培训课件协议原理

1开发者时间更新版本洪志坤2015-1新开发1.002015-1TCP/IP协议原理敏捷响应科学管理协调发展22015-13不同厂家的网络设备和主机之间通过TCP/IP协议栈实现互联互通。本课程主要介绍TCP/IP协议栈的层次结构、各层功能、主要的协议和数据的封装过程。前言2015-1目录42015-1TCP/IP协议栈各层功能TCP/IP协议栈报文封装IP编址TCP/IP协议栈结构45132协议报文分析5目录52015-1TCP/IP协议栈各层功能TCP/IP协议栈报文封装IP编址TCP/IP协议栈结构45132协议报文分析5OSI参考模型OSI是OpenSystemInterconnection的缩写，意为开放式系统互联。62015-1应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层1234567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OSI参考模型OSI参考模型OSI参考模型定义了开放系统的层次结构、层次之间的相互关系以及各层所包括的任务。是作为一个框架来协调和组织各层所提供的服务。OSI参考模型具有以下优点：简化了相关的网络操作提供设备间的兼容性和标准接口，促进标准化工作采用分层结构，易于维护和实现每层利用紧邻的下层服务，更容易学习和理解各层的功能72015-1TCP/IP协议栈82015-1应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层1234567OSI应用层传输层网络层数据链路层物理层12345TCP/IPTCP/IP协议栈92015-1HTTP、Telnet、FTP、TFTP、TCP/UDPIPEthernet、PPP接口和线缆应用层传输层网络层数据链路层提供应用程序网络接口建立端到端连接寻址和路由选择物理介质访问二进制数据流传输物理层目录102015-1TCP/IP协议栈各层功能TCP/IP协议栈报文封装IP编址TCP/IP协议栈结构45132协议报文分析5目录112015-1TCP/IP协议栈各层功能物理层功能介绍52.12数据链路层功能介绍2.2网络层功能介绍2.3传输层功能介绍2.4应用层功能介绍2.5物理层功能物理层涉及在通信信道（channel）上传输的原始比特流，它定义传输数据所需要的机械特性、电气特性、功能特性及规程特性等。机械特性：规定接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等。电气特性：规定在接口电缆上各条线路的电压范围、最大传输速率和距离限制等。功能特性：规定接口上各条信号线的功能和信号线某一电平代表何种意义。规程特性：规定了信号线进行二进制比特流传输的一组操作过程，则各信号线的动作规则和先后顺序。122015-1物理层介质和设备物理层介质同轴电缆双绞线光纤无线电波物理层设备中继器集线器132015-1同轴电缆双绞线光纤485中继器以太网HubHub基本工作原理142015-1DataDataDataData向PC4发送数据目录152015-1TCP/IP协议栈各层功能物理层功能介绍52.12数据链路层功能介绍2.2网络层功能介绍2.3传输层功能介绍2.4应用层功能介绍2.516MAC子层：介质访问控制子层（MediaAccessControl）指定数据如何通过物理线路进行传输，并与物理层通信。LLC子层：逻辑链路控制子层（LogicLinkControl）识别协议类型并对数据进行封装，通过网络进行传输。数据链路层功能2015-1应用层传输层网络层数据链路层物理层LLC子层MAC子层17MAC地址也叫物理地址，由48位二进制数组成，前24位表示厂商编号，后24位为序列号。新格林耐特产品厂商编号为：000a5a数据链路层功能2015-1数据链路层设备以太网交换机电口以太网交换机光口以太网交换机18交换机基本工作原理2015-1DataData向PC4发送数据根据数据报文目的MAC查表转发给PC4目录192015-1TCP/IP协议栈各层功能物理层功能介绍52.12数据链路层功能介绍2.2网络层功能介绍2.3传输层功能介绍2.4应用层功能介绍2.5网络层功能20功能：在不同的网络间转发数据包协议：IP、ARP/RARP、ICMP设备：路由器和三层交换机网络层地址：IP地址IP地址在网络层唯一标识一台网络设备，IP地址包含两个部分网络ID主机ID2015-1网络ID主机ID2IP地址路由器功能21路由器工作在网络层，核心作用是实现网络互连。数据处理：分组数据转发路由功能：路由表的建立、刷新和查找交换功能：在网络之间转发分组数据子网间的速率适配隔离网络，防止广播风暴，指定访问规则异种网络互连2015-1低端路由器高端路由器路由器基本工作原理222015-1应用层传输层网络层数据链路层物理层网络层数据链路层物理层网络层数据链路层物理层网络层数据链路层物理层应用层传输层网络层数据链路层物理层HostAHostB目录232015-1TCP/IP协议栈各层功能物理层功能介绍52.12数据链路层功能介绍2.2网络层功能介绍2.3传输层功能介绍2.4应用层功能介绍2.5传输层功能242015-1分段上层数据建立端到端连接将数据从一端主机传送到另一端主机保证数据按序、可靠、正确传输传输层协议252015-1TCP面向连接可靠适用于可靠性要求高的应用开销大UDP无连接不可靠适用于更关注传输效率的应用可靠性由应用层负责TCP三步握手262015-1发送SYN消息（Seq=0，CTL=SYN）2.