网络通信协议

网络通信协议讲师:啜立明2本章目标了解网络协议的概念了解网络体系结构熟悉ISO/OSI参考模型以及每一层的功能掌握TCP/IP模型各层的主要协议及其功能熟练掌握IP地址、子网规划等相关内容3本章内容IP地址TCP/IP协议OSI参考模型网络协议的概念TCP/IP与OSI的比较4计算机网络协议负责在网络上建立通信通道和控制通过通道的信息流的规则计算机网络协议的组成语义语法定时1计算机网络协议52ISO/OSI参考模型OpenSystemInterconnection，简称ISO/OSIRM是一个逻辑结构，并非一个具体的计算机设备或网络任何两个遵守协议的标准的系统都可以互连通信描述的是通信软件的结构62.1分层的概念……n+1层n层n-1层…………n+1层n层n-1层……物理媒体虚通信n+1层协议n层协议n-1层协议虚通信实通信n-1层/n层接口n层/n+1层接口72.2OSI七层模型应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层1234567OSI参考模型8应用层7-6接口表示层6-5接口会话层5-4接口传输层4-3接口网络层3-2接口数据链路层2-1接口物理层网络层数据链路层物理层网络层数据链路层物理层应用层7-6接口表示层6-5接口会话层5-4接口传输层4-3接口网络层3-2接口数据链路层2-1接口物理层12345671234567物理通信设备A设备B中间结点中间结点2.2OSI七层模型的逻辑结构9L7数据FTPDNSNFS用户应用层到表示层L7数据FTPDNSNFS用户应用层从表示层2.2.1第7层：应用层10L6数据数据的编码、加密和压缩H6L7数据从应用层到会话层表示层L6数据数据的解码、解密和解压缩H6L7数据到应用层从会话层表示层2.2.2第6层：表示层11L6数据H5L5数据到传输层从传输层从表示层到表示层会话层L6数据H5L5数据会话层2.2.3第5层：会话层12到网络层从网络层H4L4数据L4数据L4数据L5数据L5数据L4数据L4数据L4数据从会话层到会话层传输层传输层H4H4H4H4H42.2.4第4层：传输层13L4数据L4数据L3数据L3数据H3H3到数据链路层从传输层到传输层网络层网络层分组从数据链路层分组2.2.5第3层：网络层14L3数据L3数据L2数据L2数据H2H2T2T2到物理层从物理层从网络层到网络层数据链路层数据链路层帧帧2.2.6第2层：数据链路层15L2数据10010110101物理层L2数据10010110101物理层从数据链路层到数据链路层传输媒体2.2.7第1层：物理层16为应用程序提供网络服务数据表示互连主机通信端到端连接确定地址和最佳路径介质访问二进制传输应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层76543212.2OSI模型各层的主要功能172.3模型的使用L7数据L7数据H6L6数据H5L5数据H4L4数据H3L3数据T2H20101010101111110010101012345671234567传输媒体L7数据L7数据H6L6数据H5L5数据H4L4数据H3L3数据T2H201010101011111100101010183TCP/IP协议Internet←TCP/IP→193.1TCP/IP协议体系概述TCP/IP协议是针对Internet开发的一种体系结构和协议标准TCP/IP协议是国际互联网Internet采用的协议标准TCP/IP是一组通信协议的代名词，是由一系列协议组成的协议簇20应用层传输层网络层网络接口层Telnet、Ftp、Smtp等TCP和UDPIP、ICMP和IGMP接口卡及设备驱动3.2TCP/IP模型213.2.1TCP/IP各层的主要功能网络接口层也称作数据链路层或链路层网络层处理数据分组在网络中的活动提供无连接的分组交换服务传输层为两台主机上的应用程序提供端到端的通信应用层处理特定的应用程序细节223.2.2TCP/IP的基本工作原理应用层传输层网络层网络接口层应用层传输层网络层网络接口层传输介质报文、流数据报（UDP）或段（TCP）IP数据报数据帧源主机目的主机23协议提供服务相应OSI层IP数据报服务3ICMP差错和控制3ARP互联网地址物理地址3RARP物理地址互联网地址3TCP可靠流服务4FTP文件传送5~7TELNET终端仿真5~7DNS域名互联网地址5~73.2.2TCP/IP协议集的主要协议243.2.2TCP/IP的文件传输（FTP）封装253.3网络接口层协议TCP/IP支持多种不同的网络接口层协议以太网令牌环FDDI广域网常用协议SLIP（串行链路网际协议）PPP（点对点协议）263.4网络层协议IP协议ARP（地址解析协议）RARP（反向地址解析协议）ICMP（互联网控制消息协议）273.4.1IP协议——功能寻址和路由传递服务不可靠，可靠性由上层协议提供无连接数据包分段和重组28版本（4）头部长度（4）优先级和服务类型（8）总长度（16）标识（16）标志（3）片偏移（13）生存时间（8）协议（8）头部校验和（16）源IP地址（32）目的IP地址（32）选项（如果有）数据0153120字节16注：字段后面括号中的数字是指该字段在IP数据包头部信息中所占的位（bit）数。3.4.1IP协议——数据报格式293.4.2ARP（地址解析协议）RARP32位IP地址ARP48位以太网地址303.4.2ARP——MAC地址24位24位0000.0c12.3456厂家代码序列号ROMRAMMAC地址固化在网卡的ROM中313.4.2ARPMapIPEthernet172.16.3.1IP:172.16.3.2Ethernet:0800.0020.1111172.16.3.2IP:172.16.3.2=???