TCPIP协议概述
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TCP/IP协议概述
主 讲:
张 志 强
2015-3-22
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
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。
数据链路层 数据链路层
百度文库
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
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
2015-3-22
35
位 0
固 定 首 部 部 分 可变 部分
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
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。
2015-3-22
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。
2015-3-22
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。
2015-3-22
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
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。
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。
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
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
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
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)
2015-3-22
19
(续) 蒂姆把目标瞄向了建立一个全球范围的信
2015-3-22
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
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
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
2015-3-22 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
2015-3-22
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
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
臵的实践作业。
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
2015-3-22
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。
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
2015-3-22 36
位 0 固 定 首 部 部 分
4 标 生存时间
8 区分服务 识 协 议
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。
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
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)
2015-3-22
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)
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。
主 讲:
张 志 强
2015-3-22
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
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。
数据链路层 数据链路层
百度文库
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
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
2015-3-22
35
位 0
固 定 首 部 部 分 可变 部分
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
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。
2015-3-22
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。
2015-3-22
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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。
2015-3-22
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
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。
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。
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
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
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
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)
2015-3-22
19
(续) 蒂姆把目标瞄向了建立一个全球范围的信
2015-3-22
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
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
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
2015-3-22 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
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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
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
臵的实践作业。
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
2015-3-22
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。
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标
8
区分服务 识
16
标志
19
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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
2015-3-22 36
位 0 固 定 首 部 部 分
4 标 生存时间
8 区分服务 识 协 议
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。
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
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)
2015-3-22
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)
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。