发送SYN，Ack消息（Seq=0Ack=1CTL=SYN，Ack）收到SYN消息收到SYN消息3.发送SYN，Ack消息（Seq=1Ack=1CTL=SYN，Ack）HostAHostB目录272015-1TCP/IP协议栈各层功能物理层功能介绍52.12数据链路层功能介绍2.2网络层功能介绍2.3传输层功能介绍2.4应用层功能介绍2.5应用层功能282015-1为用户提供接口，处理具体的应用数据的加密、解密、压缩、解压缩定义数据表示的标准应用层协议292015-1HTTP/Telnet/SMTPFTP/DNSTCPIP/ARP/ICMPEthernet、PPP接口和线缆应用层传输层网络层数据链路层物理层TFTP/SNMP/RIPRadius/DNSUDP目录302015-1TCP/IP协议栈各层功能TCP/IP协议栈报文封装IP编址TCP/IP协议栈结构45132协议报文分析5TCP/IP协议栈报文封装312015-1HostA应用层传输层网络层数据链路层物理层用户数据用户数据TCP报头用户数据IP报头TCP报头用户数据IP报头TCP报头以太帧头011011110PDUSegmentPacketFramebitsTCP/IP协议栈报文解封装322015-1HostA应用层传输层网络层数据链路层物理层用户数据用户数据TCP报头用户数据IP报头TCP报头用户数据IP报头TCP报头以太帧头011011110基于TCP/IP的主机数据传输332015-1HostA应用层传输层网络层数据链路层物理层HostB应用层传输层网络层数据链路层物理层100111011000111100111011000111目录342015-1TCP/IP协议栈各层功能TCP/IP协议栈报文封装IP编址TCP/IP协议栈结构45132协议报文分析5IP地址35IP地址唯一标识一台网络设备，由32个二进制位组成IP地址采用点分十进制格式显示IP地址包含两个部分网络ID主机ID2015-1网络ID主机ID2IP地址IP地址分类362015-1120Network（7bits）Host（24bits）Host（16bits）Host（8bits）00101111111110组播地址保留A类地址-55-55-55-55-55B类地址C类地址D类地址E类地址Network（14bits）Network（21bits）特殊IP地址372015-1网络部分主机部分地址类型用途Any全“0”网络地址代表一个网段Any全“1”广播地址特定网络的所有节点127Any环回地址环回测试全“0”所有网络用于指定默认路由全“1”广播地址本网段所有节点私有IP地址38私有IP地址-55-55-552015-1二进制向十进制转化392015-1111111111286416324821二进制总和为255IP地址的进制转化402015-1192二进制：11000000.10101000.00000001.0000101116811111000000101010000000000100001011+++++IP地址：1（十进制）掩码41掩码用于区分网络部分和主机部分掩码使用和IP地址一样的格式掩码的网络部分全是1，主机部分全是02015-12IP地址掩码网络地址无子网编址和带子网编址42无子网编址是指使用自然掩码，不对网段进行细分。比如B类网段，使用自然掩码：带子网编址是对网段进行细分，采用子网掩码来标识网络部分和主机部分。2015-1/16/16/16/24/24无子网编址带子网编址目录432015-1TCP/IP协议栈各层功能TCP/IP协议栈报文封装IP编址TCP/IP协议栈结构45132协议报文分析5以太帧442015-1以太头部TCP/UDP头部IP头部用户数据以太网帧尾DMACL/TSMAC14B6B6B2B802.3含义L/TL/T>1500L/T<=1500帧类型帧长度EthernetIIIP报文452015-1版本报头长度服务类型总长度标识符标志片偏移生存时间协议报头校验和源IP地址目的IP地址IP选项03120B16以太头部TCP/UDP头部IP头部用户数据以太网帧尾IP分片问题46分片原则：IP把数据长度和MTU进行比较，前者大于后者则需要进行分片。IP包MTUIP包MTUTCP/UDP报文470816243116位源端口16位目的端口32位序列号32位确认号URGACKPSHRSTSYNFIN首部长度保留(6位)16位窗口大小16位TCP校验和16位紧急指针选项数据0816243116位源端口16位目的端口16位UDP校验和数据UDP报文格式TCP报文格式16位UDP长度端口号48传输层协议用端口号来标识和区分各种上层应用程序HTTPFTPTelnetSMTPDNSTFTPSNMPTCPUDPIP数