TCPIP协议概述解析
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TCP/IP协议概述
主 讲: 张 志 强
2018/11/1
1
课程安排
总课时：34学时+30学时
学分:2
课时类型:理论课 +15次实验
成绩计算 期末总评=平时成绩*10%+实验
成绩*20%+期未成绩*70%
其中，平时成绩=点到50%+作业50%
重点：TCP/IP协议簇的概念、原理、应用 难点：TCP/IP协议簇的原理
2018/11/1
17
Tim Berners-lee(蒂姆· 伯纳斯－李)
爵士（1955.6.8生于英国伦敦）是万维网
的发明者，不列颠帝国勋章佩戴者，英国
皇家学会会员。
1990年，他在日内瓦的欧洲粒子物理实验
室里开发出了世界上第一个网页浏览器。
2018/11/1
18
1976年牛津大学物理系毕业，1984年蒂姆来 到瑞士的日内瓦进入著名的由欧洲原子核研
用的应用程序：
• Telnet 远程登录。
• FTP 文件传输协议。
• SMTP 简单邮件传送协议。
• SNMP 简单网络管理协议。
34
IP 数据报的格式
一个 IP 数据报由首部和数据两部分组成。
首 部
数
据
部
分
IP 数据报
2018/11/1
35
位 0
固 定 首 部 部 分 可变 部分
1983年，伯克利加州大学推出内含TCP/IP的 第一个BSD UNIX (Berkeley Software Distribution UNIX)。此举使ARPANET覆盖 了当时美国90%的计算机科学系。 1984年，Internet基本形成。
1985年，NSF (National Scientific Foundation)开始资助TCP/IP和互联网研究。 1986年，建立NSFNET，使全美主要院校、科 研机构联入NSFNET，并与ARPANET相联。 此后，NSF不断发展并逐步取代ARPANET成 为Internet的新主干，ARPANET逐渐退出历 史舞台。
究会CERN建立的粒子实验室。
为了使欧洲各国的核物理学家能通过计算机
网络及时沟通传递信息进行合作研究，他编
制了第一个高效局部存取浏览器“Enguire”，
使分部在各国各地物理实验室、研究所的最
新信息－数据、图像资料可供大家共享。(续)
2018/11/1
19
(续) 蒂姆把目标瞄向了建立一个全球范围的信
息网上，以彻底打破信息存取的壁垒。1989年
3月，蒂姆向CERN递交了一份立项建议书，
建议采用超文本技术（Hypertext）把CERN
内部的各个实验室连接起来，在系统建成后，
将可能扩展到全世界。这个激动人心的建议在
CERN引起轩然大波。(续)
2018/11/1
20
(续) 80年代后期超文本技术已经出现，但没有 人能想到把超文本技术应用到计算机网络上来 ：超文本只是一种新型的文本而已。 一次蒂姆端着一杯咖啡，经过实验室走廊上怒 放的紫丁香花丛，盛夏幽雅的花香伴随着醇香 的咖啡味飘入实验室，霎那间里蒂姆脑中灵感 迸发：人脑可以透过互相联贯的神经传递信息 （咖啡香和紫丁香），为什么不可以经由电脑 文件互相连接形成"超文本"呢？(续)
数据链路层 数据链路层
网络层(network layer)
数据链路层(data link layer)
物理层
物理层(physical layer)
TCP/IP协议模型从更实用的角度出发，形成了高效的四层
体系结构，即网络接口层、IP层、传输层和应用层。
应用层
(各种应用层协议如 TELNET, FTP, SMTP 等) 传输层(TCP 或 UDP) 网际层 IP 网络接口层
Others RFC
RFC SUB-SERIES
Experimental
Informational
Historic
Early RFCs
Standard
Best Current Practice(BCP)
For Your Information(FYI)
1.2 TCP/IP协议族的体系结构
应用层
运输层 网络层 （网际层） 网络接口层
16 标志 源 地 址
19
24 总 长 度 片 偏 移
31
版 本 首部长度
首 部 检 验 和
目 的 地 址
可变 部分 可 选 字 段 （长 度 可 变） 数 首 部 数 据 据 部 部 分 分 填 充
端的通信。
在TCP/IP协议族中，有两个互不相同的
传输协议：TCP（传输控制协议）和
UDP（用户数据报协议）。
TCP为两台主机提供高可靠性的数据通
信。UDP则为应用层提供一种非常简单
的服务。
33
4、 应用层
负责处理特定的应用程序细节。几乎各种
不同的T C P / I P实现都会提供下面这些通
4
要
求
5、有创新：有自己的IDEA，敢于挑战权威，
挑战旧模式、旧方法，并容许出错或失败。
6、完成作业：包括教材上的作业和老师布
置的实践作业。
本课程的教材参考资料
