第3讲计算机网络通信协议

3. ICMP超时的原因分析
• 超时ICMP报文与IP 报头中TTL字段一起使用。我们简单介 绍一下“传输期间TTL值为0”的代码。
• 当数据包到达路由器时，路由器都需要把数据包IP头中的 TTL的值减1。当TTL值被减到0时，数据包就会被丢弃。此 时丢弃这个包的路由器会返回一个代码为“传输期间TTL值 为0”的ICMP消息给原始发送者。
功能 掌握协议与端口号之间的关系
3.1 计算机网络通信协议概述
在网络中真正参与通信的是不同系统中的实体。这里 所讲的实体，是参与数据发送和接收的任何对象，包 括终端、应用软件、通信进程等。不同实体之间的通 信需要一些规则和约定，如传输的数据采用哪一种编 码或格式、使用哪一种方式确定发送者和接收者的地 址、当数据在传输过程中出现错误后如何处理、发送 方和接收方如何保持速率的一致等。将类似于以上介 绍的这些规则和约定的集合称为协议或通信协议。由 此可以看出，当不同的实体之间进行通信时必须使用 相同的协议。
（2）主机不可到达
• 如图3.10所示，如果路由器A有到达192.168.3.0/24的路由，它会将数据 包传给路由器B。但是这个时候Web服务器忽然出现了故障，路由器B接 收 不 到 来 自 Web 服 务 器 的 信 息 ， 因 此 路 由 器 B 会 使 用 代 码 号 为 “ 1” 的 “主机不可到达”的代码向客户机返回一个ICMP消息。“主机不可到达” 的代码用来表示某单一主机不可到达。
表3.3 ICMP不可到达消息总结
代码描述
目标网络不可到达 目标主机不可到达 禁止分割 协议不可到达 端口不可到达
场合
发送方
路由表中无目标网络
主机无响应
需要进行分割但设置了不分割比特位
主 机 上 无 相 关 的 传 输 层 协 议 （ TCP 、 UDP） 目标端口没有被应用程序打开
路由器 路由器 路由器 主机 主机
• ICMP报文的格式图3.7所示。所有报文的前4个字节都是一样的，但是剩 下的其他字节则互不相同。
2. ICMP应用举例
• 下面以ICMP不可到达为例进行说明。ICMP不可到达的报文 类型值为3，可以依据不同的代码值实现不同的不可达功能。
（1） 网络不可到达
• 如图3.9所示，如果路由器A不知道到达192.168.3.0/24的路由，路由器A 就会使用代码号为“0”的“网络不可到达”的代码向客户机返回一个 ICMP消息，以响应客户机的目的地为192.168.3.2/24的包数据包。“网 络不可到达”的代码用来表示某个网络（网段）不可到达。
第3讲 计算机网络通信协议
★ 学习目标Байду номын сангаас★
熟悉计算机网络通信协议的概念 熟悉TCP/IP体系结构中通信协议的工作特点 掌握ARP、DHCP、IP、TCP、UDP等主要通信协议
的功能 掌握协议与端口号之间的关系
第3讲 计算机网络通信协议
重点难点
熟悉TCP/IP体系结构中通信协议的工作特点 掌握ARP、DHCP、IP、TCP、UDP等主要通信协议的
3.2 TCP/IP体系结构中的协议特点 3.2.1 TCP/IP体系结构中各协议之间的关系
3.2.2 TCP/IP体系结构中数据的封装和解封装过程
图3.2 TCP/IP网络中数据的传输过程
1． 重要概念
• 子网 • 网络接入协议 • 路由器 • 全局地址
• 端口
2． 操作过程
• 在TCP/IP参考模型中，每一层的数据称为协议数据单元（PDU），例如 TCP报文段也称为TCP PDU。在数据发送端，在每一层添加首部信息的 过程称为数据封装，如图3.3所示。在数据接收端，每一层去掉首部信息
• （4）协议不可到达
– 如果数据包成功地到达了Web服务器，但是服务器上没有运行TCP或 者UDP协议（基本上不可能有这种情况），那么Web服务器将返回一 个代码为2的“协议不可到达”的ICMP消息。
• （5） 端口不可到达
– 如果数据包成功地到达了Web服务器，服务器上也运行有TCP协议， 但是服务器上的相关软件还没有运行，无法处理客户机连接，于是 服务器上的TCP/IP将返回一个代码为3的“端口不可到达”的ICMP消 息
• 1. ICMP的格式 • 它携带于IP数据包中（如图3.5所示）。
• 图3.5 ICMP封装在IP数据包内部
•
图3.6 使用ping命令测试网络连通状况
• ICMP报文主要有两大类：查询报文和错误报文。查询报文是指ICMP响 应请求、响应回答、路由器公告、地址屏蔽请求等。而绝大部分ICMP消 息是错误报文，例如：目的地址不可到达、源地址消亡、生命周期超时 等。
• TTL值可以防止数据包在网络上被循环往复的传输。例如， 当发生路由回路时，数据包可能在回路上被一直循环的传输。 但是由于数据包每次经过路由器，TTL字段的值都会减1， 因此当TTL值减为0时，循环包就会被自动丢弃。
3.3.3 地址解析协议（ARP）
• 介质访问控制层（Media Access Control，MAC）地址对于 每一台设备是全球唯一的，该地址被烧录在网卡（Network Interface Card，NIC）的硬件电路上。MAC地址由12位16进 制数表示，其中前6位标识网卡的制造厂商，后6位是网卡的 序列号。 在以太网中，一个主机要和另一个主机进行直接 通信，必须知道目标主机的MAC地址。
3.3.1 网际协议（IP）
• 在TCP/IP协议栈中，IP主要负责逻辑寻址。通过相应管理机 制，可以使不同的设备之间利用IP地址进行通信。IP数据包
由IP头和数据组成。IP头的结构如图3.4所示。 。
3.3.2 网际控制报文协议（ICMP）
• ICMP（Internet Control Message Protocol，Internet控制消息协议）经常被 认为是IP层的一个组成部分。
的过程称为数据解封。
图3.3TCP/IP网络中数据的封装过程
3.3 网际层协议
• TCP/IP协议栈的网际层提供寻址和路由选择协议， 路由器、三层交换机主要工作在该层。网际层的协 议主要有网际协议（IP）、网际控制报文协议 （ICMP）、地址解析协议（ARP）、反向地址解析 协议（RARP）和动态主机配置协议（DHCP）。