第5章 网络层协议及分析
网络协议详解
网络协议详解协议名称：1. 引言网络协议是计算机网络中用于通信和数据传输的规则和约定。
本协议旨在详细解释网络协议的概念、分类、功能以及常见的网络协议。
2. 概念网络协议是计算机网络中用于实现通信和数据传输的标准化规则和约定。
它定义了数据传输的格式、数据的封装和解封装方式、数据的传输控制等。
网络协议可以分为物理层协议、数据链路层协议、网络层协议、传输层协议和应用层协议。
3. 分类3.1 物理层协议物理层协议负责将比特流转换为电信号或光信号，并通过物理媒介进行传输。
常见的物理层协议有以太网协议、Wi-Fi协议等。
3.2 数据链路层协议数据链路层协议负责将数据分成数据帧，并通过物理层提供的传输介质进行传输。
常见的数据链路层协议有以太网协议、PPP协议等。
3.3 网络层协议网络层协议负责将数据从源主机传输到目标主机，实现网络互联和路由选择。
常见的网络层协议有IP协议、ICMP协议等。
3.4 传输层协议传输层协议负责提供端到端的可靠数据传输，并实现数据的分段和重组。
常见的传输层协议有TCP协议、UDP协议等。
3.5 应用层协议应用层协议负责定义应用程序之间的通信规则，实现特定功能的数据交换。
常见的应用层协议有HTTP协议、FTP协议等。
4. 功能4.1 数据封装与解封装网络协议负责将数据按照一定的格式封装成数据包，以便在网络中传输。
接收端根据协议规定的格式进行解封装，将数据还原为原始数据。
4.2 数据传输控制网络协议负责控制数据的传输速度、重传机制、拥塞控制等，以确保数据的可靠传输。
4.3 路由选择与转发网络协议负责根据网络拓扑和路由表选择合适的路径进行数据传输，并在路由器之间进行数据的转发。
4.4 错误检测与纠正网络协议负责检测数据传输过程中可能出现的错误，并进行纠正，以保证数据的完整性和正确性。
5. 常见网络协议5.1 TCP/IP协议TCP/IP协议是互联网中最常用的协议，它包括了TCP协议和IP协议。
第5章 IP协议
发送方 第1块 IP 数据报 首部 第2块 „ 校验和 0x0000 „ 第n块 第1块 第2块 校验和 第n块 „
接收方 第1块 第2块 „
传输
„
校验和 „ 第n块
和
求反码 求反码
和
校验和
Page 16
0000
校验和的生成与校验
图 5-5
• 例子：假设某IP数据报首部中，首部长度字段为5，数据报总
Page 17
生成 IP 数据报首部校验和
• 下一跳设备收到IP数据报后先进行首部校验：求和求反后
若得到0，表明数据报首部正确；否则认为出错，丢弃该 数据报，并使用ICMP向源主机进行差错报告。
版本、首部长度、 服务类型 数据报总长度 标识 标志、片偏移 T T L、协议 首部校验和 源 IP 地址 目的 IP 地址 192 20 192 21 0 4 3005 168 86 168 20 加进位 和数 求补得校验和
• 因特网的发展对网络传输的服务类型提出了更多的要求，
为此，IETF将服务类型字段改成区分业务字段。长度 仍然是8位，前面6位称为“码点” ，最多可以提供64 种不同பைடு நூலகம்编码，以对应更多种类的传输服务类型。最后 两位保留未用，
1 码 点（Code point） 与原服务类型兼容 IETF 指定 本地机构指定 用于临时使用或实验目的 优 先 级 X X X X X X X X X 0 X X X 0 X 1 0 0 0 1 1 6 保 留 保 留 保 留 保 留 保 留
Page 7
IP数据报的封装
• IP数据报使用网络底层的帧进行封装，然
后再通过网络介质进行传输。网络底层为 以太网时，IP数据报的封装：
网络层协议实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 理解网络层协议的基本概念和作用；2. 掌握IP协议、ARP协议和RIP协议的基本原理和配置方法；3. 通过实验验证网络层协议在实际网络中的应用。
二、实验环境1. 实验设备：一台安装有Cisco Packet Tracer软件的PC机；2. 实验软件：Cisco Packet Tracer 7.3.1模拟器；3. 实验拓扑：实验拓扑结构如图1所示，包括三台路由器（R1、R2、R3）和三台主机（H1、H2、H3）。
图1 实验拓扑结构图三、实验内容1. IP协议分析实验（1）实验目的：了解IP协议的基本原理和配置方法。
（2）实验步骤：① 在R1、R2、R3上配置IP地址、子网掩码和默认网关；② 在H1、H2、H3上配置IP地址、子网掩码和默认网关；③ 使用Ping命令测试H1与H2、H3之间的连通性；④ 分析实验结果，验证IP协议在网络层的作用。
