网络协议和IP寻址(1).ppt

1、第2章网络协议和IP寻址,上章总结,什么是网络 网络如何分类 OSI七层的功能 OSI模型如何分装解封装数据 OSI与TCP/IP模型的区别,学习目标,学习目标 掌握网络协议和协议栈的基本概念。掌握网络协议的作用和常见的网络协议。 掌握TCP/IP协议基本概念以及TCP/IP通信中数据帧的封装过程。 掌握IP地址的格式、组成和分类。 掌握IP地址的分配、专网及公共IP地址范围。掌握IP地址规划方法，熟悉VLSM、CIDR等技术。,什么是协议,什么是协议？ 为了使数据可以在网络上从源传递到目的地，网络上所有设备需要“讲”相同的“语言” 描述网络通信中“语言”规范的一组规则就是协议 例如：两个人交

2、谈，必须使用相同的语言，如果你说汉语，他说阿拉伯语,协议栈概述1-1,什么是协议栈 在网络中，为了完成通信，必须使用多层上的多种协议。这些协议按照层次顺序组合在一起，构成了协议栈(Protocol Stack)，也称为协议族(Protocol Suiteswi:t套房 ). 只要使用相同的协议和协议栈,无论什么机型,什么操作系统,能上网的机器都能通讯.,协议的作用1-1,网络协议在计算机网络通讯中有着至关重要的作用,因此,在实际网络环境中,存在着大量不同功能的协议.概括来说,一个网络协议的作用主要有两个: 建立对等层之间的虚拟通讯(如网络游戏,游戏双方用相同的客户端) 实现层次之间的无关性,对

3、等层虚拟通信1-1,建立对等层虚拟通信：根据协议栈和网络模型层次结构的对应关系，使用相同协议的两个网络主机一定会使用相同的网络参考模型，发送端和接受端的模型层次必定一致，所以，这两台主机就称为对等主机（PEER HOST）,而对等主机上相应的网络层次称为对等层（PEER LAYERS）。 （31页）,实现层次的无关性1-1,实现层次的无关性：高层次和相邻的低层次进行通讯时，只是利用其服务，而无需了解其实现该功能所采用的算法和协议细节，较低层次也只是使用相邻高层次传来的参数和控制信息，这就是层次间的无关性。,TCP/IP协议栈基础1-1,TCP/IP是一个分层的协议栈,对应于TCP/IP模型的四

4、层分别包括不同的协议. (34页),TCP/IP协议栈 1-1,TCP/IP,TCP/IP应用层1-1,应用层是TCP/IP协议栈的顶层，所有应用和程序都包含在该层。例如：超文本传输协议(HTTP)、文件传输协议(FTP)、远程访问协议（TELNET）、简单邮件传输协议(SMTP)、简单网络管理（SNMP）,传输层协议1-1,传输层提供在计算机之间预定通信和授权通信的能力，将数据上传到应用层或下传到Internet层。传输层还指出数据所传递的应用程序的唯一标识符(端口号)。 传输层有两个核心协议： 传输控制协议（TCP）和用户报文协议（UDP），它们控制数据传递的方法。,TCP/IP的传输层1

5、-1,TCP：面向连接的、高可靠性、可重传、在目的地重组报文 UDP：无连接的、不可靠的、无确认机制、无流控、不重组、传输报文、不提供软件级检查 TCP和UDP为设备提供多路复用功能,也就是容许多个应用程序同时收发数据.以端口号区分不同的连接.,端口号1-1,端口号分为两个基本类别: 公共端口号:或者叫明星端口号,每当要建立一个到远端应用程序连接的时候就需要使用适当的端口号.一般公共端口号在0-1023之间.它们紧密绑定于一些服务。通常这些端口的通讯明确表明了某种服 务的协议。例如：80端口实际上总是HTTP通讯。 私有端口号:或者叫动态端口号,发起方自己的应用程序端口号,一般是在远程连接发起

6、时,计算机随机分配的.一般私有端口号在1024-65535之间. 注:注册端口（Registered Ports）：从1024到49151。它们松散地绑定于一些服务。也就是说有许多服务绑定于这些端口，这些端口同样用于许多其它目的。例如：许多系统处理动态端口从1024左右开始。,TCP 数据格式,TCP,FTP,TELNET,DNS,SNMP,TFTP,SMTP,UDP,21,23,25,53,69,161,RIP,520,传输层,应用层,端口号,端口号1-1,源端口,目标端口,Host A,1028,23,SP,DP,Host Z,Telnet Z,目标端口 = 23,TCP 端口号1-1,T

7、CP1-1,传输控制协议（TCP） TCP是一种面向连接的服务，这能够保证数据准确可靠的传送到目的地，保证数据投递的正确到达。,TCP数据格式1-1,TCP也是建立在IP协议之上，封装在IP数据区中，但它是在基于无连接的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。TCP段格式如下（35页表2-3）,Source port (16),Destination port (16),Sequencesi:kwns 序列,顺序 number (32),

