TCP、IP协议簇常用协议与常见的IP网络设备

IP数据网络基础V1.2何良超TEL-mail:课程目标掌握TCP/IP协议簇常用协议,掌握报文在网络中的封装解封装的过程熟悉常用的IP网络设备及其工作过程熟悉IPv4编址方法,VLSM网络划分方式目录TCP/IP协议簇常用协议概述常见的IP网络设备IPv4编址方法VLSM介绍TCP/IP适用于早期网络通用的协议HostInternetTCP/IPHostTCP/IP与OSI参考模型比较765432应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层1应用层传输层网络层数据链路接口层TCP/IPOSI

OSI模型数据应用层头部数据表示层头部数据会话层头部数据传输层头部数据网络层头部0101101010110001数据数据链路层头部应用层表示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数据封装与解封装数据E-mail信息数据数据封装示例段头部数据数据E-mail信息数据数据段数据封装示例段头部数据数据包头部段头部数据E-mail信息数据数据段数据包数据封装示例包头部段头部帧尾数据段头部数据数据帧头部包头部段头部数据E-mail信息数据数据段数据包数据帧(取决于不同传输介质)数据封装示例包头部段头部帧尾数据段头部数据数据帧头部包头部段头部数据0111111010101100010101101010110001E-mail信息数据数据段数据帧(取决于不同的传输介质)比特流数据封装示例数据包

TCP/IPOSI---TCP/IP模型对比应用层传输层网络层网络接口层TCP/IP数据流封装过程：网络接口层网络层传输层应用层用户数据TCP段网络接口层网络层传输层应用层IP包用户数据TCP段实际物理网络的帧IP包实际传输TCP/IP封装过程PDUdatasegmentpacketframe实际物理网络的帧bitTELNETSMTPDNSFTPTFTPTCPUDPICMPIPARPRARP网络接口层TCP/IP协议族TCP/IP协议簇常用协议概述应用层协议介绍传输层协议介绍网络层协议介绍*被路由器使用应用层传输层网络层网络接口层文件传输 -TFTP* -FTP* -NFSE-Mail -SMTP远程登录 -Telnet* -rlogin*网络管理 -SNMP*名称管理 -DNS*应用层TCP/IP协议簇常用协议概述应用层协议介绍传输层协议介绍网络层协议介绍传输层TransmissionControlProtocol(TCP)UserDatagramProtocol(UDP)应用层传输层网络层网络接口层传输层的功能分割上层应用程序建立端到端的连接将数据段从一台主机传到另一台主机保证数据传送的可靠性（TCP)端口号TCPF

T

P传输层T

E

L

N

E

TD

N

SS

N

M

PT

F

T

PS

M

T

PUDP应用层2123255369161服务器一般都是通过知名端口号（1～1023）来识别应用程序的端口号用来标示互相通信的应用程序端口号同步同步协商建立连接数据传送(SendSegments)SenderReceiver连接建立响应TCP--面向连接的会话UDP协议特点：不可靠；面向无连接

UDP的优点：高效适用于传输对实时性要求较高的应用（如语音，视频）或高可靠稳定的网络传输传输层协议—UDP协议TCPUDP是否面向连接面向连接无连接是否提高可靠性可靠传输不提供可靠性是否流量控制流量控制不提供流量控制传输速度慢快协议开销大小TCP/UDP比较TCP/IP协议簇常用协议概述应用层协议介绍传输层协议介绍网络层协议介绍InternetProtocol(IP)地址解析/反向解析协议（ARP/RARP）互联网控制消息协议（ICMP）应用层传输层网络层网络接口层网络层IP数据包格式Version

(4)DestinationIPAddress(32)Options(0or32ifany)Data(variesifany)1Bit0Bit15Bit16Bit31Header

Length(4)Priority&Type

ofService(8)TotalLength(16)Identification(16)Flags

(3)Fragmentoffset(13)Timetolive(8)Protocol(8)Headerchecksum(16)SourceIPAddress(32)20

Bytes协议类型字段决定目的地的上层协议类型传输层网络层TCPUDP协议号IP176

ICMP消息类型：错误消息；询问消息；IP辅助协议—ICMPICMP是一种集差错报告与控制于一身的协议。在所有TCP/IP主机上都可实现ICMP。ICMP消息被封装在IP数据报里，用来发送差错和控制信息。消息传递可发生在主机、路由器，主机、主机或路由器、路由器之间。ICMP报文的接收者根据报文类型采取相应的措施。网络控制消息协议(ICMP)ApplicationTransportInternetDataLinkPhysicalPing

TracertICMP1ICMP测试目的地不可达主机或端口不可达网络不可达HostA我不知道如何到达Z.发送ICMP.ToZ目的地不可达发送数据给Z.DataNetworkICMP测试由Ping命令产生的回声应答A我在这儿.ICMP回声应答B可到达吗?BICMP回声请求IP辅助协议—ARPARP工作机制IP:=???我需要IP地址为主机的物理地址ARP工作机制IP:=???我听到广播包了，这条消息是给我的，这是我的物理地址.我需要IP地址为主机的物理地址ARP工作机制IP:Ethernet:00d0.d020.1111IP:=???我需要IP地址为主机的物理地址我听到广播包了，这条消息是给我的，这是我的物理地址.ARP工作机制IP:Ethernet:00d0.d020.1111IP:=???