1、教材
《TCP/IP网络与编程》
2、 参考资料
（1）教材每一章后面指定的网站。
（2）其它相关网站。
6
TCP/IP概述
1995年10月24日，美国联邦网络委员会为 Internet作了如下定义： Internet是一个全球性的信息系统，系统中 的每台主机都有一个全球唯一的主机地址 ，地址格式通过IP协议定义。系统中主机
与主机间的通信遵守TCP/IP协议标准，或
是其它与IP兼容的协议标准来交换信息。
在以上描述的信息基础设施上，利用公网
细节。
31
2、网络层IP（IP数据报）
有时也称作互联网层，处理分组在网络中
的活动，例如分组的选路。在TCP / IP协议
族中，网络层协议包括IP协议（网际协
议），ICMP协议（Internet互联网控制报
文协议），以及IGMP协议（Internet组管
理协议）。
32
3、运输层：
主要为两台主机上的应用程序提供端到
1991年起，美国政府决定把主干网交给私人公 司。 1993年，高级网络和服务公司ANS (Advanced Networks and Services)建立了 ANSNET，并准备取代NSFNET。
1995年，NSF不再对NSFNET提供资助，各种
商业网络代替NSFNET提供主干通信服务， Internet进入商业化时代。
4
标
8
区分服务 识
16
标志
19
24
总 长 度 片 偏 移
31
版 本 首部长度
生存时间
协
议
源 地 址 目 的 地 址
首 部 检 验 和
可 选 字 段 （长 度 可 变）
填
充
数
首 部 数
据
据
部
部
分
分
IP 数据报 发送在前
2018/11/1 36
位 0 固 定 首 部 部 分
4 标 生存时间
8 区分服务 识 协 议
2018/11/1
21
1989年仲夏之夜，蒂姆成功开发出世界上第 一个Web服务器和第一个Web客户机。虽然 这个Web服务器简陋得只能说是CERN的电话 号码簿，但它实实在在是一个所见即所得的超 文本浏览/编辑器。 1989年12月，蒂姆为他的发明正式定名为 World Wide Web，即我们熟悉的WWW； 1991年5月WWW在Internet上首次露面，立 即引起轰动，获得极大成功被广泛推广应用。
2
目
标
通过本课程的学习，掌握TCP/IP协议的概
念、原理、功能，以及在网络、通信和电
子中的应用。
理解TCP/IP协议的实现原理、实现
TCP/IP的应用
3
要
求
1、听懂课：抓紧课堂上的四十五分钟，和教
师一起讨论，一起学习。 2、看懂书：包括教材及相关参考书，至少读 三本关于TCP/IP协议编程的书。 3、多实践：自己动手分析或编相关的协议程 式，实现特定的功能。 4、阅读TCP/IP协议相关的论文。地址：中国 程序员之TCP/IP论坛。
或专网的形式，向社会大众提供资源和服
务。
TCP/IP成功的主要原因
1.TCP/IP是最早出现的互联网协议，它的
成功得益于顺应了社会的需求。
2. DARPA采用开放策略推广TCP/IP，鼓
励厂商、大学开发TCP/IP产品 。
3. TCP/IP与流行的UNIX系统结合是其成
功的主要源泉。
4. TCP/IP技术来自于实践，并在实践中不
1980年前后，ARPA上的所有机器开始转向 TCP/IP，并以ARPANET为主干逐步建立 Internet。 1983年初，向TCP/IP的转换全部结束。 1975年起ARPANET的网控与管理者将 ARPANET一分为二：
ARPANET：用于进一步的研究。 MILNET：用于军方的非机密通信。wk.baidu.com
断改进。
Standford 大学的 Vint Cerf因在 TCP/IP上作出 的突出贡献，而被人们称为“ Internet 之父” 。
Tim Berners-Lee :“万维网之父”
Vint Cerf(文顿· 瑟夫, 1943.6.23)
互联网之父、TCP/IP共同发明人; 是 Google 的副总裁兼首席互联网顾问,负责确 定新的可行技术和应用程序。 和 Robert Kahn合作设计了TCP/IP协议及互 联网的基础体系结构。 克林顿总统 1997年向他们授予美国国家科技 奖章。2005 年,总统自由勋章。
2018/11/1 7
1958年1月，ARPA 成立。
旨在研究对国防有重大意义的高新技术。 其中研究的重要任务之一是：在战争期间保证不间
断、高可靠性通信的通信网络系统。
1969年10月，ARPA建立了第一个分组交换网 络ARPANET。 1973年,ARPA启动互联网研究项目 (Internetting)，导致了TCP/IP的出现与发展。 1977-1979，推出目前形式的TCP/IP体系结构 和协议规范（基本定型）。
各种 应用服务
传输服务 (可靠或不可靠) 无连接分组交付服务
TCP/IP 的体系结构
TCP/IP 的三个服务层次
