网络通信协议

25
3.4 网络层协议
IP协议 ARP（地址解析协议） RARP（反向地址解析协议） ICMP（互联网控制消息协议）
26
3.4.1 IP协议——功能
寻址和路由 传递服务 不可靠，可靠性由上层协议提供 无连接 数据包分段和重组
27
3.4.1 IP协议——数据报格式
我收到了这个广播信 息，我的MAC地址是 0800.0020.1111
172.16.3.1
172.16.3.2
IP: 172.16.3.2 = ??? IP: 172.16.3.2 Ethernet: 0800.0020.1111

Map IP
Ethernet
31
3.4.3 RARP（反向地址解析协议）
相应OSI层 3 3 3
RARP
TCP FTP TELNET DNS
物理地址互联网地址
可靠流服务 文件传送 终端仿真 域名互联网地址
3
4 5~7 5~7 5~7
23
3.2.2 TCP/IP的文件传输（FTP）封装
24
3.3 网络接口层协议
TCP/IP支持多种不同的网络接口层协议 以太网 令牌环 FDDI 广域网常用协议 SLIP（串行链路网际协议） PPP（点对点协议）
5
2.1 分层的概念
虚通信 …… n-1层/n层 接口 n层/n+1层 接口 n+1层 n层 n-1层 …… 虚通信 实通信 物理媒体 n+1层协议 n层协议 n-1层协议 …… n+1层 n层 n-1层 ……
6
2.2 OSI七层模型
7 6 5 4 3 2 1
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
49
3.6.5 TFTP 简单文件传送协议
TFTP是一个简单的文件传输协议，适合小 文件的传输，使用UDP协议作为支撑，可 用于无盘系统进行系统引导
50
4 IP地址
IP协议所使用的地址结构
IP寻址 子网划分 IP路由选择
51
4.1
IP寻址——地址格式
32bits 8bits 二进制 点分十进制
应用层
数据表示 表示层 互连主机通信 会话层 端到端连接 传输层 网络层 确定地址和最佳路径 介质访问
数据链路层
二进制传输 物理层
16
2.3 模型的使用
L7数据 H6 L7数据 H5 H4 H3 H2 L6数据 L5数据 L4数据 L3数据 T2
7
7
L7数据 H6 L7数据 H5 H4 H3 H2 L6数据 L5数据 L4数据 L3数据 T2
39
报文 报文 报文 报文 报文 报文 1 2 3 4 5 6
发送1 发送2 发送3
确认
确认
确认
3.5.1 TCP协议——窗口机制
通告窗口
可用窗口
1
2
3
4
5
6
7
8
可以发送
9
10
11...
已发送且被确认
已发送未被确认
不能发送直至窗口移动
40
3.5.2 UDP协议
UDP协议的特点
无连接 不可靠
10101100 00010000 01100100 00000010 172 16 100 2
52
4.1
IP寻址——地址分类
8bits 8bits 8bits 8bits
A类地址：
0NNNNNNN
主机
主机
主机
B类地址：
10NNNNNN
网络
主机
主机
C类地址：
110NNNNN
网络
网络
主机
D类地址：
1110MMMM
41
3.5.2
UDP协议——数据格式
0
15 16
31
源端口（16） 长度（16） 数据
目的端口（16） 校验和（16）
注：字段后面括号中的数字是指该字段在UDP头部信息中所占的位（bit）数。
42
3.5.2
UDP协议——数据封装
43
3.5.2
关于端口
应用层
F T P
T E L N E T
23
S M T P
TCP/IP
TCP/IP
伪终端驱动 内核
TCP连接
47
3.6.3 SMTP
发送方用户
用户代理
要发送邮 件的队列
报文传送 代理
客户
TCP连接 TCP端口25
接收方用户
用户代理
用户邮箱
报文传送 代理
服务器
48
3.6.4 HTTP 超文本传输协议
是WWW浏览器和WWW服务器之间的应用层通讯协议 不仅保证正确传输超文本文档，还确定传输文档中的哪一 部分，以及哪部分内容首先显示（如文本先于图形）等等 HTTP协议是基于请求/响应范式的（相当于客户机/服务 器） 缺省端口是TCP的80的端口，但其它的端口也是可用的
OSI参考模型
7
2.2
设备A
OSI七层模型的逻辑结构
中间结点
中间结点
设备B
7
应用层
7-6接口
应用层
7-6接口
7
6
5 4 3 2 1
表示层
6-5接口
表示层
6-5接口
6
5 4 3 2 1
会话层
5-4接口
会话层
5-4接口
传输层
4-3接口
传输层
4-3接口
网络层
3-2接口
网络层 数据链路层 物理层
网络层 数据链路层 物理层
我的 IP地 址是什么?
