机网络基础 OSI参考模型参考模型n功能特性：功能特性：对接口各信号线的含义、功能及各信号之间的对应关系给出了确切的定义，说明某些连线上出现的某一电平的电压所表示的意义。Copyr

19、ight 2013-2014 J.Mu, KaiFeng University 计算机网络基础计算机网络基础 OSI参考模型参考模型规程特性：规程特性：规定了DTE和DCE之间各接口信号线实现数据传输时的控制过程，也就是在物理连接的建立、维持和拆除时，各信号线的动作规则和步骤等。Copyright 2013-2014 J.Mu, KaiFeng University 计算机网络基础计算机网络基础 OSI参考模型参考模型3. 数据链路层数据链路层Copyright 2013-2014 J.Mu, KaiFeng University 计算机网络基础计算机网络基础 OSI参考模型参考模型11010

20、1111101011101010110101011L L3 3 DATADATADHDHDTDT数据链路层数据链路层数据帧数据帧发送端网络层的数据发送端网络层的数据发送端物理层发送端物理层110101111101011101010110101011L L3 3 DATADATADHDHDTDT数据链路层数据链路层数据帧数据帧接收端网络层的数据接收端网络层的数据接收端物理层接收端物理层Copyright 2013-2014 J.Mu, KaiFeng University 计算机网络基础计算机网络基础 OSI参考模型参考模型3. 数据链路层数据链路层Copyright 2013-2014 J.M

21、u, KaiFeng University 计算机网络基础计算机网络基础 OSI参考模型参考模型4. 网络层网络层L L3 3 DATADATAL L4 4 DATADATANHNH网络层网络层数据包数据包发送端传输层的数据发送端传输层的数据发送端数据链路层发送端数据链路层L L3 3 DATADATAL L4 4 DATADATANHNH网络层网络层数据包数据包接收端传输层的数据接收端传输层的数据接收端数据链路层接收端数据链路层Copyright 2013-2014 J.Mu, KaiFeng University 计算机网络基础计算机网络基础 OSI参考模型参考模型5. 其他各层其他各层5

22、.1 传输层传输层 资源子网与通信子网的接口与桥梁 提供通信子网端到端的可靠传输 网络体系结构中最重要的部分5.2 会话层会话层 为进程之间建立、维护呵结束会话连接 提供面向用户的连接服务Copyright 2013-2014 J.Mu, KaiFeng University 计算机网络基础计算机网络基础 OSI参考模型参考模型5. 其他各层其他各层5.3 表示层表示层 信息的内容和表示形式，即0、1代码如何表示信息 提供不同系统间信息的编码5.4 应用层应用层 计算机网络与最终用户的接口 为用户提供各种服务，如FTP、E-mail小问题：小问题：QQ是应用层的一部分吗？是应用层的一部分吗？C

23、opyright 2013-2014 J.Mu, KaiFeng University 计算机网络基础计算机网络基础 OSI参考模型参考模型6. 数据封装和解封数据封装和解封Copyright 2013-2014 J.Mu, KaiFeng University 计算机网络基础计算机网络基础 TCP/IP体系结构体系结构小问题小问题1：有了有了OSI/RM，为什么还需要，为什么还需要TCP/IP？小问题小问题2：什么是什么是TCP/IP？小问题小问题3： OSI/RM与与TCP/IP有什么关系？有什么关系？Copyright 2013-2014 J.Mu, KaiFeng University

24、 计算机网络基础计算机网络基础 TCP/IP体系结构体系结构物理层物理层数据链路层数据链路层网络层网络层传输层传输层会话层会话层表示层表示层应用层应用层网络层网络层传输层传输层应用层应用层网络接口层网络接口层OSIOSI的参考模式的参考模式TCPTCP/ /IPIP的参考模式的参考模式OSI/RM与与TCP/IP之间的关系之间的关系Copyright 2013-2014 J.Mu, KaiFeng University 计算机网络基础计算机网络基础 TCP/IP体系结构体系结构1. 网络接口层网络接口层 负责网际层与通信介质间的数据收发 未有协议，提供各种网络的灵活性接入2. 网际层网际层 I