沙漏计时器形状的 IP Everything over Everything over IP TCP/IP协议族 IP IP 可为各式各样的应用程序提供服务 屏蔽各种底程物理网络技术差异
1995年，VBNS (Very High Speed Backbone Network Service)建设并取代 ANSNET。 1996年，美国启动NGI (Next Generation Internet)，并从1998年开始研究建设NGI 的主干网Abilene。 目前的TCP/IP是第4版，称作IPv4。 1998年，IPv6协议标准于基本制定完成， 进入实用化阶段。
应用层 HTTP … SMTP DNS … RTP
运输层
TCP
UDP
网际层
IP
网络接口层
网络接口 1
网络接口 2
…
网络接口 3
1、网络接口层(帧)
有时也称作数据链路层或网络接口层，通
常包括操作系统中的设备驱动程序和计算
机中对应的网络接口卡。它们一起处理与
电缆（或其他任何传输媒介）的物理接口
2018/11/1
23
TCP/IP标准
1.标准的历程
(RFC:Request for comment,STD:Standard)
草案
建议 标准
RFC
草案 标准
RFC
标准
RFC
STD
TCP/IP标准
2 RFC分类
Proposed Standards Draft Stardands
Standard
2018/11/1
22
Internet在60年代就诞生了，为什么没有迅速流 传开来呢？很重要原因是因为联接到Internet需 要经过一系列复杂的操作，网络的权限也很分明 ，而且网上内容的表现形式极端单调枯燥。 著名信息专家《数字化生存》的作者尼葛洛庞帝 教授认为：1989年是Internet历史上划时代的分 水岭。WWW技术给Internet赋予了强大的生命 力，Web浏览的方式给了互联网靓丽的青春。
各种应用层协议 (HTTP, FTP, SMTP 等) TCP, UDP ICMP IGMP
IP
ARP RARP 与各种网络接口 物理硬件
2018/11/1
26
五层协议的体系结构
应用层(application layer) 传输层(transport layer)
5 4 3 2 1
应用层 传输层 网络层
主 讲: 张 志 强
2018/11/1
1
课程安排
总课时：34学时+30学时
学分:2
课时类型:理论课 +15次实验
成绩计算 期末总评=平时成绩*10%+实验
成绩*20%+期未成绩*70%
其中，平时成绩=点到50%+作业50%
重点：TCP/IP协议簇的概念、原理、应用 难点：TCP/IP协议簇的原理
2018/11/1
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Tim Berners-lee(蒂姆· 伯纳斯－李)
爵士（1955.6.8生于英国伦敦）是万维网
的发明者，不列颠帝国勋章佩戴者，英国
皇家学会会员。
1990年，他在日内瓦的欧洲粒子物理实验
室里开发出了世界上第一个网页浏览器。
2018/11/1
18
1976年牛津大学物理系毕业，1984年蒂姆来 到瑞士的日内瓦进入著名的由欧洲原子核研
用的应用程序：
• Telnet 远程登录。
• FTP 文件传输协议。
• SMTP 简单邮件传送协议。
• SNMP 简单网络管理协议。
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IP 数据报的格式
一个 IP 数据报由首部和数据两部分组成。
首 部
数
据
部
分
IP 数据报
2018/11/1
35
位 0
固 定 首 部 部 分 可变 部分
1983年，伯克利加州大学推出内含TCP/IP的 第一个BSD UNIX (Berkeley Software Distribution UNIX)。此举使ARPANET覆盖 了当时美国90%的计算机科学系。 1984年，Internet基本形成。
1985年，NSF (National Scientific Foundation)开始资助TCP/IP和互联网研究。 1986年，建立NSFNET，使全美主要院校、科 研机构联入NSFNET，并与ARPANET相联。 此后，NSF不断发展并逐步取代ARPANET成 为Internet的新主干，ARPANET逐渐退出历 史舞台。
究会CERN建立的粒子实验室。
为了使欧洲各国的核物理学家能通过计算机
网络及时沟通传递信息进行合作研究，他编
制了第一个高效局部存取浏览器“Enguire”，
使分部在各国各地物理实验室、研究所的最
新信息－数据、图像资料可供大家共享。(续)
2018/11/1
19
(续) 蒂姆把目标瞄向了建立一个全球范围的信
息网上，以彻底打破信息存取的壁垒。1989年
3月，蒂姆向CERN递交了一份立项建议书，
建议采用超文本技术（Hypertext）把CERN
