1、TCP/IP協(xié)議原理ISSUE 1.0前 言TCP/IP協(xié)議棧是構(gòu)建Internet的基礎(chǔ)學(xué)習(xí)指南TCP/IP協(xié)議棧分層結(jié)構(gòu)以及各層功能，需要深刻理解IP地址分類與子網(wǎng)劃分，必須掌握網(wǎng)絡(luò)測試工具，了解并會使用參考資料TCP/IP 協(xié)議卷學(xué)習(xí)完此課程，您將會：了解TCP/IP協(xié)議棧與OSI 參考模型的區(qū)別與聯(lián)系掌握IP地址的分類和子網(wǎng)劃分了解常用的網(wǎng)絡(luò)檢測工具目 標(biāo)第1章 TCP/IP協(xié)議與OSI參考模型第2章 IP地址分類與子網(wǎng)劃分第3章 常用網(wǎng)絡(luò)測試工具內(nèi)容介紹TCP/IP協(xié)議和OSI參考模型TCP/IP協(xié)議棧具有簡單的分層設(shè)計(jì)，與OSI參考模型有清晰的對應(yīng)關(guān)系。應(yīng)用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)

2、層數(shù)據(jù)鏈路層物理層應(yīng) 用 層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層7654321物理層數(shù)據(jù)鏈路層OSI參考模型TCP/IPTCP/IP協(xié)議棧的封裝過程 用戶數(shù)據(jù)用戶數(shù)據(jù)Appl首部 應(yīng)用數(shù)據(jù)Tcp首部Ip首部 應(yīng)用數(shù)據(jù)Tcp首部以太網(wǎng)首部 應(yīng)用數(shù)據(jù)Tcp首部Ip首部以太網(wǎng)首部TCP段IP數(shù)據(jù)報(bào)14 20204以太網(wǎng)幀46-1500字節(jié)應(yīng)用程序 TCP IP以太網(wǎng)驅(qū)動程序TCP/IP協(xié)議數(shù)據(jù)封裝方式TELNET23FTP20/21SMTP25TFTP69SEGMENTIP PACKETSFRAMESBITSTCP/IP協(xié)議棧HTTP、Telnet、FTP、TFTP、Ping、etcTCP/UDPARP/RARPIPIGM

3、P ICMPEthernet、802.3、PPP、HDLC、FR、etc接口和線纜應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層 數(shù)據(jù)鏈路層提供應(yīng)用程序網(wǎng)絡(luò)接口建立端到端連接尋址和路由選擇物理介質(zhì)訪問二進(jìn)制數(shù)據(jù)流傳輸 物理層應(yīng)用層文件傳輸FTP、TFTP郵件服務(wù)SMTP、POP3網(wǎng)絡(luò)管理SNMP、Telnet、Ping、Tracert網(wǎng)絡(luò)服務(wù)HTTP、DNS、WINS傳輸層協(xié)議概述應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)接入層TCPUDPTCP/UDP報(bào)文格式0816243116位源端口16位目的端口32位序列號32位確認(rèn)號URGACKPSHRSTSYNFIN首部長度保留(6位)16位窗口大小16位TCP校驗(yàn)和16位緊急指針選項(xiàng)數(shù)據(jù)081

4、6243116位源端口16位目的端口16位UDP校驗(yàn)和數(shù)據(jù)UDP報(bào)文格式TCP報(bào)文格式16位UDP長度端口號 傳輸層協(xié)議用端口號來標(biāo)識和區(qū)分各種上層應(yīng)用程序。HTTPFTPTelnetSMTPDNSTFTPSNMPTCPUDPIP 數(shù) 據(jù) 包套 接 字8020/2123255369161TCP連接clientserverSYN(seq=a)SYN(seq=b,ack=a+1)ACK(seq=b+1)斷開TCP連接clientserverFIN(seq=a)ACK(seq=a+1)FIN(seq=b,ack=a+1）ACK(seq=b+1)滑動窗口需要修改窗口大小發(fā)送數(shù)據(jù)太快了！len 1024

5、win4096len 1024win4096len 1024win4096ack 4097win2048len 1024win4096len 1024win4096ack 6145win2048len 1024win4096len 1024win4096len 1024win4096網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議概述網(wǎng)絡(luò)接入層應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層 IP ARP RARP ICMP IP報(bào)文格式版本報(bào)文長度服務(wù)類型總 長 度標(biāo) 識 符標(biāo)志片 偏 移生存時間協(xié) 議報(bào) 頭 校 驗(yàn) 和源 IP 地 址目 的 IP 地 址IP 選 項(xiàng)ARP地址解析協(xié)議需要的MAC地址？IP:/24MAC:00-E0-FC-00-00-11I

