大学网络课件Tcp-ip原理定制版

Dec. 30, 2020, 9:45 p.m. 文档页面

【文章导读】TCPIP 原理 第 1 页 共 17 页1 TCPTCPIPIP 原理原理 一九九九年五月一九九九年五月 TCPIP 原理 第 2 页 共 17 页2 第一章第一章 TCP/IP 概述概述 .

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【正文内容】

TCPIP 原理 第 1 页 共 17 页1 TCPTCPIPIP 原理原理 一九九九年五月一九九九年五月 TCPIP 原理 第 2 页 共 17 页2 第一章第一章 TCP/IP 概述概述 3 TCP/IP 的特点 3 数据通信模型 3 TCP/IP 协议结构 4 网络访问层(NETWORK ACCESS LAYER) 5 网间层(INTERNET LAYER) 5 传输层(TRANSPORT LAYER) 7 应用层(APPLICATION LAYER) 10 第二章第二章 数据传输数据传输 10 寻址、路由选择和多路复用 11 INTERNET的路由结构 13 路由器 14 路由表(ROUTING TABLE) 14 地址转换 15 协议、端口和软插口 15 TCPIP 原理 第 3 页 共 17 页3 第一章第一章 TCP/IP 概述概述 TCP/IP 是指一整套数据通信协议。

1、 其名字是由这些协议中的两个协议组成的,即传输控 制协议(Transmission Control Protocol TCP)和网间协议(Internet ProtocolIP)。 虽然还有很多其他协议,但是 TCP 和 IP 显然是两个最重要的协议。 TCP/IPTCP/IP 的特点的特点 TCP/IP 协议有一些重要的特点,以确保在特定的时刻能满足一种重要的需求,即世界 范围的数据通信。其特点包括: 开放式协议标准。可免费使用,且与具体的计算机硬件或操作系统无关。由于它受 到如此广泛的支持,因而即使不通过 Internet 通信,利用 TCP/IP 来统一不同的硬件 和软件也是很理想的。 与物理网络硬件无关。这就允许 TCP/IP 可以将很多不同类型的网络集成在一起。

2、它 可以适用于以太网、令牌环网、拨号线、X.25 网络以及任何其它类型的物理传输介 质。 通用的寻址方案。该方案允许任何 TCP/IP 设备唯一的寻址整个网络中的任何其他设 备,该网络甚至可以象全球 Internet 那样大。 各种标准化的高级协议。可广泛而持续地提供多种用户服务。 数据通信模型数据通信模型 虽然 OSI 模型非常有用,但 TCP/IP 协议并不完全与它的结构相匹配。因此,在讨论 TCP/IP 时,我们按下列方法使用该模型中的各层: 应用层 应用层是网络中与用户访问有关的协议层。本教材中所说的 TCP/IP 应 用程序是在传输层以上发生的任何网络进程。 表示层 在 OSI 中。

3、这一层可提供标准的数据表示例程,而在 TCP/IP 中,这种 功能是在应用层内处理的。 会话层 OSI 的会话层管理协作应用程序间的会话(连接),在 TCP/IP 中,这 一功能基本上是在传输层中实现的,是使用软插口(socket)和端口 (port)来说明协作应用程序间通信的路径。 传输层 在 OSI 参考模型中,传输层可以确保接收方正确的接收到所发出的数 据。在 TCP/IP 中,这一功能是由传输控制协议(TCP)完成的。然而, TCP/IP 还提供了第二种传输层服务,即用户的数据报协议(UDP), 它并不执行端对端的可靠性检查。 网络层 网间协议(IP)通常可看作是 TCP/IP 的网络层。

4、它可以将上层与基本 网络隔离开,并处理寻址和数据传输功能。 TCPIP 原理 第 4 页 共 17 页4 数据链路层 在基本的物理网络上可靠的传输数据是由数据链路层完成的。TCP/IP 很少创建数据链路层中的协议,与数据链路层有关的大多数 RFC 只讨 论 IP 如何使用现有的数据链路协议。 物理层 TCP/IP 不定义各种物理标准,它只使用现有的标准。 TCP/IPTCP/IP 协议结构协议结构 在描述 TCP/IP 时,一般只定义如图所示的 4 层模型:应用层、主机对主机传输层、网 络层和网络访问层。 TCP/IP 协议结构中的各层 在 TCP 的应用层中,将数据称为“数据流(stream)”。

