TCPIP結(jié)課作業(yè).

1、秦皇島職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息工程系TCP/IP結(jié)課論文專業(yè)： 物聯(lián)網(wǎng) 班級： 1140202 題目： TCP/IP協(xié)議在現(xiàn)實(shí)技術(shù)中的應(yīng)用 姓名： 楊敬 結(jié)課設(shè)計(jì)1. TCP/IP協(xié)議并不完全符合OSI的七層參考模型。傳統(tǒng)的開放式系統(tǒng)互連參考模型，是一種通信協(xié)議的7層抽象的參考模型,其中每一層執(zhí)行某一特定任務(wù)。該模型的目的是使各種硬件在相同的層次上相互通信。這7層是:物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會(huì)話層、表示層和應(yīng)用層。而TCP/IP通訊協(xié)議采用了4層的層級結(jié)構(gòu)，每一層都呼叫它的下一層所提供的網(wǎng)絡(luò)來完成自己的需求。這4層分別為： 應(yīng)用層：應(yīng)用程序間溝通的層，如簡單電子郵件傳輸（SMTP）、文件傳

2、輸協(xié)議（FTP）、網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程訪問協(xié)議（Telnet）等。 傳輸層：在此層中，它提供了節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)傳送，應(yīng)用程序之間的通信服務(wù)，主要功能是數(shù)據(jù)格式化、數(shù)據(jù)確認(rèn)和丟失重傳等。如傳輸控制協(xié)議（TCP）、用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議（UDP）等，TCP和UDP給數(shù)據(jù)包加入傳輸數(shù)據(jù)并把它傳輸?shù)较乱粚又校@一層負(fù)責(zé)傳送數(shù)據(jù)，并且確定數(shù)據(jù)已被送達(dá)并接收。 互連網(wǎng)絡(luò)層：負(fù)責(zé)提供基本的數(shù)據(jù)封包傳送功能，讓每一塊數(shù)據(jù)包都能夠到達(dá)目的主機(jī)（但不檢查是否被正確接收），如網(wǎng)際協(xié)議（IP）。 網(wǎng)絡(luò)接口層（主機(jī)-網(wǎng)絡(luò)層）：接收IP數(shù)據(jù)報(bào)并進(jìn)行傳輸，從網(wǎng)絡(luò)上接收物理幀，抽取IP數(shù)據(jù)報(bào)轉(zhuǎn)交給下一層，對實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)媒體的管理，定義如何使用實(shí)際網(wǎng)絡(luò)

3、（如Ethernet、Serial Line等）來傳送數(shù)據(jù)。 七層協(xié)議TCP/IP協(xié)議包括TCP、IP、UDP、ICMP、RIP、TELNETFTP、SMTP、ARP、TFTP等許多協(xié)議，這些協(xié)議一起稱為TCP/IP協(xié)議。以下我們對協(xié)議族中一些常用協(xié)議英文名稱和用途作一介紹： TCP傳輸控制協(xié)議 IP網(wǎng)間網(wǎng)協(xié)議 UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議 ICMP互聯(lián)網(wǎng)控制信息協(xié)議 SMTP簡單郵件傳輸協(xié)議 SNMP簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議 FTP文件傳輸協(xié)議 ARP地址解析協(xié)議 從協(xié)議分層模型方面來講，TCP/IP由四個(gè)層次組成：網(wǎng)絡(luò)接口層、網(wǎng)間網(wǎng)層、傳輸層、應(yīng)用層。 其中： 網(wǎng)絡(luò)接口層 這是TCP/IP軟件的最低層，負(fù)

4、責(zé)接收IP數(shù)據(jù)報(bào)并通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送之，或者從網(wǎng)絡(luò)上接收物理幀，抽出IP數(shù)據(jù)報(bào)，交給IP層。 網(wǎng)間網(wǎng)層 負(fù)責(zé)相鄰計(jì)算機(jī)之間的通信。其功能包括三方面。一、處理來自傳輸層的分組發(fā)送請求，收到請求后，將分組裝入IP數(shù)據(jù)報(bào)，填充報(bào)頭，選擇去往信宿機(jī)的路徑，然后將數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)往適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)接口。二、處理輸入數(shù)據(jù)報(bào)：首先檢查其合法性，然后進(jìn)行尋徑-假如該數(shù)據(jù)報(bào)已到達(dá)信宿機(jī)，則去掉報(bào)頭，將剩下部分交給適當(dāng)?shù)膫鬏攨f(xié)議；假如該數(shù)據(jù)報(bào)尚未到達(dá)信宿，則轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)報(bào)。三、處理路徑、流控、擁塞等問題。 傳輸層 提供應(yīng)用程序間的通信。其功能包括：一、格式化信息流；二、提供可靠傳輸。為實(shí)現(xiàn)后者，傳輸層協(xié)議規(guī)定接收端必須發(fā)回確認(rèn)，并且假