我收到了你 的广播，你 的IP地址是 172.16.3.25.
Ethernet: 0800.0020.1111 IP = ??? Ethernet: 0800.0020.1111 IP: 172.16.3.25

Map Ethernet
IP
32
3.4.4 ICMP（互联网控制消息协议）
组播
组播
组播
E类地址：
1111XXXX
保留
保留
保留
53
4.1
IP寻址——地址分类
19
3.2 TCP/IP模型
应用层 传输层 网络层 网络接口层
Telnet、Ftp、Smtp等 TCP和UDP IP、ICMP和IGMP 接口卡及设备驱动
20
3.2.1 TCP/IP各层的主要功能
网络接口层 也称作数据链路层或链路层 网络层 处理数据分组在网络中的活动 提供无连接的分组交换服务 传输层 为两台主机上的应用程序提供端到端的通信 应用层 处理特定的应用程序细节
45
3.6.1 FTP
客户机 用户应用程 序接口 服务器 用户协议 解释器 控制连接 （FTP命令、应答） 服务器协 议接口
终端用户
文件系统
用户数据传 输功能
数据连接
用户数据传 输功能
文件系统
46
3.6.2 Telnet
Telnet客户机 进程
Telnet服务器 进程
登录Shell
终端驱动 内核 终端用户
H4
L4数据 L4数据 L4数据 到网络层
12
L4数据 L4数据 L4数据 从网络层
2.2.5 第3层：网络层
从传输层 L4数据 到传输层 L4数据
网络层
H3 分组 分组 H3
网络层
L3数据 到数据链路层
13
L3数据 从数据链路层
2.2.6 第2层：数据链路层
从网络层 L3数据 到网络层 L3数据
面向连接 通讯双方交换数据之前必须建立连接 可靠的 多种确保可靠性的机制 字节流服务 8bit（1Byte）为最小单位构成的字节流
35
3.5.1 TCP协议——数据报格式
0 15 16 31
源端口（16）
目的端口（16）
序列号（32） 确认号（32） 标志（6） 数据 偏移 保留（6）U A P R S F RCSSY I （4） GKHTNN
0 15 16 31
头部 版本 长度 优先级和服 务类型（8） （ 4） （4）
总长度（16）
标识（16） 生存时间（8） 协议（8）
标志（3）
片偏移（13）
20字节
头部校验和（16）
源IP地址（32） 目的IP地址（32）
选项（如果有） 数据
注：字段后面括号中的数字是指该字段在IP数据包头部信息中所占的位（bit）数。
表示层 H6 数据的解码、解密和解压缩
L6数据
L6数据
到会话层
从会话层
10
2.2.3 第5层：会话层
从表示层 L6数据
到表示层
L6数据
会话层 H5
会话层 H5
L5数据 到传输层
L5数据 从传输层
11
2.2.4 第4层：传输层
从会话层 L5数据 传输层 到会话层 L5数据 传输层
H4
H4
H4
H4
H4
用来传送一些关于网络和主机的控制信息 ICMP回送应答（Ping） ICMP重定向 ICMP源抑制
33
3.5 传输层协议
分段及封装应用层送来的数据 提供端到端的传输服务 在发送主机与接收主机之间构建逻辑通信 包括两个协议 TCP UDP
34
3.5.1 TCP协议——服务
6
5 4 3 2 1
6
5 4 3 2 1
01010101011111100101010
01010101011111100101010
传输媒体
17
3 TCP/IP协议
Internet ←TCP/IP→
18
3.1 TCP/IP协议体系概述
TCP/IP协议是针对Internet开发的一种体系结构和协议标 准 TCP/IP协议是国际互联网Internet采用的协议标准 TCP/IP是一组通信协议的代名词，是由一系列协议组成 的协议簇