25、nternet正式定义的第一层 响应传输层的请求，为传输层提供服务 处理ICMP报文、路由、流量控制和拥塞问题ICMP、IGMP、IP、ARP与RARP协议Copyright 2013-2014 J.Mu, KaiFeng University 计算机网络基础计算机网络基础 TCP/IP体系结构体系结构3. 传输层传输层 提供端到端的通信，与OSI/RM中的传输层比较类似 主要包括TCP协议、UDP协议4. 应用层应用层 与OSI/RM中的高三层功能类似 提供各种用户需要的网络的服务 FTP、HTTP、DNS与SMTP协议等Copyright 2013-2014 J.Mu, KaiFeng U

26、niversity 计算机网络基础计算机网络基础 TCP/IP协议集协议集SMTPFTPDNSSNMPNFSHTTPTEL-NETTCPUDPICMPIGMPIPARPRARPLANMANWAN应用层应用层传输层传输层网际层网际层网络接口层网络接口层Copyright 2013-2014 J.Mu, KaiFeng University 计算机网络基础计算机网络基础 TCP/IP协议集协议集n网际协议网际协议IPqIP协议主要是完成无连接的数据报传输和路由功能。qIP协议的任务是对数据包进行相应的寻址和路由，并从一个网络转发到另一个网络。q IP协议的另一项工作是分割和重编在传输层被分割的数据

27、包。当接收端接收到数据包后，IP协议将所有的片段重新组合形成原始的数据（中间结点不可能重组）。q IP是一个无连接的协议。无连接是指主机之间不建立用于可靠通信的端到端的连接，源主机只是简单地将IP数据包发送出去，而数据包可能会丢失、重复、延迟时间大或者IP包的次序会混乱。因此，要实现数据包的可靠传输，就必须依靠高层的协议或应用程序，如传输层的TCP协议。Copyright 2013-2014 J.Mu, KaiFeng University 计算机网络基础计算机网络基础 TCP/IP协议集协议集n可以看出一条完整数据报由四部分组成n第三部分是该数据报采用的协议n第四部分是数据报传递的数据内容n

28、其中IP头的结构如表所示。版本（版本（4位）位）头长度（头长度（4位）位）服务类型（服务类型（8位）位）封包总长度（封包总长度（16位）位）封包标识（封包标识（16位）位）标志（标志（8位）位）片断偏移地址（片断偏移地址（8位）位）存活时间（存活时间（8位）位）协议（协议（8位）位）校验和（校验和（16位）位）来源来源IP地址（地址（32位）位）目的目的IP地址（地址（32位）位）选项（可选）选项（可选）填充（可选）数据数据以太网数据包头以太网数据包头IP头头TCP/UDP/ICMP/IGMP头头数据数据Copyright 2013-2014 J.Mu, KaiFeng University

29、计算机网络基础计算机网络基础 TCP/IP协议集协议集nIP头结构在所有协议中都是固定的，对表说明如下：头结构在所有协议中都是固定的，对表说明如下：n（1）字节和数字的存储顺序是从右到左，依次是从低位到高位，而网络存储顺序）字节和数字的存储顺序是从右到左，依次是从低位到高位，而网络存储顺序是从左到右，依次从低位到高位。是从左到右，依次从低位到高位。n（2）版本：占第一个字节的高四位。头长度：占第一个字节的低四位。）版本：占第一个字节的高四位。头长度：占第一个字节的低四位。n（3）服务类型：前）服务类型：前3位为优先字段权，现在已经被忽略。接着位为优先字段权，现在已经被忽略。接着4位用来表示最小

30、延位用来表示最小延迟、最大吞吐量、最高可靠性和最小费用。迟、最大吞吐量、最高可靠性和最小费用。n（4）封包总长度：整个）封包总长度：整个IP报的长度，单位为字节。报的长度，单位为字节。n（5）存活时间：就是封包的生存时间。通常用通过的路由器的个数来衡量，比如）存活时间：就是封包的生存时间。通常用通过的路由器的个数来衡量，比如初始值设置为初始值设置为32，则每通过一个路由器处理就会被减一，当这个值为，则每通过一个路由器处理就会被减一，当这个值为0的时候就会的时候就会丢掉这个包，并用丢掉这个包，并用ICMP消息通知源主机。消息通知源主机。n（6）协议：定义了数据的协议，分别为：）协议：定义了数据的