5、如分組丟失，必須重新發(fā)送。 應(yīng)用層 向用戶提供一組常用的應(yīng)用程序，比如電子郵件、文件傳輸訪問、遠(yuǎn)程登錄等。遠(yuǎn)程登錄TELNET使用TELNET協(xié)議提供在網(wǎng)絡(luò)其它主機(jī)上注冊的接口。TELNET會(huì)話提供了基于字符的虛擬終端。文件傳輸訪問FTP使用FTP協(xié)議來提供網(wǎng)絡(luò)內(nèi)機(jī)器間的文件拷貝功能。2.（1）結(jié)構(gòu)：IP 數(shù)據(jù)包也分為"標(biāo)頭"和"數(shù)據(jù)"兩個(gè)部分。"標(biāo)頭"部分主要包括版本、長度、IP 地址等信息，"數(shù)據(jù)"部分則是 IP 數(shù)據(jù)包的具體內(nèi)容IP 數(shù)據(jù)包的"標(biāo)頭"部分的長度為 20 到 60 字節(jié)，整個(gè)

6、數(shù)據(jù)包的總長度最大為 65,535 字節(jié)。因此，理論上，一個(gè) IP 數(shù)據(jù)包的"數(shù)據(jù)"部分，最長為 65,515 字節(jié)。前面說過，以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的"數(shù)據(jù)"部分，最長只有 1500 字節(jié)。因此，如果 IP 數(shù)據(jù)包超過了 1500 字節(jié)，它就需要分割成幾個(gè)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包，分開發(fā)送了。過程：主機(jī)A與主機(jī)B通信,A Ping B,圖:A-交換機(jī)-B,AB同一子網(wǎng)A , ping數(shù)據(jù)包用的是ICMP協(xié)議，IP協(xié)議的一個(gè)子協(xié)議，位于三層，包含A的IP，B的IP,三層進(jìn)行IP封裝成包,進(jìn)入二層B , A,B處于相同子網(wǎng),查看緩存中對與目的對應(yīng)得B第2層mac地址,如果存在，

7、直接進(jìn)行第2層封裝成幀，經(jīng)物理層信號編碼，以0101010010這樣的bits流傳輸在網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)上。C , 如果不存在B的MAC，則發(fā)送ARP廣播請求B的MAC，ARP數(shù)據(jù)包經(jīng)物理層進(jìn)入交換機(jī)端口，需要進(jìn)行源端口號學(xué)習(xí)，目的端口查找，B響應(yīng)ARP請求，交換機(jī)又可以學(xué)習(xí)一目的MAC地址與哪個(gè)端口對應(yīng)，在下次傳送數(shù)據(jù)時(shí)就不再需要對所有端口進(jìn)行廣播了。B通過ARP單播把B的MAC響應(yīng)給A,此時(shí)再返回(2)的處理過程。D , 當(dāng)再進(jìn)行A與B之間數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)，將直接用B的MAC地址封裝，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)得以高速交換主機(jī)A與主機(jī)C通信，A Ping C,圖:A-交換機(jī)-路由器M-路由器N-交換機(jī)-C，AC不同子網(wǎng)A

8、, 兩個(gè)機(jī)器不在同一子網(wǎng)內(nèi)，A要與目的C通信，A要向“缺省網(wǎng)關(guān)”發(fā)出ARP包，而“缺省網(wǎng)關(guān)”的IP地址已經(jīng)在A系統(tǒng)軟件中設(shè)置。這個(gè)IP地址實(shí)際上對應(yīng)路由器M的E0的IP地址。所以A對“缺省網(wǎng)關(guān)”的IP地址廣播出一個(gè)ARP請求時(shí)，路由器M的E0口的MAC回復(fù)給A，此時(shí)A數(shù)據(jù)包的目的MAC替換為M的E0口MAC。B , MAC替換后，經(jīng)物理層，傳輸?shù)浇粨Q機(jī)物理層，再傳到交換機(jī)數(shù)據(jù)鏈路層，再經(jīng)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)鏈路層到物理層。C , 經(jīng)bit流傳到路由器M的物理層，然后傳到數(shù)據(jù)鏈路層，二層解封裝，目的IP與路由器M三層IP路由表比較，若匹配正確，交給上層處理，否則會(huì)緩存數(shù)據(jù)包內(nèi)容，然后根據(jù)目標(biāo)地址查找路由表找

