【教学课件】第五章主要的TCPIP协议.ppt

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1、第 五 章主要的TCP/IP协议1第第五五章章主主要要的的T TC CP P/I IP P协协议议本章要点本章要点n nIP协议n nARP协议n nRARP协议n nICMP协议n nTCP协议与UDP协议2第第五五章章主主要要的的T TC CP P/I IP P协协议议IP协议协议n nIP协议，即Internet Protocol，也称为网际协议，是整个TCP/IP协议的基础n nIP协议提供的主要服务uuIPIP分组的传输（投递服务）分组的传输（投递服务）vv不可靠的（不可靠的（UnreliableUnreliable）vv尽最大努力投递的（尽最大努力投递的（Best-Effort D

2、eliveryBest-Effort Delivery）vv无连接的（无连接的（ConnectionlessConnectionless）uuIPIP分组的拆分与重组分组的拆分与重组3第第五五章章主主要要的的T TC CP P/I IP P协协议议IP协议协议n nIP分组的格式uuIPIP头部头部vv作业：理解作业：理解IPIP分组的拆分与重组（分组的拆分与重组（IdentificationIdentification、FlagFlag与与Fragment Offset Fragment Offset 字段）字段）vvTime to LiveTime to Live（TTLTTL，即分组生命

3、期）字段，即分组生命期）字段uuIPIP载荷（载荷（PayloadPayload）vv即传输层的报文即传输层的报文4第第五五章章主主要要的的T TC CP P/I IP P协协议议ARP协议协议n nARP协议，Address Resolution Protocol，即地址解析协议n nARP协议的作用uu将将IPIP地址（网络层地址）转换为地址（网络层地址）转换为MACMAC地址地址（数据链路层地址）（数据链路层地址）5第第五五章章主主要要的的T TC CP P/I IP P协协议议ARP协议协议n n为什么需要ARP协议uu对对IPIP协议来讲，发送一个协议来讲，发送一个IPIP分组需要知

4、道接分组需要知道接收方的收方的IPIP地址（即目的地址（即目的IPIP地址）地址）uu而对数据链路层来讲，发送一个帧需要知道而对数据链路层来讲，发送一个帧需要知道接收方的接收方的MACMAC地址（即目的地址（即目的MACMAC地址）地址）uu在在IPIP协议将自己的协议将自己的IPIP分组交给数据链路层进分组交给数据链路层进行发送时，需要告诉数据链路层接收方的行发送时，需要告诉数据链路层接收方的MACMAC地址，因此，网络层（网际层）需要地址，因此，网络层（网际层）需要用用ARPARP协议先将目的协议先将目的IPIP地址转换为目的地址转换为目的MACMAC地址地址6第第五五章章主主要要的的T

5、TC CP P/I IP P协协议议ARP协议协议n nARP缓冲区（ARP Cache）uu每台主机为自己建立一个每台主机为自己建立一个ARPARP缓冲区，保存缓冲区，保存了目的了目的IPIP地址与目的地址与目的MACMAC地址的映射关系地址的映射关系uu主机在发送主机在发送IPIP分组之前，根据目的分组之前，根据目的IPIP地址在地址在ARPARP缓冲区找到对应的目的缓冲区找到对应的目的MACMAC地址，数据地址，数据链路层将根据目的链路层将根据目的MACMAC地址发送数据帧地址发送数据帧uu一台主机在刚启动时，一台主机在刚启动时，ARPARP缓冲区为空缓冲区为空7第第五五章章主主要要的的

6、T TC CP P/I IP P协协议议ARP协议协议n nARPARP缓冲区（缓冲区（ARP CacheARP Cache）uu如果在如果在ARPARP缓冲区没有找到某个目的缓冲区没有找到某个目的IPIP地址时，主地址时，主机将以广播的形式发送一个机将以广播的形式发送一个ARP RequestARP Request报文，报文报文，报文中包含了该目的中包含了该目的IPIP地址，其含义相当于大喊一声地址，其含义相当于大喊一声“谁的谁的IPIP地址与目的地址与目的IPIP地址相同地址相同”uu网络中的每台主机将该目的网络中的每台主机将该目的IPIP地址与自己的地址与自己的IPIP地址地址作比较，如

7、果两者相等，那么该主机将发送作比较，如果两者相等，那么该主机将发送ARP ARP ReplyReply报文作为应答，该报文中包含了该主机的报文作为应答，该报文中包含了该主机的MACMAC地址，其含义相当于回答地址，其含义相当于回答“我的我的IPIP地址与目的地址与目的IPIP地址相同地址相同”8第第五五章章主主要要的的T TC CP P/I IP P协协议议ARP协议协议n n重要问题uuARPARP请求报文只能在本地广播，即不能通过请求报文只能在本地广播，即不能通过路由器和网关，也就是说通过路由器和网关，也就是说通过ARPARP协议只能协议只能获得同一网段的主机的获得同一网段的主机的MACM