（3）实验结果与分析：通过实验，验证了IP协议在网络层中实现数据包的传输和路由功能。
当H1与H2、H3之间进行通信时，数据包会按照IP地址进行路由，最终到达目标主机。
2. ARP协议分析实验（1）实验目的：了解ARP协议的基本原理和配置方法。
（2）实验步骤：① 在R1、R2、R3上配置IP地址、子网掩码和默认网关；② 在H1、H2、H3上配置IP地址、子网掩码和默认网关；③ 在H1上配置MAC地址与IP地址的静态映射；④ 使用Ping命令测试H1与H2、H3之间的连通性；⑤ 分析实验结果，验证ARP协议在网络层的作用。
（3）实验结果与分析：通过实验，验证了ARP协议在网络层中实现IP地址与MAC地址的映射功能。
当H1与H2、H3之间进行通信时，数据包会通过ARP协议获取目标主机的MAC地址，从而实现数据包的传输。
3. RIP协议分析实验（1）实验目的：了解RIP协议的基本原理和配置方法。
（2）实验步骤：① 在R1、R2、R3上配置IP地址、子网掩码和默认网关；② 在R1、R2、R3上配置RIP协议，使其相互通告路由信息；③ 在H1、H2、H3上配置IP地址、子网掩码和默认网关；④ 使用Ping命令测试H1与H2、H3之间的连通性；⑤ 分析实验结果，验证RIP协议在网络层的作用。
计算机网络实验五网络层协议分析实验报告
南昌航空大学实验报告年月日课程名称：计算机网络与通信实验名称：网络层协议分析班级：学生姓名：邓佳威学号： 2212893107 指导教师评定：签名：一、实验目的分析ARP协议报文首部格式及其解析过程；分析ICMP报文格式和协议内容并了解其应用；分析IP报文格式、IP地址的分类和IP层的路由功能；分析TCP/IP协议中网络层的分片过程。
二、实验内容（一）ARP协议分析1.实验原理（1）ARP协议ARP（address resolution protocol）是地址解析协议的简称，在实际通信中，物理网络使用硬件地址进行报文传输，IP地址不能被物理网络所识别。
所以必须建立两种地址的映射关系，这一过程称为地址解析。
用于将IP地址解析成硬件地址的协议就被称为地址解析协议（ARP协议）。
ARP是动态协议，就是说这个过程是自动完成的。
在每台使用ARP的主机中，都保留了一个专用的内存区（称为缓存），存放最近的IP地址与硬件地址的对应关系。
一旦收到ARP应答，主机就将获得的IP地址和硬件地址的对应关系存到缓存中。
当发送报文时，首先去缓存中查找相应的项，如果找到相应项后，遍将报文直接发送出去；如果找不到，在利用ARP进行解析。
ARP缓存信息在一定时间内有效，过期不更新就会被删除。
（2）同一网段的ARP解析过程处在同一网段或不同网段的主机进行通信时，利用ARP协议进行地址解析的过程不同。
在同一网段内通信时，如果在ARP缓存中查找不到对方主机的硬件地址，则源主机直接发送ARP 请求报文，目的主机对此请求报文作出应答即可。
（3）不同网段的ARP解析过程位于不同网段的主机进行通信时，源主机只需将报文发送给它的默认网关，即只需查找或解析自己的默认网关地址即可。
（二）ICMP协议分析1.实验原理（1）ICMP协议ICMP（internet control message protocol）是因特网控制报文协议[RFC792]的缩写，是因特网的标准协议。
网络层及其协议
网络层及其协议网络层是计算机网络中的一层，位于传输层和数据链路层之间。
它负责在互联网中进行数据包的传输和路由选择。
网络层的协议有许多种，其中最常见的是IPv4和IPv6协议。
一、网络层的作用网络层的主要作用是实现数据包的传输和路由选择。
它在不同的网络节点之间传递数据包，并且根据各节点之间的网络拓扑情况选择最佳的传输路径。
网络层还负责处理数据包的分片和重组，以便适应不同网络的传输要求。
二、IPv4协议IPv4（Internet Protocol version 4）是互联网上最常用的网络层协议。
它使用32位的地址来标识不同的网络节点，每个IPv4地址由四个八位的数字组成，例如192.168.0.1。
IPv4协议提供了一种无连接、不可靠的服务，数据包在传输过程中可能会丢失或乱序。
IPv4协议的数据包包含了源IP地址和目标IP地址，数据包在传输到目标节点之前可能经过多个中间节点。
每个中间节点根据路由表来选择下一跳的节点，以实现数据包的最终传输。
IPv4协议的地址空间有限，只有大约42亿个地址可用。
为了解决地址不足的问题，IPv6协议被引入。
三、IPv6协议IPv6（Internet Protocol version 6）是下一代互联网协议，它的地址空间更大，可以提供约340亿亿亿个唯一的IP地址。
IPv6地址由八组四位的十六进制数字组成，例如2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334。
