网络通信协议网络通信协议讲师讲师:啜立明啜立明2本章目标本章目标vv了解网络协议的概念了解网络协议的概念了解网络协议的概念了解网络协议的概念vv了解网络体系结构了解网络体系结构了解网络体系结构了解网络体系结构vv熟悉熟悉熟悉熟悉ISO/OSIISO/OSI参考模型以及每一层的功能参考模型以及每一层的功能参考模型以及每一层的功能参考模型以及每一层的功能vv掌握掌握掌握掌握TCP/IPTCP/IP模型各层的主要协议及其功能模型各层的主要协议及其功能模型各层的主要协议及其功能模型各层的主要协议及其功能vv熟练掌握熟练掌握熟练掌握熟练掌握IPIP地址、子网规划等相关内容地址、子网规划等相关内容地址、子网规划等相关内容地址、子网规划等相关内容3本章内容本章内容IPIP地址地址TCP/IPTCP/IP协议协议OSIOSI参考模型参考模型网络协议的概念网络协议的概念TCP/IPTCP/IP与与OSIOSI的比较的比较4vv计算机网络协议计算机网络协议计算机网络协议计算机网络协议 负责在网络上建立通信通道和控制通过通道的信息流负责在网络上建立通信通道和控制通过通道的信息流负责在网络上建立通信通道和控制通过通道的信息流负责在网络上建立通信通道和控制通过通道的信息流的规则的规则的规则的规则 vv计算机网络协议的组成计算机网络协议的组成计算机网络协议的组成计算机网络协议的组成 语义语义语义语义 语法语法语法语法 定时定时定时定时1计算机网络协议计算机网络协议52ISO/OSI参考模型参考模型vvOpen System InterconnectionOpen System Interconnection，简称，简称，简称，简称ISO/OSI RMISO/OSI RMvv是一个逻辑结构，并非一个具体的计算机设备或网络是一个逻辑结构，并非一个具体的计算机设备或网络是一个逻辑结构，并非一个具体的计算机设备或网络是一个逻辑结构，并非一个具体的计算机设备或网络vv任何两个遵守协议的标准的系统都可以互连通信任何两个遵守协议的标准的系统都可以互连通信任何两个遵守协议的标准的系统都可以互连通信任何两个遵守协议的标准的系统都可以互连通信vv描述的是通信软件的结构描述的是通信软件的结构描述的是通信软件的结构描述的是通信软件的结构62.1 分层的概念分层的概念72.2OSI七层模型七层模型应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层1 12 23 34 45 56 67 7OSI参考模型参考模型8应用层应用层7-6接口接口表示层表示层6-5接口接口会话层会话层5-4接口接口传输层传输层4-3接口接口网络层网络层3-2接口接口数据链路层数据链路层2-1接口接口物理层物理层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层应用层应用层7-6接口接口表示层表示层6-5接口接口会话层会话层5-4接口接口传输层传输层4-3接口接口网络层网络层3-2接口接口数据链路层数据链路层2-1接口接口物理层物理层1 12 23 34 45 56 67 71 12 23 34 45 56 67 7物理通信物理通信设备设备A设备设备B中间结点中间结点中间结点中间结点2.2OSI七层模型的逻辑结构七层模型的逻辑结构9L7数据数据FTPDNSNFS用户用户应用层应用层到表示层到表示层L7数据数据FTPDNSNFS用户用户应用层应用层从表示层从表示层2.2.1 第第7层：应用层层：应用层10L6数据数据数据的编码、加密和压缩数据的编码、加密和压缩H6L7数据数据从应用层从应用层到会话层到会话层表示层表示层L6数据数据数据的解码、解密和解压缩数据的解码、解密和解压缩H6L7数据数据到应用层到应用层从会话层从会话层表示层表示层第第6层：表示层层：表示层11L6数据数据H5L5数据数据到传输层到传输层从传输层从传输层从表示层从表示层到表示层到表示层会话层会话层L6数据数据H5L5数据数据会话层会话层第第5层：会话层层：会话层12 到网络层到网络层 从网络层从网络层H4L4数据数据L4数据数据L4数据数据L5数据数据L5数据数据L4数据数据L4数据数据L4数据数据 从会话层从会话层 到会话层到会话层传输层传输层传输层传输层H4H4H4H4H4第第4层：传输层层：传输层13L4数据数据L4数据数据 L3数据数据L3数据数据H3H3到数据链路层到数据链路层从传输层从传输层到传输层到传输层网络层网络层网络层网络层分组分组从数据链路层从数据链路层分组分组第第3层：网络层层：网络层14L3数据数据L3数据数据 