内部的各个实验室连接起来，在系统建成后，
将可能扩展到全世界。这个激动人心的建议在
CERN引起轩然大波。(续)
2018/11/1
20
(续) 80年代后期超文本技术已经出现，但没有 人能想到把超文本技术应用到计算机网络上来 ：超文本只是一种新型的文本而已。 一次蒂姆端着一杯咖啡，经过实验室走廊上怒 放的紫丁香花丛，盛夏幽雅的花香伴随着醇香 的咖啡味飘入实验室，霎那间里蒂姆脑中灵感 迸发：人脑可以透过互相联贯的神经传递信息 （咖啡香和紫丁香），为什么不可以经由电脑 文件互相连接形成"超文本"呢？(续)
数据链路层 数据链路层
网络层(network layer)
数据链路层(data link layer)
物理层
物理层(physical layer)
TCP/IP协议模型从更实用的角度出发，形成了高效的四层
体系结构，即网络接口层、IP层、传输层和应用层。
应用层
(各种应用层协议如 TELNET, FTP, SMTP 等) 传输层(TCP 或 UDP) 网际层 IP 网络接口层
Others RFC
RFC SUB-SERIES
Experimental
Informational
Historic
Early RFCs
Standard
Best Current Practice(BCP)
For Your Information(FYI)
1.2 TCP/IP协议族的体系结构
应用层
运输层 网络层 （网际层） 网络接口层
16 标志 源 地 址
19
24 总 长 度 片 偏 移
31
版 本 首部长度
首 部 检 验 和
目 的 地 址
可变 部分 可 选 字 段 （长 度 可 变） 数 首 部 数 据 据 部 部 分 分 填 充
端的通信。
在TCP/IP协议族中，有两个互不相同的
传输协议：TCP（传输控制协议）和
UDP（用户数据报协议）。
TCP为两台主机提供高可靠性的数据通
信。UDP则为应用层提供一种非常简单
的服务。
33
4、 应用层
负责处理特定的应用程序细节。几乎各种
不同的T C P / I P实现都会提供下面这些通
4
要
求
5、有创新：有自己的IDEA，敢于挑战权威，
挑战旧模式、旧方法，并容许出错或失败。
6、完成作业：包括教材上的作业和老师布
置的实践作业。
本课程的教材参考资料
1、教材
《TCP/IP网络与编程》
2、 参考资料
（1）教材每一章后面指定的网站。
（2）其它相关网站。
6
TCP/IP概述
1995年10月24日，美国联邦网络委员会为 Internet作了如下定义： Internet是一个全球性的信息系统，系统中 的每台主机都有一个全球唯一的主机地址 ，地址格式通过IP协议定义。系统中主机
与主机间的通信遵守TCP/IP协议标准，或
是其它与IP兼容的协议标准来交换信息。
在以上描述的信息基础设施上，利用公网
细节。
31
2、网络层IP（IP数据报）
有时也称作互联网层，处理分组在网络中
的活动，例如分组的选路。在TCP / IP协议
族中，网络层协议包括IP协议（网际协
议），ICMP协议（Internet互联网控制报
文协议），以及IGMP协议（Internet组管
理协议）。
32
3、运输层：
主要为两台主机上的应用程序提供端到
1991年起，美国政府决定把主干网交给私人公 司。 1993年，高级网络和服务公司ANS (Advanced Networks and Services)建立了 ANSNET，并准备取代NSFNET。
1995年，NSF不再对NSFNET提供资助，各种
商业网络代替NSFNET提供主干通信服务， Internet进入商业化时代。
4
标
8
区分服务 识
16
标志
19
24
总 长 度 片 偏 移
31
版 本 首部长度
生存时间
协
议
源 地 址 目 的 地 址
首 部 检 验 和
可 选 字 段 （长 度 可 变）
填
充
数
首 部 数
据
据
部
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分
分
IP 数据报 发送在前
2018/11/1 36
位 0 固 定 首 部 部 分
4 标 生存时间
8 区分服务 识 协 议
2018/11/1
21
1989年仲夏之夜，蒂姆成功开发出世界上第 一个Web服务器和第一个Web客户机。虽然 这个Web服务器简陋得只能说是CERN的电话 号码簿，但它实实在在是一个所见即所得的超 文本浏览/编辑器。 1989年12月，蒂姆为他的发明正式定名为 World Wide Web，即我们熟悉的WWW； 1991年5月WWW在Internet上首次露面，立 即引起轰动，获得极大成功被广泛推广应用。
2
目
标
通过本课程的学习，掌握TCP/IP协议的概
念、原理、功能，以及在网络、通信和电
子中的应用。
理解TCP/IP协议的实现原理、实现
TCP/IP的应用
3
要
求
1、听懂课：抓紧课堂上的四十五分钟，和教
