计算机网络通信协议.ppt

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1、1计算机网络通信协议P39n传送和处理数据信息n在信息中，加上目标地址和源地址n检查数据正确性的机制n流量控制机制n选择最优路径的机制n报文的分组传送和数据包的排序和重组机制n通信协议特点n通信协议组成2OSI参考模型P41n1、物理层n2、数据链路层n3、网络层n4、传输层n5、会话层n6、表示层n7、应用层OSI参考模型层次结构参考模型层次结构应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层1234567提供应用程序间通信处理数据格式、数据加密等建立、维护和管理会话建立主机端到端连接寻址和路由选择提供介质访问、链路管理等比特流传输对等通信对等通信l每一层都使用自己的协议每一层都使用自己的协议

2、l每一层都利用下层提供的服务与对等层通信每一层都利用下层提供的服务与对等层通信HostAHostBAPDUPPDUSPDUSegment（段）Packet（包）Frame（帧）Bit（比特）应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层5OSI模型中的数据传输数据封装与解封装数据封装与解封装DataData第第7层层头头+第第7层层头头+第第6层层头头Data第第7层层头头第第6层层头头+第第5层层头头Data第第7层层头头第第6层层头头第第5层头层头+第第4层层头头Data第第7层层头头第第6层层头头第第5层头层头第第4层头层头+第第3层层头头D

3、ata第第7层层头头第第6层层头头第第5层头层头第第4层头层头第第3层头层头+第第2层层头头Data第第7层层头头第第6层层头头第第5层头层头第第4层头层头第第3层头层头第第2层层头头+第第1层层头头应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层Data第第2层层头头第第3层层头头第第4层头层头第第5层头层头第第6层头层头第第7层层头头二进制的数据流第第1层头层头Data第第2层层头头第第3层层头头第第4层头层头第第5层头层头第第6层头层头第第7层层头头Data第第3层层头头第第4层头层头第第5层头层头第第6层头层头第第7层层头头Data第第4层头层头第第5层头层头第第6层头层头第第7层层头头

4、Data第第5层头层头第第6层头层头第第7层层头头Data第第6层头层头第第7层层头头Data第第7层层头头封装解封装7TCP/IP参考模型与协议n由于历史的原因，现在得到广泛应用的不是OSI模型，而是TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol）协议。TCP/IP协议最早起源于1969年美国国防部赞助研究的网络ARPANET世界上第一个采用分组交换技术的计算机通信网。它是Internet采用的协议标准。Internet的迅速发展和普及，使得TCP/IP协议成为全世界计算机网络中使用最广泛、最成熟的网络协议，并成为事实上的工业标准

5、。8TCP/IP参考模型与协议n从字面上看，TCP/IP包括两个协议：传输控制协议和网际协议。但TCP/IP实际上是一组协议，它包括上百个具有不同功能且互为关联的协议，而TCP和IP是保证数据完整传输的两个基本的重要协议，所以也可称之为TCP/IP协议簇。9模型结构nTCP/IP协议模型从更实用的角度出发，形成了具有高效率的四层体系结构，即主机网络层（也称网络接口层）、网络互联层（IP层）、传输层（TCP层）和应用层。网络互联层和OSI的网络层在功能上非常相似。n各层功能参加P47 5910模型结构TCP/IP模型的层次结构模型的层次结构 应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层1234

6、567应用层传输层网络层网络接口层1234OSI参考模型参考模型TCP/IP模型模型1213TCP、UDP协议处于传输层（Transport）：nTCP协议是面向连接的，以建立高可靠性的消息传输连接为目的，它负责把输入的用户数据（字节流）按一定的格式和长度组成多个数据报进行发送，并在接收到数据报之后按分解顺序重新组装和恢复用户数据。n为了完成可靠的数据传输任务，TCP协议具有数据报的顺序控制、差错检测、校验以及重发控制等功能。nTCP还要进行流量控制，以避免快速的发送方“淹没”低速的接收方而使接收方无法处理。14nUDP是一个不可靠的、无连接的协议，只是“尽最大努力交付”。主要用于不需要TCP