L2数据数据L2数据数据H2H2T2T2到物理层到物理层从物理层从物理层从网络层从网络层到网络层到网络层数据链数据链路层路层数据链数据链路层路层帧帧帧帧第第2层：数据链路层层：数据链路层15L2数据数据10010110101物理层物理层L2数据数据10010110101物理层物理层从数据链路层从数据链路层到数据链路层到数据链路层传输媒体传输媒体第第1层：物理层层：物理层16为应用程序提供网络服务为应用程序提供网络服务数据表示数据表示互连主机通信互连主机通信端到端连接端到端连接确定地址和最佳路径确定地址和最佳路径介质访问介质访问二进制传输二进制传输应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层76543212.2OSI模型各层的主要功能模型各层的主要功能172.3模型的使用模型的使用L7数据数据L7数据数据H6L6数据数据H5L5数据数据H4L4数据数据H3L3数据数据T2H2010101010111111001010101 12 23 34 45 56 67 71 12 23 34 45 56 67 7传输媒体传输媒体L7数据数据L7数据数据H6L6数据数据H5L5数据数据H4L4数据数据H3L3数据数据T2H201010101011111100101010183TCP/IP协议协议193.1TCP/IP协议体系概述协议体系概述vvTCP/IPTCP/IP协议是针对协议是针对协议是针对协议是针对InternetInternet开发的一种体系结构和协议标开发的一种体系结构和协议标开发的一种体系结构和协议标开发的一种体系结构和协议标准准准准vvTCP/IPTCP/IP协议是国际互联网协议是国际互联网协议是国际互联网协议是国际互联网InternetInternet采用的协议标准采用的协议标准采用的协议标准采用的协议标准 vvTCP/IPTCP/IP是一组通信协议的代名词，是由一系列协议组成的是一组通信协议的代名词，是由一系列协议组成的是一组通信协议的代名词，是由一系列协议组成的是一组通信协议的代名词，是由一系列协议组成的协议簇协议簇协议簇协议簇20应用层应用层传输层传输层网络层网络层网络接口层网络接口层Telnet、Ftp、Smtp等等TCP和和UDPIP、ICMP和和IGMP接口卡及设备驱动接口卡及设备驱动3.2TCP/IP模型模型 21TCP/IP各层的主要功能各层的主要功能vv网络接口层网络接口层网络接口层网络接口层 也称作数据链路层或链路层也称作数据链路层或链路层也称作数据链路层或链路层也称作数据链路层或链路层vv网络层网络层网络层网络层 处理数据分组在网络中的活动处理数据分组在网络中的活动处理数据分组在网络中的活动处理数据分组在网络中的活动 提供无连接的分组交换服务提供无连接的分组交换服务提供无连接的分组交换服务提供无连接的分组交换服务vv传输层传输层传输层传输层 为两台主机上的应用程序提供端到端的通信为两台主机上的应用程序提供端到端的通信为两台主机上的应用程序提供端到端的通信为两台主机上的应用程序提供端到端的通信vv应用层应用层应用层应用层 处理特定的应用程序细节处理特定的应用程序细节处理特定的应用程序细节处理特定的应用程序细节22TCP/IP的基本工作原理的基本工作原理23协议协议协议协议提供服务提供服务提供服务提供服务相应相应相应相应OSIOSI层层层层IPIP数据报服务数据报服务数据报服务数据报服务3 3ICMPICMP差错和控制差错和控制差错和控制差错和控制3 3ARPARP互联网地址互联网地址互联网地址互联网地址物理地址物理地址物理地址物理地址3 3RARPRARP物理地址物理地址物理地址物理地址互联网地址互联网地址互联网地址互联网地址3 3TCPTCP可靠流服务可靠流服务可靠流服务可靠流服务4 4FTPFTP文件传送文件传送文件传送文件传送5757TELNETTELNET终端仿真终端仿真终端仿真终端仿真5757DNSDNS域名域名域名域名互联网地址互联网地址互联网地址互联网地址5757TCP/IP协议集的主要协议协议集的主要协议24TCP/IP的文件传输（的文件传输（FTP）封装）封装 253.3网络接口层协议网络接口层协议 vvTCP/IPTCP/IP支持多种不同的网络接口层协议支持多种不同的网络接口层协议支持多种不同的网络接口层协议支持多种不同的网络接口层协议 以太网以太网以太网以太网 令牌环令牌环令牌环令牌环 FDDIFDDIvv广域网常用协议广域网常用协议广域网常用协议广域网常用协议 SLIPSLIP（串行链路网际协议）（串行链路网际协议）（串行链路网际协议）（串行链路网际协议） PPPPPP（点对点协议）（点对点协议）（点对点协议）（点对点协议）263.4网络层协议网络层协议vvIPIP协议协议协议协议vvARPARP（地址解析协议）（地址解析协议）（地址解析协议）（地址解析协议）vvRARPRARP（反向地址解析协议）（反向地址解析协议）（反向地址解析协议）（反向地址解析协议）vvICMPICMP（互联网控制消息协议）（互联网控制消息协议）（互联网控制消息协议）（互联网控制消息协议）27IP协议协议功能功能vv寻址和路由寻址和路由寻址和路由寻址和路由vv传递服务传递服务传递服务传递服务 