IP网络基础知识

IP网络基础知识课程目标掌握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IP网络设备及其工作过程熟悉IPv4编址和子网划分方法课程大纲TCP/IP协议簇常用协议常见IP网络设备IPv4编址方法子网划分TCP/IPHost

AInternetTCP/IP网际互联通用的协议Host

BTCP/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网络接口层TCP/IPOSIOSI---TCP/IP模型对比应用层会话层表示层传输层TCPUDPICMPRARPARPIGMP网络层

IP数据链路层物理层物理层由底层网络定义的协议SMTPFTPTELNETDNSSNMPNFSTFTPHTTP传输层网络层网络接口层应用层应用层传输层网络层网络接口层用户数据TCP段应用层传输层网络层网络接口层IP包用户数据TCP段实际物理网络的帧IP包实际传输TCP/IP封装与解封装PDUdatasegmentpacketframe实际物理网络的帧bit包头部段

头部

数据数据帧头部包头部段

头部

数据段

头部

数据

帧

尾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TELNETSMTPDNSFTPTFTPTCPUDPICMPIPARPRARP网络接口层TCP/IP协议族应用层协议介绍传输层协议介绍网络层协议介绍TCP/IP协议簇常用协议*

被路由设备使用应用层传输层网络层网络接口层文件传输TFTP*FTP*NFSE-MailSMTP远程登录Telnet

*rlogin

*网络管理SNMP

*名称管理DNS*应用层应用层协议介绍传输层协议介绍网络层协议介绍TCP/IP协议簇常用协议传输层TransmissionControlProtocol

(TCP)User

DatagramProtocol

(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（TCP）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)端口号传输层F

T

S

D

T

ST

E

M

N

F

NP

L

T

S

T

MN

P

P

PET应用层2123TCP255369UDP161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Host

ADest.port=23.将数据包送到我的

TELNET端口102823数据SP

DPHostZTelnet

Z端口号的使用多个连接时端口号的使用Host

A1028

23数据SP

DPHostZTelnet

ZTelnet

Z102923数据同步数据传送(Send

Segments)SenderReceiver连接建立同步响应TCP--面向连接的会话传输层协议—UDP协议UDP协议特点：不可靠；面向无连接UDP的优点：高效适用于对实时性要求较高的应用如语音、视频或低延时应用的网络传输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

比较应用层协议介绍传输层协议介绍网络层协议介绍TCP/IP协议簇常用协议概述因特网协议(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辅助协议—ICMP

ICMP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。ICMP消息类型：错误消息询问消息网络控制消息协议(ICMP)ApplicationInternetData

LinkPhysicalPingTracertICMPTransport1ICMP

测试目的地不可达主机或端口不可达网络不可达Host

A我不知道如何到达Z.发送ICMP给Host

ATo

Z发送数据给Z.DataNetwork目的地不可达ICMP测试由Ping命令产生的回声应答A我在这儿.B可到达吗?BICMP

回声请求ICMP回声应答IP辅助协议—ARP地址解析协议（ARP协议）是用来将一个已知的IP地址解析或映射到MAC子层地址，以便能在多路访问介质上进行通信。ABCARP广播请求B的地址ARP广播请求B的地址ARP广播请求B的地址ARP广播请求B的地址把A的MAC写入ARP缓存把A的MAC写入ARP缓存ARP单播应答B的MAC把B的MAC写入ARP缓存ARP工作机制IP:

=???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.IP:

Ethernet:

00d0.d020.1111课程大纲TCP/IP协议簇常用协议常见IP网络设备IPv4编址方法子网划分集线器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MAC1MAC2MAC2IPDATADATAIPMAC2MAC3MACOUTMAC11MAC22集线器和交换机的区别100M

10端口集线器100M

10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:

54MAC3fei_1/2:

54MAC3NETOUTfei_1/1fei_1/2路由交换机RS路由交换机既具有二层交换的功能又具有三层路由的功能RouterswitchRS/24G:54/24G:54Interface

fei_1/1ip

add

54

/24G:54/24G:54Interface

vlan10ip

add

54

路由器和路由交换机的对比系统结构CPURouter交换芯片CPURouting

Switch维护路由、报文收发、报文收发，其维护路由、整机管理中包含mac地址表、硬件路整机管理、处理报文由表等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采用交换芯片与CPU共同处理的软硬件结构端口密度低，造价高端口密度高，性价比高适用于网络出口做网间路由工作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课程大纲TCP/IP协议簇常用协议常见IP网络设备IPv4编址方法子网划分IPv4地址介绍端与端之间是通过唯一的IP地址通信HDR

SADA

DATAIP地址255255255255DottedDecimalMaximumNetwork

Host111111111111111111111111111111111010110000010000011110101100110017216122204BinaryExampleDecimalExampleBinary18

