常见网络协议概述解析
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位 0 固 定 首 部 部 分 4 标 生存时间 8 16 19 24 31
版 本 首部长度
区分服务
识 协 议 源 地 址 目 的 地 址 标志
总 长 度
片 偏 移 首 部 检 验 和
可变 部分
可 选 字 段 （长 度 可 变） 数 首 部 数 据 据 部 部 分 分
填
充
IP 数据报 发送在前
IP 数据报的格式
课本中出现的各种协议总结
网络工程0801班
OSI七层模型功能(回顾)
提供应用程序接口
7 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
处理数据格式、数据加密等
建立、维护和管理会话 建立主机端到端连接和数据传输
6
5 4
路由选路和转发
提供介质访问、链路管理等
3
2 1
比特流传输
协议分层的好处
协议分层可以使协议各层间相互独立，层间的 标准接口方便了工程模块化，信令简化，便于 维护。每个协议可以单独进行谈判，在进行系 统开发时，模块化的设计允许单独对某个协议 /软件进行更新。 对于网络应用程序来说,IP将下层的物理网络 硬件隐藏了起来.如果你发明了一种新的物理 网络,并且想让它在Internet上投入使用,你只 需要再为它写一个与IP连接的驱动程序就可以 了.这样,你使用的网络应用程序不会因为硬件 技术的变化而发生任何变化.
以太网的 MAC 帧格式
IP 数据报
字节 6 6 2 46 ~ 1500 4
IP层
MAC 帧 目的地址 源地址
插 入 8 字节 7 字节
10101010101010
类型
数
据
FCS MAC层
以太网 MAC 帧
1 字节
10101010101010101011
物理层
…
最短的帧长度：6+6+2+46+4=64字节 最长的帧长度：6+6+2+1500+4=1518字节
PPP 协议(peer to peer)
• PPP 协议有三个组成部分
– 一个将 IP 数据报封装到串行链路的方法。 – 链路控制协议 LCP (Link Control Protocol)。 – 网络控制协议 NCP (Network Control Protocol)。
PPP 协议
PPP 协议应满足的需求 • 简单——这是首要的要求 • 封装成帧 • 透明性 • 多种网络层协议 • 多种类型链路 • 差错检测 • 检测连接状态 • 最大传送单元 • 网络层地址协商 • 数据压缩协商 PPP 协议不需要的功能 • 纠错 • 流量控制 • 序号 • 多点线路 • 半双工或单工链路
• 由于首部长度占4位则 最长首部为1111=15 15*4=60字节 最短首部为0101=5 5*4=20字节 • 首部的前一部分是固定长度，共 20 字节， 是所有 IP 数据报必须具有的。 • 在首部的固定部分的后面是一些可选字段， 其长度是可变的。
网际控制报文协议 ICMP
• 网际控制报文协议 ICMP (Internet Control Message Protocol)。 • ICMP 报文的种类有两种，即 ICMP 差错报 告报文和 ICMP 询问报文。 • ICMP 报文的前 4 个字节是统一的格式，共 有三个字段：即类型、代码和检验和。接 着的 4 个字节的内容与 ICMP 的类型有关。
以太网帧
以太网电缆
完整的数据包传输过程演示
电脑 交换机 路由器 路由器 交换机 电脑
Data
应用层
表示层
应用层
表示层
会话层
传输层
会话层
传输层 网络层 链路层 物理层 链路层 物理层 网络层 链路层 物理层 链路层 物理层
网络层
链路层 物理层
网络层
链路层 物理层
网络协议结构图
BGP Telnet FTP SMTP DNS TFTP SNMP RIP
Application Layer
EIGRP
ICMP
PING Trace
TCP IP ARP
DIRVER
UDP
OSPF