除了地址空间的扩大之外，IPv6协议还提供了许多新的特性和改进。
其中之一是支持网络层的加密和数据完整性验证，以提高数据传输的安全性。
IPv6协议还引入了多播和任播等新的地址类型，以支持更灵活和高效的数据传输。
IPv6协议与IPv4协议是不兼容的，因此在过渡期间需要进行双协议栈的支持，以便IPv4和IPv6网络之间的互通。
四、其他网络层协议除了IPv4和IPv6协议之外，还有一些其他的网络层协议。
《网络性能测试与分析》第五章网络4-7层测试（51P）
网络应用的失效转移
4、网络应用的失效转移（Failover）
很多网络系统的高可用性是通过系统的冗余架构实现的， 一般情况下，系统的失效转移保护方法可以分为三类：冷 备份（cold standby）、热备份（warm standby）和双机 互备份（dual-active）。
最好的失效转移方案可以保证网络的正常连通和事务处理 ，同时在失效转移过程中和失效转移完成后，不会对用户 的使用产生影响，所以要求在持续不间断的网络流量中测 试系统的失效转移能力，以检验该项功能是否确保网络系 统的可用性，以及能否确保失效转移全过程对用户是透明 的。
2、最大事务处理速率（Maximum Transaction Rate） 最大事务处理速率指单位时间内被测系统能够成功处理事务数目的 最大值。 同步用户数和事务处理速率是衡量大多数基于Web的应用系统性能 的指标，同步用户数和事务处理速率的测试，可以检验系统的全部 处理能力，以及获悉是否在应用层存在性能瓶颈。
3、突发流量处理（Traffic Surges）
突发流量处理指被测系统处理巨大突发流量的能力。
在实际应用中，网络系统有时候会遇到一些巨大的突发 流量，这些流量可能是意料之中的，也可能是意料之外 的，例如在节假日促销的最后一分钟，因为有更多的商 品被订购，产生大量的突发流量，这些突发流量给系统 带来巨大的负担（outages are extremely costly），导致 事务处理开销大大增加。突发流量处理测试的目的就是 为了确定被测设备应对这种突发流量的能力。
连接数中。 3、连接建立（Connection establishment） 连接建立是指为了在两个主机或者主机和DUT/SUT之间交换数据而
初始化一个连接。
4、连接建立时间（Connection establishment time） 连接建立时间是指在两个主机或者主机和DUT/SUT之间
网络协议详解
网络协议详解网络协议是指网络通信中用来约定各种通信规则和标准的协议。
它包括物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层等多个层次。
本文将详细介绍这些网络协议的作用和功能。
一、物理层物理层是网络协议的最底层，主要负责将数字信号转换为模拟信号，并在通信实体之间传输数据。
物理层协议定义了传输介质的接口规范、数据的传输速率、电器特性等内容。
常见的物理层协议有Ethernet、ATM和Fiber Channel等。
二、数据链路层数据链路层负责将物理层传输的比特流划分为数据帧，并通过物理地址进行寻址和传输控制。
数据链路层主要解决数据传输的可靠性和流量控制问题。
常见的数据链路层协议有以太网协议、PPP（Point-to-Point Protocol）和HDLC（High-level Data Link Control）等。
三、网络层网络层是实现数据的网络互联和路由选择的协议层。
它使用IP地址进行寻址，并通过路由器进行数据的转发和传输。
网络层协议的代表是IP（Internet Protocol），它是TCP/IP协议族的核心协议。
四、传输层传输层协议负责对网络层传输的数据进行分段和传输控制。
它可以提供可靠的端到端传输和流量控制，确保数据的有序传输和可靠接收。
常见的传输层协议有TCP（Transmission Control Protocol）和UDP （User Datagram Protocol）。
五、应用层应用层是网络协议的最高层次，它提供了各种应用程序之间的通信服务。
常见的应用层协议有HTTP（Hypertext Transfer Protocol）、FTP （File Transfer Protocol）、SMTP（Simple Mail Transfer Protocol）和DNS（Domain Name System）等。
六、网络协议的互联上述各层的网络协议相互配合，形成了不同层次的协议栈。
比如TCP/IP协议族就是由物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层等多个层次协议组成的。
