1-Internet与TCPIP协议基础解析

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2020/10/9
用户接入Internet（续）
逻辑连接：对终端进行TCP/IP配置，这些信息都由本 地ISP提供。
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家庭和小型办公网络的接入
解决思路：采用具有路由、NAT、DHCP等功能的互连设 备将该环境中的设备互联成一个局域网，并通过设备的广 域网口将局域网连接到本地ISP中。设备的广域网口拥有 ISP提供的公网IP地址、网关地址、DNS服务器的IP地址； 设备的局域网口通常处于同一私有地址网段。
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基于AS的互联网结构
R1
R3
AS 1 R2
AS 2 R4
R5
R6
两台AS边界路由器之间的链路可 以是一条点到点的直连链路，也 可以是一条由两层网络提供的虚 拟链路（如Ethernet、ATM、FR 等）。
Internet
一个新的AS只要连接到另一个 已经连接在Internet上的AS网 络，它就成为了Internet的一 部分 ！
Ethernet PPP FR ATM X.25
HDLC E1
TCP/IP Model
T
H T T p
F T P
S M T P
e l n e
t
T F T p
S N M p
D H C P
B O O T P
TCP
UDP
ICMP IP ARP
TCP/IP的典型沙漏模型
提供应用进 程使用网络 服务的接口
提进务提主信供程供机服进通主的务程信机通（到服到编 址、路由 二和进转制发数功据能） 流传输，物 理介质访问 控制
小于16Mhz，568B中主要用于话音业务 UTP cat 4 16Mbps Token Ring，20Mhz UTP cat 5 100Base-TX，1000Base-T，155M ATM over UTP ，
100Mhz UTP cat 5e 100Base-TX，1000Base-T， 100Mhz，24db
是否面向连接 是否提高可靠性
是否流量控制 传输速度 协议开销
TCP 面向连接 可靠传输 流量控制
慢 大
UDP 无连接 不提供可靠性 不提供流量控制
快 小
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网络层
应用层 传输层 网络层 网络接口层
Internet Protocol (IP) 地址解析/反向解析协议（ARP/RARP） 互联网控制消息协议（ICMP）
Unknown host hostname
Request timed out
通常是在源端到目的地之间的路由出 现了故障。
域名解析无法解析主机名，或主机名 写错。
域名解析可以正确解析主机名，但远 端主机没收到，或收到不响应。
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ARP工作机制
我需要IP地址 为172.16.3.2 主机的物理地 址
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双绞线—分类
类型
主要应用
注释
UTP cat 1 （2对）语音信号，RS-232，小于1Mkhz。 UTP cat 2 （4对）小于4Mhz，AppleTalk，IBM专用网络 UTP cat 3 10Base－T， 100Base－T4， 4Mbps Token Ring，
1.3 个人、家庭和小型办公网络的接入
1.4 双绞线的制作实验
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用户接入Internet
终端接入Internet要完成两个方面的工作
物理连接：采用合适的线缆、网络接口卡将用户终端与 接入设备连接起来，接入设备再连接到本地ISP网络。 接入方式：xDSL, dial-up, LAN, WLAN, GPRS等。
该层实现主机到主机的通信能力，包含 路由、转发功能，编址三项主要功能。
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IP数据包格式
0
16
31
版本(4) 头部长度 (4) 服务类型 (8)
标识符 (16)
TTL存活时间 (8)
协议(8)
标志 (3)
总长度 (16) 片偏移 (13)
报头校验和 (16)
源IP地址 (32)
172.16.3.1 172.16.3.2
IP: 172.16.3.2 = ???
➢作用：隐藏底层网络物理地址，以允许给每台主机分配
任意IP地址
➢组成：1)发送数据时，实现IP地址向MAC地址的映射
2)回答其它机器的ARP请求
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2020/10/9
ARP工作过程
我需要IP地址 为176.16.3.2 主机的物理地 址
1.4 双绞线的制作实验
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双绞线
• 屏蔽双绞线(Shielded Twisted Pair，简称STP) • 非屏蔽双绞线(Unshielded Twisted Pair，简称UTP)
超5类屏蔽双绞线
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5类非屏蔽双绞线
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双绞线
缺点 信号衰减大 易受EMI（电磁干扰） 应用 电话网 建筑物预埋线 局域网
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Internet的物理组件
主机：属于终端单元 路由器和交换机（数据链路层交换机）：属于网络 单元 安全设备：防火墙，IDS/IPS等
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AS系统
AS ( Autonomous System）是由一个机构管理控制的路由器 和网络的集合，由唯一的AS 号标识（最大为65535）。
Internet与TCP/IP协议基础
主要内容
1.1 Internet概述
1.2 TCP/IP协议基础 1.3 个人、家庭和小型办公网络的接入 1.4 双绞线的制作实验
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Internet的定义
定义：采用TCP/IP协议的全球计算机网络互联系统， 即公众互联网，也叫“network of networks”。 Internet互联了数以亿计的终端设备，这些设备可以 是PC、服务器、TV、PDA、蜂窝手机等。 Internet与传统电话网的最大区别： 通用性 开放性
目的IP地址 (32)
Options＋Padding
数据
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协议类型字段
传输层 网络层
TCP 6
UDP 17 IP
协议号
通过协议类型的内容决定目的地的上层协议类型，以进 行正确的分组交付。
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Application Transport
1
ICMP
IP
Data Link
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ISP3 Backbone Network
GGSN
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主要内容
1.1 Internet概述
1.2 TCP/IP协议基础
1.3 个人、家庭和小型办公网络的接入 1.4 双绞线的制作实验
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TCP/IP与OSI参考模型比较
OSI Model 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
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制作步骤-拨线
将裸露的双绞线中的橙色线对拨向自己的前方，棕色线对 拨向自己的方向，绿色线对剥向左方，蓝色线对剥向右方。
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TCP/IP封装过程
TCP/IP数据流封装过程： PDU
应用层 用户数据
User data
用户数据
应用层
TCP层 TCP段
segment
TCP段 TCP层
IP层
IP包
网络 接口层
实际物理 网络的帧
packet
frame bits
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IP包
IP层
网络
实际物理 网络的帧
接口层
User Datagram Protocol (UDP)
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端口号
F Application T
Layer P
TSD E MN LT S NP E T
TS FN TM PP
21 23 25
Transport
Layer
TCP
53 69 161 UDP
端口号
➢ 端口号用来标示互相通信的应用进程 ➢ 服务器一般都是通过知名端口号来识别应用进程的
172.16.3.1
172.16.3.2
IP: 172.16.3.2 = ???