28
3.4.2 ARP（地址解析协议）
32位IP地址 ARP RARP
48位以太网地址
29
3.4.2 ARP——MAC 地址
MAC 地址固化在网卡的 ROM 中 24 位 24 位
厂家代码
序列号
0000.0c12. 3456 ROM RAM
30
3.4.2 ARP
我想知道IP地址为 176.16.3.2的MAC 地址是什么？
37
3.5.1 TCP协议——终止连接
主机A 应用程序关闭
主机B
FIN
向应用程序提 交EOF
FIN的回应 FIN
应用程序关闭
FIN的回应
38
3.5.1 TCP协议——确认机制
报文 报文 报文 报文 报文 报文 1 2 3 4 5 6 SN:1 SN:537 SN:1073 ACK:1609 发送4 发送5 发送6 SN:1609 SN:2145 SN:2681 ACK:2145 发送5 SN:2145 ACK:3217
D N S
T F T P
S N M P
21
25
53
69
161
端口号
传输层
TCP
UDP
44
3.6 应用层协议
网页浏览（HTTP， SSL） 文件传输（FTP，TFTP， NFS） E-Mail （SMTP，POP3） 远程登录（Telnet，Rlogin） 域名服务（DNS） 网络管理（SNMP）
网络层
3-2接口
数据链路层
2-1接口
数据链路层
2-1接口
物理层
物理层
物理通信
8
2.2.1 第7层：应用层
用户
应用层
FTP NFS DNS
用户
应用层
FTP NFS DNS
L7数据 到表示层
L7数据 从表示层
9
2.2.2 第6层：表示层
从应用层 L7数据 到应用层 L7数据
表示层
H6 数据的编码、加密和压缩
20字节
窗口（16）
校验和（16）
选项 数据
紧急指针（16）
注：字段后面括号中的数字是指该字段在TCP头部信息中所占的位（bit）数。
36
3.5.1 TCP协议——建立连接
主机A 发送SYN报文（初始 序列号=X）
主机B
接收SYN报文 发送SYN报文（初始 序列号=Y，确认号 =X+1）
接收SYN报文 发送确认报文（序 列号=X+1，确认号 =Y+1）
数据链 路层 H 2
T2 帧 帧 H 2
数据链 T2 路层
L2数据 到物理层
14
L2数据 从物理层
2.2.7 第1层：物理层
从数据链路层 L2数据 到数据链路层 L2数据
物理层
10010110101
10010110101
物理层
传输媒体
15
2.2
OSI模型各层的主要功能
为应用程序提供网络服务 7 6 5 4 3 2 1
21
3.2.2 TCP/IP的基本工作原理
源主机 应用层
报文、流
目的主机 应用层
传输层
数据报（UDP）或段（TCP）
传输层
网络层
IP数据报
网络层
网络接口层
数据帧
网络接口层
传输介质
22
3.2.2 TCP/IP来自百度文库议集的主要协议
协议 IP ICMP ARP
提供服务 数据报服务 差错和控制 互联网地址物理地址
3
1 计算机网络协议
计算机网络协议 负责在网络上建立通信通道和控制通过通道的信息流 的规则 计算机网络协议的组成 语义 语法 定时
4
2 ISO/OSI参考模型
Open System Interconnection，简称ISO/OSI RM 是一个逻辑结构，并非一个具体的计算机设备或网络 任何两个遵守协议的标准的系统都可以互连通信 描述的是通信软件的结构
网络通信协议
讲师:啜立明
本章目标
了解网络协议的概念 了解网络体系结构 熟悉ISO/OSI参考模型以及每一层的功能 掌握TCP/IP模型各层的主要协议及其功能 熟练掌握IP地址、子网规划等相关内容
2
本章内容
网络协议的概念
OSI参考模型
TCP/IP协议 IP地址 TCP/IP与OSI的比较