7、的排序和流量控制能力、而是自己完成这些功能的应用程序。n它被广泛地应用于端主机和网关以及Internet网络管理中心等的消息通信，以达到控制管理网络运行的目的，或者应用于快速递送比准确递送更重要的应用程序，例如传输语音或视频图像。15n常用协议：P46nNetBEUI协议nIPX/SPX及其兼容协议nTCP/IP协议族nTCPnHTTP、HTTPS、FTP、Telnet、SMTP、SSHnUDPnRIP、SNMP、DNS、TFTPnIPnARP、ICMP、IGMPARP广播ARP请求IP=1.1.1.3,MAC=?HostAHostBHostC单播ARP响应IP=1.1.1.3,MAC=00E

8、0.FC03.3333HostAHostBHostCRARP广播RARP请求无IP地址无盘工作站HostBRARPServer单播RARP响应MAC=00E0.FC0HostBMAC=00E0.FC01.1111,IP=?RARPServer无盘工作站18局域网P62定义n指由一个部门或公司组建、一般处于较小地理范围内的计算机网络n特征n组建便利、可用多种介质通信n传输速率高n比较灵活机动n传输距离短19局域网特性与特点n局域网特性n传输媒体角度n传输技术n网络拓扑n访问控制n局域网的特点n覆盖范围小（25KM）n高传输率和低误码率n硬软件设施及协议方面有所简化n媒体访问控制相对简单n采用广播

9、方式传输数据20局域网的标准P68nIEEE 802标准21局域网的组成n局域网的基本组成局域网的基本组成n网络硬件n网络软件n网络信息资源n无线局域网的组成无线局域网的组成nAP接入n两两接入n办公室和家庭局域网的组建办公室和家庭局域网的组建22传输介质n双绞线n同轴电缆n光缆n无线23光线在光纤中的折射 折射角入射角包层（低折射率的媒体）包层（低折射率的媒体）纤芯（高折射率的媒体）包层纤芯24光纤的工作原理高折射率(纤芯)低折射率(包层)光线在纤芯中传输的方式是不断地全反射25输入脉冲输出脉冲单模光纤多模光纤与单模光纤输入脉冲输出脉冲多模光纤26局域网互联设备P82n网卡n调制解调器P84

10、n中继器n集线器P85n网桥n交换机P87n路由器n网关P8827局域网介质访问技术P69nCSMA/CDn载波侦听多路访问/冲突检测n令牌环nToken Ringn令牌总线nToken Bus2829广域网、连接InternetnX.25（分组交换网）P100nATM网 P106n帧中继 P104n电话线拨号连接nISDN连接（综合业务数字网）P102n宽带连接nxDSLnHFC有线电视宽带接入nFTTB（Fiber To The Building）nFTTH（Fiber To The Home）nDDN专线连接n无线连接30Internet概述Internet的含义n由各种不同类型和规模的

11、、独立运行和管理的计算机网络通过互联组成的全世界范围的计算机系统。n基于TCP/IP协议的网间网n使用和开发这些网络的用户群n可从网络上获取的资源集n数据通信网和数据资源网31Internet的由来和发展P114n自学32Internet的基本功能n按应用分类按应用分类n通信通信n电子邮件（电子邮件（E-mail）、新闻组（）、新闻组（Usenet）等。）等。n获取信息获取信息n万维网（万维网（WWWWWW）、文件传输（）、文件传输（FTPFTP）等。）等。n共享计算机资源共享计算机资源n远程登录远程登录TelnetTelnet等。等。33Internet的工作方式一、一、Internet的工

12、作原理的工作原理n分组交换n概念：让网络中每一台计算机每次只能传送一定数量的数据。这种分割总量、轮流服务的规则就是“分组交换”，而每次所能传送数据的单位称为一个分组（或信息小包）。n解决的问题n通常情况下，计算机网络（尤其是大范围的网络）采用的网络拓扑结构往往是总线型或环型的。这样的结构使得多台设备共享一条传输线路，虽降低了经济成本，却引发了时间延迟问题，即同一时刻，线路只能提供一对用户使用。n解决共享线路延迟问题，使各台计算机平等地使用共享网络资源。34n网际协议IPnInternet中使用的一个关键协议IP综合了局域网等众多网络协议的长处，非常详细地规定了计算机利用Internet进行通信