第5章-宽带IP网络
的每一个分组进行分类。
（4）队列调度器(Scheduler)
它主要是基于一定的调度算法对分类后的分
5.2.3
网络节点为了适配不同的网络速率及缓冲通
信的突发量，一般都设有排队机制（如图5-1所
图5-1 分组队列调度
（1）传统的先进先出（FIFO）队列
所有分组都进入同一个队列，先到达的分组 先接收服务。
② IP报文标签的产生和分配所需的网络拓扑 和路由信息则是通过现有的IP路由协议获得的， 不用进行2层地址和3层地址之间的转换就可以实 现IP地址和标签之间的映射。
5.5.2 MPLS
目前MPLS实现信令的方式可分为两类，一
类是标签分配协议/约束路由—标签分配协议
（LDP/CR LDP），它支持IP QoS，还考虑了
区分业务是由综合业务(Int-Serv )发展 而来的，它采用了综合业务分类思想，抛 弃了分组流沿路节点上的资源预留。区分 业务区域的主要成员有：核心路由器、边 缘路由器、资源控制器（Bandwidth Broker，BB）。区分业务模型的网络结构 如图5-2所示。
图5-2 区分业务模型网络结构
（4）分级的基于级别的排队(CBQ)
业务被分成不同级别，每种级别又可细分成 若干子级 (Sub-class)。
5.2.4 综合业务模型的优缺点
1
① 能够提供绝对有保证的QoS。
② RSVP在源和目的地间可以使用现有的路 由协议决定流的通路。
③ 设计综合模型开始的目的之一就是使得 QoS能够工作在单播和多播下。
2．QoS
互联网工程部（Internet Engineering Task Force，IETF）已经建议了很多服务模型和机制， 以满足QoS的需求。主要有：综合业务模型、区 分业务模型、多协议标签交换（MPLS）、流量 工程和约束路由。 IETF提出的Integrated Services/RSVP和 Differentiated Services是两种IP网络提供QoS的 模型。
第5章 ICMP协议分析
19
如果出现主机不可达错误，则必然不会发生网络不可到达的故障， 而且说明寻找路由是正常的。因此主机不可到达的问题是传输过程 中的问题。 协议和端口不可达，这两种报文涉及更高级的协议，由目标主机本 身所产生。实际上是IP报文虽然到达目标主机，但是没有办法被高 层应用软件接收。
20
5.2 ICMP报文及类型 3．时间超时 在Internet网络中为了防止出现路由循环，TCP/IP采取了两个措施 ，一个是每个IP数据报的报头设置TTL（Time To Live，生存时间 ）域，第二是对分片数据报采用定时器计数。 其核心思想就是通过定时来限制数据包在网络中的逗留时间，以防 出现不可忍受的传输延迟，从而提高网络的传输率。
24
5.2 ICMP报文及类型
在网络通信过程中，当大量的数据报进入路由器或信宿时，会造成 缓冲区溢出，即出现拥塞。 引起网络拥塞的原因，可能是网关的处理速度太慢或者是网关输入 数据的速率大于输出线路的容量。 本质上来讲，拥塞的原因都在于没有足够的数据缓冲区。 拥塞控制的方法很多，TCP/IP采用源抑制技术，即抑制信源发出数 据包的速率。
1
5.1 ICMP的作用 作为网络层重要的协议，ICMP可以提供有关网络可连接性的信息， 获得基于数据报或无连接协议不能传输的路由行为的信息。 如果要诊断和修复TCP/IP连接性问题，就必须知道从什么地方得到 IP互联网上数据包如何从原位置传输到目的位置的信息。 通常网络的可达性表述为：对于任何与另一个网络节点进行通信和 交互数据的网络节点来说，一定存在从发送方到接收方转发数据的 某种方法。 正常情况下，可用转发路径可以在位于发送方和接收方之间各种各 样中间设备的本地IP路由表的内容中发现。
5
典型的情况是ICMP重定向消息的处理。 当网关和路由器转发数据报时发现有更好的路径去往目的主机， 则把一条ICMP消息提供给发送方，把主机引导到一条更好的网络路由 上，即发送一条重定向消息。主机对这条ICMP消息的处理则各有不同 。 RFC792提供了有关ICMP协议的基础规范，并定义了各种ICMP信息和 服务的类型。
第5章TCPIP协议
26.01.2021
第5章 TCP/IP协议 计算机网络
19
ARP协议和RARP协议
在网际层，提供从IP地址到物理地址映像服务 的协议是地址解析协议（Address Resolution Protocol，ARP），提供从物理地址到IP地址 映射服务的协议是逆向地址解析协议 （Reverse Address Resolution Protocol， RARP），IP地址与物理地址之间的映射称为 地址解析。
31
A类 0
网络号
主机号
B类 1 0
网络号
主机号
