计算机网络技术与应用课件-第4章-基于TCPIP互联技术

Li_zhihui第4章基于TCP/IP的互联技术第4章基于TCP/IP的互联技术教学目标了解Internet的网络体系结构，介绍TCP、IP两个主要协议的工作原理，进一步深入地了解Internet网络技术；为学生更好地应用Internet，安全地使用Internet打下理论基础。教学内容4.1Internet网络体系结构4.2TCP/IP工作原理4.3IP地址介绍4.4子网分割技术4.5IPv6概述4.1Internet网络体系结构4.1.1TCP/IP代表什么TCP/IP协议其实是一个协议族，它包括了TCP协议、IP协议及其他HTTP、FTP、SMTP、UDP、ARP、ICMP等协议。4.1.2Internet网络体系结构4.2TCP/IP工作原理4.2.1“报文”数据的产生4.2.2TCP/UDP数据报的传递4.2.3IP数据报的传递4.2.4TCP/IP各层协议通信流程4.2.1“报文”数据的产生TCP/IP的应用层对应的就是客户端开启的各种应用程序。各应用程序都内嵌了实现各自功能的应用层协议。如IE浏览器内嵌了HTTP协议和FTP协议，FoxMail内嵌了SMTP协议和POP3协议，……。当用户打开某一应用程序进行相应功能的应用时，就会产生该应用程序需要网间传输的“报文”数据。4.2.2TCP/UDP数据报的传递主要内容1、端口2、TCP/UDP协议3、TCP/UDP两种协议的数据单元格式4、TCP/UDP数据传输过程分析1、端口用于区分不同应用进程或不同连接的数字序号。端口号分为两大类：一类是周知端口，一类是动态端口。1）周知端口•被紧密绑定于一些服务中，并表明了该种服务的应用层协议。这类端口采用全局分配，是一种集中控制方式。2）动态端口•一般不固定分配给某一特定的应用。这类端口采用本地分配，是一种动态控制方式。2、TCP/UDP协议1）TCP协议TCP（TransmissionControlProtocol）传输控制协议，是一种面向连接的、可靠传输的通信协议。2）UDP协议UDP（UserDatagramProtocol）用户数据报协议，是一种面向非连接的、不可靠传输的简单通信协议。3、TCP/UDP两种协议的数据单元格式在TCP/IP里，应用层产生的“报文”数据向下交给传输层，同样要被封装到传输层TCP协议或UDP协议里，构成传输层的协议数据单元。那么，TCP和UDP协议数据单元里都有哪些信息呢？1）TCP数据单元格式2）UDP的数据单元格式4、TCP/UDP数据传输过程分析1）UDP数据传输过程UDP的数据传输比较简单，应用进程输出的报文数据封装上UDP协议头后产生一个传输层的UDP数据报，交由下层再次封装就成为一份待发送的IP包。UDP不提供可靠传输，它只负责把应用进程的报文数据传给IP层发送出去，不关心数据能否到达目的地，也不负责数据重发。4、TCP/UDP数据传输过程分析2）TCP数据传输过程TCP的数据传输过程主要有三个过程：•建立连接--三次握手•数据传输—超时重发、捎带确认•关闭连接--四次双向关闭4.2.3IP数据报的传递1、IP协议2、IP数据单元格式3、IP协议的工作原理4、网络层其他协议1）ICMP协议2）ARP协议1、IP协议IP协议（InternetProtocol，网际协议），是网间互连的协议。在网络层，IP协议提供的是无连接的、不可靠的数据传输服务。IP协议是使连接到Internet网上的所有计算机实现相互通信的一套约定或应当遵守的规则。这套规则确保了网间的连接、网间的寻址以及网间的数据转发等功能得以实现。所以，它是网络层中最重要的协议。它与TCP协议一起构成了TCP/IP协议族的核心。2、IP数据单元格式3、IP协议的工作原理IP包是一个“无连接”的、并且是独立的数据传输单元，它携带了数据来自哪里，以及将要送到哪里等明确的标识（即IP地址）。