第二章 TCP IP

1、第二章： TCP/IP协议族网络层协议IP地址nIP地址长32bit。4个字节。FF.FF.FF.FF 55n5类不同的互联网地址格式qA类：0NNNNNNN.host.host.host 到 55 qB类：10NNNNNN.network.host.host 到 55qC类：110NNNNNwork.host 到 55qD类：1110NNNN.组播组.组播组.组播 到 55网络层协议IP地

2、址n计算机区别四类地址的方法。用二进制方法看第一个字节。q0是A类地址q10是B类地址q110是C类地址q1110是D类地址n我们区分四类地址的方法。也是看第一字节q=127是A类地址q128-191是B类地址 q192-223是C类地址q224-239是D类地址网络层协议IP地址n主机地址全为1：广播地址，目的端为给定网络上的所有主机。55n主机地址全为0：网络n本机地址n内网地址n保留地址网络层协议IP地址n除了IP地址以外，主机还需要知道有多少比特用于子网号及多少比特用于主机号。这是在引导通过子网掩码来确定的。这个掩码是一个32bit的值，其中值为

3、1的比特留给网络号和子网号，为0的比特留给主机号。qA类地址：qB类地址：qC类地址：n区分网络ID和主机IDn确定目的地是本地网络还是远程网络网络层协议IP地址n使用A、B、C类地址的网络可以进一步划分子网段，称为子网。n用主机号的高位来标识子网号。q如申请到了/，而有200多分枝机构。n/n这样划出了256个子网。网络层协议IP地址n常见掩码。需要熟记q1111 1111 255q1000 0000 128q1100

4、0000 192q1110 0000 224q1111 0000 240q1111 1000 248q1111 1100 252网络层协议IP地址n主机A：21/48n主机B：18/29A：19216850111 1001B：19216850111 0110掩码：2552552551111 1000n主机A子网：20n主机B子网：12nA子网广播：27nB子网广播：19n问题：21/54网络

5、层协议IP地址n公有地址（Public address）由Inter NIC（Internet Network Information Center 因特网信息中心）负责。这些IP地址分配给注册并向Inter NIC提出申请的组织机构。通过它直接访问因特网。 n私有地址（Private address）属于非注册地址，专门为组织机构内部使用。以下列出留用的内部私有地址A类 -55B类 -55C类 -55 网络层协议IP地址n变长子网掩码（VLSM）n无类域间路由C

6、IDRq用于帮助减缓IP地址耗尽和路由表增大的问题。q多个C类地址块可以被组合或聚合在一起以生成更大的无类别IP地址集（也就是说，我们可以用一个CIDR的聚合体来表示一组C类地址）网络层协议IP地址Bit 0 Bit 15 Bit 16 Bit 3120Bytes网络层协议IP地址n版本：V4n报头长度：它是以32比特为单位的。最常见的是5(不含IP选项，20B)，也有为6的(含IP选项，24B)。nTOS(服务类型)：IP协议是一个不保证质量的协议。它通过 TOS来弥补一下其QOS的不足。其8个比特的含义如下：n个比特的优先级指明本数据报的优先级，允许发送方表示数据报的重要程度。优先级从0到

7、7，其中“0”表示普通用户优先级，“7”表示网络控制优先级。n D、T、R表示本数据报希望的传输类型。D=1表示低时延，T=1表示高吞吐量，R=1表示高可靠性。注意，优先级对网络没有强制性，目前大多数网络对此一般不作处理，但为技术的进一步的提供了手段。优先级 D T R 保留0357网络层协议IP地址nIPv4采用32位地址空间，可以提供约42亿个地址。虽然数目巨大，但该协议的开发人员当时并未料到因特网发展会如此迅速。虽说网络地址转换（NAT）和无类域间路由（CIDR）等技术会使IPv4的使用寿命延长几年，但迟早IPv4会跟不上因特网的发展需求。 nIPv6的128位地址空间有望带来大得常人无