5、而在用户数据报协议(UDP) 的应用层中,则将数据称为 “报文(message)”。TCP 将它的数据结构称作“段 (segment)”,而 UDP 将它的数据结构称作“分组(packet)”;网间层则将所有数据看作是 一个块,称为“数据报(datagram)”。TCP/IP 使用很多种不同类型的底层网络,每一种都 用不同的术语定义它传输的数据,大多数网络将传输的数据称为“分组”或“帧(frame)” . 4应用层 由使用网络的应用程序和 进程组成 3主机对主机传输层 提供端对端数据传输服务 2网间层 定义数据报和处理数据路由 选择 1 网络访问层 由访问物理网络的例程组成 TCPIP 原理 第 5 页 共 17 页5 数据结构 网络访问层(网络访问层(NetworkNetwork AccessAccess LayerLayer)) 网络访问层(Network Access Layer)是 TCP/IP 协议结构的最低层。

6、该层中的协议提 供了一种数据传送的方法,使得系统可以通过直接连接的网络将数据传送到其它设备,并 定义了如何利用网络来传送数据报。网络访问层协议与较高层协议不一样,它必须知道底 层网络的各种细节(如它的分组结构、寻址方式等),以便准确的格式化传输的数据,使 其遵守网络规定。TCP/IP 网络访问层可以包括 OSI 参考模型中下三层(网络层、数据链路 层和物理层)的全部功能。 网络访问协议种类繁多,每一个协议都对应一种物理网络标准。 该层执行的功能包括将 IP 报文封装成被网络传输的帧,并将 IP 地址映射为网络使用 的物理地址。 在 UNIX 中实施时,这一层的协议通常以设备驱动程序和有关程序的组合形式出现。

7、 这种用网络设备名称标识的模块,通常用来封装数据并传送给网络,而其它程序则执行相 关功能,如地址映射。 网间层(网间层(InternetInternet LayerLayer)) 网间协议 IP 是 TCP/IP 的核心,也是网间层中最重要的协议。IP 可提供基本的分组传 输服务,这是构建 TCP/IP 网络的基础。所有的 TCP/IP 数据都流经 IP,(不管是出去的还 是进来的)与它的最终目的地无关。 网间协议(网间协议(Internet ProtocolIP)) 网间协议的功能包括: 1定义数据报,它是在 Internet 上的基本传输单元。 2定义网间寻址方案。 3在网络访问层和主机对主机传输层之间传输数据。

8、 4为数据报选择至远程主机的路由。 TCPUDP TCPIP 原理 第 6 页 共 17 页6 5执行数据报的分解和重组。 IP 是一个“无连接协议”,是要依靠其它层的协议提供错误检测和错误恢复。有时将 该网间协议称为“不可行协议”,因为它并不包含错误检测和恢复的程序代码。这并不是说 IP 协议是不能信赖的,恰恰相反,它可以正确地将数据传送到已连接的网络,不过它并不 检验数据是否被正确地接收。必要是,TCPIP 结构中其它层的协议可以提供这一检验功 能。 数据报(数据报(Datagram)) 数据报(datagram)是网间协议定义的一种分组格式。如图表示一个 IP 数据报,数据 报中前 5 个或 6 个 32 位字为控制信息。

9、称为报头。在缺省形式下,报头的长度是 5 个字, 第 6 个字是可选的。由于报头的长度是可变的,因而它包含一个称为“Internet 报头长度 (IHL )”的字段,以字为单位指出报头的长度。报头包含着传输该分组所需的全部信息。 31 1615 报 头 IP 数据报的格式 网间协议通过检查报头第 5 个字中的目的地址(Destinaation Address)传送数据报, 该目的地址是一个标准的 32 位 IP 地址,它可以标识目的网络和在该网络上的特定主机。 如果目的地址是本地网络中一个主机的地址,该分组就直接伟送给目的地;如果目的地址 不在本地网络中,该分组就被传送到网关(gateway)再进行传送。