师一起讨论，一起学习。 2、看懂书：包括教材及相关参考书，至少读 三本关于TCP/IP协议编程的书。 3、多实践：自己动手分析或编相关的协议程 式，实现特定的功能。 4、阅读TCP/IP协议相关的论文。地址：中国 程序员之TCP/IP论坛。
或专网的形式，向社会大众提供资源和服
务。
TCP/IP成功的主要原因
1.TCP/IP是最早出现的互联网协议，它的
成功得益于顺应了社会的需求。
2. DARPA采用开放策略推广TCP/IP，鼓
励厂商、大学开发TCP/IP产品 。
3. TCP/IP与流行的UNIX系统结合是其成
功的主要源泉。
4. TCP/IP技术来自于实践，并在实践中不
1980年前后，ARPA上的所有机器开始转向 TCP/IP，并以ARPANET为主干逐步建立 Internet。 1983年初，向TCP/IP的转换全部结束。 1975年起ARPANET的网控与管理者将 ARPANET一分为二：
ARPANET：用于进一步的研究。 MILNET：用于军方的非机密通信。wk.baidu.com
断改进。
Standford 大学的 Vint Cerf因在 TCP/IP上作出 的突出贡献，而被人们称为“ Internet 之父” 。
Tim Berners-Lee :“万维网之父”
Vint Cerf(文顿· 瑟夫, 1943.6.23)
互联网之父、TCP/IP共同发明人; 是 Google 的副总裁兼首席互联网顾问,负责确 定新的可行技术和应用程序。 和 Robert Kahn合作设计了TCP/IP协议及互 联网的基础体系结构。 克林顿总统 1997年向他们授予美国国家科技 奖章。2005 年,总统自由勋章。
2018/11/1 7
1958年1月，ARPA 成立。
旨在研究对国防有重大意义的高新技术。 其中研究的重要任务之一是：在战争期间保证不间
断、高可靠性通信的通信网络系统。
1969年10月，ARPA建立了第一个分组交换网 络ARPANET。 1973年,ARPA启动互联网研究项目 (Internetting)，导致了TCP/IP的出现与发展。 1977-1979，推出目前形式的TCP/IP体系结构 和协议规范（基本定型）。
各种 应用服务
传输服务 (可靠或不可靠) 无连接分组交付服务
TCP/IP 的体系结构
TCP/IP 的三个服务层次
沙漏计时器形状的 IP Everything over Everything over IP TCP/IP协议族 IP IP 可为各式各样的应用程序提供服务 屏蔽各种底程物理网络技术差异
1995年，VBNS (Very High Speed Backbone Network Service)建设并取代 ANSNET。 1996年，美国启动NGI (Next Generation Internet)，并从1998年开始研究建设NGI 的主干网Abilene。 目前的TCP/IP是第4版，称作IPv4。 1998年，IPv6协议标准于基本制定完成， 进入实用化阶段。
应用层 HTTP … SMTP DNS … RTP
运输层
TCP
UDP
网际层
IP
网络接口层
网络接口 1
网络接口 2
…
网络接口 3
1、网络接口层(帧)
有时也称作数据链路层或网络接口层，通
常包括操作系统中的设备驱动程序和计算
机中对应的网络接口卡。它们一起处理与
电缆（或其他任何传输媒介）的物理接口
2018/11/1
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TCP/IP标准
1.标准的历程
(RFC:Request for comment,STD:Standard)
草案
建议 标准
RFC
草案 标准
RFC
标准
RFC
STD
TCP/IP标准
2 RFC分类
Proposed Standards Draft Stardands
Standard
2018/11/1
22
Internet在60年代就诞生了，为什么没有迅速流 传开来呢？很重要原因是因为联接到Internet需 要经过一系列复杂的操作，网络的权限也很分明 ，而且网上内容的表现形式极端单调枯燥。 著名信息专家《数字化生存》的作者尼葛洛庞帝 教授认为：1989年是Internet历史上划时代的分 水岭。WWW技术给Internet赋予了强大的生命 力，Web浏览的方式给了互联网靓丽的青春。
各种应用层协议 (HTTP, FTP, SMTP 等) TCP, UDP ICMP IGMP
IP
ARP RARP 与各种网络接口 物理硬件
2018/11/1
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五层协议的体系结构
应用层(application layer) 传输层(transport layer)
5 4 3 2 1
应用层 传输层 网络层