不可靠，可靠性由上层协议提供不可靠，可靠性由上层协议提供不可靠，可靠性由上层协议提供不可靠，可靠性由上层协议提供 无连接无连接无连接无连接vv数据包分段和重组数据包分段和重组数据包分段和重组数据包分段和重组28版本版本（4 4）头部头部长度长度（4 4）优先级和服优先级和服务类型（务类型（8 8）总长度（总长度（1616）标识（标识（1616）标志（标志（3 3）片偏移片偏移（1313）生存时间生存时间（8 8）协议（协议（8 8）头部校验和（头部校验和（1616）源源IPIP地址（地址（3232）目的目的IPIP地址（地址（3232）选项（如果有）选项（如果有）数据数据0153120字节字节16注：字段后面括号中的数字是指该字段在注：字段后面括号中的数字是指该字段在IP数据包头部信息中所占的位（数据包头部信息中所占的位（bit）数。）数。IP协议协议数据报格式数据报格式29ARP（地址解析协议）（地址解析协议）RARP32位位IP地址地址ARP48位以太网地址位以太网地址30ARPMAC 地址地址24 位位24 位位0000.0c12. 3456厂家代码厂家代码序列号序列号ROMRAMMAC 地址固化在网卡的地址固化在网卡的 ROM 中中31ARPiMap IP Ethernet172.16.3.1IP: 172.16.3.2 Ethernet: 0800.0020.1111 172.16.3.2IP: 172.16.3.2 = ?我收到了这个广播信我收到了这个广播信息，我的息，我的MAC地址是地址是0800.0020.1111 我想知道我想知道IP地址为地址为 176.16.3.2的的MAC地址是什么？地址是什么？32RARP（反向地址解析协议）（反向地址解析协议）Ethernet: 0800.0020.1111IP: 172.16.3.25Ethernet: 0800.0020.1111 IP = ?我的我的 IP地地址是什么址是什么?我收到了你我收到了你的广播，你的广播，你的的IP地址是地址是 172.16.3.25.iMap Ethernet IP33vv用来传送一些关于网络和主机的控制信息用来传送一些关于网络和主机的控制信息用来传送一些关于网络和主机的控制信息用来传送一些关于网络和主机的控制信息 ICMPICMP回送应答（回送应答（回送应答（回送应答（PingPing） ICMPICMP重定向重定向重定向重定向 ICMPICMP源抑制源抑制源抑制源抑制ICMP（互联网控制消息协议）（互联网控制消息协议）343.5传输层协议传输层协议vv分段及封装应用层送来的数据分段及封装应用层送来的数据分段及封装应用层送来的数据分段及封装应用层送来的数据vv提供端到端的传输服务提供端到端的传输服务提供端到端的传输服务提供端到端的传输服务vv在发送主机与接收主机之间构建逻辑通信在发送主机与接收主机之间构建逻辑通信在发送主机与接收主机之间构建逻辑通信在发送主机与接收主机之间构建逻辑通信vv包括两个协议包括两个协议包括两个协议包括两个协议 TCPTCP UDPUDP35TCP协议协议服务服务vv面向连接面向连接面向连接面向连接 通讯双方交换数据之前必须建立连接通讯双方交换数据之前必须建立连接通讯双方交换数据之前必须建立连接通讯双方交换数据之前必须建立连接vv可靠的可靠的可靠的可靠的 多种确保可靠性的机制多种确保可靠性的机制多种确保可靠性的机制多种确保可靠性的机制vv字节流服务字节流服务字节流服务字节流服务 8bit8bit（1Byte1Byte）为最小单位构成的字节流）为最小单位构成的字节流）为最小单位构成的字节流）为最小单位构成的字节流36TCP协议协议数据报格式数据报格式 F FI IN NS SY YN NR RS ST TP PS SH HA AC CK KU UR RGG保留保留（6 6）标志（标志（6 6）紧急指针（紧急指针（1616）窗口（窗口（1616）选项选项校验和（校验和（1616）数据数据偏移偏移（4 4）数据数据确认号（确认号（3232）序列号（序列号（3232）目的端口（目的端口（1616）源端口（源端口（1616）0153120字节字节16注：字段后面括号中的数字是指该字段在注：字段后面括号中的数字是指该字段在TCP头部信息中所占的位（头部信息中所占的位（bit）数。）数。037TCP协议协议建立连接建立连接38TCP协议协议终止连接终止连接39TCP协议协议确认机制确认机制40TCP协议协议窗口机制窗口机制41UDP协议协议vUDP协议的特点协议的特点无连接无连接无连接无连接不可靠不可靠不可靠不可靠423.5.2 UDP协议协议数据格式数据格式 源端口（源端口（1616）目的端口（目的端口（1616）长度（长度（1616）校验和（校验和（1616）数据数据0153116注：字段后面括号中的数字是指该字段在注：字段后面括号中的数字是指该字段在UDP头部信息中所占的位（头部信息中所占的位（bit）数。）