TCPIP原理

nullnull TCP/IP原理本章学习目标本章学习目标 掌握TCP/IP体系结构与相关原理 熟悉IPv4编址方法 内容提示内容提示TCP/IP原理 IPv4编制方法TCP/IPTCP/IP最早使用的协议栈 全球事实上的通讯标准HostInternetTCP/IPHostTCP/IP与OSI参考模型比较TCP/IP与OSI参考模型比较应用层示层会话层传输层网络层数据链路层物理层TCP/IP协议栈TCP/IP协议栈提供应用程序间接口建立端到端连接提供编址和路由功能物理介质访问二进制数据流传输TCP/IP封装过程TCP/IP封装过程TCP/IP数据流封装过程：用户数据TCP段IP包用户数据TCP段实际物理 网络的帧IP包实际传输PDUdatasegmentpacketframe实际物理 网络的帧bits传输层的功能传输层的功能分割上层应用程序 建立主机应用程序间端到端的连接 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端口号端口号端口号TCPF T PTransport LayerT E L N E TD N SS N M PT F T PS M T PUDPApplication Layer2123255369161服务器一般都是通过知名端口号来识别应用程序的 端口号用来标示互相通信的应用程序，统一编号。TCP 传输控制协议TCP 传输控制协议源端口 (16)目的端口 (16)序列号 (32)首部长度 (4)确认号 (32)保留(6)Code bits (6)窗口大小 (16)TCP校验和 (16)紧急指针(16)TCP选项数据01631TCP 端口号TCP 端口号源端口目的端口Host ADest. port = 23. 将数据包送到我的 TELNET端口102823SPDPHost ZTelnet Z多个连接时端口号的使用多个连接时端口号的使用源端口目的端口Host A102823SPDPHost ZTelnet ZTelnet Z102923TCP 序号和确认号综述TCP 序号和确认号综述I just sent #10.102823SourceDest.10Seq.0Ack.TCP 序号和确认号综述TCP 序号和确认号综述I just sent #10.I just got #10, now I need #11.102823SourceDest.10Seq.1Ack.102823SourceDest.11Seq.1Ack.TCP 序号和确认号综述TCP 序号和确认号综述I just sent #10.I just got #10, now I need #11.102823SourceDest.10Seq.1Ack.102823SourceDest.11Seq.2Ack.102823SourceDest.11Seq.1Ack.TCP 序号和确认号综述TCP 序号和确认号综述102823SourceDest.11Seq.2Ack.102823SourceDest.10Seq.1Ack.102823SourceDest.11Seq.1Ack.102823SourceDest.12Seq.2Ack.I just got #11, now I need #12.I just sent #11.TCP三次握手/建立连接TCP三次握手/建立连接Send SYN (seq=100 ctl=SYN)SYN receivedHost AHost BTCP三次握手/建立连接TCP三次握手/建立连接Send SYN (seq=100 ctl=SYN)SYN receivedSend SYN, ACK (seq=300 ack=101 ctl=syn,ack)Host AHost BSYN receivedTCP三次握手/建立连接TCP三次握手/建立连接Send SYN (seq=100 ctl=SYN)SYN receivedSend SYN, ACK (seq=300 ack=101 ctl=syn,ack)Established (seq=101 ack=301 ctl=ack)Host AHost BSYN received为了建立或初始化一个连接，两个TCP通信者必须同步各自的初始序号。 初始序列号是建立一个TCP连接时的开始号，用于跟踪通信顺序并确保每个数据包传输时无丢失。TCP四次握手/终止连接TCP四次握手/终止连接FIN的ACKFIN的ACKFINFIN应用程序关闭主机A主机B应用程序关闭 窗口控制窗口控制Window size = 1Send 1Receive 1SenderReceiver基本概念—窗口控制基本概念—窗口控制Window size = 1Send 1Receive 1Ack 2SenderReceiver基本概念—窗口控制基本概念—窗口控制Window size = 1Send 1Receive 1Ack 2Send 2Receive 2SenderReceiver基本概念—窗口控制基本概念—窗口控制Window size = 1Send 1Receive 1Ack 2Send 2Receive 2Ack 3SenderReceiver基本概念—窗口控制基本概念—窗口控制Window size = 1Send 1Receive 1Ack 2Send 2Receive 2Ack 3Send 1Send 2Receive 1Receive 2Window size = 3Send 3Receive 3SenderReceiverSenderReceiver基本概念—窗口控制基本概念—窗口控制Window size = 1Send 1Receive 1Ack 2Send 2Receive 2Ack 3Send 1Send 2Receive 1Receive 2Window size = 3Send 3Receive 3Ack 4SenderReceiverSenderReceiver基本概念—窗口控制基本概念—窗口控制Window size = 1Send 1Receive 1Ack 2Send 2Receive 2Ack 3Send 1Send 2Receive 1Receive 2Window size = 3Send 3Receive 3Ack 4Send 4SenderReceiverSenderReceiverUDP 用户报文协议UDP 用户报文协议Source port (16)Destination port (16)Length (16)Data (if any)Bit 0Bit 15Bit 16Bit 31Checksum (16)8 Bytes无序号及确认 不可靠、面向无连接 高效、快速TCP/UDP 比较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IP数据包格式IP数据包格式版本(4)目的IP地址 (32)IP选项数据01631头部长度 (4)服务类型 (8)总长度 (16)标识符 (16)标志 (3)片偏移 (13)存活时间 (8)协议(8)报头校验和 (16)源IP地址 (32) 协议类型字段 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IP176ARP工作机制ARP工作机制172.16.3.1172.16.3.2IP: 172.16.3.2 = ???