網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議

網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議講師:啜立明本章目標(biāo)了解網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的概念了解網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)熟悉ISO/OSI參考模型以及每一層的功能掌握TCP/IP模型各層的主要協(xié)議及其功能熟練掌握IP地址、子網(wǎng)規(guī)劃等相關(guān)內(nèi)容本章內(nèi)容IP地址TCP/IP協(xié)議OSI參考模型網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的概念TCP/IP與OSI的比較計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議負(fù)責(zé)在網(wǎng)絡(luò)上建立通信通道和控制通過通道的信息流的規(guī)則計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的組成語義語法定時(shí)1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議2

ISO/OSI參考模型OpenSystemInterconnection，簡稱ISO/OSIRM是一個(gè)邏輯結(jié)構(gòu)，并非一個(gè)具體的計(jì)算機(jī)設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)任何兩個(gè)遵守協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)都可以互連通信描述的是通信軟件的結(jié)構(gòu)2.1分層的概念2.2

OSI七層模型應(yīng)用層表示層會(huì)話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層1234567OSI參考模型應(yīng)用層7-6接口表示層6-5接口會(huì)話層5-4接口傳輸層4-3接口網(wǎng)絡(luò)層3-2接口數(shù)據(jù)鏈路層2-1接口物理層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層應(yīng)用層7-6接口表示層6-5接口會(huì)話層5-4接口傳輸層4-3接口網(wǎng)絡(luò)層3-2接口數(shù)據(jù)鏈路層2-1接口物理層12345671234567物理通信設(shè)備A設(shè)備B中間結(jié)點(diǎn)中間結(jié)點(diǎn)2.2

OSI七層模型的邏輯結(jié)構(gòu)L7數(shù)據(jù)FTPDNSNFS用戶應(yīng)用層到表示層L7數(shù)據(jù)FTPDNSNFS用戶應(yīng)用層從表示層2.2.1第7層：應(yīng)用層L6數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)的編碼、加密和壓縮H6L7數(shù)據(jù)從應(yīng)用層到會(huì)話層表示層L6數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)的解碼、解密和解壓縮H6L7數(shù)據(jù)到應(yīng)用層從會(huì)話層表示層2.2.2第6層：表示層L6數(shù)據(jù)H5L5數(shù)據(jù)到傳輸層從傳輸層從表示層到表示層會(huì)話層L6數(shù)據(jù)H5L5數(shù)據(jù)會(huì)話層2.2.3第5層：會(huì)話層

到網(wǎng)絡(luò)層

從網(wǎng)絡(luò)層H4L4數(shù)據(jù)L4數(shù)據(jù)L4數(shù)據(jù)L5數(shù)據(jù)L5數(shù)據(jù)L4數(shù)據(jù)L4數(shù)據(jù)L4數(shù)據(jù)

從會(huì)話層

到會(huì)話層傳輸層傳輸層H4H4H4H4H42.2.4第4層：傳輸層L4數(shù)據(jù)L4數(shù)據(jù)

L3數(shù)據(jù)L3數(shù)據(jù)H3H3到數(shù)據(jù)鏈路層從傳輸層到傳輸層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層分組從數(shù)據(jù)鏈路層分組2.2.5第3層：網(wǎng)絡(luò)層L3數(shù)據(jù)L3數(shù)據(jù)

L2數(shù)據(jù)L2數(shù)據(jù)H2H2T2T2到物理層從物理層從網(wǎng)絡(luò)層到網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層幀幀2.2.6第2層：數(shù)據(jù)鏈路層L2數(shù)據(jù)10010110101物理層L2數(shù)據(jù)10010110101物理層從數(shù)據(jù)鏈路層到數(shù)據(jù)鏈路層傳輸媒體2.2.7第1層：物理層為應(yīng)用程序提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)數(shù)據(jù)表示互連主機(jī)通信端到端連接確定地址和最佳路徑介質(zhì)訪問二進(jìn)制傳輸應(yīng)用層表示層會(huì)話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層76543212.2

OSI模型各層的主要功能2.3模型的使用L7數(shù)據(jù)L7數(shù)據(jù)H6L6數(shù)據(jù)H5L5數(shù)據(jù)H4L4數(shù)據(jù)H3L3數(shù)據(jù)T2H20101010101111110010101012345671234567傳輸媒體L7數(shù)據(jù)L7數(shù)據(jù)H6L6數(shù)據(jù)H5L5數(shù)據(jù)H4L4數(shù)據(jù)H3L3數(shù)據(jù)T2H2010101010111111001010103