8、AC地址地址uu那么如何将那么如何将IPIP分组发送给非同一网段的主机分组发送给非同一网段的主机？vv解决方法：将解决方法：将IPIP分组交给缺省网关或路由器进行分组交给缺省网关或路由器进行发送，此时就要求先通过发送，此时就要求先通过ARPARP协议获取缺省网关协议获取缺省网关或路由器的或路由器的MACMAC地址地址9第第五五章章主主要要的的T TC CP P/I IP P协协议议ARP协议协议Host Stevens172.16.10.10255.255.255.0MAC 00-0C-04-17-91-CC172.16.10.0/24Host Perlman172.16.20.12255.2

9、55.255.0MAC 00-0C-22-A3-14-01DestinationSourceRouter AEthernet 0172.16.10.1255.255.255.0MAC 03-0D-17-8A-F1-32172.16.20.0/2410第第五五章章主主要要的的T TC CP P/I IP P协协议议ARP协议协议n n重要问题uu主机如何判断目的主机与自己是否在同一网主机如何判断目的主机与自己是否在同一网段？段？uu将自己的将自己的IPIP地址与子网掩码进行逻辑地址与子网掩码进行逻辑ANDAND运运算，再将目的算，再将目的IPIP地址与自己的子网掩码进行地址与自己的子网掩码进行逻

10、辑逻辑ANDAND运算，如果两者结果相同，那么就运算，如果两者结果相同，那么就认为目的主机与自己在同一网段，否则认为认为目的主机与自己在同一网段，否则认为目的主机与自己不在同一网段目的主机与自己不在同一网段11第第五五章章主主要要的的T TC CP P/I IP P协协议议ARP协议协议n n重要问题uu判断发送方与接收方是否在同一网段举例判断发送方与接收方是否在同一网段举例发送方的发送方的IPIP地址为地址为子网掩码为子网掩码为发送方所在网络地址发送方所在网络地址接收方的接收方的IPIP地址为地址为子网掩码为子网掩码为接收方所在网络地址接收方所在网络地址结论：接收方与发送方不在同一个网段结论

11、：接收方与发送方不在同一个网段12第第五五章章主主要要的的T TC CP P/I IP P协协议议ARP协议协议n nARP协议小结uu如果发送方与接收方在同一网段中，直接使如果发送方与接收方在同一网段中，直接使用用ARPARP协议得到接收方的协议得到接收方的MACMAC地址地址uu如果发送方与接收方不在同一网段中，则通如果发送方与接收方不在同一网段中，则通过过ARPARP协议获得缺省网关的协议获得缺省网关的MACMAC地址，将地址，将IPIP分组发送给缺省网关，由缺省网关进行转发分组发送给缺省网关，由缺省网关进行转发13第第五五章章主主要要的的T TC CP P/I IP P协协议议ARP协

12、议协议n nARP命令uu在在MS-DOSMS-DOS方式下，可以输入方式下，可以输入“ARP-A”ARP-A”命令，命令，显示本机的显示本机的ARPARP缓冲区缓冲区uu不带参数的不带参数的“ARP”ARP”命令可以显示命令可以显示ARPARP命令命令的帮助信息的帮助信息14第第五五章章主主要要的的T TC CP P/I IP P协协议议RARP协议协议n nRARP协议，Reverse Address Resolution Protocol，即逆向地址解析协议n nRARP协议的作用是通过MAC地址获得网络层地址（IP地址），可以视为ARP协议的衍生协议n nRARP协议通常在计算机启动时

13、使用，以获得自己的IP地址15第第五五章章主主要要的的T TC CP P/I IP P协协议议RARP协议协议n nRARP协议相关协议uuBOOTPBOOTP协议协议uuDHCPDHCP协议协议vvDynamic Host Configuration ProtocolDynamic Host Configuration Protocol，动态主机，动态主机配置协议配置协议vv使用使用DHCPDHCP可以为计算机动态配置各种网络设置，可以为计算机动态配置各种网络设置，但需要设置但需要设置DHCPDHCP服务器服务器vvDHCPDHCP的好处的好处 不易出错不易出错 易于维护易于维护 Clien

14、tClient不需要繁琐的设置不需要繁琐的设置 IPIP地址可重复使用地址可重复使用16第第五五章章主主要要的的T TC CP P/I IP P协协议议ICMP协议协议n nICMP协议，Internet Control Message Protocol，即网际控制报文协议n nICMP协议的主要作用是在主机之间相互发送差错或控制信息n n需要特别注意的是ICMP协议只负责报告问题，而不解决问题17第第五五章章主主要要的的T TC CP P/I IP P协协议议ICMP协议协议n n常见的ICMP报文类型uu目的地不可达（目的地不可达（Destination UnreachableDestin