9、到相關(guān)表項(xiàng)，得到NEXT HOP及出接口的MAC地址，用這兩個(gè)地址作為新的目的及源MAC地址封裝事先緩存的數(shù)據(jù)包，然后轉(zhuǎn)發(fā)，這個(gè)過程稱為幀的重寫（REWRITE）。D , 重復(fù)進(jìn)行MAC替換后， 在路由器N中，找到與目的IP匹配表項(xiàng)，若N中存在C對應(yīng)的MAC表項(xiàng)，則數(shù)據(jù)傳輸?shù)紺網(wǎng)絡(luò)層，否則N發(fā)送ARP廣播請求C的MAC。 (5)當(dāng)C收到A的數(shù)據(jù)包后，再從A到C進(jìn)行一次反向MAC替換過程。反向過程中，每一步省略掉ARP請求NEXT HOP的MAC，因?yàn)镸AC表已經(jīng)建立起來。 （2）TCP: 將主機(jī)A和B作為一組，主機(jī)C和D作為一組，主機(jī)E和F作為一組。現(xiàn)僅以主機(jī)A、B為例，其它組的操作參考主機(jī)A

10、、B的操作。a主機(jī)B啟動(dòng)協(xié)議分析器捕獲數(shù)據(jù)，并設(shè)置過濾條件（提取TCP協(xié)議）。 主機(jī)B在命令行下輸入：netstat -a -n命令來查看主機(jī)B的TCP端口號。b 主機(jī)A啟動(dòng)TCP工具連接主機(jī)B。 主機(jī)A啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)工具欄中的“TCP工具”。選中“客戶端”單選框，在“地址”文本框中填入主機(jī)B的IP地址，在“端口”文本框中填入主機(jī)B的一個(gè)TCP端口，點(diǎn)擊連接按鈕進(jìn)行連接。c 察看主機(jī)B捕獲的數(shù)據(jù)d 主機(jī)A斷開與主機(jī)B的TCP連接。f 察看主機(jī)B捕獲的數(shù)據(jù)作用：TCP（傳輸控制協(xié)議）協(xié)議是TCP/IP協(xié)議族中的面向連接的、可靠的傳輸層協(xié)議。TCP與UDP不同，它允許發(fā)送和接收字節(jié)流形式的數(shù)據(jù)。為了

11、使服務(wù)器和客戶端以不同的速度發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，TCP提供了發(fā)送和接收兩個(gè)緩沖區(qū)。TCP提供全雙工服務(wù)，數(shù)據(jù)同時(shí)能雙向流動(dòng)。通信的每一方都有發(fā)送和接收兩個(gè)緩沖區(qū)，可以雙向發(fā)送數(shù)據(jù)。TCP在報(bào)文中加上一個(gè)遞增的確認(rèn)序列號來告訴發(fā)送端，接收端期望收到的下一個(gè)報(bào)文，如果在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，沒有收到關(guān)于這個(gè)包的確認(rèn)響應(yīng)，則重新發(fā)送此包，這保證了TCP是一種可靠的傳輸層協(xié)議。UDP: 將主機(jī)A和B作為一組，主機(jī)C和D作為一組，主機(jī)E和F作為一組?，F(xiàn)僅以主機(jī)A、B所在組為例，其它組的操作參考主機(jī)A、B所在組的操作。a 主機(jī)A打開協(xié)議編輯器，編輯發(fā)送給主機(jī)B的UDP數(shù)據(jù)報(bào)。 MAC層： 目的MAC地址：接收方MAC地

12、址 源MAC地址：發(fā)送方MAC地址 協(xié)議類型或數(shù)據(jù)長度：0800，即IP協(xié)議 IP層： 總長度：包括IP層、UDP層和數(shù)據(jù)長度 高層協(xié)議類型：17，即UDP協(xié)議 首部校驗(yàn)和：其它所有字段填充完畢后填充此字段 源IP地址：發(fā)送方IP地址 目的IP地址：接收方IP地址 UDP層： 源端口：1030 目的端口：大于1024的端口號 有效負(fù)載長度：UDP層及其上層協(xié)議長度 其它字段默認(rèn)，計(jì)算校驗(yàn)和。 b 在主機(jī)B上啟動(dòng)協(xié)議分析器捕獲數(shù)據(jù)，并設(shè)置過濾條件（提取UDP協(xié)議）。c 主機(jī)A發(fā)送已編輯好的數(shù)據(jù)報(bào)。d 主機(jī)B停止捕獲數(shù)據(jù)，在捕獲到的數(shù)據(jù)中查找主機(jī)A所發(fā)送的數(shù)據(jù)報(bào)。作用：UDP協(xié)議負(fù)責(zé)把報(bào)文交付到正