31、协议，分别为：TCP、UDP、ICMP和和IGMP。n（7）检验和：校验的首先将该字段设置为）检验和：校验的首先将该字段设置为0，然后将，然后将IP头的每头的每16位进行二进制取位进行二进制取反求和，将结果保存在校验和字段。反求和，将结果保存在校验和字段。n（8）来源）来源IP地址：将地址：将IP地址看作是地址看作是32位数值则需要将网络字节顺序转化位主机字位数值则需要将网络字节顺序转化位主机字节顺序。转化的方法是：将每节顺序。转化的方法是：将每4个字节首尾互换，将个字节首尾互换，将2、3字节互换。字节互换。n（9）目的）目的IP地址：转换方法和来源地址：转换方法和来源IP地址一样。地址一样。

32、Copyright 2013-2014 J.Mu, KaiFeng University 计算机网络基础计算机网络基础 TCP/IP协议集协议集Copyright 2013-2014 J.Mu, KaiFeng University 计算机网络基础计算机网络基础 TCP/IP协议集协议集IP协议功能协议功能n寻址和路由n分段和重组n无连接n不可靠n尽力交付Copyright 2013-2014 J.Mu, KaiFeng University 计算机网络基础计算机网络基础 TCP/IP协议集协议集n 网际控制报文协议网际控制报文协议ICMP q ICMP主要用于网络层的差错与控制报文的传输。q

33、ICMP为IP协议提供差错报告。q当中间网关发现传输的IP包出现错误时，ICMP协议立即向信源机发送ICMP报文，报告出错情况，信源机以便采取相应纠正措施。qICMP能够报告的一些普通错误类型有目标无法到达、阻塞等。 Copyright 2013-2014 J.Mu, KaiFeng University 计算机网络基础计算机网络基础 TCP/IP协议集协议集n通过ICMP协议，主机和路由器可以报告错误并交换相关的状态信息。在下列情况中，通常自动发送ICMP消息：qIP数据报无法访问目标。qIP路由器（网关）无法按当前的传输速率转发数据报。qIP路由器将发送主机重定向为使用更好的到达目标的路由

34、。nICMP协议的结构如图所示Copyright 2013-2014 J.Mu, KaiFeng University 计算机网络基础计算机网络基础 TCP/IP协议集协议集n可使用Ping命令发送ICMP回应请求消息，来捕获ICMP包。n使用Ping命令，可以检测网络或主机通讯故障并解决常见的TCP/IP连接问题。分析Ping指令的数据报，如图所示。 Copyright 2013-2014 J.Mu, KaiFeng University 计算机网络基础计算机网络基础 TCP/IP协议集协议集n网际主机组管理协议网际主机组管理协议IGMP q点到多点的数据包传输则要依靠网际主机组管理协议IG

35、MP完成 n地址解析协议地址解析协议ARP和反向地址解析协议和反向地址解析协议RARP计算机网络中各主机之间要进行通信时，必须要知道彼此的物理地址(MAC地址)。qARP协议是实现从IP地址到物理地址的映射，qRARP协议是实现从物理地址到网际地址的映射。qAddress Resolution Protocol，ARP Copyright 2013-2014 J.Mu, KaiFeng University 计算机网络基础计算机网络基础 TCP/IP协议集协议集nARP(地址解析协议)用于获得在同一物理网络中的主机的硬件地址。要在网络上通信必需知道对方主机的硬件地址，地址解析就是将主机 IP

36、地址映射为硬件地址的过程。nARP是一种将IP转化成以IP对应的网卡的物理地址的一种协议，或者说ARP协议是一种将IP地址转化成MAC地址的一种协议。n它靠维持在内存中保存的一张表来使IP得以在网络上被目标机器应答。Copyright 2013-2014 J.Mu, KaiFeng University 计算机网络基础计算机网络基础 TCP/IP协议集协议集n主机A首先广播一个ARP请求报文，请求互联网地址为IB的主机回答其物理地址PBn网上所有主机（包括B）都将收到该ARP请求，但只有B识别出自己的IB地址，并做出应答nB向A发回一个ARP响应，回答自己的物理地址PB。Copyright 2