13、时应该遵循规则的全部具体细节。IP协议是不同计算机之间通信交流的公用语言，维护着Internet的正常运行。n传输控制协议TCPn提供可靠的无差错的通信服务。n客户机与服务器35Internet的域名管理与地址分配n1、IP地址nI、什么是IP地址nII、IP地址分类nIII、如何计算子网nIV、什么是广播地址nV、子网如何划分nVI、子网的可用IP数n2、域名36I、什么是IP地址n在Internet中标识每台计算机nIP地址由32位二进制数组成（IPv4）n分成四段，段与段之间用圆点相隔n每段八位（一个字节）n每段可用一小于256的十进制数表示(0-255)n如：n11001010 011

14、11000 01110111 10111110nIPv4的表示法称为点分十进制数表示37IPv4.vs.IPv6nIPv6n为了解决IP地址匮乏的问题n采用128位二进制数表示（16个字节）n可写成8个16位的无符号n如：fe80:220:edff:fe84:1b07n fe80:201:3ff:fecc:aac7nIPv6的表示法称为冒分十六进制数表示返回38II、IP地址分类第一个字第一个字节节网络地址数网络主机数主机总数A类网络 0127 1282（8-1）16777214224-22147483392B类网络128191 163842（16-2）65534216-21073709056

15、C类网络19222320971522（24-3）25428-2 532676608总计211366416843002375386905639A类：最高位0不变u0 xxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxxu0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000u0111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111u00000000 00000000 00000000 00000000uu01111111 11111111 11111111 11111111uu40B类：高2位10不变u10 xx xxxx x

16、xxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxxu1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000u1011 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111u10000000 00000000 00000000 00000000uu10111111 11111111 11111111 11111111uu41C类：高3位110不变u110 x xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxxu1100 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000u1101 1111 1111 1111 11

17、11 1111 1111 1111u11000000 00000000 00000000 00000000uu11011111 11111111 11111111 11111111uu42D类：高4位1110不变u1110 xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxxu1110 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000u1110 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111u11100000 00000000 00000000 00000000uu11101111 11111111 11111111 11111111u

18、u返回43III、如何计算子网怎样判断2台主机是否处于同一子网？方法：计算子网号（网络号）44)45)46)47)返回48IV、什么是广播地址广播地址子网号广播地址子网号!子网掩码子网掩码)!）返回49n1、子网划分的需求、子网划分的需求n2、IP子网划分基础知识子网划分基础知识n3、IP子网划分相关计算子网划分相关计算n4、VLSM和和CIDRV、子网划分 50早期的二级网络结构网络A网络B机构A机构BInternet 51大型机构的接入需求网络A网络B网络C机构A机构BInternet 52分类IP地址的低效性nIP地址资源浪费严重nIP网络数量不敷使用n业务扩展缺乏灵活性n无法应对Int

19、ernet的爆炸式增长 53n1、子网划分的需求、子网划分的需求n2、IP子网划分基础知识子网划分基础知识n3、IP子网划分相关计算子网划分相关计算n4、VLSM及及CIDR 54子网划分方法n子网划分前的两级IP地址网络号主机号n子网划分后的三级IP地址网络号主机号子网号55IP地址与子网掩码网络号主机号子网号0000000011111111网络号子网号主机号IP地址子网掩码56默认掩码nA类地址默认掩码为nB类地址默认掩码为nC类地址默认掩码为 57示例：计算子网地址10000110100100000000000100000001111111111111111111111111000000

20、00AND1000011010010000000000010000000011111111000000011001000010000110IP地址n子网掩码与IP地址进行逐位逻辑与运算获得网络地址子网掩码子网地址广播地址 58n1、子网划分的需求、子网划分的需求n2、IP子网划分基础知识子网划分基础知识n3、IP子网划分相关计算子网划分相关计算n4、VLSM及及CIDR 59计算子网内可用主机地址数n假设子网的主机号位数为N，则可用地址数为2N-2个n主机号全1为广播地址，主机号全0为网络地址1.11.11.1网络号主机号子网号N位0.10.101.10 60示例：计算子网内可用地址数1100