13、確的進(jìn)程ICMP:實(shí)驗(yàn)開始前主機(jī)B首先執(zhí)行命令“staticroute_config”啟動(dòng)靜態(tài)路由。 a 主機(jī)B、E、F啟動(dòng)協(xié)議分析器，打開捕獲窗口進(jìn)行數(shù)據(jù)捕獲并設(shè)置過濾條件（提取ICMP協(xié)議）。b 主機(jī)A ping 主機(jī)E（）。 主機(jī)C ping 主機(jī)F（）。c 主機(jī)B、E、F停止捕獲數(shù)據(jù)，察看捕獲到的數(shù)據(jù)  協(xié)議分析器停止捕獲，觀察現(xiàn)象。 IP協(xié)議是一種不可靠無連接的協(xié)議，當(dāng)數(shù)據(jù)包經(jīng)過多個(gè)網(wǎng)絡(luò)傳輸后，可能出現(xiàn)錯(cuò)誤、目的主機(jī)不響應(yīng)、包擁塞和包丟失等問題。為了處理這些問題，在IP層引入了另一個(gè)協(xié)議ICMP（Internet控制信息協(xié)議）。ICM

14、P報(bào)文有兩種類型：差錯(cuò)報(bào)文和查詢報(bào)文。ICMP報(bào)文封裝在IP報(bào)文里傳輸。ICMP報(bào)文可以被IP協(xié)議、傳輸層協(xié)議（TCP或UDP）和用戶進(jìn)程使用。ICMP與IP一樣，都是不可靠傳輸，ICMP的信息也可能丟失。為了防止ICMP報(bào)文無限制的連續(xù)發(fā)送，對于ICMP報(bào)文在傳輸中發(fā)生的問題，將不再發(fā)送ICMP差錯(cuò)報(bào)文DHCP: 每臺(tái)主機(jī)為一組?，F(xiàn)僅以主機(jī)A所在組為例，其它組的操作參考主機(jī)A所在組的操作。a 記下本機(jī)的IP地址，在命令行方式下，輸入下面的命令：“netsh interface ip set address name=“本機(jī)可用網(wǎng)卡的接口名” source=dhcp”。b 啟動(dòng)協(xié)議分析器捕獲數(shù)

15、據(jù)，并設(shè)置過濾條件（提取DHCP協(xié)議）。c 在命令行方式下，輸入命令“ipconfig -release”。d 在命令行方式下，輸入命令“ipconfig -renew”。e 察看DHCP會(huì)話分析f 等待時(shí)間超過租用時(shí)間（上表中的“租借時(shí)間”的值）的50%后，察看捕獲的數(shù)據(jù)包。 DHCP(動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議）提供了一種動(dòng)態(tài)指定IP地址的機(jī)制。DHCP主要用于大型網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和配置IP比較困難的地方。DHCP服務(wù)器自動(dòng)為客戶端指定IP地址，使得網(wǎng)絡(luò)上的計(jì)算機(jī)通信變得方便而容易實(shí)現(xiàn)。DHCP使IP地址可以租用，租期從1分鐘到100年不定，當(dāng)租期到了的時(shí)候，服務(wù)器可以把這個(gè)IP地址分配給別的主機(jī)使用。（3）.局域網(wǎng)中出現(xiàn)沖突與廣播風(fēng)暴的原因和處理方法、過程以及結(jié)果原因：有很多原因，如蠕蟲病毒，交換機(jī)端口故障，網(wǎng)卡故障，鏈路冗余沒有啟用生成樹協(xié)議，網(wǎng)線線序錯(cuò)誤或受到干擾等。主要原因：網(wǎng)卡或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備損壞，網(wǎng)絡(luò)環(huán)路，網(wǎng)絡(luò)病毒處理方法：減少廣播風(fēng)暴，設(shè)置廣播風(fēng)暴閥值，分割廣播域過程：廣播幾乎占用了子網(wǎng)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的所有帶寬。網(wǎng)絡(luò)中不能長時(shí)間出現(xiàn)大量的廣播幀，否則就會(huì)出現(xiàn)所謂的“廣播風(fēng)暴”（每秒的廣播幀數(shù)在1000以上）。拿開會(huì)打一個(gè)比方，在會(huì)場上只能有一個(gè)人發(fā)言，如果所有人都同時(shí)發(fā)言的話，會(huì)場上就會(huì)亂成一鍋粥。廣播風(fēng)暴就是網(wǎng)絡(luò)長時(shí)間被大量的廣播數(shù)據(jù)包所占用，使正常的點(diǎn)對點(diǎn)通信無法正常進(jìn)行，其外在