第2章TCPIP协议

第2章TCP/IP协议教学目标：1、了解TCP/IP体系结构；2、掌握IP协议，包括IP地址概念、格式、分类、子网划分、地址解析协议、Internet控制信息协议等；3、了解并尽力掌握TCP与UDP。重点难点：1、一个字节内十进制和二进制的相互转换2、掩码的作用、如何确定掩码以及计算IP地址范围第2章TCP/IP协议不同的厂家生产各种型号的计算机,运行不同的操作系统,但通过TCP/IP协议互相通信.TCP/IP是一组协议,这组协议使任何具有计算机,调制解调器和Internet服务提供者的用户能访问和共享Internet上的信息.本章主要内容:TCP/IP体系结构IP协议TCP与UDP2.1.1TCP/IP概述网络互联的目标是通过异构网络实现通用服务.为了实现通用服务,在计算机和路由器上都需要协议软件.在网络互联中应用最为广泛的协议叫做传输控制/网际协议(简称为TCP/IP协议),这个协议是Internet的基础.TCP/IP实际上是一组协议,它包括上百个各种功能的协议,而TCP和IP是保证数据完整传输的两个基本的重要协议.常用的TCP/IP协议ARP地址解析协议ICMPInternet控制信息协议UDP用户数据报协议SNMP简单网络管理协议SMTP简单邮件传送协议FTP文件传输协议Telnet远程登录2.1.2TCP/IP的分层结构与OSI参考模型1.OSI参考模型ISO国标标准化组织创建OSI开放系统互联,它是当前和未来网络发展的基础.OSI模型最初是用来作为开发网络通信协议簇的一个工业参考标准.在网络数据通信的过程中,每一层完成一个特定的任务.当传输数据时,每一层接收到上层格式化后的数据,对数据进行操作,然后把它传给下层.当接收数据时,每一层接收到下层传过来的数据,对数据进行解包,然后把它传给上一层.2.TCP/IP参考模型OSI七层模型是在网络互联出现之前设计的,因此协议中没有包括用于互联网协议的一层.TCP/IP分层模型也称为互联网分层模型,它将互联网分为四层:网络接入层,互联网层,传输层,应用层.2.1.3TCP/IP支持的服务1.远程登录(telnet)Telnet即指应用也指协议自身.给用户提供了一种通过其联网的终端登录远程服务器的方式.Telnet使用TCP协议,通过端口号23工作.Telnet是一种远程登录方式及其应用程序，其作用是能够用纯文本的形式登陆到某些站点上，国内比较知名的高校论坛，一般都支持这种功能，他的特点是节省服务器资源.Telnet是一个远程登录对方主机的仿真终端应用程序，分服务器端和客户端两部分，服务器端在远程主机上，接收来自客户端的连接请求，建立并维护与客户端的仿真中端连接；客户端向服务器端发出连接请求，为客户端提供主机终端的仿真环境.Telnet的能力限于运行应用程序或窥视一下服务器上的内容,它仅是一个观察的协议,不能用于文件共享.2.文件传输协议FTPFTP是典型的在所谓被动模式下工作的协议,这种模式把目录树结构下载到客户端,然后连接就断开了,但是客户端程序周期性地和服务器保持联系以使端口始终是打开的.FTP使用TCP协议,它的缺省端口是20(用于数据传输)和21(用于命令传输).3.普通文件传输协议TFTPTFTP虽和FTP有联系,但却只具有FTP一部分功能.TFTP使用UDP,端口号为69,TFTP不具有报文监控能力和有效的错误处理能力.TFTP不是可靠的协议,仅仅是连接.TFTP一般用于嵌入式应用.嵌入式操作系统嵌入式操作系统是指固化在硬件里面的系统，比如手机、路由器里面的系统。windowsNT不是嵌入式操作系统,它只是一个图形工作站操作系统.嵌入式操作系统一般都是工作在芯片机等特殊的硬件环境.最熟悉的红绿灯里面就有最简单的操作系统.其实大家常用的智能手机里就是嵌入式操作系统,象NOKIA的塞班,MOTO的LINUX等等.TFTP操作过程：1.建立TFTP服务器在Win2000系统所在分区的system32\DLLCACHE目录下找到一个名为“tftpd.exe”的文件，然后将tftpd.exe文件复制到system32目录中。注意：若无法找到“DLLCACHE”目录，可打开资源管理器，选择“工具/文件夹选项/查看”，将“隐藏所保护的系统文件”前复选框的勾选去除即可。在Win2000的ResourceKits（资源工具包）中找到工具instsrv.exe,将它们复制到系统根目录或其它目录中。进入系统MS-DOS窗口，在系统提示符后输入“E:\instsrv.exetftpE:\Windows\system32\tftpd.exe”即可出现服务添加成功的字样。继续在MS-DOS窗口中输入“netstarttftp”，按回车键，启动TFTP服务。注意：tftpd.exe是TFTP服务器端程序，tftp.exe是客户端程序，这两者不可混淆。2.利用tftp客户端上传下载文件在MS-DOS窗口中输入“tftp-i171.171.150.111putinstall.loginstall.log”命令，其中“put”表示上传文件，命令中的IP地址为本地IP地址，“install.log”为自行选择的一个文件。如果不出意外，便会看到传输成功的字样及字节数。同时在根目录中会出现了一个“tftpdroot”子目录，这便是在上传文件时系统自动创建的目录。而在MS-DOS窗口中输入“tftp-i171.171.150.111getinstall.log”命令行，则可以下载服务器上的文件。3.禁用tftp客户端“tftp.exe”是做为系统的关键程序而受到WindowsFileProtection（视窗文件保护）保护的，所以根本无法直接更改，那么到底该如何解决这个问题呢？