常見網(wǎng)絡(luò)協(xié)議概述

1、課本中出現(xiàn)的各種協(xié)議總結(jié)課本中出現(xiàn)的各種協(xié)議總結(jié)網(wǎng)絡(luò)工程網(wǎng)絡(luò)工程0801班班OSI七層模型功能七層模型功能(回顧回顧)應(yīng)用層應(yīng)用層表示層表示層會話層會話層傳輸層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層物理層物理層1234567提供應(yīng)用程序接口提供應(yīng)用程序接口處理數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)加密等處理數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)加密等建立、維護(hù)和管理會話建立、維護(hù)和管理會話建立主機(jī)端到端連接和數(shù)據(jù)傳輸建立主機(jī)端到端連接和數(shù)據(jù)傳輸路由選路和轉(zhuǎn)發(fā)路由選路和轉(zhuǎn)發(fā)提供介質(zhì)訪問、鏈路管理等提供介質(zhì)訪問、鏈路管理等比特流傳輸比特流傳輸協(xié)議分層的好處協(xié)議分層的好處 協(xié)議分層可以使協(xié)議各層間相互獨(dú)立，層間的協(xié)議分層可以使協(xié)議各層間相互獨(dú)立，

2、層間的標(biāo)準(zhǔn)接口方便了工程模塊化，信令簡化，便于標(biāo)準(zhǔn)接口方便了工程模塊化，信令簡化，便于維護(hù)。每個協(xié)議可以單獨(dú)進(jìn)行談判，在進(jìn)行系維護(hù)。每個協(xié)議可以單獨(dú)進(jìn)行談判，在進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)時，模塊化的設(shè)計允許單獨(dú)對某個協(xié)議統(tǒng)開發(fā)時，模塊化的設(shè)計允許單獨(dú)對某個協(xié)議/ /軟件進(jìn)行更新。軟件進(jìn)行更新。 對于網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序來說對于網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序來說,IP,IP將下層的物理網(wǎng)絡(luò)將下層的物理網(wǎng)絡(luò)硬件隱藏了起來硬件隱藏了起來. .如果你發(fā)明了一種新的物理如果你發(fā)明了一種新的物理網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò), ,并且想讓它在并且想讓它在InternetInternet上投入使用上投入使用, ,你只你只需要再為它寫一個與需要再為它寫一個與IPIP連接

3、的驅(qū)動程序就可以連接的驅(qū)動程序就可以了了. .這樣這樣, ,你使用的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序不會因?yàn)橛布闶褂玫木W(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序不會因?yàn)橛布夹g(shù)的變化而發(fā)生任何變化技術(shù)的變化而發(fā)生任何變化. . 發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù):數(shù)據(jù)封裝數(shù)據(jù)封裝應(yīng)用層應(yīng)用層表示層表示層會話層會話層傳輸層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層 物理層物理層dataTCP/UDP header 數(shù)據(jù)段IP header 數(shù)據(jù)包邏輯鏈路子層邏輯鏈路子層物理鏈路子層物理鏈路子層FCSLLCFCSMAC數(shù)據(jù)幀0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1Bit在發(fā)送數(shù)據(jù)的時候，就在發(fā)送數(shù)據(jù)的時候，就是一個封裝數(shù)據(jù)的過程是一個封裝數(shù)據(jù)的過程.數(shù)據(jù)封裝

4、數(shù)據(jù)封裝應(yīng)用應(yīng)用TCPIP以太網(wǎng)以太網(wǎng)驅(qū)動程序驅(qū)動程序用戶數(shù)據(jù)用戶數(shù)據(jù)用戶數(shù)據(jù)用戶數(shù)據(jù)App頭頭TCP頭頭TCP頭頭IP頭頭TCP頭頭IP頭頭Eth頭頭Eth尾尾應(yīng)用數(shù)據(jù)應(yīng)用數(shù)據(jù)(塊塊)TCP分節(jié)分節(jié)IP分組分組以太網(wǎng)幀以太網(wǎng)幀以太網(wǎng)電纜以太網(wǎng)電纜發(fā)送方發(fā)送方App頭頭App頭頭App頭頭用戶數(shù)據(jù)用戶數(shù)據(jù)用戶數(shù)據(jù)用戶數(shù)據(jù)用戶數(shù)據(jù)用戶數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù):數(shù)據(jù)拆封數(shù)據(jù)拆封0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1dataFCSTCPIPLLCMAC在接收數(shù)據(jù)的時候，就是在接收數(shù)據(jù)的時候，就是一個解封裝數(shù)據(jù)的過成一個解封裝數(shù)據(jù)的過成.應(yīng)用層應(yīng)用層表示層表示層會話層會話層傳輸層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層