C类 1 1 0
网络号
主机号
D类 1 1 1 0
多目广播ห้องสมุดไป่ตู้址
E类 1 1 1 1 0
暂时保留
26.01.2021
第5章 TCP/IP协议 计算机网络
10
IP地址
在IP地址中，有一些特殊的规定： ①当32位的IP地址为全0时，表示该主机，但只允许在
主机启动时使用，以后不允许再使用。 ②当32位的IP地址为全1时，表示在该网的广播地址，
5
TCP/IP协议族
TCP协议从上层实体接收任意长度的报文，并为上层用户提供面 向连接的、可靠的全双工数据传输服务。
IP协议是一种无连接的采用分组交换方式的网络层协议，它既可 作为单独通信子网中的网络层协议，也可作为由多个通信子网互 连组成的网际网的网络层协议。
地址解析协议。此协议将网络地址映射到硬件地址，属于网络层 协议；
26.01.2021
OSI，TCPIP，五层协议的体系结构，以及各层协议
OSI，TCPIP，五层协议的体系结构，以及各层协议以下是计算机⽹络的OSI，TCP/IP，五层协议的体系结构，以及各层协议。
1）OSI分层，⾃上⽽下分别是：物理层、数据链路层、⽹络层、传输层、会话层、表⽰层、应⽤层2）TCP/IP分层：⽹络接⼝层（对应OSI的物理层和数据链路层）、⽹际层（对应OSI的⽹络层，定义了标准的分组格式和协议，即IP协议，当前采⽤ip4，下⼀版为ip6）、运输层（对应OSI的传输层）、应⽤层（对应OSI的会话层、表⽰层和应⽤层）3）五层协议：物理层、数据链路层、⽹络层、传输层、应⽤层物理层：作⽤：通过媒介输出⽐特（bit）协议：RJ45、CLOCK、IEEE802.3设备：中继器、集线器数据链路层：作⽤：将⽐特币组装成帧（Frame）和点对点传递协议：PPP FR HDLC VLAN MAC设备：⽹桥、交换机⽹络层：作⽤：负责数据包从源到宿的传递和⽹际交互协议：IP IPX ICMP IGMP ARP RARP OSPF设备：⽹络层中继系统：路由器，⽹络层以上的中继系统：⽹关数据链路层在概念上分为两个⼦层：逻辑链路控制⼦层（LLC）和媒体访问控制⼦层（MAC）。
数据链路层负责分配MAC地址，或称为物理地址，由48⽐特长，12个16进制数字组成，0~23位是⼚商向IETF等机构申请⽤来标识⼚商的代码。
传输层：作⽤：提供端到端的可靠报⽂传递和错误恢复协议：TCP(传输控制协议：⾯向连接的，数据传输的单位是报⽂段，提供可靠的交付)，UDP（⽤户控制协议：它是⽆连接的，数据传输的单位是⽤户数据报，它不能保证提供可靠的交付）SCTP会话层：作⽤：建⽴管理和终⽌会话（会话协议的数据单元SPDU）协议：NFS SQL NETBIOS RPC表⽰层：作⽤：数据翻译、解密和压缩（表⽰协议数据单元PPDU）协议：JPEG MPEG ASII应⽤层：作⽤：允许访问OSI环境的⼿段（应⽤协议数据单元APDU）协议：FTP（⽂件传输协议）、DNS（域名解析协议）、Telnet（虚拟终端协议）、SMTP（电⼦邮件协议）、HTTP（超⽂本传输协议）、www、NFS。
网络层协议的功能
网络层协议的功能网络层协议是计算机网络中的关键协议，它负责将数据传输从源主机到目标主机。
网络层协议为上层提供了无连接、不可靠的数据传输服务，同时也负责实现路由和转发功能。
本文将详细介绍网络层协议的功能和作用。
一、网络层协议的基本功能1. IP地址分配和唯一标识网络层协议使用IP地址来唯一标识每个连接到网络上的主机和设备。
它负责将网络层数据包按照目标IP地址进行路由，并将数据传输到指定目标主机。
IP地址的分配和管理是网络层协议的核心功能之一。
2. 路由和转发网络层协议负责将数据包从源主机传输到目标主机。
在传输过程中，它会根据网络拓扑和路由表信息，选择合适的路径进行数据传输。
路由器是网络层协议中的关键设备，它通过查找路由表和控制转发表来实现路由和转发功能。
3. 网络分段和拼接网络层协议可以将数据包分成多个较小的片段进行传输，这样可以有效地利用网络带宽。
接收端在接收到数据包后，会将这些分段重新组装成完整的数据包。
这种分段和拼接的技术被广泛应用于网络层协议中，提高了数据传输的效率和可靠性。
4. 网络地址转换(NAT)网络地址转换是一种常见的网络层协议功能，它允许多个主机通过共享一个公共IP地址来访问互联网。
NAT技术可以将私有IP地址转换成公共IP地址，并在数据传输过程中进行相应的映射。
这种方式可以有效地解决IPv4地址短缺的问题，提高了IP地址的利用率。
二、网络层协议的扩展功能1. IP组播IP组播是网络层协议中的一种增强功能，它可以将数据包同时传输给多个目标主机。
组播可以实现多播、广播和任播等不同的传输方式，适用于多播视频、语音、流媒体等应用场景。