我需要IP地址为172.16.3.2主机的物理地址 实现IP地址向MAC地址的映射 本地ARP解析ARP工作过程ARP工作过程172.16.3.1172.16.3.2IP: 172.16.3.2 = ???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176.16.3.2主机的物理地址 ARP工作过程ARP工作过程IP: 172.16.3.2 Ethernet: 0800.0020.1111 172.16.3.1172.16.3.2IP: 172.16.3.2 = ???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176.16.3.2主机的物理地址 ARP工作过程ARP工作过程实现IP地址向MAC地址的映射 本地ARP解析IP: 172.16.3.2 Ethernet: 0800.0020.1111 172.16.3.1172.16.3.2IP: 172.16.3.2 = ???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176.16.3.2主机的物理地址 RARP工作机制RARP工作机制Ethernet: 0800.0020.1111 IP = ???我的IP地址是什么？RARP工作机制RARP工作机制实现MAC地址向IP地址的映射Ethernet: 0800.0020.1111 IP: 172.16.3.25Ethernet: 0800.0020.1111 IP = ???我听到广播包了.你的 IP 地 址是172.16.3.25 我的IP地址是什么？内容提示内容提示TCP/IP原理 IPv4编制方法IPv4地址介绍IPv4地址介绍IP地址唯一标识一台网络设备 32位二进制 172.18.0.2172.18.0.1172.17.0.2172.17.0.1172.16.0.2172.16.0.1SADAHDRDATA10.13.0.0192.168.1.010.13.0.1192.168.1.1IPv4地址IPv4地址172.16.2.1172.16.3.10172.16.12.1210.1.1.110.250.8.1110.180.30.118172.161212NetworkHost..172.16.2.110.6.24.2Fei_1/1Fei_1/2IP地址分类IP地址分类1Class A:Bits:0Network（8bit）Host891617242532Range (1-126)1Class B:Bits:10 Network(16bit) Host891617242532Range (128-191)1Class C:Bits:110 Network(24bit) Host891617242532Range (192-223)1Class D:Bits:1110××××组播891617242532Range (224-239)1Class E:Bits:11110×××891617242532Range (240-255)保留地址特殊IP地址特殊IP地址 RFC1918中规定如下地址是私有地址： 10.0.0.0－10.255.255.255、172.16.0.0－172.31.255.255、192.168.0.0－192.168.255.255 用于广播，也称定向广播，需要指定目标网络主机地址全1用于指定网络本身，称之为网络地址或者网络号主机地址全0指本地节点(一般为127.0.0.1)，用于测试网卡及TCP/IP软件网络127.0.0.0用途地址可用主机地址数量计算可用主机地址数量计算 11111111 172 16 0 0 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没有子网的编址没有子网的编址采用自然掩码，不对网段进行细分。比方说B类的172.16.0.0，掩码为255.255.0.0。172.16.0.0172.16.0.1172.16.0.2172.16.0.3…...172.16.255.253172.16.255.254有子网的编址有子网的编址172.16.2.200172.16.2.2172.16.2.160172.16.2.1172.16.3.5172.16.3.100172.16.3.150172.16.3.1Fei_1/1Fei_1/2172.162160NetworkHost..NetworkInterface172.16.2.0 172.16.3.0New Routing TableSubnetFei_1/2Fei_1/1子网掩码子网掩码25525500IP 地址缺省掩码8位子网掩码网络位主机位子网位主机位也可写作 “/16” 其中16表示掩码的位数 11111111 111111110000000000000000也可写作 “/24” 其中24表示掩码的位数网络位主机位网络位2552552550 11111111 1111111111111111带子网划分的子网掩码带子网划分的子网掩码网络位扩展了8位16网络位主机位172.16.2.160 255.255.255.017220101011001111111110101100000100001111111100010000111111110000001010100000000000000000000000000010子网位网络地址128 192 224 240 248 252 254 255带子网划分的子网掩码(续)带子网划分的子网掩码(续)网络位扩展了10位172.16.2.160 255.255.255.192101011001111111110101100000100001111111100010000111111110000001010100000110000001000000000000010161722128网络地址128 192 224 240 248 252 254 255128 192 224 240 248 252 254 