互联网培训(TCPIP)

互联网培训——TCP/IPOSIModelTCP/IPLayers1.物理层2.数据连路层3.网络层4.传输层5.会话层6.表示层7.应用层1.网络接口层2.网络层3.传输层4.应用层TCP和UDPIP、ICMP和IGMPARP和PARPTELNET、FTP和SNMP等TCP段14TCP首部数据区446–1500字节数据区数据区数据区TCP首部TCP首部Ethernet首部IP首部IP首部Ethernet尾部Ethernet帧IP数据报2020帧数据源地址帧类型目的地址CRC前同步码ICMPIPUDPEthernet帧TCPARPPARPIGMP应用程序应用程序应用程序应用程序…………根据TCP或UDP首部的“端口号”进行复用根据IP首部的“协议”进行复用根据Ethernet首部的“类型”进行复用TCP/IP协议——ARP、RARP•MAC地址MAC地址具有48个比特。一般写成：U:V:W:X:Y:Z或U-V-W-X-Y-Z，U到Z是0–255的整数（常用16进制表示）。MAC地址是全球唯一的。在以太网中，使用最普遍的物理地址是MAC地址（以太网卡标识），它在以太网中唯一地标识了每个设备。•IP地址IP地址具有32个比特。一般写成：W.X.Y.Z，W到Z是0–255的整数。IP地址分为两部分：网络地址和节点地址，在路由时先利用网络地址寻找最佳的到达终端网络的路径，然后利用节点地址定位到目的地。•Internet中的两个设备要通信，首先是靠IP地址来标识的，但最终要靠MAC地址来通信，一旦知道了对方的MAC地址，两个设备就可以在以太网内进行通信。所以要将IP地址映射成MAC地址，完成这个工作的协议是ARP地址解析协议。为了提高效率，ARP使用了高速缓存技术，设备将所知道的IP和MAC地址对存入高速缓存，对在高速缓存中有的IP地址，它将不进行ARP请求。ARP——AddressResolutionProtocol地址解析协议32bits8硬件类型协议类型硬件地址长度协议地址长度操作源硬件地址（Octets4-5）源IP地址（Octets2-3）源硬件地址（Octets0-3）目的硬件地址（Octets0-1）源IP地址（Octets0-1）目的硬件地址（Octets2-5）目的IP地址888ARP报文格式81.硬件类型——HardwareType硬件类型字段占用16个比特，包括：•1表示Ethernet•3表示X.25•6表示IEEE802Networks•15表示FrameRelay•16表示ATM•17表示HDLC2.协议类型——ProtocolType协议类型字段占用16个比特用来说明要映射的协议地址类型。IP协议地址的值为0x0800。3.硬件地址长度——HardwareAddressLength4.协议地址长度——ProtocolAddressLength硬件地址长度和协议地址长度的单位均为1字节。对于IP协议来说，硬件地址的长度为6（即48比特），协议地址的长度为4（即32比特）。5.操作——Operation•1表示ARP请求•2表示ARP应答1.当A为得到B的硬件地址而广播ARP请求时，在以太网帧首部的“目的物理地址”域中填入“FFFFFF”。A在进行ARP请求时，在“源硬件地址”域和“源协议地址”域分别填入本机的硬件地址和IP地址；并在“目标协议地址”域填入要解析的B或C的IP地址，在“操作”域填入“1”。2.在同一以太网上的所有机器都收到了ARP请求，因为只有B的IP地址与该请求匹配，所以只有B会发出含有自己的硬件地址的应答。当B在进行ARP应答时，在所缺域中填入相应数据，并交换源域和目标域的位置，将“操作”域更改为“2”。ARP报文处理Ethernet主机A主机BARPRequestARPReply路由器CTCP/IP协议——IP•IP是TCP/IP协议族中最为核心的协议。所有的TCP、UDP、ICMP及IGMP数据都以IP数据报的格式传输。IP协议提供不可靠、无连接的数据报传送。•不可靠（Unreliable）的意思是IP协议并不能保证数据报能成功地到达目的地。IP仅提供最好的传输服务。如果发生某种错误时，IP协议有一个简单的错误处理方法：丢弃该数据报，然后发送ICMP消息报给源端。•无连接（Connectionless）的意思是IP协议并不维护任何关于后续数据报的状态信息。每个数据报的处理是相互独立的，数据报可以不按发送顺序接收。IP——InternetProtocol版本32bits8首部长度服务类型总长度标识符标志段偏移协议生存时间首部效验和目的IP地址源IP地址选项填充888IP报文格式1.版本——Version版本字段占用4个比特用来说明IP协议的版本。目前使用的IP协议版本为4（常表示为IPv4），将来使用的IP协议版本为6（常表示为IPv6或IPng）2.首部长度——HeaderLength首部长度字段占用4个比特用来说明IP协议首部的长度。（单位为4字节）通常情况下的首部长度是20个字节。（仅包括固定长度部分）3.服务类型——TypeofService服务字段占用8个比特用来获得更好的服务。3个比特的P字段为Precedence，表示本数据报的优先级。（用于要求QoS的应用）•0表示Routine•1表示Priority•2表示Immediate•3表示Flash•4表示FlashOverride•5表示Critic•6表示InternetworkControl•7表示NetworkControl1个比特的D字段为Delay，表示要求有更低的时延。1个比特的T字段为Throughput，表示要求有更高的吞吐量。1个比特的R字段为Reliability，表示要求有更高的可靠性。1个比特的C字段为MonetaryCost，表示要求选择代价更低的路由。•0表示Normal•1表示Minimize或Maximize通常情况下改字段全为0。