2. 资源发现和管理网络层协议可以通过各种机制实现网络资源的发现和管理。
例如，DHCP协议可以通过动态分配IP地址，有助于减轻网络管理员的配置工作。
此外，网络层协议还可以支持多种路由协议，实现更灵活的动态路由管理。
3. 虚拟专用网络(VPN)和隧道技术网络层协议可以支持虚拟专用网络(VPN)的建立和使用，使得远程用户可以通过公共网络安全地访问私有网络资源。
tcpip5层协议模型
TCP/IP五层协议模型1. 简介TCP/IP五层协议模型是指互联网通信中使用的一种协议体系，它将互联网通信分为五个层级，每个层级负责不同的功能和任务。
这种协议模型被广泛应用于现代网络通信中，包括互联网、局域网等。
2. TCP/IP五层协议模型的层级结构TCP/IP五层协议模型包括以下五个层级：2.1 物理层物理层是协议模型的最底层，主要负责传输原始的比特流。
它定义了电气、机械、功能和规程等特性，用于实现数据的传输和接收。
物理层的任务包括确定传输介质、接口类型、数据传输速率等。
2.2 数据链路层数据链路层负责将物理层传输的比特流组装成数据帧，并进行传输错误的检测和纠正。
它定义了如何访问物理介质、如何进行数据的分组和组装等。
数据链路层的任务包括帧同步、流量控制、错误检测和纠正等。
2.3 网络层网络层是协议模型的核心层级，负责将数据包从源主机传输到目标主机。
它定义了数据包的路由选择、寻址和分片等。
网络层的任务包括IP地址分配、路由选择、数据包的分组和重组等。
2.4 传输层传输层负责在网络中的两个主机之间建立、维护和终止数据传输的连接。
它定义了数据传输的可靠性、流量控制和拥塞控制等。
传输层的任务包括端口号分配、连接建立和终止、数据分段和重组等。
2.5 应用层应用层是协议模型的最高层级，负责处理特定的应用程序和用户数据。
它定义了应用程序之间的通信协议和数据格式。
应用层的任务包括提供各种网络服务，如电子邮件、文件传输、远程登录等。
3. TCP/IP五层协议模型的工作原理TCP/IP五层协议模型中的各个层级通过不同的协议和机制进行通信和协作。
通常，数据从应用层开始，逐层封装后通过网络传输到目标主机，然后逐层解封装并交给应用层处理。
具体工作流程如下：1.应用层将数据封装成应用层协议数据单元（PDU）。
2.传输层将应用层PDU封装成传输层协议数据单元（PDU）。
3.网络层将传输层PDU封装成网络层协议数据单元（PDU）。
tcpip5层协议模型
tcpip5层协议模型摘要：1.TCP/IP五层协议模型的概述2.各层协议的作用与功能3.模型在网络通信中的应用4.模型的发展与演变5.总结与展望正文：TCP/IP五层协议模型（Transmission Control Protocol/Internet Protocol，传输控制协议/网际协议）是一种网络通信协议模型，广泛应用于计算机网络领域。
它将网络通信划分为五个层次，从下到上分别为：网络接口层、网络层、传输层、会话层和应用层。
下面我们将详细介绍这五层协议的作用与功能，以及在网络通信中的应用。
1.网络接口层：该层主要负责数据在物理媒介上的传输，主要包括了物理层和数据链路层的功能。
网络接口层协议有以太网（Ethernet）、Wi-Fi等，它们为数据帧提供了一种在物理媒介上传输的方法，确保数据的安全到达目的地。
2.网络层：网络层主要负责将数据包从源主机发送到目的主机，其主要功能是路由和寻址。
网络层的核心协议是IP协议（Internet Protocol），它为数据包提供了一种在全球范围内唯一标识的方法，确保数据包能够准确地传输到目标主机。
此外，网络层还包括了ICMP（Internet Control MessageProtocol）协议，用于网络诊断和差错报告。
3.传输层：传输层主要负责在两个主机之间提供可靠或者不可靠的数据传输服务。
传输层的主要协议有TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）。
TCP协议提供了一种可靠的数据传输服务，它保证了数据的完整性和顺序，适用于对数据传输可靠性要求较高的应用场景。
而UDP协议则是一种无连接的、不可靠的数据传输服务，它不保证数据的顺序和完整性，但传输速度快，适用于对实时性要求较高的应用场景。
4.会话层：会话层主要负责在网络中的两个终端之间建立、管理和终止会话。
会话层通过协商会话参数，如数据格式、传输速率等，以满足不同应用层协议的需求。
会话层的协议有HTTP（超文本传输协议）、FTP（文件传输协议）等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
5．4．3 IP协议分析
子网地址的获得：IP地址与子网掩码进行“按位 与”的运算 举例：求IP地址为202.112.143.171、子网掩码为 ？