这样，IP包在网络间传送时，就不需要一定先建立一条数据通道，而是每个IP包都可经由不同的传输路径独立地向目的地传送。4、网络层其他协议1）ICMP网际控制消息协议（InternetControlMessageProtocolInternet），它是TCP/IP协议族的一个子协议，主要用于在主机与路由器之间传递控制信息。这些控制消息是指网络本身的消息，如网络是否通畅、主机是否可达、路由是否可用、IP包路由传送已超过“生存时间”等，还包括报告错误、交换受限等控制和状态信息。这些控制消息虽然并不传输用户数据，但是对于用户数据的传递起着重要的作用。2）ARP地址解析协议（AddressResolutionProtocol），用于将计算机的网络地址（即32位的IP地址）解析出该主机的物理地址（即48位的MAC地址）。4.2.4TCP/IP各层协议通信流程1、服务访问点服务访问点SAP（ServiceAccessPoint），是网络体系结构中上下层之间进行通信的接口，即N层的SAP就是N＋1层可以访问N层的通道。具体解释，SAP就是相邻层实体（软件或硬件）之间的逻辑接口。续2、通信流程一个完整的数据传输过程至少要有3个基本参数：端口号，TCP或UDP，两端的IP地址。将这3个基本参数结合起来就构成了一个套接字Socket，任何两个应用层之间的数据传输均是通过一个特定的套接字接口实现的。4.3IP地址介绍4.3.1IP概述4.3.2IP地址分类4.3.3私有IP地址4.3.1IP概述IP地址是一逻辑地址，也称为虚拟地址，它是由负责全球互联网名称与数字地址分配机构ICANN(TheInternetCorporationforAssignedNamesandNumbers)统一管理。根据ICANN的规定，ICANN将部分IP地址分配给地区级的互联网注册机构（RegionalInternetRegistry，RIR），然后由这些RIR负责该地区的注册登记服务。4.3.2IP地址分类IP地址分五大类：A类、B类、C类、D类和E类。TCP/IP协议规定如下1、网络标识第一字节为127的IP地址不能用，即A类地址中，NetID为127是一组保留地址，只能作为内部通信之用，不能出现在任何网络上。2、网络标识的第一字节不能全部为0。3、主机标识部分不能全为0，也不能全为1。•HostID全部为0，是网路本身识别码。•HostID全部为1，是直接广播地址。4、“0”地址：即0.0.0.0，泛指所有网，即指任意网络。5、“1”地址：即255.255.255.255，为本网广播地址，又称有限广播地址（路由器不转发）。4.3.3私有IP地址IP协议约定在A、B、C三类地址里分别预留一部分IP，用于内部网络使用，其预留范围如下：A类中：10.0.0.0~10.255.255.255B类中：172.16.0.0~172.31.255.255C类中：192.168.0.0~192.168.255.2554.4子网分割技术子网分割技术：通过向主机标识“借”位，用于标识子网号。即从左往右按需要把本来属于HostID的一些bit位“借”来用于标识子网ID，即Sub_NetID。4.4.1划分子网目的其一有效利用IP地址资源，其二简化网络管理，其三合理分割广播域。4.4.2子网掩码子网掩码：用于指明一个IP地址网络标识包括子网标识的32位描述。当仅能指明网络标识而不含子网标识，称之为缺省掩码。子网掩码与IP地址的对应关系：一个IP地址的网络标识部分对应于子网掩码的“位”全是1，主机标识部分对应于子网掩码的“位”全是0。4.4.3划分子网实例划分子网实例一个C类网段（202.117.2.0），需要划分6个子网，问其子网掩码应该是多少？每个子网可以拥有最多的主机台数是多少？IP地址是202.117.2.80和202.117.2.180的两台主机是否位于同一子网？各自的主机号是多少？4.5IPv6概述IPV6的技术特点IPv6表示方法IPv6应用