10、网关是在不同的物理网 络之间交换分组报文的设备。确定使用哪个网关称为路由选择(routing),IP 为每个单独 的分组作出路由选择决定。 数据报的路由选择数据报的路由选择 Internet 网关通常(或许更精确地说)是指 IP 路由器(router),因为它使用网间协议 在网络之间选择分组的路由。在传统的 TCP/IP 术语中,只有两种类型的网络设备,即网关 (gatway)和主机(host)。网关可以在网络之间转发分组报文,主机却不能。然而,如 版本号 服务类型 总长度 识别码 标志 片偏置量 寿命 协议 报头校验和 源地址 目的地址 选项 填空 数据区 TCPIP 原理 第 7 页 共 17 页7 果一台主机连接多个网络(称为多地址主机)。

11、则就可以在网络间转发分组报文。当一个 多地址主机转发分组报文时,它的作用与其它任何网关一样,可以看成是一个网关。目前 的数据通信术语有时将网关与路由器区别开,术语“网关”和“IP 路由器”是可以互换的。 数据报的拆分数据报的拆分 每一种类型的网络都有一个“最大传输单元(MTU)”,即网络上可以传输的最大分 组。如果从一个网络上接收到的数据报大于另一个网络的最大传输单元,就必须将它分成 较小的“块”才能传输,这一过程称为“拆分(fragmentation)”。如以太网与 X.25 网络 在物理上也是不同的。当一个较大的以太网分组在 X.25 网络上传输之前,IP 必须将它分 割成较小的分组。 传送数据报到传输层传送数据报到传输层 当 IP 接收到一个寻址本地主机的数据报时。

12、它必须将该数据报中的数据部分传送给合 适的传输层协议,这是利用数据报报头中第 3 个字内的“协议号(Protocol Number)” 完成的。每个传输层协议都有一个唯一的协议号,用来在 IP 中标识它自己。 网间控制报文协议网间控制报文协议 网间控制报文协议(Internet Control Message Protocol TCMP)是 IP 的一个不可 分割的部分。该协议是网间层的一部分,它使用 IP 数据报传输设施去发送报文。它发送的 报文可以为 TCP/IP 执行下列控制、错误报告、信息等功能: 流控制 当数据报到达的速度太快而无法处理时,目的主机或中间网关 就会发送一个“ICMP 源站抑制报文(ICMP Source Quench Message)”块给发送者。

13、以通知源站暂时停止发送报评议文。 检测不可达的目地 当目的地不可到达时,检测到该问题的系统就发送一个“目的 地不可达报文(Destination Unreachable Message)”给数 据报的源站。如果不可达的目的地是一个网络或主机,就由中 间网关发送该报文;如果是一个不可达的端口,则由目的地主 机发送该报文。 重定向路由 网关发送“ICMP 重定向报文(ICMP Redirect Message)” 通知主机使用另一个网关,这大概是因为另一个网关更合适。 只有当源主机与这二个网关都在同一个网络上时才能使用这一 报文。 检查远程主机 一台主机可以发送“ICMP 回送报文(ICMP Echo Message)” 以了解远程系统的网间协议是否正在工作。

14、当系统接收到该回 送报文时,便将同样的分组报文发送回源主机。UNIX 的 ping 命令就使用这一报文。 TCPIP 原理 第 8 页 共 17 页8 传输层(传输层(TransportTransport LayerLayer)) 传输层中两个最重要的协议是传输控制协议(TCP)和用户数据报协议(UDP)。 TCP 利用端对端错误检测与纠正功能提供可靠的数据传输服务;而 UDP 提供低开销的无 连接数据报传输服务,二者都可以在应用层和网间层之间传输数据。对于特定的应用程序, 程序设计者可以选择最适合的服务。 用户数据报协议用户数据报协议 用户数据报协议(User Datagram ProtocolUDP)是一个不可靠的无链接数据报协 议。

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