9161724

2532128643216842112864321684211286432168421128643216842132

bitsBits:0NNNNNNNHostHostHost1

8

916

1724

25

32Range

(1-126)Class

A:Bits:10NNNNNNNetworkHostHost1

8

916

1724

25

32Range

(128-191)Class

B:Bits:110NNNNNNetworkNetworkHost1

8

916

1724

25

32Range

(192-223)ClassC:Bits:Class

D:1110MMMMMulticast

GroupMulticast

GroupMulticast

Group1

8

916

17242532Range

(224-239)IP地址分类Class

A:Class

B:Class

C:Class

D:MulticastClass

E:ResearchNetworkHostHostHostNetworkNetworkHostHostNetworkNetworkNetworkHost8

bits8

bits8

bits8

bitsIP地址分类255255255255Network

Host1111111111111111111111111111111132

bits18

916

1724

2532十进制二进制二进制－十进制转换128643216842127

26

2524

23

22

2120128＋64＋32＋16＋8＋4＋2＋1＝255二进制－十进制转换1010110000010000011110101100110017216122204举例：1280320840027

0

250

23220

0128＋0＋32＋0＋8＋4＋0＋0＝172AddressClassNetworkHost004620IP地址分类练习AddressClassNetworkHostA00B004C4C6B620不存在IP地址分类练习－答案保留的IP地址55

用于本地广播，也称有限广播，无须知道本地网络地址路由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TCP/IP还有一些IP地址是保留的，它们有特殊的意义和用途地址

用途全0网络地址

只在系统启动时有效，用于启动时临时通信保留的IP地址（私网地址）私有IP地址(private

IPaddress):为了节约IP地址空间,并增加安全性，保留了一些IP地址段作为私网IP

，不会在公网上出现。处于私有IP地址的网络称为内网或私网,与外部进行通信就必须通过网络地址翻译(NAT)。私网地址范围:~55~55~55主机地址02118NetworkHost172.16

.

12

.

12E0E1Routing

TableNetwork

InterfaceE1E055(Directed

broadcast)X55(Local

network

broadcast)55(All

subnets

broadcast)广播地址可用主机地址数量计算172160016151413121110987654321NetworkHost.........N10101100

00010000

00000000

00000000

100000000

00000001

200000000

00000011

311111111

11111101

6553411111111

11111110

6553511111111

1111111165536-

2655342N-2

=

216-2

=

65534课程大纲TCP/IP协议簇常用协议常见IP网络设备IPv4编址方法子网划分没有子网的编址Network

53

54…...带子网划分的编址Network

00600050E0E1NetworkHost172.16

.

2

.

160E0E1New

RoutingTableNetwork

InterfaceSubnet子网划分子网掩码子网掩码是用来判断任意两台主机的IP地址是否属于同一子网络的根据。子网掩码与IP

地址一一对应，是32

bit

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17216002552552550IPAddressDefaultSubnetMaskNetworkHostNetworkHostHost缩写“/16”表示掩码中有连续的16个1。Network

Subnet8-bitSubnetMask缩写“/24”表示掩码中有连续的24个1。2551111111125511111111000000000000000000子网掩码128643216842110000000=12811000000=19211100000=22411110000=24011111000=24811111100=25211111110=25411111111=2551721600没有子网划分的子网掩码默认情况下没有划分子网NetworkHost10101100111111110001000011111111000000100000000010100000000000001010110000010000000000000000000060NetworkNumber带子网划分的子网掩码网络位增加8位1660255.255.255.017220NetworkNumberNetworkSubnetHost101011000001000000000010101000001111111111111111111111110000000010101100000100000000001000000000128224248254192240252255带子网划分的子网掩码(cont.)网络位增加10位NetworkHost60255.255.255.19210101100

0001000000000010

1000000010101100

00010000

00000010

1010000011111111

11111111

11111111

11000000Subnet161722128NetworkNumber12819222424024825225425512819222424024825225425516172216010101100

00010000

00000010 10100000

HostMaskSubnetBroadcastFirstLast60921地址计算示例1010110000010000000000101010000011111111111111111111111111000000HostMaskSubnetBroadcastFirstLast609212161722160地址计算示例HostMaskSubnetBroadcastFirstLast60921231010110000010000000000101010000011111111111111111111111111000000161722160地址计算示例11111111

111111111111111110101100

00010000

00000010 10100000

Host11000000

Mask609212310000000

Subnet

4BroadcastFirstLast161722160地址计算示例11111111

111111111111111110101100

00010000

00000010 10100000

Host11000000

Mask609212310000000

Subnet

410111111

Broadcast5FirstLast161722160地址计算示例11111111

111111111111111110101100

00010000

00000010 10100000

Host11000000

MaskLast10000001

First609212310000000

Subnet

410111111

Broadcast56161722160地址计算示例地址计算示例11111111

111111111111111110101100

00010000

00000010 10100000

Host11000000

Mask10111110

Last10000001

First609212310000000

Subnet

410111111

Broadcast567161722160地址计算示例11111111

1111111110101100

000100001111111110101100

00010000

0000001010101100

00010000

0000001010101100

00010000

00000010 10100000

Host11000000

Mask10111111

Broadcast10111110

Last10101100

00010000

00000010

10000001

First609212300000010

10000000

Subnet

45678161722160地址计算示例11111111

1111111110101100

000100001111111110101100

00010000

0000001010101100

00010000

0000001010101100

00010000

00000010 10100000

Host11000000

Mask10111111

Broadcast10111110

Last10101100

00010000

00000010

10000001

First6092912