Transport Layer
IGMP
Network Layer Data Link Layer
PPP FrameRelay HDLC ETHERNET Cable
Physical Layer
PPP 协议的帧格式
先发送 F 7E 字节 1 A FF 1 首部 C 03 1 协议 2 信 息 部 分 尾部 FCS 2 F 7E 1
不超过 1500 字节 PPP 帧
• PPP 有一个 2 个字节的协议字段。
– 当协议字段为 0x0021 时，PPP 帧的信息字段就是 IP 数据报。 – 若为 0xC021, 则信息字段是 PPP 链路控制数据。 – 若为 0x8021，则表示这是网络控制数据。
插入 4 字节的 VLAN 标记 6 字节 802.3 MAC 帧 目地地址 6 源地址 4 2 长度 /类型帧 MAC 46 ~ 1500 4 FCS
数
据
长度/类型 = 802.1Q 标记类型 10000001 00000000 2 字节 用户优先级 CFI
标记控制信息 VID 2 字节
IP 数据报的格式
前同步码
帧开始 定界符
当数据字段的长度小于 46 字节时， 应在数据字段的后面加入整数字节的填充字段， 以保证以太网的 MAC 帧长不小于 64 字节。
虚拟局域网使用的以太网帧格式
虚拟局域网协议允许在以太网的帧格式中插入一个 4 字节 的标识符，称为 VLAN 标记(tag)，用来指明发送该帧 的工作站属于哪一个虚拟局域网。
应用
应用数据(块)
TCP头
App头 用户数据
TCP
TCP分节
IP头 TCP头 App头 用户数据
IP
IP分组
Eth头 IP头 TCP头 App头 用户数据 Eth尾
以太网帧
以太网 驱动程序 以太网电缆
接收数据:数据拆封
在接收数据的时候，就是 一个解封装数据的过成. 应用层
表示层 会话层
传输层
数据段
发送数据:数据封装
在发送数据的时候，就 是一个封装数据的过程. 应用层
data
表示层 会话层
传输层
TCP/UDP header
数据段
IP hBiblioteka Baiduader
网络层
FCS
数据包
LLC
MAC
FCS
逻辑链路子层 数据链路层 物理链路子层 物理层
数据帧 Bit
011000110101
数据封装
用户数据
发送方 App头 用户数据
网络层
数据包
MAC
LLC
IP
TCP
data
FCS
逻辑链路子层 数据链路层 物理链路子层 物理层
数据帧 Bit
011000110101
数据解封
用户数据
App头 用户数据 接收方
应用
应用数据(块)
TCP头 应用数据（块）
TCP
TCP分节
IP头 TCP 分节
IP
IP分组
Eth头 IP分组 Eth尾
以太网 驱动程序
版 本 首部长度
区分服务
识 协 议 源 地 址 目 的 地 址 标志
总 长 度
片 偏 移 首 部 检 验 和
可变 部分
可 选 字 段 （长 度 可 变） 数 首 部 数 据 据 部 部 分 分
填
充
IP 数据报 发送在前
IP 数据报的格式
课本中出现的各种协议总结
网络工程0801班
OSI七层模型功能(回顾)
提供应用程序接口
7 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
处理数据格式、数据加密等
建立、维护和管理会话 建立主机端到端连接和数据传输
6
5 4
路由选路和转发
提供介质访问、链路管理等
3
2 1
比特流传输
协议分层的好处
协议分层可以使协议各层间相互独立，层间的 标准接口方便了工程模块化，信令简化，便于 维护。每个协议可以单独进行谈判，在进行系 统开发时，模块化的设计允许单独对某个协议 /软件进行更新。 对于网络应用程序来说,IP将下层的物理网络 硬件隐藏了起来.如果你发明了一种新的物理 网络,并且想让它在Internet上投入使用,你只 需要再为它写一个与IP连接的驱动程序就可以 了.这样,你使用的网络应用程序不会因为硬件 技术的变化而发生任何变化.
