TCPIP结课作业.

1、秦皇岛职业技术学院信息工程系TCP/IP结课论文专业： 物联网 班级： 1140202 题目： TCP/IP协议在现实技术中的应用 姓名： 杨敬 结课设计1. TCP/IP协议并不完全符合OSI的七层参考模型。传统的开放式系统互连参考模型，是一种通信协议的7层抽象的参考模型,其中每一层执行某一特定任务。该模型的目的是使各种硬件在相同的层次上相互通信。这7层是:物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。而TCP/IP通讯协议采用了4层的层级结构，每一层都呼叫它的下一层所提供的网络来完成自己的需求。这4层分别为： 应用层：应用程序间沟通的层，如简单电子邮件传输（SMTP）、文件传

2、输协议（FTP）、网络远程访问协议（Telnet）等。 传输层：在此层中，它提供了节点间的数据传送，应用程序之间的通信服务，主要功能是数据格式化、数据确认和丢失重传等。如传输控制协议（TCP）、用户数据报协议（UDP）等，TCP和UDP给数据包加入传输数据并把它传输到下一层中，这一层负责传送数据，并且确定数据已被送达并接收。 互连网络层：负责提供基本的数据封包传送功能，让每一块数据包都能够到达目的主机（但不检查是否被正确接收），如网际协议（IP）。 网络接口层（主机-网络层）：接收IP数据报并进行传输，从网络上接收物理帧，抽取IP数据报转交给下一层，对实际的网络媒体的管理，定义如何使用实际网络

3、（如Ethernet、Serial Line等）来传送数据。 七层协议TCP/IP协议包括TCP、IP、UDP、ICMP、RIP、TELNETFTP、SMTP、ARP、TFTP等许多协议，这些协议一起称为TCP/IP协议。以下我们对协议族中一些常用协议英文名称和用途作一介绍： TCP传输控制协议 IP网间网协议 UDP用户数据报协议 ICMP互联网控制信息协议 SMTP简单邮件传输协议 SNMP简单网络管理协议 FTP文件传输协议 ARP地址解析协议 从协议分层模型方面来讲，TCP/IP由四个层次组成：网络接口层、网间网层、传输层、应用层。 其中： 网络接口层 这是TCP/IP软件的最低层，负

4、责接收IP数据报并通过网络发送之，或者从网络上接收物理帧，抽出IP数据报，交给IP层。 网间网层 负责相邻计算机之间的通信。其功能包括三方面。一、处理来自传输层的分组发送请求，收到请求后，将分组装入IP数据报，填充报头，选择去往信宿机的路径，然后将数据报发往适当的网络接口。二、处理输入数据报：首先检查其合法性，然后进行寻径-假如该数据报已到达信宿机，则去掉报头，将剩下部分交给适当的传输协议；假如该数据报尚未到达信宿，则转发该数据报。三、处理路径、流控、拥塞等问题。 传输层 提供应用程序间的通信。其功能包括：一、格式化信息流；二、提供可靠传输。为实现后者，传输层协议规定接收端必须发回确认，并且假

5、如分组丢失，必须重新发送。 应用层 向用户提供一组常用的应用程序，比如电子邮件、文件传输访问、远程登录等。远程登录TELNET使用TELNET协议提供在网络其它主机上注册的接口。TELNET会话提供了基于字符的虚拟终端。文件传输访问FTP使用FTP协议来提供网络内机器间的文件拷贝功能。2.（1）结构：IP 数据包也分为"标头"和"数据"两个部分。"标头"部分主要包括版本、长度、IP 地址等信息，"数据"部分则是 IP 数据包的具体内容IP 数据包的"标头"部分的长度为 20 到 60 字节，整个

