2.TCPIP

nullTCP/IP参考模型TCP/IP参考模型TCP/IP协议参考模型TCP/IP协议参考模型 null 物理层物理层－网络的基础物理层－网络的基础物理层是TCP/IP模型的最底层 物理层为数据传输提供可靠环境 物理层是网络的基础，正如同公路是汽车通行的基础一样物理层概述物理层概述物理层是TCP/IP五层模型的最底层，为数据通信的介质提供规范和定义 直接面向实际承担数据传输的物理介质 传输单位为比特 主要负责在通信线路上比特流如何传输物理层的功能物理层的功能一：为数据端设备提供传送数据的线路 二：在线路上传输数据 物理层关心的是什么物理层关心的是什么以太网接口以太网接口RJ－45 光纤接口 FC 圆形带螺纹光纤接头 ST 卡接式圆形光纤接头 SC 方型光纤接头 LC 窄体方形光纤接头 MT-RJ 收发一体的方型光纤接头 物理层的传输介质物理层的传输介质有线介质 双绞线 光纤 无线介质 无线电 微波 激光 红外线双绞线双绞线双绞线TP是目前使用最广，价格相对便宜的一种传输介质 由两根绝缘铜导线相互缠绕组成，以减少对邻近线对的电气干扰 由若干对双绞线构成的电缆被称为双绞线电缆 非屏蔽双绞线UTP和屏蔽双绞线STP双绞线的标准双绞线的标准EIA/TIA-568——“商用建筑物电信布线标准”Cat 5e UTPCat 5e STP光传输系统光传输系统光传输系统由三个部分组成：光纤传输介质、光源和检测器 光信号在光纤中的传输光信号在光纤中的传输光脉冲在光纤中的传输是利用了光的全反射原理 光纤分为多模光纤和单模光纤 多模光纤单模光纤光缆的结构和传播特性光缆的结构和传播特性光缆的结构 光缆的传播特性 损耗 色散线缆的连接2-1线缆的连接2-1EIA/TIA 568A和568B 线缆的连接 标准网线 交叉网线 全反线 T568A标准中RJ-45连接器的管脚号和颜色编码 线缆的连接2-2线缆的连接2-2标准网线的线序 交叉网线的线序 制作过程物理层的设备3-1物理层的设备3-1网络接口卡 连接计算机和网络硬件 按照提供的线缆接口类型可分为RJ-45接口网卡、光纤网卡等 便携式电脑可使用PCMCIA网络接口卡 物理层的设备3-2物理层的设备3-2中继器 能放大信号 延长网络传输距离 只包含有一个输入端口和一个输出端口，所以只能接收和转发数据流 成本低物理层的设备3-3物理层的设备3-3集线器 最初只是一个多端口的中继器 可用于星形拓扑结构 能够支持各种不同的传输介质和数据传输速率 有些集线器具有内部处理能力，例如，可以接受远程管理、过滤数据或提供网络诊断信息 被交换机所取代null数据链路层数据链路层的功能2－1数据链路层的功能2－1数据链路层 物理层物理层数据链路层数据链路层网络层网络层数据链路层协议 比特（Bit） 帧（Frame）包(Packet）主机A主机B数据单元数据链路层的功能2－2数据链路层的功能2－2数据链路层的功能 数据链路的建立、维护与拆除 帧包装、帧传输、帧同步 帧的差错恢复 流量控制 以太网以太网以太网工作在数据链路层物理层物理层数据链路层数据链路层网络层网络层物理层协议数据链路层协议网络层协议 比特 帧 包12主机A主机B数据单元层以太网什么是以太网什么是以太网以太网就是我们平常使用的局域网当多个数据在同一条共享线路上传输时，发生冲突咋整？ 怎样找到目的主机呢？找到目的主机后，怎样才能让对方读懂信息的内容呢？CSMA/CDCSMA/CDCSMA/CD—带冲突检测(碰撞检测 )的载波监听多路访问 以太网采用CSMA/CD避免信号的冲突 工作原理 发送前先监听信道是否空闲， 若空闲则立即发送数据。 在发送时，边发边继续监听 若监听到冲突，则立即停止 发送 等待一段随机时间（称为退 避）以后，再重新尝试 以太网MAC地址以太网MAC地址以太网地址用来识别一个以太网上的某个单独的设备或一组设备 例如：00－06－1b－e3－93－6c 00－0d－28－be－b6－42 IBMCISCO以太网帧格式以太网帧格式802.3 以太网帧格式 7字节6字节6字节前导码目的地址源地址类型/长度数据帧校验 序列46～1500 字节4字节1 字 节2 字 节帧启始定界符大于0600H表示类型，小于0600H表示长度以太网标准以太网标准物理层数据链路层逻辑链路控制子层（LLC)介质访问控制子层（MAC)以太网IEEE802.2IEEE802.3MAC子层与LLC子层2－1MAC子层与LLC子层2－1 介质访问控制（MAC）子层（802.3） 将上层交下来的数据封装成帧进行发送(接收时进行相反的过程，将帧拆卸)； 实现和维护介质访访问控制协议，例如CSMA/CD； 比特差错检测； MAC帧的寻址，即MAC帧由哪个站（源站）发出，被哪个站／哪些站接收（目的站）。 MAC子层与LLC子层2－2MAC子层与LLC子层2－2逻辑链路控制（LLC）子层（802.2） 建立和释放数据链路层的逻辑连接； 提供与上层的接口； 给帧加上序号。