以太网的 MAC 帧格式
IP 数据报
字节 6 6 2 46 ~ 1500 4
IP层
MAC 帧 目的地址 源地址
插 入 8 字节 7 字节
10101010101010
类型
数
据
FCS MAC层
以太网 MAC 帧
1 字节
10101010101010101011
物理层
…
最短的帧长度：6+6+2+46+4=64字节 最长的帧长度：6+6+2+1500+4=1518字节
PPP 协议(peer to peer)
• PPP 协议有三个组成部分
– 一个将 IP 数据报封装到串行链路的方法。 – 链路控制协议 LCP (Link Control Protocol)。 – 网络控制协议 NCP (Network Control Protocol)。
PPP 协议
PPP 协议应满足的需求 • 简单——这是首要的要求 • 封装成帧 • 透明性 • 多种网络层协议 • 多种类型链路 • 差错检测 • 检测连接状态 • 最大传送单元 • 网络层地址协商 • 数据压缩协商 PPP 协议不需要的功能 • 纠错 • 流量控制 • 序号 • 多点线路 • 半双工或单工链路
• 由于首部长度占4位则 最长首部为1111=15 15*4=60字节 最短首部为0101=5 5*4=20字节 • 首部的前一部分是固定长度，共 20 字节， 是所有 IP 数据报必须具有的。 • 在首部的固定部分的后面是一些可选字段， 其长度是可变的。
网际控制报文协议 ICMP
• 网际控制报文协议 ICMP (Internet Control Message Protocol)。 • ICMP 报文的种类有两种，即 ICMP 差错报 告报文和 ICMP 询问报文。 • ICMP 报文的前 4 个字节是统一的格式，共 有三个字段：即类型、代码和检验和。接 着的 4 个字节的内容与 ICMP 的类型有关。
以太网帧
以太网电缆
完整的数据包传输过程演示
电脑 交换机 路由器 路由器 交换机 电脑
Data
应用层
表示层
应用层
表示层
会话层
传输层
会话层
传输层 网络层 链路层 物理层 链路层 物理层 网络层 链路层 物理层 链路层 物理层
网络层
链路层 物理层
网络层
链路层 物理层
网络协议结构图
BGP Telnet FTP SMTP DNS TFTP SNMP RIP
Application Layer
EIGRP
ICMP
PING Trace
TCP IP ARP
DIRVER
UDP
OSPF
Transport Layer
IGMP
Network Layer Data Link Layer
PPP FrameRelay HDLC ETHERNET Cable
Physical Layer
PPP 协议的帧格式
先发送 F 7E 字节 1 A FF 1 首部 C 03 1 协议 2 信 息 部 分 尾部 FCS 2 F 7E 1
不超过 1500 字节 PPP 帧
• PPP 有一个 2 个字节的协议字段。
– 当协议字段为 0x0021 时，PPP 帧的信息字段就是 IP 数据报。 – 若为 0xC021, 则信息字段是 PPP 链路控制数据。 – 若为 0x8021，则表示这是网络控制数据。
插入 4 字节的 VLAN 标记 6 字节 802.3 MAC 帧 目地地址 6 源地址 4 2 长度 /类型帧 MAC 46 ~ 1500 4 FCS
数
据
长度/类型 = 802.1Q 标记类型 10000001 00000000 2 字节 用户优先级 CFI
标记控制信息 VID 2 字节
IP 数据报的格式
前同步码
帧开始 定界符
当数据字段的长度小于 46 字节时， 应在数据字段的后面加入整数字节的填充字段， 以保证以太网的 MAC 帧长不小于 64 字节。
虚拟局域网使用的以太网帧格式
虚拟局域网协议允许在以太网的帧格式中插入一个 4 字节 的标识符，称为 VLAN 标记(tag)，用来指明发送该帧 的工作站属于哪一个虚拟局域网。
应用
应用数据(块)
TCP头
App头 用户数据
TCP
TCP分节
IP头 TCP头 App头 用户数据
IP
IP分组
Eth头 IP头 TCP头 App头 用户数据 Eth尾
以太网帧
以太网 驱动程序 以太网电缆
接收数据:数据拆封
在接收数据的时候，就是 一个解封装数据的过成. 应用层
表示层 会话层
传输层
数据段
发送数据:数据封装
在发送数据的时候，就 是一个封装数据的过程. 应用层
data
表示层 会话层
传输层
TCP/UDP header
数据段
IP hBiblioteka Baiduader
网络层
FCS
数据包
LLC
MAC
FCS
逻辑链路子层 数据链路层 物理链路子层 物理层
数据帧 Bit
011000110101
数据封装
用户数据
发送方 App头 用户数据
网络层
数据包
MAC
LLC
IP
TCP
data
FCS
逻辑链路子层 数据链路层 物理链路子层 物理层
数据帧 Bit
011000110101
数据解封
用户数据
App头 用户数据 接收方
应用
应用数据(块)
TCP头 应用数据（块）
TCP
TCP分节
IP头 TCP 分节
IP
IP分组
Eth头 IP分组 Eth尾
以太网 驱动程序