5、 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層 物理層物理層邏輯鏈路子層邏輯鏈路子層物理鏈路子層物理鏈路子層數(shù)據(jù)段數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)幀Bit應(yīng)用數(shù)據(jù)（塊）應(yīng)用數(shù)據(jù)（塊）數(shù)據(jù)解封數(shù)據(jù)解封應(yīng)用應(yīng)用TCPIP以太網(wǎng)以太網(wǎng)驅(qū)動程序驅(qū)動程序用戶數(shù)據(jù)用戶數(shù)據(jù)用戶數(shù)據(jù)用戶數(shù)據(jù)App頭頭TCP頭頭IP分組分組 Eth頭頭Eth尾尾以太網(wǎng)幀以太網(wǎng)幀以太網(wǎng)電纜以太網(wǎng)電纜接收方接收方IP頭頭TCP 分節(jié)分節(jié)IP分組分組TCP分節(jié)分節(jié)應(yīng)用數(shù)據(jù)應(yīng)用數(shù)據(jù)(塊塊)完整的數(shù)據(jù)包傳輸過程演示完整的數(shù)據(jù)包傳輸過程演示應(yīng)用層應(yīng)用層表示層表示層會話層會話層傳輸層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層 鏈路層鏈路層 物理層物理層應(yīng)用層應(yīng)用層表示層表示層會話層會話層傳輸層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)

6、層 鏈路層鏈路層 物理層物理層鏈路層鏈路層 物理層物理層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層 鏈路層鏈路層 物理層物理層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層 鏈路層鏈路層 物理層物理層鏈路層鏈路層 物理層物理層Data電腦電腦交換機(jī)交換機(jī)路由器路由器電腦電腦交換機(jī)交換機(jī)路由器路由器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議結(jié)構(gòu)圖網(wǎng)絡(luò)協(xié)議結(jié)構(gòu)圖PPP FrameRelay HDLC ETHERNETARPCableDIRVERICMPIPEIGRPIGMPTCPUDPOSPFPINGTraceBGPTelnetFTPSMTPApplication LayerTransport LayerNetwork LayerData Link LayerPhysical LayerDNS

7、TFTP SNMP RIPPPP 協(xié)議協(xié)議(peer to peer) PPP 協(xié)議有三個組成部分 一個將 IP 數(shù)據(jù)報封裝到串行鏈路的方法。 鏈路控制協(xié)議 LCP (Link Control Protocol)。 網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議 NCP (Network Control Protocol)。 PPP 協(xié)議PPP 協(xié)議應(yīng)滿足的需求協(xié)議應(yīng)滿足的需求 簡單這是首要的要求 封裝成幀 透明性 多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議 多種類型鏈路 差錯檢測 檢測連接狀態(tài) 最大傳送單元 網(wǎng)絡(luò)層地址協(xié)商 數(shù)據(jù)壓縮協(xié)商 PPP 協(xié)議不需要的功能協(xié)議不需要的功能 糾錯 流量控制 序號 多點(diǎn)線路 半雙工或單工鏈路 PPP 協(xié)議的幀格式協(xié)議

8、的幀格式1211字節(jié)12不超過 1500 字節(jié)PPP 幀先發(fā)送7EFF03FACFCSF7E協(xié)議信 息 部 分首部尾部 PPP 有一個 2 個字節(jié)的協(xié)議字段。 當(dāng)協(xié)議字段為 0 x0021 時，PPP 幀的信息字段就是IP 數(shù)據(jù)報。 若為 0 xC021, 則信息字段是 PPP 鏈路控制數(shù)據(jù)。 若為 0 x8021，則表示這是網(wǎng)絡(luò)控制數(shù)據(jù)。 以太網(wǎng)的以太網(wǎng)的 MAC 幀格式幀格式 以太網(wǎng) MAC 幀物理層MAC層10101010101010 10101010101010101011前同步碼幀開始定界符7 字節(jié)1 字節(jié)8 字節(jié)插入IP層目的地址 源地址類型數(shù) 據(jù)FCS6624字節(jié)46 1500I

9、P 數(shù)據(jù)報當(dāng)數(shù)據(jù)字段的長度小于 46 字節(jié)時，應(yīng)在數(shù)據(jù)字段的后面加入整數(shù)字節(jié)的填充字段，以保證以太網(wǎng)的 MAC 幀長不小于 64 字節(jié)。 最短的幀長度：6+6+2+46+4=64字節(jié)最長的幀長度：6+6+2+1500+4=1518字節(jié)虛擬局域網(wǎng)使用的以太網(wǎng)幀格式虛擬局域網(wǎng)使用的以太網(wǎng)幀格式 802.3MAC 幀字節(jié)66246 15004MAC 幀目地地址源地址長度/類型數(shù) 據(jù)FCS長度/類型 = 802.1Q 標(biāo)記類型 標(biāo)記控制信息 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 VID 2 字節(jié)2 字節(jié)插入 4 字節(jié)的 VLAN 標(biāo)記4用戶優(yōu)先級CFI虛擬局域網(wǎng)協(xié)議允許在以太