实现IP地址向MAC地址的映射本地ARP解析我需要IP地址为主机的物理地址我听到广播包了，这条消息是给我的，这是我的物理地址.目录TCP/IP协议簇常用协议概述常见的IP网络设备IPv4编址方法VLSM介绍集线器Hub：工作在物理层收到电气信号向所有端口发送连接同网段设备PC1PC2PC3010110101011010101101有信号交换机Switch：工作在数据链路层按照物理MAC地址进行寻址转发连接同网段设备MAC1MAC2DATAIPMAC2DATAIPMAC2MAC3MACOUTMAC11MAC22集线器和交换机的区别100M10端口集线器100M10端口交换机带宽100M人越多越慢啊带宽>100M*10*2人多也没啥影响啊路由器Router：工作在网络层按照目的网络地址进行寻址转发连接不同网段设备需要收集全网路由信息（OSPF、BGP）G:54MAC1G:54MAC2dataMAC3dataMAC2fei_1/1:54 MAC3fei_1/2:54MAC4NETOUTfei_1/1fei_1/2路由交换机RS路由交换机即具有二层交换的功能又具有三层路由的功能RouterswitchRS收到报文怎么知道是交换还是路由呢?/24G:54/24G:54Interfacefei_1/1ipadd54/24G:54/24G:54Interfacevlan10ipadd54路由交换机的工作方式——交换123G:54MAC1G:54MAC2G:54MAC3vlan10:54MAC4vlan20:54MAC5dataMAC2MACOUTMAC4vlan10MAC5vlan20MAC1P1dataMAC2RS收到的报文如果目的MAC与本机接口MAC不一致则是需要交换的报文路由交换机的工作方式——路由123G:54MAC1G:54MAC2G:54MAC3vlan10:54MAC4vlan20:54MAC5dataMAC4MACOUTMAC4vlan10MAC5vlan20Mactable硬件路由表目的IPOUTRoutetabledataMAC3P3一次路由、多次交换路由器和路由交换机的对比系统结构cpu维护路由、报文收发、整机管理Routercpu交换芯片RS报文收发，其中包含mac地址表、硬件路由表等维护路由、整机管理、需cpu处理的报文路由器和路由交换机的对比路由器路由交换机Cpu处理报文，通过分布式、网络处理器提高处理能力端口密度低，造价高端口密度高，性价比高适用于大型局域网内部的数据交换，路由功能没有同级别的路由器强适用于网络出口做网间路由工作采用交换芯片与cpu共同处理的软硬件结构城域网典型组网TG8TG2TG3TG7CDEF汇接区2汇接区3CN2SS1-3SS1-2CN2-PEGEGEGEGESHLR-1SG-2SHLR-29*FE*21*GE*41*FE*29*FE*21*FE*21*FE*21*GE*49*FE*24*GE*2GEGE4*GE*24*GE*2SS1-49*FE*2SS1-1SG-11*FE*2TG4AB汇接区14*GE*24*GE*2TG6TG5GH汇接区44*GE*24*GE*2TG14*GE*2VRRPZXR10T1200-2ZXR10T1200-2承载网典型组网千兆光纤ZXR10GER08ZXR10T40GZXR10T160GZXR103228千兆防火墙百兆防火墙省局LANSDHSDHN*E1N*E1数据应用服务区交换机IDSZXR10T40G百兆防火墙ZXR103228市局LAN应用服务器群ZSR2842ZXR10T40G百兆防火墙ZXR103228市局LAN应用服务器群ZSR2842数据库服务器省政务内网百兆电缆管理机应用服务器政府行业DHCP、DNS、WEB、文件、数据网管服务器核心层接入层52系列全千兆智能路由交换机G系列万兆MPLS路由交换机汇聚层G系列万兆MPLS路由交换机32系列三层智能以太网交换机服务器区交换机Internet网管软件数据中心交换机52系列全千兆智能路由交换机出口路由器GER电子政务网目录TCP/IP协议簇常用协议概述常见的IP网络设备IPv4编址方法VLSM介绍IPv4地址介绍端与端之间是通过唯一的IP地址通信SADAHDRDATAIP地址

255255

255

255Dotted

DecimalMaximumNetworkHost128

64

32

16

8

4

2

1

11111111

11111111

11111111

11111111

10101100

00010000

01111010

11001100Binary32bits

172

16

122

204Example

DecimalExample

Binary1891617242532128

64

32

16

8

4

2

1

128

64

32

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2

1

128

64

32

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8

4

2

1

1ClassA:Bits:0NNNNNNNHostHostHost891617242532Range(1-126)1ClassB:Bits:10NNNNNNNetworkHostHost891617242532Range(128-191)1ClassC:Bits:110NNNNNNetworkNetworkHost891617242532Range(192-223)1ClassD:Bits:1110MMMMMulticastGroupMulticastGroupMulticastGroup891617242532Range(224-239)IP地址分类ClassA:ClassB:ClassC:ClassD: MulticastClassE: ResearchNetworkHostHostHostNetworkNetworkHostHostNetworkNetworkNetworkHost8bits8bits8bits8bitsIP地址分类