15、ation Unreachable）uu报文生命期终止（报文生命期终止（TTLTTL值为值为0 0）uu源站抑制（源站抑制（Source QuenchSource Quench）uu回送请求回送请求/应答（应答（Echo Request/ReplyEcho Request/Reply）uu时间戳请求时间戳请求/应答应答uu重定向重定向18第第五五章章主主要要的的T TC CP P/I IP P协协议议ICMP协议协议n n常用的ICMP命令uuPINGPINGvv作用：测试目的主机的可达性作用：测试目的主机的可达性vv原理：向目的主机发送回送请求的原理：向目的主机发送回送请求的ICMPICMP

16、报文，报文，目的主机将返回回送应答的目的主机将返回回送应答的ICMPICMP报文报文vv命令格式：命令格式：ping ping 参数参数 目的主机目的主机IPIP地址或域名地址或域名 vv参数：参见教材第参数：参见教材第159159页页vv举例：举例：ping -t ping -t 19第第五五章章主主要要的的T TC CP P/I IP P协协议议ICMP协议协议n n常用的ICMP命令uuTRACERTTRACERTvv作用：测试到达目的主机所经过的路由器作用：测试到达目的主机所经过的路由器vv原理：依次向目的主机发送原理：依次向目的主机发送TTLTTL值为值为1 1、2 2、3 3、44

17、的的ICMPICMP回送请求报文，由于回送请求报文，由于TTLTTL为零，中为零，中间的路由器将分别返回生命期终止的间的路由器将分别返回生命期终止的ICMPICMP报文报文vv命令格式：命令格式：tracert tracert 参数参数 IP IP地址或域名地址或域名 vv参数：参见教材第参数：参见教材第164164页页vv举例：举例：tracert tracert vvLinuxLinux下的命令为下的命令为traceroutetraceroute20第第五五章章主主要要的的T TC CP P/I IP P协协议议ICMP协议协议n n常用的ICMP命令uuPathPingPathPingv

18、v可视为可视为PINGPING与与TRACERTTRACERT两者的结合两者的结合21第第五五章章主主要要的的T TC CP P/I IP P协协议议TCP协议和协议和UDP协议协议n nTCPTCP协议与协议与UDPUDP协议之比较协议之比较TCPTCPUDPUDP面向连接传输层协议面向连接传输层协议无连接传输层协议无连接传输层协议可靠的可靠的不可靠的不可靠的有流量控制机制有流量控制机制无流量控制机制无流量控制机制有确认重传机制有确认重传机制无确认机制无确认机制需要进行报文的拆分和需要进行报文的拆分和重组重组不进行报文的拆分与重组不进行报文的拆分与重组22第第五五章章主主要要的的T TC C

19、P P/I IP P协协议议TCP协议和协议和UDP协议协议n n连接端口（Port）uu可以理解为传输层的地址，一个端口通常代可以理解为传输层的地址，一个端口通常代表一个进程或某种服务表一个进程或某种服务uu传输层接收到一个报文时，根据端口号来决传输层接收到一个报文时，根据端口号来决定将报文交给哪个进程进行处理定将报文交给哪个进程进行处理uu端口号的大小范围为端口号的大小范围为0 655350 65535uuTCPTCP协议和协议和UDPUDP协议均有各自独立的端口号，协议均有各自独立的端口号，并且都为常用的服务定义了特定的端口号并且都为常用的服务定义了特定的端口号（也称为知名端口，（也称为

20、知名端口，Well-Known PortWell-Known Port）23第第五五章章主主要要的的T TC CP P/I IP P协协议议TCP协议和协议和UDP协议协议n n常见的常见的TCPTCP协议知名端口协议知名端口端口号端口号协议协议描述描述2020FTPFTP文件传输中的数据传输文件传输中的数据传输2121FTPFTP文件传输中的控制命令文件传输中的控制命令2323TelnetTelnet远程登录远程登录2525SMTPSMTP电子邮件传输电子邮件传输8080HTTPHTTPWWWWWW服务服务110110POP3POP3邮件接收邮件接收24第第五五章章主主要要的的T TC CP

21、 P/I IP P协协议议TCP协议和协议和UDP协议协议n n常见的常见的UDPUDP协议知名端口协议知名端口端口号端口号协议协议描述描述5353DNSDNS域名解析服务域名解析服务6767BOOTPBOOTPBOOTP ClientBOOTP Client6868BOOTPBOOTPBOOTP ServerBOOTP Server6969TFTPTFTP简单的文件传输简单的文件传输25第第五五章章主主要要的的T TC CP P/I IP P协协议议TCP协议和协议和UDP协议协议n nSocketuuSocket AddressSocket Address：IPIP地址地址 端口号端口号uuSocketSocket连接：源连接：源Socket Address Socket Address 目的目的Socket AddressSocket AddressuuSocketSocket编程编程vvSocket APISocket API函数函数 /WinSock/WinSock类类vvSocketSocket控件控件vv用户可以选择使用用户可以选择使用UDPUDP协议还是协议还是TCPTCP协议协议26