第二部分IP电话技术基础

IP语音网络通信IP电话基础知识第二章IP电话技术基础重点：熟悉INTERNET协议结构，掌握IP、TCP、UDP协议难点：掌握UDP协议的结构及在IP语音中的应用复习题:1、简述计算机网络结构和TCP/IP协议的组成2、简述UDP协议的特点IP语音网络通信IP电话基础知识2.1计算机网络协议基础知识IP语音网络通信IP电话基础知识参照国际标准化组织(ISO)制定的计算机网络开放式互连(OSI)协议参考模型，计算机网络被分成了七层，定义和功能如下：（1）应用层（Application）①功能：为了满足用户的需要，根据进程之间的通信性质，负责完成用户要完成的各种程序或网络服务的接口工作。②处理的数据单元：报文。③处理的地址：进程标识，端口号。IP语音网络通信IP电话基础知识（2）表示层（Presentation）①功能：处理结点间或通信系统间信息表示方式方面的问题。②处理的数据单元：报文。（3）会话层（Session）①功能：会话层的主要作用是组织、协商、管理两个应用进程之间的会话。②会话的含义：就是在不同主机的应用进程之间建立、维持联系。③处理的数据单元：报文。IP语音网络通信IP电话基础知识（4）运输层（Transport）①功能：在两个端系统（源站和目的站）的会话层之间，建立一条可靠或不可靠的运输连接，以透明的方式传送报文。②处理的数据单元：报文段。③处理的地址：进程标识，TCP和UDP端口号。IP语音网络通信IP电话基础知识（5）网络层（Network）①功能：使用逻辑地址（IP地址）进行寻址，通过路由选择算法为数据分组通过通信子网选择最适当的路径，并提供网络互联及拥塞控制功能。②处理的数据单元：分组。③处理的地址：逻辑地址，如，IP地址。IP语音网络通信IP电话基础知识（6）数据链路层（DataLink）①功能：负责在两个相邻结点间的线路上，无差错地传送以“帧”为单位的数据。②处理的数据单元：数据帧。③处理的地址：硬件的物理地址。IP语音网络通信IP电话基础知识（7）物理层（Physical）①功能：为“数据链路层”提供一个物理连接。物理层定义了以下4个规章特性，用以确定如何使用物理传输介质来实现两个结点间的物理连接。②物理层协议③处理的数据：二进制比特信号，如，二进制的基带信号或模拟信号。④处理的地址：直接面向物理端口的各个管脚，如RS-232的管脚。IP语音网络通信IP电话基础知识2.1.1TCP/IP协议TCP/IP四层参考模型:网络接入层:1）主要参与在传输IP分组时建立和网络介质的物理连接。2）本层包括局域网和广域网技术，以及OSI参考模型中的物理层和数据链路层。3）接入层的功能包括IP地址与物理硬件地址的映射，以及将IP分组封装成帧。IP语音网络通信IP电话基础知识网际层又被称为互联层、互联网络层或网间网络层。主要负责相邻结点之间，数据分组的逻辑（IP）地址寻址与路由。①IP（InternetProtocol，网际协议）：为IP数据包进行寻址和路由。②ICMP（InternetControlMessageProtocol，网际控制报文协议）：用于处理路由、协助IP层实现报文传送的控制机制，并为IP协议提供差错报告。IP语音网络通信IP电话基础知识网际层（续）③ARP（AddressResolutionProtocol，地址解析协议）：用于完成主机的IP（Internet）地址向物理地址的转换。④RARP（ReverseAddressResolutionProtocol，逆向地址解析协议）：用来完成主机的物理地址到IP地址的转换或映射功能。IP语音网络通信IP电话基础知识传输层又称运输层。提供端到端的可靠或不可靠的通信服务。端到端的通信服务通常是指网络结点间应用程序之间的连接服务。①TCP（TransmissionControlProtocol）传输控制协议：是一种面向连接的、高可靠性的、提供流量与拥塞控制的传输层协议。