第5章 TCPIP协议

ACCPV4.0第5章TCP/IP协议计算机基础教学部：董小艳Email:[e-mail]第5章TCP/IP协议•5.1TCP/IP概述•5.2TCP/IP参考模型•5.3IP地址•5.4IP子网及其划分•5.5Internet域名系统5.1TCP/IP概述•TCP/IP概念–TCP/IP协议是Internet中计算机之间进行网络通信所必须共同遵循的一种通信协议；–是以传输控制协议（TransmissionControlProtocol）和网际协议（InternetProtocol）为核心的一组协议。–独立于特定的网络硬件，适用于不同类型的计算机与网络之间的互联。5.1TCP/IP概述•TCP/IP参考模型的发展–在TCP/IP协议研究时没有提出参考模型；–1974年Kahn定义了TCP/IP参考模型；–1985年Leiner等对TCP/IP参考模型进一步研究；–ARPANET改进并采用，成为Internet协议；–目前使用IPv4，下一代的IP协议为IPv6。5.1TCP/IP概述•TCP/IP特点–开放的协议标准，可以免费使用，并且独立于特定的计算机硬件与操作系统。–标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户服务。–统一的网络地址分配方案，使得整个TCP/IP设备在网中都具有惟一的地址。–独立于特定的网络硬件，可以运行在局域网、广域网，更适用于互联网中。5.2TCP/IP参考模型•TCP/IP参考模型TCP/IP参考模型与OSI参考模型5.2TCP/IP参考模型•TCP/IP协议参考模型层次应用层传输层互联层主机-网络层TelnetFTPSMTPDNSSNMPTCPUDPARPRARPEthernetTokenRing其它协议HTTPTFTPIP5.2TCP/IP参考模型•1.网络接口层–又称网络访问层，包括了能使用TCP/IP与物理网络进行通信的协议，它对应OSI的物理层和数据链路层。–TCP/IP标准并没有定义具体的网络接口协议，仅定义了如何与不同网络进行接口。•TCP/IP参考模型的最低层，负责通过网络介质发送和接收TCP/IP数据包;•允许主机连入网络时使用多种现成的与流行的协议，例如局域网的Ethernet、令牌网、分组交换网的X.25、帧中继、ATM协议等;5.2TCP/IP参考模型•2.网络互连层–又称网际层是在TCP/IP标准中正式定义的第一层。–执行的主要功能：•处理来自传输层的分组，将分组形成数据包（IP数据包），并为该数据包进行路径选择，最终将数据包从源主机发送到目的主机。•处理接收的数据报：检查地址、处理或转发。•处理互连的路径、流量控制、拥塞问题。–在网际层中，最常用的协议是网际协议IP，其它一些协议用来协助IP的操作。5.2TCP/IP参考模型•2.网络互连层–网际协议IP(InternetProtocol)•对数据包进行相应的寻址和路由，并从一个网络转发到另一个网络。•向上一层提供统一的IP数据报，屏蔽低层各物理数据帧的差异性。–网际控制报文协议ICMP(InternetControlMessageProtocol)•为IP协议提供差错报告。专门用来处理错误报告和控制。–地址解析协议ARP(AddressResolutionProtocol)和反向地址解析协议RARP5.2TCP/IP参考模型•3.传输层–也被称主机至主机层，主要负责主机到主机之间实体间端对到端通信，解决下层没有处理的通信问题。–传输控制协议TCP(TransmissionControlProtocol)•面向连接的通信协议，提供可靠的数据传送。•完成流量控制和差错检验的任务，保证可靠的数据传输。–用户数据报协议UDP(UserDatagramProtocol)•面向无连接的协议，它不能提供可靠的数据传输。•UDP不进行差错检验，必须由应用层的应用程序实现可靠性机制和差错控制，以保证端到端数据传输的正确性。5.2TCP/IP参考模型•4.应用层–包含多个高层协议，为应用程序提供访问其它层服务的能力，定义应用程序用于交换数据的协议，为用户提供所需的各种服务。–在TCP/IP模型中，应用程序接口是最高层，它与OSI模型中的高三层的任务相同，用于提供网络服务，比如文件传输、远程登录、域名服务和简单网络管理等。5.2TCP/IP参考模型•超文本传输协议HTTP–用于Internet中的客户机与服务器之间的数据传输；•文件传输协议FTP–实现主机之间的文件传送；•远程终端协议TELNET–本地主机作为仿真终端，登录到远程主机上运行应用程序；•动态主机配置协议DHCP–实现对主机的地址分配和配置工作。•域名服务DNS–用于实现主机名与IP地址之间的映射；5.3IP地址•一、IP地址概述–概念：•为了实现主机间的通信，Internet采用一种全局通用的地址格式，为每一台主机分配一个唯一不重复地址，以此屏蔽物理网络地址的差异。–作用：•标识连入因特网上的每台主机，是每台主机唯一的标识。•IP地址是全球认可的通用地址格式，IP地址是全网唯一的。•IP地址是运行TCP/IP协议的唯一标识。5.3IP地址•一、IP地址格式–由网络号与主机号两部分组成，网络号标识一个逻辑网络，主机号标识网络中一台主机；–包括三个部分：地址类别、网络号和主机号；网络号主机号地址类别IP地址由32个二进制比特组成5.3IP地址•一、IP地址格式–IPv4中，一个IP地址由32个二进制比特数字组成。–通常被分割为4段，每段8比特，并用点分十进制表示。如：202.117.179.110网络号主机号地址类别IP地址由32个二进制比特组成11001010011101011011001111111011202202.117.179.1101171101795.3IP地址•二、IP地址类型网络号主机号网络号主机号网络号主机号多播地址预留01011011101111字节1字节2字节3字节4A类B类C类D类E类5.3IP地址•二、IP地址类型–C类地址网络数为221个，每个网络号所包含的主机数为256（实际有效的为254）个。