6、P:/24MAC:00-E0-FC-00-00-12ARP Request?ARP Reply 對應(yīng)的MAC：00-E0-FC-00-00-12RARP反向地址解析協(xié)議我的IP地址是什么？無盤工作站RARP ServerRARP Request?RARP Reply你的IP地址是ICMP協(xié)議B可達(dá)嗎？ICMP Echo RequestICMP Echo Reply我在。AB網(wǎng)絡(luò)層常見物理設(shè)備 路由器數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層是OSI參考模型的第二層，在物理層基礎(chǔ)上向網(wǎng)絡(luò)層提供服務(wù)數(shù)據(jù)鏈路層為物理鏈路上提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議有以太網(wǎng)、令牌環(huán)網(wǎng)等廣域網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議有PPP、HDLC、

7、Frame Relay等 數(shù)據(jù)鏈路層功能 幀同步功能 差錯控制功能 流量控制功能 鏈路管理功能1物 理 層2數(shù)據(jù)鏈路層4傳 輸 層3網(wǎng) 絡(luò) 層5會 話 層7應(yīng) 用 層6表 示 層幀同步功能幀同步是指能夠從接收到的比特流中明確地區(qū)分出數(shù)據(jù)幀的起始與終止的地方常見幀同步的方法有： 字節(jié)計(jì)數(shù)法 字符填充的首尾定界符法 比特填充的首尾定界符法 違法編碼法流量控制和鏈路管理流量控制功能不是只有數(shù)據(jù)鏈路層才提供流量控制功能是控制發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)的速率鏈路管理是指數(shù)據(jù)鏈路層連接的建立、維持和釋放LAN數(shù)據(jù)鏈路層標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802制定了系列局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3： 以太網(wǎng)IEEE802.4：令牌總線IE

8、EE802.5：令牌環(huán)IEEE802.11：無線局域網(wǎng)IEEE802標(biāo)準(zhǔn)涵蓋了物理層和數(shù)據(jù)鏈路層WAN數(shù)據(jù)鏈路層標(biāo)準(zhǔn)WAN服務(wù)通常由電信運(yùn)營商提供WAN數(shù)據(jù)鏈路層標(biāo)準(zhǔn)包括：HDLCPPPX.25Frame Relay數(shù)據(jù)鏈路層常見設(shè)備 交換機(jī)物理層物理層位于OSI參考模型的最底層，它直接面向?qū)嶋H承擔(dān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈锢砻襟w(即信道)。物理層的傳輸單位為比特。物理層是指在物理媒體之上為數(shù)據(jù)鏈路層提供一個原始比特流的物理連接。物理層協(xié)議規(guī)定了與建立、維持及斷開物理信道所需的機(jī)械的、電氣的、功能性的和規(guī)程性的特性。其作用是確保比特流能在物理信道上傳輸。物理層的功能為數(shù)據(jù)端設(shè)備提供傳送數(shù)據(jù)的通路,數(shù)據(jù)通路可

9、以是一個物理媒體,也可以是多個物理媒體連接而成.一次完整的數(shù)據(jù)傳輸,包括激活物理連接,傳送數(shù)據(jù),終止物理連接. 傳輸數(shù)據(jù).物理層要形成適合數(shù)據(jù)傳輸需要的實(shí)體,為數(shù)據(jù)傳送服務(wù).一是要保證數(shù)據(jù)能在其上正確通過，二是要提供足夠的帶寬(帶寬是指每秒鐘內(nèi)能通過的比特(BIT)數(shù)),以減少信道上的擁塞.傳輸數(shù)據(jù)的方式能滿足點(diǎn)到點(diǎn),一點(diǎn)到多點(diǎn),串行或并行,半雙工或者全雙工，同步或異步傳輸?shù)男枰?. 常見的物理層接口10M以太網(wǎng)接口100M以太網(wǎng)接口1000M以太網(wǎng)接口10M以太網(wǎng)接口10Base-T目前使用最廣泛的局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)之一使用雙絞線作為物理傳輸介質(zhì)10Base5曾經(jīng)廣泛應(yīng)用于主干局域網(wǎng)使用粗同軸電纜作