②UDP（UserDatagramProtocol）用户数据报协议：是一种面向无连接的、不可靠的、没有流量控制的传输层层协议。IP语音网络通信IP电话基础知识运输层（续）：③TCP或UDP端口号（port）定义：不同的进程用进程号或进程标识惟一地标识出来。进程标识符就是“端口号”，又被称为“进程地址”。端口号的表示：端口号的长度定义为16位二进制，其值可以是0~65535之间的任意十进制整数。全局端口号：又称“默认端口号”或“公认端口号”，每个客户进程都知道相应服务器的全局端口号。默认端口号的值定义在0~1023范围内。端口号与传输层协议的关联：TCP和UDP有各自独立的端口号，如表3-3和表3-4所示。IP语音网络通信IP电话基础知识表2-1TCP端口号与服务进程端口号服务进程说明20FTP文件传输协议（数据连接）21FTP文件传输协议（控制连接）23Telnet远程登录或仿真（虚拟）25SMTP简单邮件传输协议53DNS域名服务80HTTP超文本传输协议110POP邮局协议111RPC远程过程调用……IP语音网络通信端口号服务进程说明53DNS域名服务67BOOTP引导程序协议又称自举协议67DHCP动态主机配置协议69TFTP简单文件传输协议111RPC远程过程调用123NTP网络时间协议161SNMP简单网络管理协议表2-2UDP端口号与服务进程IP电话基础知识IP语音网络通信IP电话基础知识TCP/IP模型的应用层与OSI模型的上3层相对应。应用层常用的协议有下几类：（1）依赖于TCP协议的应用层协议（2）依赖于无连接UDP协议的应用层协议（3）非标准化协议非标准化协议属于用户自己开发的专用应用程序，它们建立在TCP/IP协议簇基础上。应用层：IP语音网络通信IP电话基础知识2.1.1TCP/IP协议的基本参数IPV4编址技术在TCP/IP网络中，每个节点（计算机或设备）都有一个惟一的IP地址。根据其IP地址，可以找到这台计算机所在网络的编号，以及该计算机在该网络上的主机编号。1.IP地址的表示每个IP地址由32位二进制位组成；IP地址分为4个部分，每部分的8位二进制使用十进制数字表示。使用点分十进制的方式表示，如，128.64.32.8。IP语音网络通信IP电话基础知识2.IP地址的结构每个IP地址由两部分组成，其两层地址结构如图所示。TCP/IP网络中IP地址的结构IP语音网络通信IP电话基础知识（1）网络地址网络地址用于辨认网络，又被称为：网络编号、网络ID或网络标识。（2）主机地址主机地址用于辨认同一网络中的主机，也被称为主机ID、主机编号或主机标识。IP语音网络通信IP电话基础知识3.IP地址的划分Internet委员会定义了5种标准的IP地址类型，格式参见图3-11。（1）A类地址:一般分配给大规模的网络。（2）B类地址:一般分配给中等规模的网络。（3）C类地址:一般分配给小规模的网络。（4）D类地址：用于多播，所谓的多播就是把数据同时发送给一组主机。（5）E类地址：是为将来预留的，也可以作为实验地址。IP语音网络通信IP电话基础知识3.IP地址的划分(续)IP语音网络通信IP电话基础知识4.TCP/IP协议配置在配置TCP/IP协议时，一共有3个重要参数，即IP地址、子网掩码和默认网关。1.子网掩码（subnetmasks）（1）什么是子网掩码（2）默认子网掩码的类型（3）子网掩码的两个功能①区分IP地址的网络编号与主机编号。②用于划分子网。