8、法想象的空间。那么究竟有多少个地址呢？大约3.4x1038个。如果说这过于抽象，不妨这么去想：IPv6在每平方米地球表面上提供的地址数多达6.5x1023，即655,570,793,348,866,943,898,599个。 n除了地址数量多得多外，IPv6还弃用了IPv4采用的熟悉的“点分四元组”格式（如54）。相反，IPv6采用十六进制符号，以冒号取代了圆点。FEDC:BA98:7654:3210:FEDC:BA98:7654:3210地址结构就是一个例子。 网络层协议IP地址网络层协议IP地址n总长度：指明IP数据报的长度，以字节为单位。数据报最长为216=64k字

9、节n 标识符、标志和分片偏移量：它们用于分片和重组。n链路层帧在每一种物理网络中都有一个最大长度限制，这个最大长度称为最大传输单元(Maximum Transfer Unit,MTU)。所以虽然IP数据报的最大长度可以达到64k，但在链路上传输的数据帧最大只能达到MTU。所以当IP数据报从IP层传到数据链路层和从一个MTU较大的的物理网络通过路由器达到另外一个MTU较小的网络的时候，主机和路由器先要将IP数据报划分成较小的数据单元，这个过程叫做数据报分片。较小的数据报在达到目的地之前不会进行重组，他们可以自由路由，到达目的地后他们会重新组合成原来的数据报，若在这个过程中，某一个数据报片丢失，整

10、个数据报将无法重组。在实际情况下，接收机在收到初始片后将启动一个重组定时器，如果在收到所有分片之前定时器超时，则接收机丢弃已收到的分片，不对数据报进行进行处理。IP规范要求：路由器必须接收所连网络中MTU大小的数据报；同时必须随时能够处理至少576B的数据报，对主机的要求也是如此网络层协议IP地址nTTL(Time To Live，生存时间)：它用来处理时延。它以秒为单位，指明了数据报在网络中的最长有效时间。路由器处理报头时，从TTL中减1；若数据报在路由器中排队而被延迟；则要从TTL中减去等待时间；若TTL=0则将它从网络中删除。n协议：它指明数据区中的数据格式，说明在IP的上一层(传输层)

11、所采用的协议，如(TCP、UDP)。当IP数据报到达对端以后，将按照“协议”来将数据报交给传输层进行相应处理。n头部校验和：对报头的CRC。nIP选项：包括时间戳、源站路由、路由器路由，IP数据报中可以没有这些选项。网络层协议ARP协议网络层协议ARP协议nMap IP EthernetnLocal ARPIP: Ethernet: 0800.0020.1111 IP: = ?I heard that broadcast. The message is for me. Here is my Ethernet a

12、ddress.I need the Ethernet address of .网络层协议ARP协议ARP Cache 08005. . .8 08004. . .ARP Cache 08004. . .ARPBroadcastIP Address = 8Hardware Address = 08004. . .IP Address = 9Hardware Address = 08007. . .ping 9ARouterBARPBroadcas

13、t for Router AARPfor Router BIP Address = 4Hardware Address = 08004. . .IP Address = 9Hardware Address = 08009. . .ARP Cache 08009. . . 08006. . .ARP Cache 08004. . .0800.108006.ping 9ARP Cache网络层协议ICMPApplicatio

14、nTransportInternetData LinkPhysicalDestination UnreachableEcho (Ping)OtherICMP1网络层协议ICMP8 16 32bit Type Code ChecksumIdentifier Sequence number Address mask Type 错误消息或信息消息。Code 每种消息类型具有多种不同代码。Checksum 计算校验和时，Checksum 字段设置为0。 Identifier 帮助匹配 Requests/Replies 的标识符，值可能为0。 Sequence Number 帮助匹配 Requests/

15、Replies 的序列号，值可能为0。 Address Mask 32位掩码地址。n55n知名的组播地址q所有主机q所有路由器nInternet group management protocol网际组管理协议q多播网关与参与多播传送的主机之间交换信息的协议。Im not a member so I wont respond.Im a member so I will respond.Im a member so I will respond.Im a member so I will respond.Are th