37、013-2014 J.Mu, KaiFeng University 计算机网络基础计算机网络基础 TCP/IP协议集协议集ARP 响应AYXBZ主机 B 向 A 发送ARP 响应分组 主机 A 广播发送ARP 请求分组 ARP 请求ARP 请求ARP 请求ARP 请求00-00-C0-15-AD-1808-00-2B-00-EE-0A我是 ，硬件地址是 00-00-C0-15-AD-18我想知道主机 的硬件地址我是 硬件地址是 08-00-2B-00-EE-0AAYXBZ209.0.0

38、.600-00-C0-15-AD-18Copyright 2013-2014 J.Mu, KaiFeng University 计算机网络基础计算机网络基础 TCP/IP协议集协议集 (1) 当一台主机要与别的主机通信时，初始化 ARP 请求。当该 IP 断定 IP 地址是本地时，源主机在 ARP 缓存中查找目标主机的硬件地址。 (2) 如果找不到映射，ARP 建立一个请求，源主机 IP 地址和硬件地址会被包括在请求中，该请求通过广播，使所有本地主机均能被接收并处理。 (3) 该网段上的每台主机都收到广播并寻找相符的 IP 地址。 (4) 当目标主机断定请求中的 IP 地址与自己的相符时，直接

39、发送一个 ARP 答复，将自己的硬件地址传给源主机。源主机更新它的 ARP 缓存，源主机收到回答后便建立起了通信。Copyright 2013-2014 J.Mu, KaiFeng University 计算机网络基础计算机网络基础 TCP/IP协议集协议集n目标 IP 地址是一个远程网络主机的话，ARP 将广播一个路由器的地址。远程 IP 地址解析为硬件地址的过程描述如下。n(1) 初始化通信请求时，得知目标 IP 地址为远程地址。源主机在本地路由表中查找，若无，源主机认为是默认网关的 IP 地址。在 ARP 缓存中查找符合该网关记录的 MAC 地址。n(2) 若没找到该网关的记录，ARP将

40、广播请求网关地址而不是目标主机的地址。路由器用自己的硬件地址响应源主机的 ARP 请求。源主机则将数据包发送到路由器，以便转发到目标主机所在的网络，并最终到达目标主机。Copyright 2013-2014 J.Mu, KaiFeng University 计算机网络基础计算机网络基础 TCP/IP协议集协议集n(3) 在路由器上，由 IP 决定目标 IP 地址是本地还是远程。如果是本地，路由器用 ARP(缓存或广播)获得硬件地址。如果是远程，路由器在其路由表中查找该网关，然后运用ARP获得此网关的硬件地址。数据包被直接发送到下一个目标主机。n(4) 目标主机收到请求后，形成 ICMP 响应。

41、因源主机在远程网上，将在本地路由表中查找源主机网的网关。找到网关后，ARP 即获取它的硬件地址。n(5) 如果此网关的硬件地址不在 ARP 缓存中，则通过 ARP 广播获得。一旦它获得硬件地址，ICMP 响应就送到路由器上，然后传到源主机。Copyright 2013-2014 J.Mu, KaiFeng University 计算机网络基础计算机网络基础 TCP/IP协议集协议集nTCP协议协议端口是用来标识应用层的进程。若没有端口，传输层就无法知道数据应当交付给应用层的哪一个进程。qTCP协议是一种可靠的面向连接的协议，它提供全双工的可靠交付的服务。qTCP协议还要完成流量控制、协调收发双

42、方的发送与接收速度等功能，以达到正确传输的目的。 Copyright 2013-2014 J.Mu, KaiFeng University 计算机网络基础计算机网络基础 TCP/IP协议集协议集n传输控制协议（传输控制协议（TCP）的特点是：提供可靠的）的特点是：提供可靠的、面向连接的数据报传递服务。、面向连接的数据报传递服务。n传输控制协议可以做到如下的六点：传输控制协议可以做到如下的六点：q1、确保、确保IP数据报的成功传递。数据报的成功传递。q2、对程序发送的大块数据进行分段和重组。、对程序发送的大块数据进行分段和重组。q3、确保正确排序以及按顺序传递分段的数据。、确保正确排序以及按顺序