8、Headerlength (4),Acknowledgement number (32),Reserved (6),Code bits (6),Window (16),Checksum (16),Urgent:dnt紧急的(16),Options (0 or 32 if any),Data (varies),Bit 0,Bit 15,Bit 16,Bit 31,TCP 数据格式,20 Byte,TCP的三次握手1-1,（1）初始化主机通过一个同步标志位的数据段发出会话请求。 （2）接收主机通过发回具有以下项目的数据段表示回复：同步标志位、即将发送的数据段的起始字节的顺序号、应答并带有将收到的下

9、一个数据段的字节顺序号。 （3）请求主机再回送一个数据段，并带有确认顺序号和确认号。,A的同步请求,B回应A的同步请求, B的同步请求,A回应B的同步请求,数据传输,(传输数据段),发送方,接收方,连接建立,面向连接的传输层功能,发送 SYN (seq=100 ctl=SYN),接收 SYN,Host A,Host B,TCP 三次握手,发送 SYN (seq=100 ctl=SYN),接收 SYN,发送 SYN, ACK (seq=300 ack=101 ctl=syn,ack),Host A,Host B,接收 SYN,TCP 三次握手,发送 SYN (seq=100 ctl=SYN),接

10、收 SYN,发送 SYN, ACK (seq=300 ack=101 ctl=syn,ack),建立会话 (seq=101 ack=301 ctl=ack),Host A,Host B,接收 SYN,TCP 三次握手,TCP属于面向连接，所以在进行数据通讯前线要建立会话，并且同步数据包编号,TCP 三次握手,DoS-Denialdinail否认拒绝of service，利用三次握手的攻击。过程：当客户端要与服务器进行连接前，要进行三次握手。首先客户端先发出请求，服务端回复请求，攻击就在这个时候产生的，客,户端不做第三次握手，而是重新建立一个连接请求，服务器端一直保持这个回话，等待客户端的连接。

11、这样客户端大量建立没有第三次握手的连接，导致服务器系统资源占用过高，Down机。,DoS（拒绝服务攻击）,源端口,目标端口,顺序号 #,确认号 #,Source,Dest.,Seq.,Ack.,1028,23,10,1,我发送 #10.,TCP 顺序号和确认号,我已收到 #10, 现在我需要 #11.,源端口,目标端口,顺序号 #,确认号 #,1028,23,Source,Dest.,10,Seq.,1,Ack.,1028,23,Source,Dest.,11,Seq.,1,Ack.,我发送 #10.,TCP 顺序号和确认号,源端口,目标端口,顺序号 #,确认号 #,1028,23,Sourc

12、e,Dest.,11,Seq.,2,Ack.,1028,23,Source,Dest.,10,Seq.,1,Ack.,1028,23,Source,Dest.,11,Seq.,1,Ack.,我已收到 #10, 现在我需要 #11.,我发送 #10.,TCP 顺序号和确认号,源端口,目标端口,顺序号 #,确认号 #,1028,23,Source,Dest.,11,Seq.,2,Ack.,1028,23,Source,Dest.,10,Seq.,1,Ack.,1028,23,Source,Dest.,11,Seq.,1,Ack.,1028,23,Source,Dest.,12,Seq.,2,Ack

13、.,我已收到 #11, 现在我需要 #12.,我发送 #11,TCP 顺序号和确认号,由于计算机的处理速度不同，在传输过程中传输层调整传输速度,流量控制,流量控制(Flow Control )：传输层利用可变滑动窗口协议来实现流控。所谓可变滑动窗口协议，是指发送方的发送窗口大小是由接收方根据自己的实际缓存情况给出的。,流量控制,窗口大小决定在收到确认信息前一次传输的最大数据量,基于窗口的流量控制,两种释放连接的方法 非对称式：发送释放请求后单方面地终止连接，存在丢失数据的危险； 对称式：各自独立地发出释放连接请求，收到对方的释放确认后才可以释放连接。 但是在实际的通信过程中，使用三次握手 +

14、定时器的方法释放连接在绝大多数情况下是成功的。,释放连接,UDP,用户报文协议（UDP） UDP是提供数据的快速投递，但不保证数据的投递正确到达。,UDP数据格式,UDP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目标端口：一个UDP端口是一个可读写的软件结构，内部有一个接收报文缓冲区。接收数据时，UDP软件要判断此目标端口是否与当前使用的端口匹配，如是，则将数据报放入相应的接收队列，否则，抛弃该数据并向信源端口发送“端口不可达”的差错消息报文。 长度：以字节计的整个报文长度，最小为8，只有报头。 校验和：它是一个可选项，以提高效率。 在利用IP传送语音和视频的时候，要利用UDP协议。,没有顺序号和确认号,Source port (16),