TCP/IP協(xié)議3.1

TCP/IP協(xié)議體系概述TCP/IP協(xié)議是針對Internet開發(fā)的一種體系結(jié)構(gòu)和協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP協(xié)議是國際互聯(lián)網(wǎng)Internet采用的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP是一組通信協(xié)議的代名詞，是由一系列協(xié)議組成的協(xié)議簇應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)接口層Telnet、Ftp、Smtp等TCP和UDPIP、ICMP和IGMP接口卡及設(shè)備驅(qū)動(dòng)3.2

TCP/IP模型3.2.1

TCP/IP各層的主要功能網(wǎng)絡(luò)接口層也稱作數(shù)據(jù)鏈路層或鏈路層網(wǎng)絡(luò)層處理數(shù)據(jù)分組在網(wǎng)絡(luò)中的活動(dòng)提供無連接的分組交換服務(wù)傳輸層為兩臺主機(jī)上的應(yīng)用程序提供端到端的通信應(yīng)用層處理特定的應(yīng)用程序細(xì)節(jié)3.2.2

TCP/IP的基本工作原理協(xié)議提供服務(wù)相應(yīng)OSI層IP數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)3ICMP差錯(cuò)和控制3ARP互聯(lián)網(wǎng)地址物理地址3RARP物理地址互聯(lián)網(wǎng)地址3TCP可靠流服務(wù)4FTP文件傳送5~7TELNET終端仿真5~7DNS域名互聯(lián)網(wǎng)地址5~73.2.2

TCP/IP協(xié)議集的主要協(xié)議3.2.2

TCP/IP的文件傳輸（FTP）封裝3.3

網(wǎng)絡(luò)接口層協(xié)議TCP/IP支持多種不同的網(wǎng)絡(luò)接口層協(xié)議以太網(wǎng)令牌環(huán)FDDI廣域網(wǎng)常用協(xié)議SLIP（串行鏈路網(wǎng)際協(xié)議）PPP（點(diǎn)對點(diǎn)協(xié)議）3.4網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP協(xié)議ARP（地址解析協(xié)議）RARP（反向地址解析協(xié)議）ICMP（互聯(lián)網(wǎng)控制消息協(xié)議）3.4.1

IP協(xié)議——功能尋址和路由傳遞服務(wù)不可靠，可靠性由上層協(xié)議提供無連接數(shù)據(jù)包分段和重組版本（4）頭部長度（4）優(yōu)先級和服務(wù)類型（8）總長度（16）標(biāo)識（16）標(biāo)志（3）片偏移（13）生存時(shí)間（8）協(xié)議（8）頭部校驗(yàn)和（16）源IP地址（32）目的IP地址（32）選項(xiàng)（如果有）數(shù)據(jù)0153120字節(jié)16注：字段后面括號中的數(shù)字是指該字段在IP數(shù)據(jù)包頭部信息中所占的位（bit）數(shù)。3.4.1

IP協(xié)議——數(shù)據(jù)報(bào)格式3.4.2

ARP（地址解析協(xié)議）RARP32位IP地址ARP48位以太網(wǎng)地址3.4.2

ARP——MAC地址24位24位0000.0c12.3456廠家代碼序列號ROMRAMMAC

地址固化在網(wǎng)卡的ROM

中3.4.2

ARPMapIP EthernetIP:Ethernet:0800.0020.1111IP:=???我收到了這個(gè)廣播信息，我的MAC地址是0800.0020.1111我想知道IP地址為的MAC地址是什么？3.4.3

RARP（反向地址解析協(xié)議）Ethernet:0800.0020.1111IP:5Ethernet:0800.0020.1111IP=???我的IP地址是什么?我收到了你的廣播，你的IP地址是5.MapEthernet IP用來傳送一些關(guān)于網(wǎng)絡(luò)和主機(jī)的控制信息ICMP回送應(yīng)答（Ping）ICMP重定向ICMP源抑制3.4.4

ICMP（互聯(lián)網(wǎng)控制消息協(xié)議）3.5傳輸層協(xié)議分段及封裝應(yīng)用層送來的數(shù)據(jù)提供端到端的傳輸服務(wù)在發(fā)送主機(jī)與接收主機(jī)之間構(gòu)建邏輯通信包括兩個(gè)協(xié)議TCPUDP3.5.1

TCP協(xié)議——服務(wù)面向連接通訊雙方交換數(shù)據(jù)之前必須建立連接可靠的多種確保可靠性的機(jī)制字節(jié)流服務(wù)8bit（1Byte）為最小單位構(gòu)成的字節(jié)流3.5.1

TCP協(xié)議——數(shù)據(jù)報(bào)格式FINSYNRSTPSHACKURG保留（6）標(biāo)志（6）緊急指針（16）窗口（16）選項(xiàng)校驗(yàn)和（16）數(shù)據(jù)偏移（4）數(shù)據(jù)確認(rèn)號（32）序列號（32）目的端口（16）源端口（16）0153120字節(jié)16注：字段后面括號中的數(shù)字是指該字段在TCP頭部信息中所占的位（bit）數(shù)。03.5.1