6、数据包的总长度最大为 65,535 字节。因此，理论上，一个 IP 数据包的"数据"部分，最长为 65,515 字节。前面说过，以太网数据包的"数据"部分，最长只有 1500 字节。因此，如果 IP 数据包超过了 1500 字节，它就需要分割成几个以太网数据包，分开发送了。过程：主机A与主机B通信,A Ping B,图:A-交换机-B,AB同一子网A , ping数据包用的是ICMP协议，IP协议的一个子协议，位于三层，包含A的IP，B的IP,三层进行IP封装成包,进入二层B , A,B处于相同子网,查看缓存中对与目的对应得B第2层mac地址,如果存在，

7、直接进行第2层封装成帧，经物理层信号编码，以0101010010这样的bits流传输在网络介质上。C , 如果不存在B的MAC，则发送ARP广播请求B的MAC，ARP数据包经物理层进入交换机端口，需要进行源端口号学习，目的端口查找，B响应ARP请求，交换机又可以学习一目的MAC地址与哪个端口对应，在下次传送数据时就不再需要对所有端口进行广播了。B通过ARP单播把B的MAC响应给A,此时再返回(2)的处理过程。D , 当再进行A与B之间数据包转发，将直接用B的MAC地址封装，数据转发得以高速交换主机A与主机C通信，A Ping C,图:A-交换机-路由器M-路由器N-交换机-C，AC不同子网A

8、, 两个机器不在同一子网内，A要与目的C通信，A要向“缺省网关”发出ARP包，而“缺省网关”的IP地址已经在A系统软件中设置。这个IP地址实际上对应路由器M的E0的IP地址。所以A对“缺省网关”的IP地址广播出一个ARP请求时，路由器M的E0口的MAC回复给A，此时A数据包的目的MAC替换为M的E0口MAC。B , MAC替换后，经物理层，传输到交换机物理层，再传到交换机数据链路层，再经数据数据链路层到物理层。C , 经bit流传到路由器M的物理层，然后传到数据链路层，二层解封装，目的IP与路由器M三层IP路由表比较，若匹配正确，交给上层处理，否则会缓存数据包内容，然后根据目标地址查找路由表找

9、到相关表项，得到NEXT HOP及出接口的MAC地址，用这两个地址作为新的目的及源MAC地址封装事先缓存的数据包，然后转发，这个过程称为帧的重写（REWRITE）。D , 重复进行MAC替换后， 在路由器N中，找到与目的IP匹配表项，若N中存在C对应的MAC表项，则数据传输到C网络层，否则N发送ARP广播请求C的MAC。 (5)当C收到A的数据包后，再从A到C进行一次反向MAC替换过程。反向过程中，每一步省略掉ARP请求NEXT HOP的MAC，因为MAC表已经建立起来。 （2）TCP: 将主机A和B作为一组，主机C和D作为一组，主机E和F作为一组。现仅以主机A、B为例，其它组的操作参考主机A

10、、B的操作。a主机B启动协议分析器捕获数据，并设置过滤条件（提取TCP协议）。 主机B在命令行下输入：netstat -a -n命令来查看主机B的TCP端口号。b 主机A启动TCP工具连接主机B。 主机A启动实验平台工具栏中的“TCP工具”。选中“客户端”单选框，在“地址”文本框中填入主机B的IP地址，在“端口”文本框中填入主机B的一个TCP端口，点击连接按钮进行连接。c 察看主机B捕获的数据d 主机A断开与主机B的TCP连接。f 察看主机B捕获的数据作用：TCP（传输控制协议）协议是TCP/IP协议族中的面向连接的、可靠的传输层协议。TCP与UDP不同，它允许发送和接收字节流形式的数据。为了

11、使服务器和客户端以不同的速度发送和接收数据，TCP提供了发送和接收两个缓冲区。TCP提供全双工服务，数据同时能双向流动。通信的每一方都有发送和接收两个缓冲区，可以双向发送数据。TCP在报文中加上一个递增的确认序列号来告诉发送端，接收端期望收到的下一个报文，如果在规定时间内，没有收到关于这个包的确认响应，则重新发送此包，这保证了TCP是一种可靠的传输层协议。UDP: 将主机A和B作为一组，主机C和D作为一组，主机E和F作为一组。现仅以主机A、B所在组为例，其它组的操作参考主机A、B所在组的操作。a 主机A打开协议编辑器，编辑发送给主机B的UDP数据报。 MAC层： 目的MAC地址：接收方MAC地