–C类地址的范围为192.0.0.0～223.255.255.255.11111111111111111101111111111111000000000000000011000000000000000.0.192.0255.255.192.255C类IP地址范围～11111111111111111101111111111110000000000000000111000000000000010.1.192.1255.255.223.254分配给一台主机可使用的有效C类IP地址范围～5.3IP地址•二、IP地址类型–IP地址的分类图A类地址18162432B类地址C类地址D类地址E类地址主机地址范围1.0.0.0到127.255.255.255128.0.0.0到191.255.255.255192.0.0.0到223.255.255.255224.0.0.0到239.255.255.255240.0.0.0到247.255.255.2550网络地址（7位）主机地址（24位）10网络地址（14位）主机地址（16位）110网络地址（21位）主机地址（8位）1110多目的广播地址（28位）11110保留用于实验和将来使用5.3IP地址•三、特殊IP地址–在IP地址中，有些IP地址具有特殊用途，不能分配给主机使用。地址类型网络号主机号用途举例网络地址广播地址直接广播地址本地网络地址环回地址网络号全1网络号全0127全0全1全1全0任意标识一个网络在本地网络广播在特定网络广播系统启动时使用测试202.117.179.0255.255.255.255202.117.179.2550.0.0.0127.0.0.15.3IP地址•四、保留地址–为了避免用户选择任意网络地址，造成与合法的Internet地址发生冲突，因特网地址分配机构为私有网络保留3组IP地址–任何私有网络都可以使用这些地址来进行TCP/IP网络通信。地址类型起始地址结束地址网络数地址个数A类地址B类地址C类地址10.0.0.0172.16.0.0192.168.0.010.255.255.255172.31.255.255192.168.255.2551322562242162565.4子网划分•一、子网与子网划分–为便于网络管理及合理使用IP地址，可以将其进行分割，使其成为规模更小的网络，称为子网。–子网划分方法是在最初的IP地址分类基础上，将IP地址的主机号划分为两部分，分别用于子网编号和主机编号，通过编码号形成新的IP地址。网络号主机号网络号子网号主机号5.4子网划分•一、子网与子网划分–子网划分是利用IP地址和子网掩码技术，将一个较多主机大网划分为若干含有较少主机的小网。–以实现网络性能的优化，提高网络的安全。–形成三层地址结构，即网络号、子网号和主机号。路由器172.17.15.20172.17.15.156172.17.20.53172.17.20.131172.17.32.32172.17.32.125172.17.32.126·········Internet网络172.17.0.0172.17.15.20172.17.15.156172.17.20.53······Internet172.17.20.54172.17.20.82172.17.20.131172.17.32.32172.17.32.125172.17.32.126····172.17.15.0172.17.20.0172.17.32.0站点172.17.0.0子网子网子网路由器5.4子网划分•二、子网掩码–子网掩码(subnetmask)又称网络掩码或地址掩码。是网络的一个重要属性，它表明本网是如何划分的。–子网掩码的构成•子网掩码是一个32位的二制地址。•子网掩码：网络标识全为1，主机标识全为0。–子网掩码的作用：•区分IP地址中的网络部分与主机部分•将网络划分为若干子网段5.4子网划分•通过子网掩码识别网络地址IP地址192.168.5.31100000010101000000001010000001111111111111111111111111100000000子网掩码255.255.255.0·······按位逻辑与运算·········110000001010100000000101网络号192.168.500000011主机号35.4子网划分•三、子网掩码的表示方法–默认表示•给出掩码的4组数字.•例如：C类：255.255.255.0)–说明子网掩码的1的位数•利用在IP地后加上子网掩码中1的位数，•例如：202.117.179.251/245.4子网划分•四、子网掩码划分方法–将单个网络的主机号分为两个部分，其中一部分用于子网号编址，另一部分用于主机号编址。–划分子网号的位数，取决于具体的需要。若子网号所占的比特位越多，可分配给主机的位数就越少。–首先确定子网数、子网中主机数，让后实施划分。网络号主机号网络号子网号主机号5.4子网划分•四、子网掩码划分方法–1.确定子网掩码C类的网络划分子网使用2位划分子网11111111111111111111111111000000子网掩码为：255.255.255.192192168···119216810···5.4子网划分•四、子网掩码划分方法–2.确定标识每一个子网的网络地址11111111111111111111111111000000子网掩码为：255.255.255.192192168··111000000100000000100000000000000192.168.1.64192.168.1.128原有的网络号子网络号网络地址+列出可能的组合5.4子网划分•四、子网掩码划分方法–3.确定每个子网的主机地址范围192.168.1.64192.168.1.1281921681···0100000101111110192168