21、00001010100000000011110 00001192.168.3.1920001000011n子网地址为，子网掩码为，计算该子网内的可用主机地址数量掩码位数等于27N32275可用的主机地址数等于25-2=3061根据主机地址数划分子网n假设每个子网需要划分Y个IP地址，并且满足2N Y+2 2N-1，则主机号位数为N，子网掩码位数为32-N1.11.11.1网络号主机号子网号N位62示例：根据主机地址数划分子网1010100011000011000000 00000000001111111111111111111111 0000000000000001000010111111子网

22、掩码由2N700+22N-1得出主机号位数N=10子网掩码位数为32-10=22，子网掩码为划分出子网：、n将B类网络划分成若干子网，要求每个子网内可配备主机700台63根据子网掩码计算子网数1.10.01.1默认子网掩码主机号子网号M位n假设子网号位数为M，则子网数为2M个 64根据子网数划分子网n假设需要划分X个子网，每个子网包括尽可能多的主机，并且满足2MX2M-1，则子网号位数为M1.11.11.1网络号主机号子网号M位0.00.11.110.10 65示例：根据子网数划分子网101010001100001100000 00000000000111111111111111111111

23、00000000000n将B类网络划分为27个子网，每个子网包括尽可能多的主机0000100010子网掩码由由2M27 2M-1计算出子网号位数计算出子网号位数M=5该子网掩码位数为该子网掩码位数为16+5=21，子网掩码为，子网掩码为根据子网掩码划分出子网根据子网掩码划分出子网66n1、子网划分的需求、子网划分的需求n2、IP子网划分基础知识子网划分基础知识n3、IP子网划分相关计算子网划分相关计算n4、VLSM及及CIDR 67VLSMn子网划分的局限性n无法实现把网络划分为不同大小的子网n常常会浪费许多主机地址nVLSM（Variable Length Subnet Mask,可变长子网

24、掩码）n允许使用多个子网掩码划分子网n使组织的IP地址空间得到更有效的利用 68CIDRnInternet面临的问题n随着Internet的成长，路由表迅速扩大nIPv4地址将很快耗尽nCIDR（Classless Inter-Domain Routing，无类域间路由)n消除了自然分类地址和子网划分的界限n将网络前缀相同的连续IP地址组成CIDR地址块n支持强化地址汇聚 69无类域间路由斜线表示法nCIDR使用斜线表示法表示一个网络n斜线表示法采用IP地址后跟一个斜线“/”，斜线后是一个表示网络前缀长度的数值110000001010100000000001000000001111111111

25、111111111111111110000027位网络前缀网络地址网络掩码192.168.1.1/27返回70VI、子网的可用IP数n主机号部分 全“0”的地址为网络地址n主机号部分 全“1”的地址为广播地址n所以子网可用IP数子网IP数2n每个子网有一个地址做网关，所以能设置在电脑上的IP地址数=子网IP数3返回71二、域名 n为为了便于了便于记忆记忆和表达，和表达，Internet上主机通常使用名字，上主机通常使用名字，而不是而不是IP地址来表示地址来表示。域名的格式Local.Group.Site Local.Group.Site 本地名本地名本地名本地名.管理管理管理管理组组组组名名名

26、名.区域名区域名区域名区域名 例如：例如：例如：例如： 该该该该域名表示的就是在最高区域名中国（域名表示的就是在最高区域名中国（域名表示的就是在最高区域名中国（域名表示的就是在最高区域名中国（cncn）的子域）的子域）的子域）的子域教育机构（教育机构（教育机构（教育机构（eduedu）中有管理）中有管理）中有管理）中有管理组组组组名名名名为为为为上海大学（上海大学（上海大学（上海大学（shushu）的一台本地主机（的一台本地主机（的一台本地主机（的一台本地主机（wwwwww）。72域域 名名 域域 名名 组组 织织 comcom商业机构商业机构 eduedu教育部门教育部门 govgov政府部门政府部门intint国际机构（主要指北约）国际机构（主要指北约）milmil军事部门军事部门netnet网络机构网络机构orgorg 其他不符合以上分类规定的机构其他不符合以上分类规定的机构 组织区域名一览表新顶级域名：cc、info、tv、co等73补充：广播网络通信示例n以太网 Ethernet 是以广播方式通信的n我们现在所用的局域网络都是基于以太网技术实现的74网络A网络B主机1：主机2：主机3：主机4：网关1：网关2：主机1主机2主机1主机4