43、传递分段的数据。q4、通过计算校验和，进行传输数据的完整性检查。、通过计算校验和，进行传输数据的完整性检查。q5、根据数据是否接收成功发送消息。通过有选择的、根据数据是否接收成功发送消息。通过有选择的确认，也对没有收到的数据发送确认。确认，也对没有收到的数据发送确认。q6、为必须使用可靠的基于会话的数据传输的程序提、为必须使用可靠的基于会话的数据传输的程序提供支持，如数据库服务和电子邮件服务。供支持，如数据库服务和电子邮件服务。Copyright 2013-2014 J.Mu, KaiFeng University 计算机网络基础计算机网络基础 TCP/IP协议集协议集来源端口（2字节）目的端

44、口（2字节）序号（4字节）确认序号（4字节）头长度（4位）保留（6位）URGACKPSHRSTSYNPIN窗口大小（2字节）校验和（16位）紧急指针（16位）选项（可选）数据Copyright 2013-2014 J.Mu, KaiFeng University 计算机网络基础计算机网络基础 TCP/IP协议集协议集nTCP协议的头结构都是固定的，对表说明如下：协议的头结构都是固定的，对表说明如下：n（1）TCP源端口（源端口（Source Port）：）：16位的源端口包含初始化通信的端口号。源端口和位的源端口包含初始化通信的端口号。源端口和IP地址的作用是标识报文的返回地址。地址的作用是标

45、识报文的返回地址。n（2）TCP目的端口（目的端口（Destination Port）：）：16位的目的端口域定义传输的目的。这个端口位的目的端口域定义传输的目的。这个端口指明报文接收计算机上的应用程序地址接口。指明报文接收计算机上的应用程序地址接口。n（3）序列号（）序列号（Sequence Number）：）：TCP连线发送方向接收方的封包顺序号。连线发送方向接收方的封包顺序号。n（4）确认序号（）确认序号（Acknowledge Number）：接收方回发的应答顺序号。）：接收方回发的应答顺序号。n（5）头长度（）头长度（Header Length）：表示）：表示TCP头的双四字节数，如

46、果转化为字节个数需要乘头的双四字节数，如果转化为字节个数需要乘以以4。n（6）URG：是否使用紧急指针，：是否使用紧急指针，0为不使用，为不使用，1为使用。为使用。n（7）ACK：请求：请求/应答状态。应答状态。0为请求，为请求，1为应答。为应答。n（8）PSH：以最快的速度传输数据。：以最快的速度传输数据。n（9）RST：连线复位，首先断开连接，然后重建。：连线复位，首先断开连接，然后重建。n（10）SYN：同步连线序号，用来建立连线。：同步连线序号，用来建立连线。n（11）FIN：结束连线。如果：结束连线。如果FIN为为0是结束连线请求，是结束连线请求，FIN为为1表示结束连线。表示结束连

47、线。n（12）窗口大小（）窗口大小（Window）：目的机使用）：目的机使用16位的域告诉源主机，它想收到的每个位的域告诉源主机，它想收到的每个TCP数数据段大小。据段大小。n（13）校验和（）校验和（Check Sum）：这个校验和和）：这个校验和和IP的校验和有所不同，不仅对头数据进行校的校验和有所不同，不仅对头数据进行校验还对封包内容校验。验还对封包内容校验。n（14）紧急指针（）紧急指针（Urgent Pointer）：当）：当URG为为1的时候才有效。的时候才有效。TCP的紧急方式是发送紧的紧急方式是发送紧急数据的一种方式。急数据的一种方式。Copyright 2013-2014 J

48、.Mu, KaiFeng University 计算机网络基础计算机网络基础 TCP/IP协议集协议集Copyright 2013-2014 J.Mu, KaiFeng University 计算机网络基础计算机网络基础 TCP/IP协议集协议集Copyright 2013-2014 J.Mu, KaiFeng University 计算机网络基础计算机网络基础 TCP/IP协议集协议集Copyright 2013-2014 J.Mu, KaiFeng University 计算机网络基础计算机网络基础 TCP/IP协议集协议集Copyright 2013-2014 J.Mu, KaiFeng University 计算机网络基础计算机网络基础 TCP/IP协议集协议集nUDP协议协议 qUDP协议是一种不可靠的无