10、網(wǎng)的幀格式中插入一個虛擬局域網(wǎng)協(xié)議允許在以太網(wǎng)的幀格式中插入一個 4 字節(jié)字節(jié)的標(biāo)識符，稱為的標(biāo)識符，稱為 VLAN 標(biāo)記標(biāo)記(tag)，用來指明發(fā)送該幀，用來指明發(fā)送該幀的工作站屬于哪一個虛擬局域網(wǎng)的工作站屬于哪一個虛擬局域網(wǎng)。 IP 數(shù)據(jù)報的格式數(shù)據(jù)報的格式 可變部分首部04816192431版 本標(biāo)志生 存 時 間協(xié) 議標(biāo) 識區(qū) 分 服 務(wù)總 長 度片 偏 移填 充首 部 檢 驗(yàn) 和源 地 址目 的 地 址可 選 字 段 （長 度 可 變）位首部長度數(shù) 據(jù) 部 分?jǐn)?shù) 據(jù) 部 分首 部IP 數(shù)據(jù)報固定部分發(fā)送在前IP 數(shù)據(jù)報的格式數(shù)據(jù)報的格式 由于首部長度占4位則 最長首部為1111=15

11、 15*4=60字節(jié)最短首部為0101=5 5*4=20字節(jié) 首部的前一部分是固定長度，共首部的前一部分是固定長度，共 20 字節(jié)，字節(jié)，是所有是所有 IP 數(shù)據(jù)報必須具有的。數(shù)據(jù)報必須具有的。 在首部的固定部分的后面是一些可選字段，在首部的固定部分的后面是一些可選字段，其長度是可變的。其長度是可變的。 網(wǎng)際控制報文協(xié)議網(wǎng)際控制報文協(xié)議 ICMP 網(wǎng)際控制報文協(xié)議 ICMP (Internet Control Message Protocol)。 ICMP 報文的種類有兩種，即報文的種類有兩種，即 ICMP 差錯報差錯報告報文告報文和和 ICMP 詢問報文詢問報文。 ICMP 報文的前報文的前

12、 4 個字節(jié)是統(tǒng)一的格式，共個字節(jié)是統(tǒng)一的格式，共有三個字段：即有三個字段：即類型類型、代碼代碼和和檢驗(yàn)和檢驗(yàn)和。接。接著的著的 4 個字節(jié)的內(nèi)容與個字節(jié)的內(nèi)容與 ICMP 的類型有關(guān)。的類型有關(guān)。 ICMP 報文的格式報文的格式類型類型代碼代碼檢驗(yàn)和檢驗(yàn)和這這4 個字節(jié)取決于個字節(jié)取決于ICMP報文報文 的類型的類型ICMP的數(shù)據(jù)部分（長度取決于類型）的數(shù)據(jù)部分（長度取決于類型）04831ICMP報文8字節(jié)終點(diǎn)不可達(dá) 源點(diǎn)抑制(Source quench) 時間超過 參數(shù)問題 改變路由（重定向）(Redirect) ICMP 差錯報告報文差錯報告報文5種種ICMP 詢問報文有兩種詢問報文有兩

13、種 回送請求和回答報文時間戳請求和回答報文ICMP 差錯報告報文差錯報告報文首部IP 數(shù)據(jù)報ICMP 的前 8 字節(jié)裝入 ICMP 報文的 IP 數(shù)據(jù)報IP 數(shù)據(jù)報首部ICMP 差錯報告報文8字節(jié)收到的 IP 數(shù)據(jù)報IP 數(shù)據(jù)報首部8字節(jié)ICMP 差錯報告報文IP 數(shù)據(jù)報的數(shù)據(jù)字段因特網(wǎng)的路由選擇協(xié)議因特網(wǎng)的路由選擇協(xié)議 內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議 IGP：具體的協(xié)議有多種，如：具體的協(xié)議有多種，如 RIP 和和 OSPF 等。等。 外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議 EGP：目前使用的協(xié)議就是：目前使用的協(xié)議就是 BGP。內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議 RIP (Routing Information Pro

14、tocol)收到相鄰路由器（其地址為收到相鄰路由器（其地址為 X）的一個）的一個 RIP 報文：報文：(1) 先修改此先修改此 RIP 報文中的所有項(xiàng)目：把報文中的所有項(xiàng)目：把“下一跳下一跳”字段中的地址字段中的地址都改為都改為 X，并把所有的，并把所有的“距離距離”字段的值加字段的值加 1。(2) 對修改后的對修改后的 RIP 報文中的每一個項(xiàng)目，重復(fù)以下步驟：報文中的每一個項(xiàng)目，重復(fù)以下步驟：若項(xiàng)目中的目的網(wǎng)絡(luò)不在路由表中，則把該項(xiàng)目加到路由表中。若項(xiàng)目中的目的網(wǎng)絡(luò)不在路由表中，則把該項(xiàng)目加到路由表中。 否則否則 若下一跳字段給出的路由器地址是同樣的，則把收到的項(xiàng)若下一跳字段給出的路由器地