D0P7531462RT保留C4.总长度——TotalLength总长度字段占用16个比特用来说明IP数据报（分段后）的总长度。（单位为1字节）IP数据报最长为65535字节。5.标识符——Identifier标识符字段占用8个比特含有唯一标识该IP数据报的整数。6.标志——Flags标志字段占用3个比特，只有DF比特和MF比特有用。第2个比特的DF为Don’tFragment•0表示分段•1表示不分段第3个比特的MF为MoreFragments•0表示这是最后一个IP数据报的分段•1表示后面还有IP数据报的分段7.段偏移——FragmentedOffset段偏移字段占用13个比特用于说明IP数据报的分段在原数据报中的相对位置。（单位为1字节）标识符、标志和段偏移三个字段一起用作控制IP数据报的分段和重组。数据1数据2IP数据报首部数据3数据4IP数据报分段首部数据1IP数据报分段首部数据2IP数据报分段首部数据3IP数据报分段首部数据4MTU最大传输单元IP数据报分段首部标识符与原IP数据报首部的标识符相同。IP数据报分段首部标志的DF字段被置为1，除最后一个分段外，其余分段首部标志的MF字段被置为1。IP数据报分段首部段偏移为该分段偏移原IP数据报开始处的位置。8.生存时间——TimetoLive（常表示为TTL）生存时间字段占用8个比特用于说明IP数据报允许存在的时间。（单位为秒）通常情况下IP数据报在每经过一个路由器时TTL值都要被减1。在Ping和Traceroute中都需要用到TTL字段。9.协议——Protocol协议字段占用8个比特用于说明IP数据报的数据部分是由哪种高层协议产生的。•1表示ICMP协议•2表示IGMP协议•6表示TCP协议•17表示UDP协议•46表示RSVP协议•89表示OSPF协议10.首部校验和——HeaderChecksum首部效验和占用16个比特用于效验IP协议数据报的首部，不包括数据部分。11.源IP地址——SourceAddress12.目的IP地址——DestinationAddress地址字段占用32个比特。13.选项——Options选项字段用来支持排错、测量及安全等措施。1个比特的复制字段用于控制网络中的路由器在将IP数据报进行分段时所作的选择。•0表示仅将选项字段复制到第一个IP数据报段上•1表示要将选项字段复制到每一个IP数据报段上2个比特的选项类别包括：•0表示数据报或网络控制•1保留•2表示排错和测量•3保留5个比特的选项编号包括：•0表示这是选项中的最后一个•3表示不严格的源站选路LooseSourceRouting•4表示时间戳Timestamp•7表示记录路由RecordRoute•9表示严格的源站选路StrictSourceRouting通常用于扩展的Ping命令。14.填充——Padding填充字段用0来将IP数据报的首部长度补齐成32比特的整数倍。D0选项类别7531462选项编号复制IPv6报文格式选项数据区扩展首部1基本首部扩展首部N……IPv6报文格式32bits8流标记优先级负载长度888源IP地址（128bits）目的IP地址（128bits）下一个首部跳数限制版本TCP/IP协议——ICMP32bits8效验和类型代码长度可变部分取决于ICMP的类型888ICMP报文格式1.类型——Type类型字段占用8个比特用来标识报文。类型包括：•0表示回送应答EchoReply•3表示目的地不可达DestinationUnreachable•4表示源站抑制SourceQuench•5表示重定向（改变路由）Redirect•8表示回送请求Echo•11表示数据报超时TimeExceeded•12表示数据报参数错ParameterProblem•13表示时间戳请求Timestamp•14表示时间戳应答TimestampReply•17表示地址掩码请求AddressMaskRequest•18表示地址掩码应答AddressMaskReply•30表示Traceroute2.代码——Code代码字段占用8个比特用来进一步区分某种类型中的几种不同情况。3.校验和——Checksum效验和字段占用16个比特用来效验整个ICMP报文。•ICMP回送请求报文是由主机A向一个特定的目的主机B发出的询问，收到此报文的主机B必须给主机A发送ICMP回送应答报文•ICMP回送报文用来测试目的主机是否可达以及了解其有关状态。•在应用层有一个服务叫做PING（PacketInterNetGroper）用来测试两个主机之间的连通性。Ping程序Internet主机A主机BEchoEchoReplyAPingBTraceroute程序•Traceroute程序使用ICMP报文和IP首部中的TTL字段。•每个处理IP数据报的路由器都需要把TTL的值减1或减去IP数据报在路由器中停留的秒数。由于大多数的路由器转发IP数据报的时延都小于1秒，因此TTL最终成为一个跳站的计数器，所经过的每个路由器都将其值减1。•当路由器收到一个IP数据报，如果其TTL字段是0或1，则将该数据报丢弃，并给源主机发一个ICMP“数据报超时”信息。Traceroute程序的关键在于包含这个ICMP信息的IP数据报的源地址是该路由器的IP地址。ping[202.108.42.71]with32bytesofdata:Replyfrom202.108.42.71:bytes=32time=41msTTL=246Replyfrom202.108.42.71:bytes=32time=55msTTL=246Replyfrom202.108.42.71:bytes=32time=41msTTL=246Replyfrom202.108.42.71:bytes=32time=41msTTL=246Pingstatisticsfor202.108.42.71:Packets:Sent=4,R