第3講TCPIP體系結(jié)構(gòu)

第三講

TCP/IP體系結(jié)構(gòu)§2.３

TCP/IP體系結(jié)構(gòu)本講內(nèi)容1.TCP/IP體系結(jié)構(gòu)2.TCP/IP與OSI/RM比較3.TCP/IP體系結(jié)構(gòu)各層協(xié)議4.TCP/IP基本工作原理綜述§2.３

TCP/IP體系結(jié)構(gòu)TCP/IP概述TCP/IP傳輸控制協(xié)議／網(wǎng)際協(xié)議TCP/IP是一組通信協(xié)議的代名詞，這組協(xié)議使任何具有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的用戶能訪問和共享Internet上的信息。其最重要的協(xié)議簇是傳輸控制協(xié)議（TCP）和網(wǎng)際協(xié)議（IP）TCP/IP層次結(jié)構(gòu)TCP/IP模型OSI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)鏈路層物理層應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)接口層網(wǎng)絡(luò)接口層網(wǎng)絡(luò)接口層負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)層與硬件設(shè)備間的聯(lián)系。接收IP數(shù)據(jù)報(bào)并將IP數(shù)據(jù)報(bào)通過底層物理網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去，反之從底層接收物理幀，抽出IP數(shù)據(jù)報(bào)，交給網(wǎng)絡(luò)層。網(wǎng)絡(luò)接口層使采用不同技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)硬件的網(wǎng)絡(luò)之間能夠互連。包含物理層和數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層主要功能處理來自傳輸層的分組發(fā)送請(qǐng)求。在收到分組發(fā)送請(qǐng)求之后，將分組裝入IP數(shù)據(jù)報(bào)，填充報(bào)頭，選擇發(fā)送路徑，然后將數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送到相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)輸出端。處理接收的數(shù)據(jù)報(bào)。在接收到其他主機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)報(bào)之后，檢查目的地址，如需要轉(zhuǎn)發(fā)，則選擇發(fā)送路徑，轉(zhuǎn)發(fā)出去；如目的地址為本結(jié)點(diǎn)IP地址，則除去報(bào)頭，將分組交送傳輸層處理。處理互連的路徑、流量控制與擁塞問題傳輸層傳輸層是在源結(jié)點(diǎn)和目的結(jié)點(diǎn)的兩個(gè)對(duì)等實(shí)體間提供可靠的“端到端”的數(shù)據(jù)通信端口號(hào)：用于標(biāo)記主機(jī)上不同的應(yīng)用程序。通過“IP地址＋端口號(hào)”可區(qū)分不同主機(jī)的不同應(yīng)用程序進(jìn)程應(yīng)用層參考模型的最高層，應(yīng)用層包括了所有高層協(xié)議，并且總是不斷有新的協(xié)議加入。TCP/IP協(xié)議集TCP/IP并不是一個(gè)協(xié)議，而是多個(gè)協(xié)議應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)接口層TelnetFTPSMTPHTTPDNSOTHERSTCPUDPICMPIPARPRARPNetworkInterface(PhysicsNetworks)§2.4TCP/IP與OSI/RM比較

相似點(diǎn)均采用了層次結(jié)構(gòu)，存在相類似的傳輸層和網(wǎng)絡(luò)層兩者都有應(yīng)用層，但所提供的服務(wù)有所不同均是一種基于協(xié)議數(shù)據(jù)單元的包交換網(wǎng)絡(luò)不同點(diǎn)OSI模型包括了7層，而TCP/IP模型只有4層。OSI參考模型在網(wǎng)絡(luò)層支持無連接和面向連接的兩種服務(wù)，而在傳輸層僅支持面向連接的服務(wù)。TCP/IP模型在網(wǎng)絡(luò)層則只支持無連接的一種服務(wù)，但在傳輸層支持面向連接和無連接兩種服務(wù)。