IP: 172.16.3.2 Ethernet: 0800.0020.1111
我听到广播包了，这 条消息是给我的 ， 这是我的物理地址.
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主要内容
1.1 Internet概述 1.2 TCP/IP协议基础
T568A 线序：
1 23 45 67 8 绿白 绿 橙白 蓝 蓝白 橙 棕白 棕
T568B 线序：
1 23 45 67 8 橙白 橙 绿白 蓝 蓝白 绿 棕白 棕
直通线：两头都按 T568B 线序
交叉第线32：页 一头按
T568A
线序,一头按
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T568B
线序
RJ45 (Registered Jack) 接口
Physical
ICMP
Destination Unreachable Echo (Ping) Other
ICMP工作在网络层，实际中扮演 了网络层的差错报告机制
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ICMP差错消息的含义
常见错误消息表
错误消息
可能的问题
Destination host unreachable
ANSI/TIA/EIA
ANSI/TIA/EIA ANSI/TIA/EIA
UTP cat 6 100Base-TX，1000Base-T，10 Gigabit Ethernet*， 200Mhz，21db
ANSI/TIA/EIA
注： ANSI（美国国家标准协会） EIA/TIA（电气工业协会／电信工业协会）
Bit 0
Bit 15 Bit 16
Bit 31
Source port (16) Length (16)
Destination port (16) Checksum (16)
8 Bytes
Data (if any)
无序号及确认 不可靠、面向无连接 开销小、快速
来自百度文库
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TCP/UDP比较
私有地址
A类 10.0.0.0 --10.255.255.255 B类 172.16.0.0--172.31.255.255 C类 192.168.0.0--192.168.255.255
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主要内容
1.1 Internet概述 1.2 TCP/IP协议基础 1.3 个人、家庭和小型办公网络的接入
常见的RJ45接口与模块(snap-in:推入式）
Modular Plug 第33页
Modular Jack 2020/10/9
二、制作步骤-剪线
剪下所需的双绞线长度，至少 0.6米，最多不超过 100米。
然后再利用双绞线剥线器（实际用什么剪都可以）将双绞 线的外皮除去2-3厘米。有一些双绞线电缆上含有一条柔软 的尼龙绳，如果您在剥除双绞线的外皮时，觉得裸露出的 部分太短，而不利于制作RJ45接头时，可以紧握双绞线外 皮，再捏住尼龙线往外皮的下方剥开，就可以得到较长的 裸露线。
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连接方式—RJ45
交 叉线
RJ-45 PIN
RJ-45 PIN
1 Rx+
3 Tx+
2 Rc-
6 Tx-
3 Tx+ 6 Tx-
1 Rc+ 2 Rc-
直 通线
RJ-45 PIN
RJ-45 PIN
1 Tx+
1 Rc+
2 Tx-
2 Rc-
3 Rc+ 6 Rc-
3 Tx+ 6 Tx-
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应用层
应用层
传输层 网络层 网络接口层
文件传输
- TFTP - FTP E-Mail - SMTP 远程登录
- Telnet 网络管理
- SNMP 名称管理
- DNS
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传输层
应用层 传输层 网络层 网络接口层
Transmission Control Protocol (TCP)
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TCP传输控制协议
0
16
31
源端口 (16)
目的端口 (16)
序列号 (32)
首部长度 (4字节单
位)
确认号 (32)
保留(6)
Flags (6)
TCP校验和 (16)
窗口大小 (16) 紧急指针(16)
Options＋ Padding
数据
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UDP用户报文协议
IGPs: RIP, OSPF, IS-IS EGPs: BGP，EGP
Autonomous System 65000
Autonomous System 65501
AS内部使用相同的路由协议交换路由信息。
AS 内部使用相同策略、相同路径度量方法来选路、处理分组
AS之间通过外部网关协议交互路由信息。
第5页
第6页
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基于ISP互联的网络结构
Campus Network
Metropolitan Network
ISP1 Backbone Network
S
L C
RAS
DSLAM
Metropolitan Network
ISP2 Backbone Network
WiFi
BTS
GPRS Network