16、ere any members for Group XYZ?Host D传输层协议TCP、UDP 服务/端口(保留)：一共有216=65535个端口端口号关键字描述42NAMESERVER主机名字服务53DOMAIN域名服务67BOOTPS启动协议服务69TFTP简单文件传输111SUNRPC微系统公司RPC(远程过程调用)20FTP-DATA文件传输服务(数据连接)21FTP23TELNET远程登录服务25SMTP简单邮件服务42NAMESERVER主机名字服务53DOMAIN域名服务UDPTCP文件传输服务(控制连接)传输层协议nTCP是建立在IP协议之上，封装在IP数据区中，但它是在基于

17、无连接的IP协议之上提供面向连接的高可靠性数据传输和与进程通信的能力。它利用确认与超时重传、滑动窗口机制进行流控和拥塞控制来保证高可靠性的，同时，为了保证可靠性，它以牺牲效率为代价，在高适时要求场合不合适。传输层协议 源端口 目的端口 序号确认号头长 保留 码位 窗口031 校验和 紧急指针 可选项 填充数据.4102416传输层协议n序号：指出段中数据在发送端数据流中的位置。n确认号：指出本机希望下一个接收的字节的序号。n头长：指出以32比特为单位的段头长度。它是针对变长的“选项”域设计的。n码位：有些报文段是用于传输数据的，但有些报文段仅仅携带了确认信息，另一些报文段携带的是建立和关闭连接

18、的请求。它使用“码位”来指出段的目的与内容。这6个比特各位的意义如图：0 URG,紧急指针字段可用1 ACK,确认字段可用2 PSH,本报文段请求急迫(PUSH)操作3 RST,连接复位4 SYN,序号同步，用于建立连接中的同步5 FIN,发送方字节流结束传输层协议 三步握手三步握手传输层协议通过改变窗口的大小可以获得端到端的流量控制通过改变窗口的大小可以获得端到端的流量控制使用滑动窗口进行流控。使用滑动窗口进行流控。开始的时候窗口比较小，然后开始增长直到有错误发生时为止。开始的时候窗口比较小，然后开始增长直到有错误发生时为止。窗口的滑动依赖于网络性能。窗口的滑动依赖于网络性能。窗口窗口(滑动

19、窗口滑动窗口)：用于通知接收端接收缓冲区的大小。：用于通知接收端接收缓冲区的大小。传输层协议TelnetClient#2TelnetClient#1LarryFTPClientWebClientFTPServerTelnetServerWebServerMoreCurly传输层协议ConnectionClient SocketServer SocketTelnet Client #1 to Server(,TCP,1027)(,TCP,23)Telnet Client #2 to server(,T

20、CP,1028)(,TCP,23)FTP Client to FTP server(,TCP,1027)(,TCP,21)Web Client to Web Server(,TCP,1029)(,TCP,80)传输层协议nUDP建立在IP协议之上，它封装在IP数据区中，同IP协议一样提供无连接数据报传输。相对于IP协议，它唯一增加的能力是提供协议端口，以保证进程通信。UDP报文格式如下： UDP源端口 UDP信宿端口 长度 UDP校验和数据.03116应用层协议DHCPnDHCP（Dynamic Host Conf

21、iguration Protocol）动态主机配置协议 ：q使网络管理员能够集中管理和自动分配 IP 网络地址qDHCP 使用了租约的概念应用层协议DHCPn1.发现阶段 qDHCP客户机以广播方式发送DHCP discover发现信息来寻找DHCP服务器 n2.提供阶段 q接收到DHCP discover发现信息的DHCP服务器都会做出响应，它从尚未出租的IP地址中挑选一个分配给DHCP客户机，向DHCP客户机发送一个包含出租的IP地址和其他设置的DHCP offer提供信息 n3.选择阶段 q即DHCP客户机选择某台DHCP服务器提供的IP地址的阶段。如果有多台DHCP服务器向DHCP客户

22、机发来的DHCP offer提供信息，则DHCP客户机只接受第一个收到的DHCP offer提供信息，然后它就以广播方式回答一个DHCP request请求信息 n确认阶段 q即DHCP服务器确认所提供的IP地址的阶段。当DHCP服务器收到DHCP客户机回答的DHCP request请求信息之后，它便向DHCP客户机发送一个包含它所提供的IP地址和其他设置的DHCP ack确认信息，告诉DHCP客户机可以使用它所提供的IP地址 .应用层协议DHCPn5.重新登录 q重新登录网络，不需要再发送DHCP discover发现信息了，直接发送包含前一次所分配的IP地址的DHCP request请求信