数。433.5.2 UDP协议协议数据封装数据封装 443.5.2 关于端口关于端口 TCP 端口号端口号FTP传输层传输层TELNETDNSSNMPTFTPSMTPUDP应用层应用层212325536916145 3.6应用层协议应用层协议v网页浏览（网页浏览（HTTP， SSL）v文件传输（文件传输（FTP，TFTP， NFS）vE-Mail （SMTP，POP3）v远程登录（远程登录（Telnet，Rlogin）v域名服务（域名服务（DNS）v网络管理（网络管理（SNMP）46用户应用程用户应用程序接口序接口服务器协服务器协议接口议接口用户协议用户协议解释器解释器用户数据传用户数据传输功能输功能用户数据传用户数据传输功能输功能控制连接控制连接数据连接数据连接（FTP命令、应答）命令、应答）文件系统文件系统文件系统文件系统终端用户终端用户客户机客户机服务器服务器FTP47Telnet客户机客户机进程进程伪终端驱动伪终端驱动终端驱动终端驱动TCP/IPTelnet服务器服务器进程进程TCP连接连接终端用户终端用户登录登录ShellTCP/IP内核内核内核内核Telnet48报文传送报文传送代理代理用户代理用户代理发送方用户发送方用户接收方用户接收方用户用户代理用户代理报文传送报文传送代理代理用户邮箱用户邮箱要发送邮要发送邮件的队列件的队列客户客户服务器服务器TCP连接连接TCP端口端口2525SMTP49vv是是是是WWWWWW浏览器和浏览器和浏览器和浏览器和WWWWWW服务器之间的应用层通讯协议服务器之间的应用层通讯协议服务器之间的应用层通讯协议服务器之间的应用层通讯协议vv不仅保证正确传输超文本文档，还确定传输文档中的哪一不仅保证正确传输超文本文档，还确定传输文档中的哪一不仅保证正确传输超文本文档，还确定传输文档中的哪一不仅保证正确传输超文本文档，还确定传输文档中的哪一部分，以及哪部分内容首先显示（如文本先于图形）等等部分，以及哪部分内容首先显示（如文本先于图形）等等部分，以及哪部分内容首先显示（如文本先于图形）等等部分，以及哪部分内容首先显示（如文本先于图形）等等vvHTTPHTTP协议是基于请求协议是基于请求协议是基于请求协议是基于请求/ /响应范式的（相当于客户机响应范式的（相当于客户机响应范式的（相当于客户机响应范式的（相当于客户机/ /服务器）服务器）服务器）服务器）vv缺省端口是缺省端口是缺省端口是缺省端口是TCPTCP的的的的8080的端口，但其它的端口也是可用的的端口，但其它的端口也是可用的的端口，但其它的端口也是可用的的端口，但其它的端口也是可用的HTTP 超文本传输协议超文本传输协议50TFTP 简单文件传送协议简单文件传送协议 vTFTP是一个简单的文件传输协议，适合小是一个简单的文件传输协议，适合小文件的传输，使用文件的传输，使用UDP协议作为支撑，可协议作为支撑，可用于无盘系统进行系统引导用于无盘系统进行系统引导514IP地址地址vIP协议所使用的地址结构协议所使用的地址结构IPIP寻址寻址寻址寻址子网划分子网划分子网划分子网划分IPIP路由选择路由选择路由选择路由选择524.1IP寻址寻址地址格式地址格式534.1IP寻址寻址地址分类地址分类54第一个八位第一个八位第一个八位第一个八位组组（二（二（二（二进进制）制）制）制）转转化化化化为为十十十十进进制制制制地址所属地址所属地址所属地址所属类类0xxxxxxx0xxxxxxx0xxxxxxx0xxxxxxx1-1261-1261-1261-126A A A A10xxxxxx10xxxxxx10xxxxxx10xxxxxx128-191128-191128-191128-191B B B B110xxxxx110xxxxx110xxxxx110xxxxx192-223192-223192-223192-223C C C C1110xxxx1110xxxx1110xxxx1110xxxx224-239224-239224-239224-239D D D D1111xxxx1111xxxx1111xxxx1111xxxx240-255240-255240-255240-255E E E E4.1IP寻址寻址地址分类地址分类554.1IP寻址寻址私有地址私有地址地址地址地址地址类类起始地址起始地址起始地址起始地址结结束地址束地址束地址束地址A A A A10.0.0.010.0.0.010.0.0.010.0.0.010.255.255.25510.255.255.25510.255.255.25510.255.255.255B B B B172.16.0.0172.16.0.0172.16.0.0172.16.0.0172.31.255.255172.31.255.255172.31.255.255172.31.255.255C C C