我收到了这个广播信息，我的MAC地址是0800.0020.1111我想知道IP地址为176.16.3.2的MAC地址是什么？323.4.3RARP（反向地址解析协议）Ethernet:0800.0020.1111IP:172.16.3.25Ethernet:0800.0020.1111IP=???我的IP地址是什么?我收到了你的广播，你的IP地址是172.16.3.25.MapEthernetIP33用来传送一些关于网络和主机的控制信息ICMP回送应答（Ping）ICMP重定向ICMP源抑制3.4.4ICMP（互联网控制消息协议）343.5传输层协议分段及封装应用层送来的数据提供端到端的传输服务在发送主机与接收主机之间构建逻辑通信包括两个协议TCPUDP353.5.1TCP协议——服务面向连接通讯双方交换数据之前必须建立连接可靠的多种确保可靠性的机制字节流服务8bit（1Byte）为最小单位构成的字节流363.5.1TCP协议——数据报格式FINSYNRSTPSHACKURG保留（6）标志（6）紧急指针（16）窗口（16）选项校验和（16）数据偏移（4）数据确认号（32）序列号（32）目的端口（16）源端口（16）0153120字节16注：字段后面括号中的数字是指该字段在TCP头部信息中所占的位（bit）数。0373.5.1TCP协议——建立连接主机A主机B发送SYN报文（初始序列号=X）接收SYN报文发送SYN报文（初始序列号=Y，确认号=X+1）接收SYN报文发送确认报文（序列号=X+1，确认号=Y+1）383.5.1TCP协议——终止连接主机A主机BFINFIN的回应FIN的回应应用程序关闭向应用程序提交EOFFIN应用程序关闭393.5.1TCP协议——确认机制报文1报文2报文3报文4报文5报文6报文1报文2报文3报文4报文5报文6SN:1SN:537SN:1073ACK:1609SN:1609SN:2145SN:2681ACK:2145SN:2145ACK:3217发送1发送2发送3确认发送4发送5发送6发送5确认确认403.5.1TCP协议——窗口机制1234567891011...通告窗口可用窗口已发送且被确认已发送未被确认可以发送不能发送直至窗口移动413.5.2UDP协议UDP协议的特点无连接不可靠423.5.2UDP协议——数据格式源端口（16）目的端口（16）长度（16）校验和（16）数据0153116注：字段后面括号中的数字是指该字段在UDP头部信息中所占的位（bit）数。433.5.2UDP协议——数据封装443.5.2关于端口TCP端口号FTP传输层TELNETDNSSNMPTFTPSMTPUDP应用层2123255369161453.6应用层协议网页浏览（HTTP，SSL）文件传输（FTP，TFTP，NFS）E-Mail（SMTP，POP3）远程登录（Telnet，Rlogin）域名服务（DNS）网络管理（SNMP）46用户应用程序接口服务器协议接口用户协议解释器用户数据传输功能用户数据传输功能控制连接数据连接（FTP命令、应答）文件系统文件系统终端用户客户机服务器3.6.1FTP47Telnet客户机进程伪终端驱动终端驱动TCP/IPTelnet服务器进程TCP连接终端用户登录ShellTCP/IP内核内核3.6.2Telnet48报文传送代理用户代理发送方用户接收方用户用户代理报文传送代理用户邮箱要发送邮件的队列客户服务器TCP连接TCP端口253.6.3SMTP49是服务器之间的应用层通讯协议不仅保证正确传输超文本文档，还确定传输文档中的哪一部分，以及哪部分内容首先显示（如文本先于图形）等等HTTP协议是基于请求/响应范式的（相当于客户机/服务器）缺省端口是TCP的80的端口，但其它的端口也是可用的3.6.4HTTP超文本传输协议503.6.5TFTP简单文件传送协议TFTP是一个简单的文件传输协议，适合小文件的传输，使用UDP协议作为支撑，可用于无盘系统进行系统引导514IP地址IP协议所使用的地址结构IP寻址子网划分IP路由选择524.1IP寻址——地址格式101011000001000001100100000000108bits32bits172161002二进制点分十进制534.1IP寻址——地址分类0NNNNNNN主机主机主机10NNNNNN网络主机主机110NNNNN网络网络主机8bits8bits8bits8bitsA类地址：B类地址：C类地址：D类地址：E类地址：1110MMMM组播组播组播1111XXXX保留保留保留54第一个八位组（二进制）转化为十进制地址所属类0xxxxxxx1-126A10xxxxxx128-191B110xxxxx192-223C1110xxxx224-239D1111xxxx240-255E4.1IP寻址——地址分类554.1IP寻址——私有地址地址类起始地址结束地址A10.0.0.010.255.255.255B172.16.0.0172.31.255.255C192.168.0.0192.168.255.255564.2子网划分——子网掩码子网掩码用来界定IP地址的网络标识部分和主机地址与IP地址做与运算，计算网络地址IP地址11001010．11000010．00100100．00100110子网掩码11111111．11111111．11111111．00000000网络地址11001010．11000010．00100100．00000000574.2子网划分从左面第一位不是网络号的位开始借，而且借位必须是连续的不能跳跃网络号子网掩码（十进制）子网掩码（二进制）划分前172.16.0.0255.255.0.011111111.11111111.00000000.00000000划分后172.16.0.0172.16.64.0172.16.128.0172.16.192.0255.255.192.011111111.1111111