打开“%systemroot%\system32\drivers\etc”目录，比如“C:\WINDOWS\system32\drivers\etc”，利用文本编辑工具打开其中名为“service”的文件，找到内容中所对应的“tftp”那一行。将“69/udp”替换成“0/udp”，保存并退出。简单邮件传输协议SMTPSMTP是通过网络,主要是Internet传输电子邮件的标准.所有的操作系统都具有使用SMTP收发电子邮件的客户端程序,SMTP具有健壮的邮件处理特性,允许邮件依据一定标准自动路由,具有当邮件地址不存在时立即通知用户的能力,并且具有把在一定时间内不可传输的邮件返回发送方的特点.使用TCP协议,端口号25.网络文件系统NFSNFS是SUN公司为了解决网络环境下各种操作系统之间协调问题而开发的.仅支持文件共享,不能保证文件传输,当同时有量用户访问系统时,容易死机.使用TCP或UDP协议,端口号2049Sun公司Sun是世界上最大的UNIX系统供应商。主要产品有基于UltraSPARC和AMDOpteron处理器的系列服务器、工作站.简单网络管理协议SNMPSNMP提供通过简单的协议,对路由器一级进行监控和管理.但不意味着管理所有的网络设备很细微.SMTP使用UDP协议,端口号161.2.2IP协议IP是TCP/IP协议簇中最为核心的协议,所有的TCP,UDP,ICMP和IGMP数据都以IP数据报格式传输.网络互联的目标是提供一个无缝的通信系统,故必须屏蔽物理网络的具体细节,并提供一个在虚拟网的功能.编址是互联网抽象的一个关键组成部分.给每台主机分配一个惟一的地址.用户,应用程序及高层协议软件都使用这一抽象地址进行通信.2.2.1IP地址在TCP/IP协议中栈中,编址由互联网协议规定,协议规定每台主机分配一个32位二进制数作为该主机的互联网协议地址,常简写为IP地址.每个32位IP地址被分割成两部分:网络地址和主机址,网络地址部分确定计算机从属的物理网络,主机地址部分确定该网络上的计算机.每一物理网络分配一个惟一的值作为网络号,同一物理网络上的每台计算机分配惟一的主机号.IP地址格式在IPV4中,IP地址由4个八位组成,从理论上计算全部32位都用上可以允许232-----超过40亿个地址.但事实上,随着Internet的发展,可用的IP地址已经快要用完了.十进制:192.168.0.1IP地址的格式图2-1-2IP地址的格式32比特1101,0010.0001,1111.1110,1001.0000,0001210.31.233.1网络号主机号二进制表示点分十进制IP地址组成IP地址的分类32比特的IP地址被划分为两个部分：网络号（NetworkID，NID主机号（HostID，HID）IPv4定义了5类IP地址，即：A、B、C、D、E类地址。1．A类图2-1-3A类地址可以用于分配的A类IP地址范围：1.x.y.z—126.x.y.z，其中x、y、z的各个二进制位不能全为0或全为1。0xxx,xxxx主机号0000,0001A类地址第1位域最小值0111,1110第1位域最大值＝1＝126189322．B类图2-1-4B类地址可以用于分配的B类IP地址范围：128.0.y.z—191.255.y.z，其中y、z的各个二进制位不能全为0或全为1。xxxx,xxxx10xx,xxxx主机号1000,0000B类地址第1位域最小值1011,1111第1位域最大值＝128＝19111617323．C类图2-1-5C类地址可以用于分配的C类IP地址范围：192.0.0.z—223.255.255.z，其中z的各个二进制位不能全为0或全为1。xxxx,xxxx110x,xxxx主机号1100,0000C类地址第1位域最小值1101,1111第1位域最大值＝192＝2231242532xxxx,xxxx4．D类图2-1-6D类地址D类地址主要用于多播（multi-casting）xxxx,xxxx1110,xxxx1110,0000D类地址第1位域最小值1110,1111第1位域最大值＝224＝239132xxxx,xxxxxxxx,xxxx5．E类图2-1-7E类地址E类地址被保留作为实验用xxxx,xxxx1111,0xxx1111,0000E类地址第1位域最小值1111,0111第1位域最大值＝240＝247132xxxx,xxxxxxxx,xxxx6．其他第1个位域的取值范围在248~254之间的IP地址保留不用。7．特殊IP地址网络地址IP保留主机地址为0的址,并用它来表示一个网络.网络地十指网络本身而非连到该网络上的主机,不应作为目标地址在包中出现.直接广播地址IP为每个物理网络定义一个直接广播地址.当一个包被发送到一个网络的直接广播地址时,只有单个包到达该网,然后送到该网络上的每一台主机.在网络号后面增加一个所有位全1的主机号为网络地直接广播地址.有限广播地址指在一个本地物理网的一次广播,IP保留所有位都是1的地址.本机地址IP保留全0的地址指本计算机回环地址127.X.X.X自动私有地址:169.254.X.X私有地址RFC1918中定义了在企业网络内部使用的专用（私有）地址空间，如下：A类：10.0.0.0-10.255.255.255B类：172.16.0.0-172.31.255.255C类：192.168.0.0-192.168.255.255子网为了实现更小的广播域并更好地利用主机地址中的每一位，可以把基于类的IP网络进一步分成更小的网络，每个子网由路由器界定并分配一个新的子网网络地址,子网地址是借用基于类的网络地址的主机部分创建的。2.1.3子网掩码1．子网（subnetwork）2．子网掩码（subnetworkmask）IPv4规定了A类、B类、C类的标准子网掩码：A类：255.0.0.0B类：255.255.0.0C类：255.255.255.01101,0010.0001,11