10、為物理傳輸介質(zhì) 10Base2使用細(xì)同軸電纜作為物理傳輸介質(zhì)10Base-T的物理介質(zhì)3類雙絞線4類雙絞線5類雙絞線超5類雙絞線6類雙絞線有屏蔽與非屏蔽之分均為8芯電纜雙絞線的類型由單位長度內(nèi)的絞環(huán)數(shù)確定5類雙絞線的線序直連網(wǎng)線交叉網(wǎng)線Side 1Side 2Side 112345678123456781=白/橙2=橙3=白/綠4=藍(lán)5=白/藍(lán)6=綠7=白/棕8=棕Side 2Side 1Side 2Side 1Side 212345678123456781=白/橙2=橙3=白/綠4=藍(lán)5=白/藍(lán)6=綠7=白/棕8=棕1=白/橙2=橙3=白/綠4=藍(lán)5=白/藍(lán)6=綠7=白/棕8=棕1=白/綠2

11、=綠3=白/橙4=藍(lán)5=白/藍(lán)6=橙7=白/棕8=棕100M以太網(wǎng)接口100Base-TX物理介質(zhì)采用5類以上雙絞線網(wǎng)段長度最多100米100Base-FX物理介質(zhì)采用單模光纖，網(wǎng)段長度可達(dá)10公里物理介質(zhì)采用多模光纖，網(wǎng)段長度最多2000米快速以太網(wǎng)由IEEE 802.3u標(biāo)準(zhǔn)定義1000M以太網(wǎng)接口1000Base-T物理介質(zhì)采用5類以上雙絞線，網(wǎng)段長度最多100米1000Base-F物理介質(zhì)采用多模光纖，網(wǎng)段長度最多500米IEEE 802.3z和802.3ab設(shè)備連接方式主機(jī)路由器交換機(jī)普通口交換機(jī)級連口交換機(jī)光口主機(jī)crosscrossnormalN/ASC/ST路由器crosscr

12、ossnormalN/ASC/ST交換機(jī)普通口normalnormalcrossNormalN/A交換機(jī)級連口N/AN/ANormalN/AN/A交換機(jī)光口SC/STSC/STN/AN/ASC/ST第1章 TCP/IP協(xié)議與OSI參考模型第2章 IP地址分類與子網(wǎng)劃分第3章 常用網(wǎng)絡(luò)測試工具內(nèi)容介紹二進(jìn)制與十進(jìn)制的轉(zhuǎn)化111111111286432168421十進(jìn)制總合為2558bit二進(jìn)制與十進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)化27262524232221201286432168421111010011*1281*641*320*161*80*40*21*164320233010128+8例子：IP地址的進(jìn)制轉(zhuǎn)化

13、IP地址：1 字節(jié)（8位） 字節(jié)（8位） 字節(jié)（8位） 字節(jié)（8位） 2726252423222120 2726252423222120 2726252423222120 2726252423222120 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 1 等于 192 168 1 11IP地址介紹IP地址唯一標(biāo)示一臺網(wǎng)絡(luò)設(shè)備私有IP地址55 5555 114455 55 5555IP地址分類55特殊IP地址網(wǎng)絡(luò)部分主機(jī)部分地址類型用 途127any全“0”全“1”Any全“0”Any全“1”網(wǎng)絡(luò)地址代表一個網(wǎng)段廣播地

14、址特定網(wǎng)段的所有節(jié)點(diǎn)環(huán)回地址環(huán)回測試廣播地址本網(wǎng)段所有節(jié)點(diǎn)所有網(wǎng)絡(luò)華為Quidway路由器用于指定默認(rèn)路由子網(wǎng)掩碼介紹網(wǎng)絡(luò)設(shè)備使用子網(wǎng)掩碼（subnet masking）決定IP地址中哪部分為網(wǎng)絡(luò)部分，哪部分為主機(jī)部分。子網(wǎng)掩碼使用與IP地址一樣的格式。子網(wǎng)掩碼的網(wǎng)絡(luò)部分和子網(wǎng)部分全都是1，主機(jī)部分全都是0。缺省狀態(tài)下，如果沒有進(jìn)行子網(wǎng)劃分，A類網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)掩碼為，B類網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)掩碼為，C類網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)掩碼為。利用子網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)地址的使用會更有效。對外 仍為一個網(wǎng)絡(luò)，對內(nèi)部而言，則分為不同的子網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)地址與子網(wǎng)掩碼IP地址：192 . 168 . 1. 100子網(wǎng)掩碼：網(wǎng)絡(luò)地址：192 . 168 .