15、址是同樣的，則把收到的項(xiàng)目目替換原路由表中的項(xiàng)目。替換原路由表中的項(xiàng)目。 否則否則 若收到項(xiàng)目中的距離小于路由表中的距離，則進(jìn)行更新，若收到項(xiàng)目中的距離小于路由表中的距離，則進(jìn)行更新，否則，什么也不做。否則，什么也不做。(3) 若若 3 分鐘還沒有收到相鄰路由器的更新路由表，則把此相鄰路分鐘還沒有收到相鄰路由器的更新路由表，則把此相鄰路由器記為不可達(dá)路由器，即將距離置為由器記為不可達(dá)路由器，即將距離置為16（距離為（距離為16表示不可表示不可達(dá)）。達(dá)）。(4) 返回。返回。距離向量算法距離向量算法RIP2 協(xié)議的報文格式協(xié)議的報文格式 4 字節(jié)RIP 報文路由信息（20 字節(jié)/路由）可重復(fù)出現(xiàn)

16、最多 25 個IP 數(shù)據(jù)報路由標(biāo)記網(wǎng)絡(luò)地址地址族標(biāo)識符距離 (1-16) IP 首部UDP 首部首部路由部分必為 0版本命令 4 字節(jié)子網(wǎng)掩碼下一跳路由器地址UDP 用戶數(shù)據(jù)報RIP報文的最大長度報文的最大長度（最多 25 個路由）：4+20*25=504字節(jié)RIP協(xié)議使用運(yùn)輸層的協(xié)議使用運(yùn)輸層的UDP進(jìn)行傳送（進(jìn)行傳送（UDP的端口：的端口：520）內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議 OSPF (Open Shortest Path First)OSPF 的五種分組類型： 類型類型1，問候，問候(Hello)分組。分組。 類型類型2，數(shù)據(jù)庫描述，數(shù)據(jù)庫描述(Database Description)分

17、組。分組。 類型類型3，鏈路狀態(tài)請求，鏈路狀態(tài)請求(Link State Request)分組。分組。 類型類型4，鏈路狀態(tài)更新，鏈路狀態(tài)更新(Link State Update)分組，分組， 用洪泛法對全網(wǎng)更新鏈路狀態(tài)。用洪泛法對全網(wǎng)更新鏈路狀態(tài)。 類型類型5，鏈路狀態(tài)確認(rèn)，鏈路狀態(tài)確認(rèn)(Link State Acknowledgment)分組。分組。 IP 數(shù)據(jù)報OSPF 分組分組 IP數(shù)據(jù)報首部OSPF 分組OSPF 分組首部類型 1 至類型 5 的 OSPF 分組24 字節(jié)081631版 本路 由 器 標(biāo) 識 符類 型分 組 長 度檢 驗(yàn) 和鑒 別位鑒 別區(qū) 域 標(biāo) 識 符鑒 別 類

18、型BGP 報文BGP 報文通用首部BGP 報文主體部分類 型長 度標(biāo) 記TCP首部IP 首部BGP 報文TCP 報文BGP 報文具有通用的首部報文具有通用的首部運(yùn)輸層的兩個主要協(xié)議運(yùn)輸層的兩個主要協(xié)議TCP/IP 的運(yùn)輸層有兩個不同的協(xié)議：的運(yùn)輸層有兩個不同的協(xié)議：(1) 用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議 UDP (User Datagram Protocol)(2) 傳輸控制協(xié)議傳輸控制協(xié)議 TCP (Transmission Control Protocol)UDP 是面向報文的是面向報文的 IP 數(shù)據(jù)報的數(shù)據(jù)部分IP 首部IP 層UDP 首部UDP 用戶數(shù)據(jù)報的數(shù)據(jù)部分運(yùn)輸層應(yīng)用層報文應(yīng)用層UDP 的首部格式 偽首部源端口目的端口長 度檢驗(yàn)和數(shù) 據(jù)首 部UDP長度源 IP 地址目的 IP 地址017IP 數(shù)據(jù)報字節(jié)44112122222字節(jié)發(fā)送在前數(shù) 據(jù)首 部UDP 用戶數(shù)據(jù)報偽首部源端口目的端口長 度檢驗(yàn)和數(shù) 據(jù)首 部UDP長度源 IP 地址目的 IP