C192.168.0.0192.168.0.0192.168.0.0192.168.0.0192.168.255.255192.168.255.255192.168.255.255192.168.255.255564.2子网划分子网划分子网掩码子网掩码vv子网掩码用来界定子网掩码用来界定子网掩码用来界定子网掩码用来界定IPIP地址的网络标识部分和主机地址地址的网络标识部分和主机地址地址的网络标识部分和主机地址地址的网络标识部分和主机地址 vv与与与与IPIP地址做与运算，计算网络地址地址做与运算，计算网络地址地址做与运算，计算网络地址地址做与运算，计算网络地址IPIP地址地址地址地址1100101011001010110000101100001000100100001001000010011000100110子网掩码子网掩码子网掩码子网掩码1111111111111111111111111111111111111111111111110000000000000000网络地址网络地址网络地址网络地址1100101011001010110000101100001000100100001001000000000000000000574.2子网划分子网划分vv从左面第一位不是网络号的位开始借，而且借位必须是连从左面第一位不是网络号的位开始借，而且借位必须是连从左面第一位不是网络号的位开始借，而且借位必须是连从左面第一位不是网络号的位开始借，而且借位必须是连续的不能跳跃续的不能跳跃续的不能跳跃续的不能跳跃网络号网络号网络号网络号子网掩码（十进制）子网掩码（十进制）子网掩码（十进制）子网掩码（十进制）子网掩码（二进制）子网掩码（二进制）子网掩码（二进制）子网掩码（二进制）划分前划分前划分前划分前172.16.0.0172.16.0.0255.255.0.0255.255.0.011111111.11111111.00000000.0000000011111111.11111111.00000000.00000000划分后划分后划分后划分后172.16.0.0172.16.0.0172.16.64.0172.16.64.0172.16.128.0172.16.128.0172.16.192.0172.16.192.0255.255.192.0255.255.192.011111111.11111111.11000000.0000000011111111.11111111.11000000.00000000584.2子网划分子网划分变长子网掩码变长子网掩码网络号网络号网络号网络号子网掩码（十进制）子网掩码（十进制）子网掩码（十进制）子网掩码（十进制）子网掩码（二进制）子网掩码（二进制）子网掩码（二进制）子网掩码（二进制）划分前划分前划分前划分前172.16.0.0172.16.0.0255.255.0.0255.255.0.011111111.11111111.00000000.0000000011111111.11111111.00000000.00000000划分后划分后划分后划分后172.16.0.0172.16.0.0255.255.192.0255.255.192.011111111.11111111.11000000.0000000011111111.11111111.11000000.00000000172.16.64.0172.16.64.0255.255.192.0255.255.192.011111111.11111111.11000000.0000000011111111.11111111.11000000.00000000172.16.128.0172.16.128.0255.255.192.0255.255.192.011111111.11111111.11000000.0000000011111111.11111111.11000000.00000000172.16.192.0172.16.192.0255.255.224.0255.255.224.011111111.11111111.11100000.0000000011111111.11111111.11100000.00000000172.16.224.0172.16.224.0255.255.224.0255.255.224.011111111.11111111.11100000.0000000011111111.11111111.11100000.00000000594.3IP路由选择路由选择60应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层SMTP FTPTELNETDNSSNMPNFSTFTPRPCTCPUDPIPICMP IGMPRARPARP由底层网络定义的协议由底层网络定义的协议应用程序应用程序4.4 TCP/IP与与OSI的比较的比较 61本章总结本章总结vISO/OSI参考模型参考模型vTCP/IP分层及各层主要协议分层及各层主要协议vIP地址地址