TCP/IP由于有較少的層次，因而更簡(jiǎn)單；OSI則大而全§2.5TCP/IP體系結(jié)構(gòu)各層協(xié)議網(wǎng)絡(luò)接口層協(xié)議Ethernet令牌環(huán)幀中繼ISDN分組交換網(wǎng)X.25網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議1.IP（InternetProtocol，網(wǎng)際協(xié)議）2.ICMP（Internetcontrolmessageprotocol，網(wǎng)際控制報(bào)文協(xié)議）3.ARP（AddressResolutionProtocol，地址解析協(xié)議）4.RARP（ReverseAddressResolutionProtocol，逆向地址解析協(xié)議）1.網(wǎng)際協(xié)議（IP)IP協(xié)議規(guī)定網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)分組的格式，并負(fù)責(zé)路由選擇。IP協(xié)議又稱互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，是支持網(wǎng)間互連的數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議。IP地址每個(gè)結(jié)點(diǎn)必須有一個(gè)全網(wǎng)唯一個(gè)地址。目前常用的IP地址（IPv4：IP第4版本）由32個(gè)二進(jìn)制位表示，如8。整個(gè)IP地址空間有4組8位二進(jìn)制數(shù)。網(wǎng)絡(luò)號(hào)+主機(jī)號(hào)。IP地址被分為A、B、C、D、E五類IP地址分類A類地址0net-id8bithost-id24bitB類地址10net-id16bithost-id16bitC類地址110net-id24bithost-id16bitD類地址1110E類地址11110多播地址保留為今后使用IP數(shù)據(jù)報(bào)的格式版本(4位)頭長度(4位)服務(wù)類型(8位)總長度(16位)標(biāo)識(shí)符(16位)標(biāo)志(3位)分段偏移(13位)生存時(shí)間(8位)協(xié)議(8位)首部校驗(yàn)和(16位)源地址(32位)目標(biāo)地址(32位)選項(xiàng)填充數(shù)據(jù)2.網(wǎng)際控制報(bào)文協(xié)議(ICMP)提供網(wǎng)絡(luò)控制和消息傳遞功能。ICMP是一個(gè)支持性協(xié)議。控制消息是指網(wǎng)絡(luò)通不通、主機(jī)是否可達(dá)、路由是否可用等網(wǎng)絡(luò)本身的消息。ICMP報(bào)文類型ICMP差錯(cuò)報(bào)文ICMP詢問報(bào)文ICMP報(bào)文格式每種ICMP報(bào)文均有自己的格式，但均從相同的三個(gè)字段開始報(bào)文類型（TYPE），占8個(gè)比特代碼（CODE），占8個(gè)比特校驗(yàn)和（CHECKSUM），占16個(gè)比特格式舉例回送請(qǐng)求和應(yīng)答報(bào)文格式ICMP報(bào)文格式的封裝幀數(shù)據(jù)區(qū)IP數(shù)據(jù)區(qū)ICMP數(shù)據(jù)區(qū)幀頭部IP頭部ICMP頭部3.地址解析協(xié)議（ARP）封裝在IP數(shù)據(jù)包中的地址是48位MAC地址，而不是32位的IP地址目標(biāo)主機(jī)的MAC地址通過地址解析協(xié)議(ARP)獲得。ARP報(bào)文格式硬件地址長度協(xié)議類型發(fā)送方IP地址(八位組0-1)目標(biāo)硬件地址(八位組2-5)目標(biāo)IP地址(八位組0-3)發(fā)送方硬件地址(八位組0-3)硬件類型操作發(fā)送方硬件地址(八位組4-5)發(fā)送方IP地址(八位組2-3)協(xié)議長度目標(biāo)硬件地址(八位組0-1)ARP工作原理1.ARP列表，即IP地址和MAC地址的對(duì)應(yīng)關(guān)系。2.廣播ARP請(qǐng)求查詢此目的主機(jī)對(duì)應(yīng)的MAC地址。3.發(fā)送一個(gè)ARP響應(yīng)數(shù)據(jù)包4.更新ARP列表中4.反向地址解析協(xié)議（RARP）作用：在知道主機(jī)的ＭＡＣ時(shí)，通過ＲＡＲＰ協(xié)議得到其ＩＰ地址典型應(yīng)用無盤工作站報(bào)文格式同ＡＲＰ協(xié)議傳輸層協(xié)議1.傳輸控制協(xié)議（TransmissionControlProtocol，TCP）2.用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議（UserDatagramProtocol，UDP）1.傳輸控制協(xié)議(TCP)面向連接的協(xié)議是一個(gè)可靠的協(xié)議用三次握手和滑動(dòng)窗口機(jī)制來保證傳輸?shù)目煽啃院瓦M(jìn)行流量控制TCP報(bào)文段分為首部和數(shù)據(jù)兩部分TCP報(bào)文段格式TCP報(bào)文段格式32bit源端口目的端口序號(hào)確認(rèn)號(hào)1632數(shù)據(jù)偏移保留窗口校驗(yàn)和緊急指針選項(xiàng)（長度可變）填充URGACKPSHRSTSYNFINTCP首部TCP數(shù)據(jù)部分IP首部IP數(shù)據(jù)部分2.用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議（UDP）是面向無連接的不可靠傳輸層協(xié)議。UDP為應(yīng)用層提供一種并不保證該數(shù)據(jù)報(bào)到達(dá)目的地的簡(jiǎn)單服務(wù)UDP報(bào)文格式目的端口數(shù)據(jù)……源端口報(bào)文長度校驗(yàn)和源IP地址目的IP地址UDP長度協(xié)議0偽首部應(yīng)用層協(xié)議應(yīng)用層協(xié)議可分為三類：依賴于面向連接的TCP協(xié)議；依賴于面向無連接的UDP協(xié)議；既可依賴于TCP協(xié)議，也可依賴于UDP協(xié)議。常見的應(yīng)用協(xié)議有文件傳輸協(xié)議FTP超文本傳輸協(xié)議（HTTP）簡(jiǎn)單郵件傳輸協(xié)議（SMTP）遠(yuǎn)程登錄（Telnet）常見的應(yīng)用支撐協(xié)議域名服務(wù)（DNS）簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議（SNMP）應(yīng)用層協(xié)議TCPTelnet(網(wǎng)絡(luò)終端協(xié)議)SMTP(電子郵件協(xié)議)FTP(文件傳輸協(xié)議)UDPSNMP(簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議)TCP和UDPDNS(域名服務(wù))§2.６TCP/IP基本工作原理綜述TCP三次握手１.客戶端向服務(wù)端提出連接請(qǐng)求。這時(shí)TCPSYN標(biāo)志置位?？蛻舳烁嬖V服務(wù)端序列號(hào)區(qū)域合法，需要檢查。戶端在TCP報(bào)頭的序列號(hào)區(qū)中插入自己的ISN。2.服務(wù)端收到該TCP分段后，以自己的ISN回應(yīng)(SYN標(biāo)志置位)，同時(shí)確認(rèn)收到客戶端的第一個(gè)TCP分段(ACK標(biāo)志置位)。3.客戶端確認(rèn)收到服務(wù)端的ISN(ACK標(biāo)志置位)。到此為止建立完整的TCP連接，開始全雙工模式的數(shù)據(jù)傳輸過程。（動(dòng)畫2）TCP三次握手TCPPacketTCPStateTCPStateClosedSEQ=1000,CTL=SYNLISTENSYN-SENTSYN-RECE