IP语音网络通信IP电话基础知识5TCP/IP协议功能及特点（1）TCP/IP是Internet的基础与核心；（2）使用Internet时无需了解网络底层；（3）Internet最终将取代现有的电话网、数据网和有线电视网，成为三网合一的综合多媒体业务网；IP语音网络通信IP电话基础知识2.1.2TCP协议进程-进程数据传输差错检测可靠数据传输面向连接拥塞控制TCP基本功能IP语音网络通信IP电话基础知识TCP主要特点面向连接面向字节流可靠交付全双工一对一的链接IP语音网络通信IP电话基础知识TCP首部20字节的固定首部目的端口数据偏移检验和选项（长度可变）源端口序号紧急指针窗口确认号保留FIN32位SYNRSTPSHACKURG位08162431填充TCP数据部分TCP首部TCP报文段IP数据部分IP首部发送在前TCP报文段首部IP语音网络通信IP电话基础知识源端口和目的端口字段——各占2字节。端口是运输层与应用层的服务接口。运输层的复用和分用功能都要通过端口才能实现。TCP首部20字节固定首部目的端口数据偏移检验和选项（长度可变）源端口序号紧急指针窗口确认号保留FINSYNRSTPSHACKURG位08162431填充IP语音网络通信IP电话基础知识TCP的连接建立SYN-SENTESTAB-LISHEDSYN-RCVDLISTENESTAB-LISHED用三次握手建立TCP连接的各状态CLOSEDCLOSED数据传送主动打开被动打开AB客户服务器IP语音网络通信IP电话基础知识第1步，客户进程首先向服务器进程发出连接请求报文。同位符SYN=1；初始序号seq=0。消耗一个序列号，客户机进入SYN-SENT（同步已发送）状态第2步，服务器向客户机发送确认，ack=0+1；选择初始初始序号seq=0；服务器进入SYN-SENT状态；第3步，客户机收到服务器确认，继续向服务器发出确认seq=1，ack=1；服务器收到确认后进入ESTABLISHED状态TCP三次握手说明:IP语音网络通信IP电话基础知识UDP协议UDP协议是UserDatagramProtocol的简称，中文名是用户数据报协议主要作用是将网络数据流量压缩成数据包的形式IP语音网络通信IP电话基础知识UDP在TCP/IP协议族中的位置网络层数据链路层物理层IPICMPIGMPRARPARP传输层UDPTCP应用层IP语音网络通信IP电话基础知识进程到进程间的通信物理层数据链路层物理层数据链路层IP协议Foxmail.exeSpark.exe…Foxmail.exeSpark.exe…TCP/UDP协议IP语音网络通信IP电话基础知识端口号IP协议通信物理层数据链路层网络层物理层数据链路层网络层IP地址和数据IP头+数据Foxmail.exeSpark.exeIexplorer.exePort25Port80Port…IP语音网络通信IP电话基础知识用户数据报固定首部数据（可变）源端口号16比特目的端口号16比特总长度16比特检验和16比特8字节源端口号：源主机的端口号，客户端大多数情况下是短暂端口号，服务端大多数情况下是熟知端口号。总长度：总长度规定了UDP报文的最大长度，但是大多数实现所提供的长度要比65535小。原因一：应用程序可能会受到其程序接口的限制。socketAPI提供了一个可供应用程序调用的函数，以设置接收和发送缓存的长度。对于UDPsocket，这个长度与应用程序可以读写的最大UDP数据报的长度直接相关。现在的大部分系统都默认提供了可读写大于8192字节的UDP数据报。原因二：来自于TCP/IP的内核实现。可能存在一些实现特性（或差错），使IP数据报长度小于65535字节。UDP格式IP语音网络通信IP电话基础知识发送端检验和的计算16位源端口号32位源IP地址32位目的IP地址08位协议16位UDP长度16位源端口号16位UDP长度16位检验和数据填充数据UDP数据报伪首部0将所有的比特划分为16位的字若字节总数不是偶数，则增加一个字节的填充（全0）将所有的16位部分使用反码算术相加，得到结果取反码，写入检验和字段IP语音网络通信IP电话基础知识接收端检验和的计算16位源端口号32位源IP地址32位目的IP地址08位协议16位UDP长度16位源端口号16位UDP长度16位检验和数据填充数据UDP数据报伪首部将所有的比特划分为16位的字若字节总数不是偶数，则