255.255.255.224时的子网地址写成二进制的形式： IP地址的二进制形式为： 11001010.01110000.10001111.10101011 子网掩码的二进制形式为： 11111111.11111111.11111111.11100000 运行“按位与”的操作后，得到子网的地址为： 11001010.01110000.10001111.10100000 写成十进制的形式是：202.112.143.160， 即为子网地址
私有地址：
5．4．3 IP协议分析
IP地址的分配举例：
INTERNET
DDN
路由器 Ethernet
路由器 Ethernet PSTN X.25
主机
主机
路由器 Ethernet
IP主机 主机... 主机
普通 终端 IP主机 X.25 普通 终端 终端
主机 主机
图5.20 四个网络的互连
5．4．3 IP协议分析
特殊格式的地址形式:： 网络地址：若主机地址为全0，则表示一个网络地 址 直接广播地址：用主机地址为全1作为全网的广播 地址 有限广播地址：若地址全为1，则作为本网的广播 地址 本机地址：若地址全为0代表本机地址（这种方式 在启动时应用） 回送地址：对于网号全为1的网络地址为回送地址 （用于测试网络通信进程）
5．4．3 IP协议分析
特殊IP地址：
º ã º Ë ¸ Ã Ä × â Ò °² Ò Ê Ó µ Ì Ê
ø ç Å Í Â ¹ È « È « È « 0 0 1 ÷ú Å Ö º ¹ È « 0 ´ ¾ Ô Õ É Ã ¿ Ó É Ã ¿ Ó º É Ã ² ¿ Ó º É Ã ² ¿ Ó É Ã ¿ Ó ¿ Ä ¾ Ä µ Õ º É Ã ² ¿ Ó º É Ã ² ¿ Ó É Ã ¿ Ó É Ã ¿ Ó É Ã ¿ Ó
5．3．2 X.25的分组级协议
1）报头
8 7 6 5 4 3 2 1 GFI LCN 分组类型识别符 LCGN 1 2 3
分组头
2）控制分组—— 呼叫请求分组
8 0
7 0
6 0
5 1
432ຫໍສະໝຸດ 1LCGNLCN 0 0 0 0 1 0 1 1
主叫地址长
被叫地址长
主/被叫地址 0 0 任选业务字段长
任选业务 (可占0 63个字节) 呼叫用户数据 (可占0 16个字节) 图5.12 呼叫请求分组格式
IP µ Ö × ²
â å Ò Ò ¾ ø Ï Ä ¾ ÷ú ±Í É µ ±Ö º ¾ ø Ï ³ ö ÷ú ±Í É Ä · Ö º ¾ ø ã ¥ ±Í ¸ ² Ô ³ ø ç Ä ã ¥ ¶ Ä Í Â µ ¸ ² ¾ × × Í â Ô ±µ º Ë ² Ê
É ä ¿ ± È « È « 1 1
5．4．3 IP协议分析
子网的划分：
5．4．3 IP协议分析
3）可变长度子网掩码（VLSM ：Variable Length Subnet Masking） VLSM的应用实例：
数据传输分组 DCE数据 DTE数据 DCE接受准备好 DTE接收准备好 DCE接收未准备好 DTE接收未准备好 DTE接收拒绝 DCE中断 DTE中断 DCE中断证实 DTE中断证实 登记请求 登记证实 恢复分组 复位指示 复位请求 DCE复位证实 DTE复位证实 再启动指示 再启动请求 DCE再启动证实 DTE再启动证实 诊断 呼叫清除分组 清除指示 清除请求 DCE清除证实 DTE清除证实
5．3．2 X.25的分组级协议
8 7 D 6 0 5 1 LCN P(R) M P(S) 0 4 3 2 1
3）数传分组
Q
LCGN
用 户 数 据
图5.13
数据分组格式
4）呼叫建立与拆除过程：
呼叫DTE 呼叫请求 呼叫指示 呼叫建立 呼叫连通 数据 数据传输 清除指示 呼叫清除 清除确认 清除确认 呼叫指示 数据 数据 清除请求 清除 传输数据 呼叫建立 被叫DTE
I P数据报对物理帧的统一格式
1）报头区 2）数据区
5．4．3 IP协议分析
2、IP地址
1）IP地址的表示方法：由网络号部分和主机号部分组成， 总共有4个8位字节32比特，以二进制形式表示，每个字 节之间采用点作为分隔符号
þ ø Æ í ¾ Ä × ²¹ ¶ ½ Ö ±Ê µ IPµ Ö £ 1001010.01110000.10010010.00010101 ® ø Æ í ¾ Ä × ²¹ Ê ½ Ö ±Ê µ IPµ Ö £ 202 . 112 . 146 . 21 ® ù ø Æ í ¾ Ä × ²¹ Ê Á ½ Ö ±Ê µ IPµ Ö £ CA . 70 . 92 . 15
5．4．3 IP协议分析
IP地址的五种类型：