15、1. 0255.255.255. 0子網(wǎng)掩碼的表示方法IP地址子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)掩碼比特?cái)?shù)子網(wǎng)掩碼表示 255 . 255 . 255 . 24011111111 11111111 11111111 11110000 192 . 168 . 1 . 711000000 10101000 00000001 000001118 + 8 + 8+ 4 = 28/28網(wǎng)絡(luò)地址的計(jì)算 IP地址子網(wǎng)掩碼網(wǎng)絡(luò)地址(二進(jìn)制)網(wǎng)絡(luò)地址/28 255 . 255 . 255 . 24011111111 11111111 11111111 11110000 192 . 168 . 1 . 711000000 101010

16、00 00000001 0000011111000000 10101000 00000001 00000000IP地址為: /19主機(jī)數(shù)的計(jì)算主機(jī)數(shù)為： 2n可用主機(jī)數(shù)為 : 2n - 2子網(wǎng)掩碼N網(wǎng)絡(luò)位主機(jī)位1111111111111100000000000000主機(jī)數(shù)計(jì)算舉例IP地址為：00/28 /28=40該子網(wǎng)掩碼二進(jìn)制表示為：11111111，11111111，11111111，11110000 28bits 網(wǎng)絡(luò)位4bits主機(jī)位主機(jī)總數(shù)為： 24 可用主機(jī)數(shù)為: 24 -2子網(wǎng)數(shù)計(jì)算舉例IP地址為：00/28 /28=40該子網(wǎng)掩碼二進(jìn)制表示為：11111111，1111111

17、1，11111111，11110000 28bits 網(wǎng)絡(luò)位4bits主機(jī)位子網(wǎng)總數(shù)為： 28-4可用子網(wǎng)數(shù)為: 28-4無子網(wǎng)編址無子網(wǎng)編址是指使用自然掩碼，不對網(wǎng)段進(jìn)行細(xì)分。比如B類網(wǎng)段，采用作為掩碼。/16/16/16帶子網(wǎng)編址B類網(wǎng)段 ，子網(wǎng)規(guī)劃舉例例子：某公司分配到C類地址。假設(shè)需要20個子網(wǎng)，每個子網(wǎng)有5臺主機(jī)，我們該如何劃分？4864844824848748548348變長子網(wǎng)掩碼（VLSM）2/274/276/2728/2760/3064/3068/3072/30ISP通告無類域間路由（CIDR）CIDR減少了路由表的規(guī)模，增了網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性。InternetISP通告路由/1

18、6第1章 TCP/IP協(xié)議與OSI參考模型第2章 IP地址分類與子網(wǎng)劃分第3章 常用網(wǎng)絡(luò)測試工具內(nèi)容介紹PingPing是測試網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接狀況以及信息包發(fā)送和接收狀況非常有用的工具，是網(wǎng)絡(luò)測試最常用的命令。Ping向目標(biāo)主機(jī)(地址)發(fā)送一個回送請求數(shù)據(jù)包，要求目標(biāo)主機(jī)收到請求后給予答復(fù)，從而判斷網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)時間和本機(jī)是否與目標(biāo)主機(jī)(地址)聯(lián)通。如果執(zhí)行Ping不成功，則可以預(yù)測故障出現(xiàn)在以下幾個方面：網(wǎng)線故障，網(wǎng)絡(luò)適配器配置不正確，IP地址不正確。如果執(zhí)行Ping成功而網(wǎng)絡(luò)仍無法使用，那么問題很可能出在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的軟件配置方面，Ping成功只能保證本機(jī)與目標(biāo)主機(jī)間存在一條連通的物理路徑。Ping的使用命令格式： ping IP地址或主機(jī)名 -t -a -n count -l size 參數(shù)含義： -t不停地向目標(biāo)主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)； -a 以IP地址格式來顯示目標(biāo)主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)地址 ； -n count 指定要Ping多少次，具體次數(shù)由count來指定 ； -l size 指定發(fā)送到目標(biāo)主機(jī)的數(shù)據(jù)包的大小。Ping的舉例測試本機(jī)與華為網(wǎng)站是否連接ping 測試本機(jī)與華為網(wǎng)站的網(wǎng)絡(luò)連接狀況ping -n 10000 l