255网络位主机位子网位地址计算示例地址计算示例16172216010101100000100001010000000000010HostMaskSubnetBroadcastLastFirst172.16.2.160255.255.255.19241地址计算示例地址计算示例1010110011111111000100001111111111111111101000001100000000000010HostMaskSubnetBroadcastLastFirst172.16.2.160255.255.255.19212161722160地址计算示例地址计算示例1010110011111111000100001111111111111111101000001100000000000010HostMaskSubnetBroadcastLastFirst172.16.2.160255.255.255.1921237161722160地址计算示例地址计算示例101011001111111100010000111111111111111110100000110000001000000000000010HostMaskSubnetBroadcastLastFirst172.16.2.160255.255.255.1921234161722160地址计算示例地址计算示例10101100111111110001000011111111111111111010000011000000100000000000001010111111HostMaskSubnetBroadcastLastFirst172.16.2.160255.255.255.192123456161722160地址计算示例地址计算示例1010110011111111000100001111111111111111101000001100000010000000000000101011111110000001HostMaskSubnetBroadcastLastFirst172.16.2.160255.255.255.192123456162160161722160地址计算示例地址计算示例101011001111111100010000111111111111111110100000110000001000000000000010101111111000000110111110HostMaskSubnetBroadcastLastFirst172.16.2.160255.255.255.1921234567161722160地址计算示例地址计算示例101011001111111110101100000100001111111100010000111111110000001010100000110000001000000000000010101011000001000000000010101111111010110000010000000000101000000110101100000100000000001010111110HostMaskSubnetBroadcastLastFirst172.16.2.160255.255.255.19212345678161722160地址计算示例地址计算示例101011001111111110101100000100001111111100010000111111110000001010100000110000001000000000000010101011000001000000000010101111111010110000010000000000101000000110101100000100000000001010111110HostMaskSubnetBroadcastLastFirst172.16.2.160255.255.255.192172.16.2.128172.16.2.191172.16.2.129172.16.2.190123456789161722160子网掩码练习子网掩码练习AddressSubnet MaskClassSubnet172.16.2.1010.6.24.2010.30.36.12255.255.255.0255.255.240.0255.255.255.0子网掩码练习－子网掩码练习－答案AddressSubnet MaskClassSubnet172.16.2.1010.6.24.2010.30.36.12255.255.255.0255.255.240.0255.255.255.0BAA172.16.2.010.6.16.010.30.36.0计算广播地址练习计算广播地址练习AddressClassSubnetBroadcast201.222.10.60 255.255.255.248Subnet Mask15.16.193.6 255.255.248.0128.16.32.13 255.255.255.252153.50.6.27 255.255.255.128计算广播地址练习－答案计算广播地址练习－答案153.50.6.127AddressClassSubnetBroadcast201.222.10.60 255.255.255.248C201.222.10.63201.222.10.56Subnet Mask15.16.193.6 255.255.248.0A15.16.199.25515.16.192.0128.16.32.13 255.255.255.252B128.16.32.15128.16.32.12153.50.6.27 255.255.255.128B153.50.6.0变长子网掩码172.16.14.32/27 172.16.14. 64/27 172.16.14.96/27 子网172.16.14.0/24 被划分为更小的子网以适应网络的需求并避免了IP地址的浪费，需要路由协议支持CBA172.16.1.0/24172.16.2.0/24center172.16.0.0/16 172.16.14.136/30172.16.14.132/30172.16.14.140/30变长子网掩码内容回顾内容回顾 TCP/IP协议簇常用协议 应用层协议 传输层协议 网络层协议 链路层协议 IPv4编址方法 IP地址的格式 IP地址的分类 网络掩码 子网的划分 网络地址，主机地址和广播地址的计算思考题思考题常用的TCP/IP应用层协议有哪些？ 简述ARP将IP地址映射为MAC地址的运作过程。 UDP和TCP最大的区别是什么？ Ping是用什么协议来实现的？ 168.1.88.10是哪类IP地址？它的默认网络掩码是多少？如果对其进行子网划分，子网掩码是255.255.240.0 ，请问有多少个子网？每个子网有多少个主机地址可以用？ null