TCP協(xié)議——建立連接3.5.1

TCP協(xié)議——終止連接3.5.1

TCP協(xié)議——確認(rèn)機(jī)制3.5.1

TCP協(xié)議——窗口機(jī)制3.5.2

UDP協(xié)議UDP協(xié)議的特點(diǎn)無連接不可靠3.5.2UDP協(xié)議——數(shù)據(jù)格式源端口（16）目的端口（16）長度（16）校驗(yàn)和（16）數(shù)據(jù)0153116注：字段后面括號中的數(shù)字是指該字段在UDP頭部信息中所占的位（bit）數(shù)。3.5.2UDP協(xié)議——數(shù)據(jù)封裝3.5.2關(guān)于端口TCP

端口號F

T

P傳輸層T

E

L

N

E

TD

N

SS

N

M

PT

F

T

PS

M

T

PUDP應(yīng)用層21232553691613.6應(yīng)用層協(xié)議網(wǎng)頁瀏覽（HTTP，SSL）文件傳輸（FTP，TFTP，NFS）E-Mail（SMTP，POP3）遠(yuǎn)程登錄（Telnet，Rlogin）域名服務(wù)（DNS）網(wǎng)絡(luò)管理（SNMP）用戶應(yīng)用程序接口服務(wù)器協(xié)議接口用戶協(xié)議解釋器用戶數(shù)據(jù)傳輸功能用戶數(shù)據(jù)傳輸功能控制連接數(shù)據(jù)連接（FTP命令、應(yīng)答）文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)終端用戶客戶機(jī)服務(wù)器3.6.1

FTPTelnet客戶機(jī)進(jìn)程偽終端驅(qū)動(dòng)終端驅(qū)動(dòng)TCP/IPTelnet服務(wù)器進(jìn)程TCP連接終端用戶登錄ShellTCP/IP內(nèi)核內(nèi)核3.6.2

Telnet報(bào)文傳送代理用戶代理發(fā)送方用戶接收方用戶用戶代理報(bào)文傳送代理用戶郵箱要發(fā)送郵件的隊(duì)列客戶服務(wù)器TCP連接TCP端口253.6.3

SMTP是WWW瀏覽器和WWW服務(wù)器之間的應(yīng)用層通訊協(xié)議不僅保證正確傳輸超文本文檔，還確定傳輸文檔中的哪一部分，以及哪部分內(nèi)容首先顯示（如文本先于圖形）等等HTTP協(xié)議是基于請求/響應(yīng)范式的（相當(dāng)于客戶機(jī)/服務(wù)器）缺省端口是TCP的80的端口，但其它的端口也是可用的3.6.4

HTTP超文本傳輸協(xié)議3.6.5

TFTP簡單文件傳送協(xié)議TFTP是一個(gè)簡單的文件傳輸協(xié)議，適合小文件的傳輸，使用UDP協(xié)議作為支撐，可用于無盤系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)引導(dǎo)4

IP地址IP協(xié)議所使用的地址結(jié)構(gòu)IP尋址子網(wǎng)劃分IP路由選擇4.1

IP尋址——地址格式4.1

IP尋址——地址分類第一個(gè)八位組（二進(jìn)制）轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制地址所屬類0xxxxxxx1-126A10xxxxxx128-191B110xxxxx192-223C1110xxxx224-239D1111xxxx240-255E4.1

IP尋址——地址分類4.1

IP尋址——私有地址地址類起始地址結(jié)束地址A55B55C554.2子網(wǎng)劃分——子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)掩碼用來界定IP地址的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識部分和主機(jī)地址與IP地址做與運(yùn)算，計(jì)算網(wǎng)絡(luò)地址IP地址11001010．11000010．00100100．00100110子網(wǎng)掩碼11111111．11111111．11111111．00000000網(wǎng)絡(luò)地址11001010．11000010．00100100．000000004.2子網(wǎng)劃分從左面第一位不是網(wǎng)絡(luò)號的位開始借，而且借位必須是連續(xù)的不能跳躍網(wǎng)絡(luò)號子網(wǎng)掩碼（十進(jìn)制）子網(wǎng)掩碼（二進(jìn)制）劃分前

11111111.11111111.00000000.00000000劃分后11111111.11111111.11000000.000000004.2子網(wǎng)劃分——變長子網(wǎng)掩碼網(wǎng)絡(luò)號子網(wǎng)掩碼（十進(jìn)制）子網(wǎng)掩碼（二進(jìn)制）劃分前11111111.11111111.00000000.00000000劃分后11111111.11111111.11000000.0000000011111111.11111111.11000000.0000000011111111.11111111.1