0 AÀ : 0 ´ BÀ : 1 0 ´ CÀ : 1 1 0 ´ DÀ : 1 1 1 0 ´ EÀ : 1 1 1 1 0 ´ net-id net-id net-id é ¥ × ² ³² µ Ö £ ô ø « ´ ¸ à ±Á · ½ À Ê Ó IPµ Ö µ Î Ö À Ð × ²Ä å ´ Í 8 16 host-id host-id host-id 24 31
0 0 1 1 0 0 1 1 1
0 0 1 1 0 0 1 1 1
1 1 1 1 0 0 1 1 1
0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1
0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0
0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0
0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0
0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1
É ä ¿ ± 127
É ä ¿ ±
5．4．3 IP协议分析
3）IP地址的申请和分配 两种获得IP地址的方法：
用户通过Internet服务提供商（ISP）临时接入网络 用户向CNNIC申请固定使用的IP地址 A类地址：10.0.0.0～10.255.255.255 B类地址：172.16.0.0～172.31.255.255 C类地址：192.168.0.0～192.168.255.255
图5.14
分组的正常传输工作过程
5．3．2 X.25的分组级协议
5）数据传输及流控 流量控制类分组格式：
8 0 0 7 0 6 1 LCN P（R） （a）模8流量控制分组格式（RR、RNR、REJ） 8 0 0 7 0 6 1 LCN 0 0 0 P（R） （b）模128流量控制分组格式（RR、RNR、REJ） [注]： 在RR控制分组中为00001 RNR控制分组中为00101 REJ控制分组中为01001 图5.15 流量控制分组模式 0 5 4 3 LCGN 2 1
5．4．3 IP协议分析
2）IP地址的分类：
A类地址：首位为0，由7位表示网络地址，其余24位均用 来表示主机号，主要用于具有大量主机的网络 B类地址：一般用于较大规模的网络，编址时前2位为10， 接着的14位表示网络号，其余16位表示主机号 C类地址：前3位是110和相跟的21位是网络号，剩下的8比 特为网内的主机号 D类地址：又称多播地址，用于与网络上多台主机同时进 行通信的地址 E类地址：备用
5．4．3 IP协议分析
3、子网的划分与子网掩码：
1）IP子网 划分方法：将IP地址中的主机号部分拿出几位用来做 子网号，和原有的网络号部分一起用来标识IP子网的 网络号，其余的仍然作为主机号部分 2）子网掩码 子网掩码：将二进制IP地址的网络号部分和子网号部 分全部设置为1，主机号部分全部设置为0 掩码的设置规则：将IP地址的二进制网络号部分设置 为全1，而主机号部分设置为全0
终端A
5．3．1 X.25的层次结构
物理级 帧级 分组级
5．3．2 X.25的分组级协议
1、分组类型
表5. X . 3 25的分组类型及其代码
分 组 类 型 从DCE到DTE 呼叫建立分组 入呼叫 呼叫连接 呼叫请求 呼叫接受 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 从DTE到DCE 分组类型识别符编码 8 7 6 5 4 3 2 1
虚电路实例
5．1网络层概述
数据报方式 数据报传输示意图
DCE
2 1
2
1
1
DTE1
DCE
3
DCE
2
1
DCE
3
DCE
3 2 1
图3.25
数据报传输方式
DTE3
3
5．1网络层概述
虚电路和数据报特点比较：
永久性电路 特点 *固定连接,犹如专线 *用户向网管提出申请,但 不能太多 *无建链、拆链阶段 *顺序传 *可靠（可用于质量差的信 道) 图例 NM C A 交换性电路 *一般用户，每次建链前需 发送一个呼叫请求分组 *若一次呼叫请求中断再发 送呼叫分组去找路由 *有建链、拆链和数传阶段 *顺序传 *可靠（可用于质量差的信 道) 呼叫请求分组
5．4．2IP协议的主要功能：
5．4．3 IP协议分析
1、IP数据报的格式
比特 0 版本号 3 报头 标 IP报头 （固定长度） 生存时间 识 协议 SIP DIP 任选项 （可变长度） 数据„ SIP：源地址 DIP：目的地址 图5.17 填充项 7 服务类型 标志 15 19 24 数据报长度 段偏移 报头检验和 31
5．2．1路由选择