第2章 TCP_IP 20100223

第三层：网络层 – 定义逻辑地址，例如， IP 地
址；创建数据包报头，通过路 由器和三层交换机路由数据包 在目标计算机上网络层将剥去 数据包报头
2 数据链路层
物理层
–
5
OSI 模型的层
2.1 OSI 模型
7
6 5 4 3 1

应用层
表示层
会话层 传输层 网络层
2 数据链路层
物理层
第二层：数据链路层 – 将数据比特（ bit ）组织成帧， 并指定帧格式； – 负责错误连接、流控制、物理 地址及集线器、桥、中继器和 二层交换机的操作； – 数据链路可分为逻辑链路控制 （ LLC ）和媒体访问控制； （ MAC ） – 帧的定义：帧是一个电子信封， 包括数据包及其他信息。
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2.2.4 TCP/IP报文格式
IP报文格式
IP协议是TCP/IP协议族中最为核心的协议。 它提供不可靠、无连接的服务，也即依赖其他 层的协议进行差错控制。在局域网环境中，IP 协议往往被封装在以太网帧中传送，而所有的 TCP，UDP，ICMP，IGMP数据都被封装在IP 数据报中传送，如上图所示。
第六层：表示层
–
–
2 数据链路层
第五层：会话层
–
1
物理层
4
OSI 模型的层
2.1 OSI 模型

第四层：传输层
–
7 6 5
应用层
表示层
–
会话层 传输层 网络层

为数据包排序以便在目标计算 机上可以重新装配，其中包括 确认包和重传包 包的定义：包是一个电子信封， 包含了从会话层到物理层的信 息
4
3 1
源端口号、目标端口号字段：占16b。 长度字段：占16b。 校验和字段：占16b。
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套接字
在每个TCP，UDP数据段中都包含源端口号和目标端口 号字段。有时，把一个IP地址和一个端口号合称为一个套 接字（Socket），而一个套接字对（Socket pair）可以 唯一地确定互联网络中每个TCP连接的双方（客户IP地址、 客户端口号、服务器IP地址、服务器端口号）。 上图是常见的一些协议和它们对应的服务端口号。
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2.2.2 TCP/IP 模型与 OSI 模型的相互关系
链路层对应 OSI 模型中的数据链路层和物理层。 链路层规定了发送和接收数据包的要求。
15
两个模型的相同点：
都是分层的模型。 都有应用层，尽管所包含的应用 层服务不同。 都有类似的传输层和网络层。 都使用分组交换（而不是电路交 换）技术。 网络专业人员对两者都要熟悉。
8
小结：采用OSI模型的优点
简化相关的网络操作。 提供即插即用的兼容性和厂商之间的 标准接口。 方便厂商设计互操作性的网络设备。 防止一个区域网络发生的变化移向另 一个区域的网络，因此，每一个区域的 网络都能够单独快速升级。 把复杂的网络问题分解成小的简单问 题，易于学习和操作。
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2.2.2 TCP/IP 模型与 OSI 模型的相互关系 传输层对应 OSI 模型的传输层 传输层负责网络传输和端到端的通 信
–
–
UDP ：User Datagram Protocol 用户 数据协议，是不可靠的传输协议， SMTP 使用的就是 UDP 协议 TCP ：Transmission Control Protocol 传输控制协议，是可靠的传输协议
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第2章 TCP/IP
授课人： 张冲杰高级工程师
泉州信息职业技术学院 计算机科学与技术系
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本章教学重点和难点
第2章 TCP/IP
计划学时 6课时课堂教学 掌握OSI模型的基本概念，理解TCP/IP数据传输的原理，懂 得TCP/IP协议族常用的应用程序及工具。 难点 重点 考点
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为什么要分层？
分层设计可以复杂的大问题转化为容 易处理的小问题。 各个层次的设计和测试相对独立，简 化设备间的互通性。 采用统一标准的层次化模型后，设备 生产厂商按标准进行设计开发产品，保 证兼容性。 厂商只专著于某一层应用的开发，以 其他厂商提供的协议为基础，可降低开 发费用。
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2.2 TCP/IP数据传输
2.1. 1 TCP/IP 协议组的体系结构

TCP/IP 协议组由四部分组成
– – – –
应用层 传输层 Internet 层 链路层
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层