23、息。当DHCP服务器收到这一信息后，它会尝试让DHCP客户机继续使用原来的IP地址，并回答一个DHCP ack确认信息。如果此IP地址已无法再分配给原来的DHCP客户机使用时，则DHCP服务器给 DHCP客户机回答一个DHCP nack否认信息。当原来的DHCP客户机收到此DHCP nack否认信息后，它就必须重新发送DHCP discover发现信息来请求新的IP地址。 n6.更新租约 qDHCP服务器向DHCP客户机出租的IP地址一般都有一个租借期限，期满后DHCP服务器便会收回出租的IP地址。如果DHCP客户机要延长其IP租 约，则必须更新其IP租约。DHCP客户机启动时和IP租约期限过

24、一半时，DHCP客户机都会自动向DHCP服务器发送更新其IP租约的信息。 典型试题分析(2008年下)典型试题分析(2008年下)典型试题分析(2008年下)典型试题分析(2008年下)典型试题分析(2008年下)典型试题分析(2008年下)典型试题分析(2008年下)典型试题分析(2008年下)典型试题分析(2008年上)典型试题分析(2008年上)典型试题分析2007年下典型试题分析2007年下典型试题分析2007年下典型试题分析2007年下典型试题分析2007年下典型试题分析典型试题分析典型试题分析典型试题分析典型试题分析n2007 上n路由汇聚（Route Summarization）

25、是把小的子网汇聚成大的网络，下面 4 个子网：/24、/24、/24 和 /24，进行路由汇聚后的网络地址是（25）。 （25）A. /21 B. /22 C. /22 D. /20 典型试题分析n2007 上n以下地址中属于 D 类地址的是（27）。 （27）A. 224. 116. 213. 0 B. 110. 105. 207. 0 C. 10. 105. 205. 0 D. 192. 168. 0

26、. 7 典型试题分析n2007 上n以下关于 DHCP 服务的说法中正确的是（36）。 （36）A. 在一个子网内只能设置一台 DHCP 服务器，以防止冲突 B. 在默认情况下，客户机采用最先到达的 DHCP 服务器分配的 IP 地址 C. 使用 DHCP 服务，无法保证某台计算机使用固定 IP 地址 D. 客户端在配置时必须指明 DHCP 服务器 IP 地址，才能获得 DHCP 服务 典型试题分析n2007 上n局域网中某主机的 IP 地址为 2/20，该局域网的子网掩码为（52），最多可以连接的主机数为（53）。 （52）A. B. 255.

27、255.254.0 C. D. （53）A. 4094 B. 2044 C. 1024 D. 512 典型试题分析n2007上n下面的地址中，属于私网地址的是（54）。 （54）A. B. C. 40 D. 96 典型试题分析n2007 上n一个主机的 IP 地址是 2/24，该主机所属的网络地址是（55）。 （55）A. B. C. D. 典型试题

28、分析n2007上n某端口的 IP 地址为 31/26，则该 IP 地址所在网络的广播地址是（58） （58）A. 55 B. 29 C. 91 D. 52 典型试题分析 1. 匿名 FTP 访问通常使用 _(20)_ 作为用户名。 （ 20 ） A. guest B. email 地址 C. anonymous D. 主机 id 2.属于网络 /21 的地址是 _(48)_ 。 （ 48 ） A. B. C. 112.1

29、0.217.0 D. 4. 设有下面 4 条路由： /24 、 /24 、 /24 和 /24 ，如果进行路由汇聚，能覆盖这 4 条路由的地址是 _(49)_ 。（ 49 ） A. /21 B. /22 C. /22 D. /23 5.网络 /24 和 /24 经过路由汇聚，得到的网络地址是 _(50)_ 。 （ 50 ） A. /22 B. /21 C. /22 D. /247.以下给出的地址中，属于子网192168151928的主机地址是（42）。 (