12、址 源MAC地址：发送方MAC地址 协议类型或数据长度：0800，即IP协议 IP层： 总长度：包括IP层、UDP层和数据长度 高层协议类型：17，即UDP协议 首部校验和：其它所有字段填充完毕后填充此字段 源IP地址：发送方IP地址 目的IP地址：接收方IP地址 UDP层： 源端口：1030 目的端口：大于1024的端口号 有效负载长度：UDP层及其上层协议长度 其它字段默认，计算校验和。 b 在主机B上启动协议分析器捕获数据，并设置过滤条件（提取UDP协议）。c 主机A发送已编辑好的数据报。d 主机B停止捕获数据，在捕获到的数据中查找主机A所发送的数据报。作用：UDP协议负责把报文交付到正

13、确的进程ICMP:实验开始前主机B首先执行命令“staticroute_config”启动静态路由。 a 主机B、E、F启动协议分析器，打开捕获窗口进行数据捕获并设置过滤条件（提取ICMP协议）。b 主机A ping 主机E（）。 主机C ping 主机F（）。c 主机B、E、F停止捕获数据，察看捕获到的数据  协议分析器停止捕获，观察现象。 IP协议是一种不可靠无连接的协议，当数据包经过多个网络传输后，可能出现错误、目的主机不响应、包拥塞和包丢失等问题。为了处理这些问题，在IP层引入了另一个协议ICMP（Internet控制信息协议）。ICM

14、P报文有两种类型：差错报文和查询报文。ICMP报文封装在IP报文里传输。ICMP报文可以被IP协议、传输层协议（TCP或UDP）和用户进程使用。ICMP与IP一样，都是不可靠传输，ICMP的信息也可能丢失。为了防止ICMP报文无限制的连续发送，对于ICMP报文在传输中发生的问题，将不再发送ICMP差错报文DHCP: 每台主机为一组。现仅以主机A所在组为例，其它组的操作参考主机A所在组的操作。a 记下本机的IP地址，在命令行方式下，输入下面的命令：“netsh interface ip set address name=“本机可用网卡的接口名” source=dhcp”。b 启动协议分析器捕获数

15、据，并设置过滤条件（提取DHCP协议）。c 在命令行方式下，输入命令“ipconfig -release”。d 在命令行方式下，输入命令“ipconfig -renew”。e 察看DHCP会话分析f 等待时间超过租用时间（上表中的“租借时间”的值）的50%后，察看捕获的数据包。 DHCP(动态主机配置协议）提供了一种动态指定IP地址的机制。DHCP主要用于大型网络环境和配置IP比较困难的地方。DHCP服务器自动为客户端指定IP地址，使得网络上的计算机通信变得方便而容易实现。DHCP使IP地址可以租用，租期从1分钟到100年不定，当租期到了的时候，服务器可以把这个IP地址分配给别的主机使用。（3）.局域网中出现冲突与广播风暴的原因和处理方法、过程以及结果原因：有很多原因，如蠕虫病毒，交换机端口故障，网卡故障，链路冗余没有启用生成树协议，网线线序错误或受到干扰等。主要原因：网卡或网络设备损坏，网络环路，网络病毒处理方法：减少广播风暴，设置广播风暴阀值，分割广播域过程：广播几乎占用了子网内网络的所有带宽。网络中不能长时间出现大量的广播帧，否则就会出现所谓的“广播风暴”（每秒的广播帧数在1000以上）。拿开会打一个比方，在会场上只能有一个人发言，如果所有人都同时发言的话，会场上就会乱成一锅粥。广播风暴就是网络长时间被大量的广播数据包所占用，使正常的点对点通信无法正常进行，其外在