划分协议组的好处
–
– –
创建或修改协议不用修改整个协议组 同一层可以有多个协议以便为应用程 序提供相应的服务 由于协议组被划分为层，对不同协议 的开发可以同时进行
2.2.3 TCP/IP协议栈
传输层的主要协议有
TCP协议和UDP（User Datagram Protocol，用 户数据报协议）协议。 应用层包含大量常用 的应用程序，主要有超 文本传输协议HTTP （Hypertext Transfer Protocol）、远程登录 Telnet、文件传输协议 FTP（File Transfer Protocol）等。
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IP数据报头部的格式
普通的IP数据包头部长度为20B（字节），不含选项字段。 版本（Version）字段：占4b（比特）。 报头长度（Internet Header Length，IHL）字段：占4b。 服务类型（Type of Service，TOS）字段：占8b。
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TCP分段格式
物理层
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2.2.2 TCP/IP 模型与 OSI 模型的相互关系
TCP/IP 协议组 应用层
HTTP FTP SMTP DNS RIP SNMP
传输层
TCP
UDP
Internet 层
ARP
IP
IGMP
ICMP
链路层
以太网
令牌环
帧中继Βιβλιοθήκη ATM112.2.2 TCP/IP 模型与 OSI 模型的相互关系
源端口号、目标端口号字段：占16比特。 顺序号字段：占32b。 确认号字段：占32b。 头部长度字段：占4b。
窗口大小字段：占16b。
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UDP数据段格式
UDP是一种不可靠的、无连接的数据报服务。源主机 在传送数据前不需要和目标主机建立连接。数据被冠以源 端口号、目标端口号等UDP报头字段后直接发往目的主机。 这时，每个数据段的可靠性依靠上层协议来保证。在传送 数据较少、较小的情况下，UDP比TCP更加高效。
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2.2.5 TCP/IP数据封装
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2.2.6 TCP/IP数据传输
TCP/IP传输层的主要功能： ● 连接管理（Connection Management）: 允许两个用户像直接连接一样开始交谈。通 常把连接的定义和建立的过程称为握手 （handshake）。 ● 流量控制（Flow Control）：以网络能接 受的速度发送数据。 ● 差错检测（Error Detection）。 ● 对用户请求的响应（Response to User’s Request）。 ● 建立无连接或面向连接的通信。
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2.2.2 TCP/IP 模型与 OSI 模型的相互关系
Internet 层对应 OSI 模型的网络层 Internet 层封装传输层的数据成为数据包，并 路由数据包 IP ：Internet Protocol（Internet 协议），路 由数据包。 ARP ：Address Resolution Protocol（地址 解析协议），获取同一物理网段主机的物 理地址。 IGMP ：Internet Group Management Protocol（Internet 组管理协议），在 IP 多 播地址中管理主机成员关系。 ICMP ：Internet Control Message Protocol （ Internet 控制消息协议），发送传递数 据包的消息和报告错误。
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TCP与UDP的比较
UDP是基于数据报的协议，它在一次传 输中最大限度地传送数据，即不对应用层 传递的数据报进行划分；TCP是面向流的 协议，它将应用层传递的数据划分为较小 的尺寸，重传丢失的片段，将乱序的数据 重新排序。UDP报文头没有序列号字段， TCP的报文头有序列号字段。TCP运作成 本高于UDP。 UDP本身不提供可靠的数据传输，而是 将可靠传递交由上层应用程序来负责。相 对TCP，UDP的执行时间比较短，适用 于对速度要求高的应用。
应用层对应 OSI 模型的应用层、表示层和会话层 应用层提供服务及网络资源的访问 HTTP ：Hypertext Transfer Protocol 超文本传输 协议，处理 Web 浏览器和服务器之间的通信。 FTP ：File Transfer Protocol文件传输协议。 SMTP ：Simple Mail Transport Protocol 简单邮件 传输协议。 DNS ：Domain Naming System 域名系统，将主 机名解析成 IP 地址。 RIP ：Routing Information Protocol 路由信息协议。 SNMP ：Simple Network Management Protocol 简单网络管理协议，收集网络设备的信息。
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两个模型的不同点：
TCP/IP模型合并表示层和会话层到应用 层中。 TCP/IP模型层次较少，看上去较为简单。 OSI模型的传输层能够保证分组的可靠传 输，而TCP/IP模型的传输层如果采用 UDP，则不能保证分组的可靠传输。 TCP/IP协议是围绕Internet开发的标准， OSI协议一般不用来构建网络，常用来 帮助理解通信过程。
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OSI 模型的层
2.1 OSI 模型

第七层：应用层
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