255255

255

255NetworkHost

11111111

11111111

11111111

1111111132bits1891617242532十进制二进制二进制－十进制转换128

64

32

16

8

4

2

1

2726252423222120128＋64＋32＋16＋8＋4＋2＋1＝255二进制－十进制转换

172

16

122

10101100

00010000

01111010

11001100

204举例：128

0

32

0

8

4

0

0

270

250

23220

0128＋0＋32＋0＋8＋4＋0＋0＝172AddressClassNetworkHost004620IP地址分类练习AddressClassNetworkHost004620ABCCB不存在0046IP地址分类练习－答案保留的IP地址TCP/IP还有一些IP地址是保留的，它们有特殊的意义和用途用于本地广播，也称有限广播，无须知道本地网络地址55RIP协议中用它指定默认路由，路由表中信宿的网络号为用于广播，也称定向广播，需要指定目标网络全1主机地址用于指定网络本身，称之为网络地址或者网络号全0主机地址指本地节点(一般为)，用于测试网卡及TCP/IP软件，这样浪费了1700万个地址网络只在系统启动时有效，用于启动时临时通信全0网络地址用途地址保留的IP地址（私网地址）私网地址范围:~55~55~55主机地址02118E1172.161212NetworkHost..NetworkInterfaceE0E1RoutingTableE055(Directedbroadcast)55(Localnetworkbroadcast)X55(Allsubnetsbroadcast)广播地址

11111111可用主机地址数量计算172

1600

10101100

00010000

00000000

0000000016

15

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

NetworkHost

00000000

00000001

11111111

11111111

11111111

11111110......

00000000

00000011

11111101123655346553565536-...265534N2N-2=216-2=65534没有子网的编址Network…...5354带子网划分的编址Network子网划分(没有划分子网时）00600050E0172.16NetworkNetworkInterfaceE0E1NewRoutingTable2160Host..E100600050E0E1172.162160NetworkHost..NetworkInterfaceE0E1NewRoutingTableSubnet子网划分子网掩码子网掩码与IP地址一一对应，是32bit的二进制数子网掩码为1表示网络位，0表示主机位子网掩码1721600255255002552552550IP

AddressDefault

Subnet

Mask8-bit

Subnet

MaskNetworkHostNetworkHostNetworkSubnetHost缩写“/16”表示掩码中有连续的16个1。缩写“/24”表示掩码中有连续的24个1。子网掩码与IP地址一一对应，是32bit的二进制数子网掩码为1表示网络位，0表示主机位11111111111111110000000000000000子网掩码1 0 0 0 0 0 0 0 = 1281 1 0 0 0 0 0 0 = 1921 1 1 0 0 0 0 0 = 2241 1 1 1 0 0 0 0 = 2401 1 1 1 1 0 0 0 = 2481 1 1 1 1 1 0 0 = 2521 1 1 1 1 1 1 0 = 2541 1 1 1 1 1 1 1 = 255128 64 32 16 8 4 2 116NetworkHost172001010110011111111101011000001000011111111000100000000000000000000101000000000000000000000没有子网划分的子网掩码默认情况下没有划分子网0000001060

Network

Number带子网划分的子网掩码网络位增加8位16NetworkHost6017220101011001111111110101100000100001111111100010000111111110000001010100000000000000000000000000010SubnetNetwork

Number128192224240248252254255带子网划分的子网掩码(cont.)NetworkHost6092101011001111111110101100000100001111111100010000111111110000001010100000110000001000000000000010Subnet网络位增加10位161722128Network

Number12819222424024825225425512819222424024825225425516172216010101100000100001010000000000010HostMaskSubnetBroadcastLastFirst60921地址计算示例1010110011111111000100001111111111111111101000001100000000000010HostMaskSubnetBroadcastLastFirst609212161722160地址计算示例1010110011111111000100001111111111111111101000001100000000000010HostMaskSubnetBroadcastLastFirst6092123161722160地址计算示例101011001111111100010000111111111111111110100000110000001000000000000010HostMaskSubnetBroadcastLastFirst60921234161722160地址计算示例10101100111111110001000011111111111111111010000011000000100000000000001010111111HostMaskSubnetBroadcastLastFirst609212345161722160地址计算示例1010110011111111000100001111111111111111101000001100000010000000000000101011111110000001HostMaskSubnetBroadcastLastFirst6092123456161722160地址计算示例地址计算示例101011001111111100010000111111111111111110100000110000001000000000000010101111111000000110111110HostMaskSubnetBroadcastLastFirst60921234567161722160地址计算示例101011001111111110101100000100001111111100010000111111110000001010100000110000001000000000000010101011000001000000000010101111111010110000010000000000101000000110101100000100000000001010111110HostMaskSubnetBroadcastLastFirst60921234