以太网命名 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 以太网命名方法N－信号－物理介质 N：以兆位为单位的数据速率，如10、100、1000 信号：基带还是宽带 物理介质：标识介质类型 例如：100BASE-TX数据速率为100M基带，即物理介质为以太网专用UTP或STP常见线缆常见线缆10Base5--粗缆 最大传输距离500米 10Base2--细缆 最大传输距离185米 10BaseT—双绞线 最大传输距离100米 10BaseF—光纤 传输距离1000米以上 100Mbps快速以太网 100Mbps快速以太网 null 网络层网络层的功能网络层的功能定义了基于IP协议的逻辑地址 选择数据通过网络的最佳路径 IP包头的格式IP包头的格式20 字 节IP地址的作用IP地址的作用192.168.1.0192.168.2.0192.168.3.0用来标识一个节点的网络地址子网掩码的使用子网掩码的使用找出IP地址所属网络 使用“与”运算划分子网划分子网划分子网的作用 通过将子网掩码变长，将大的网络划分成多个小的网络未划分子网的IP地址未划分子网的IP地址网络172.16.0.0，掩码255.255.0.0172.16.0.0172.16.0.1172.16.0.2172.16.0.3…...172.16.255.253172.16.255.254划分子网后的IP地址划分子网后的IP地址掩码变成255.255.255.0， 网络划分为172.16.1.0、172.16.2.0、……172.16.254.0网络ID不规则划分子网掩码（VLSM）不规则划分子网掩码（VLSM）现在有一个C类IP地址: 192.168.5.0，想划分20 个子网，并且每子网里有5 台主机。 应该使用的子网掩码的长度是多少呢？不规则划分子网掩码（VLSM）不规则划分子网掩码（VLSM）2n> 需要划分的网络数量 2m－2 > 每个网络中的主机数量 m+n=为划分子网前子网掩码的主机位 当n＝5时， 2n＝32 > 20 m＝3， 2m－2 ＝6 > 5 因此，掩码为29位，255.255.255.248ARP协议4－1ARP协议4－1 IP地址解析为MAC地址 主机10.1.1.1想发送数据给主机10.1.1.2，检查缓存，发现没有10.1.1.2的MAC地址10.1.1.110.1.1.210.1.1.310.1.1.4ARP协议4－2ARP协议4－2 IP地址解析为MAC地址 主机10.1.1.1发送ARP广播10.1.1.110.1.1.210.1.1.310.1.1.4谁是10.1.1.2？我要你的MAC地址ARP协议4－3ARP协议4－3 IP地址解析为MAC地址 所有主机都接收到10.1.1.1的ARP广播，但只有10.1.1.2给它一个单播回复，并缓存10.1.1.1的MAC地址10.1.1.110.1.1.210.1.1.310.1.1.4我是10.1.1.2,我的MAC地址是0800.0020.1111 ARP协议4－4ARP协议4－4 IP地址解析为MAC地址 主机10.1.1.1将10.1.1.2的MAC地址保存到缓存中，发送数据10.1.1.110.1.1.210.1.1.310.1.1.4ARP 缓存表 Internet Adress Physical Adress Type 10.1.1.2 0800.0020.1111 Dynamic主机地址查询过程主机地址查询过程RARP协议2－1RARP协议2－1 MAC地址解析为IP地址 主机A需要一个IP地址，发送RARP广播10.1.1.25410.1.1.310.1.1.4A我的MAC是0800.0020.1111，谁给我一个IP地址？RARP协议2－2RARP协议2－2 MAC地址解析为IP地址 主机10.1.1.254是分配IP地址的Server，它将给A一个回复10.1.1.25410.1.1.310.1.1.4A你的IP地址是10.1.1.1代理ARP工作原理2－1代理ARP工作原理2－110.1.1.110.1.1.2172.16.1.1 IP地址解析为网关的接口MAC地址 主机10.1.1.1需要给不在同一网段的主机172.16.1.1发送数据，但是不知道它的MAC地址，因此发送ARP广播10.1.1.254 我需要知道 172.16.1.1 的MAC地址代理ARP工作理2－2代理ARP工作理2－210.1.1.110.1.1.2172.16.1.1 IP地址解析为网关的接口MAC地址 网关10.1.1.254给10.1.1.1一个单播回复，将自己的接口MAC地址告诉给10.1.1.110.1.1.254 用我的MAC地址封装数据帧吧，我的MAC是0800.0020.2222ICMP协议ICMP协议ICMP消息通过IP数据报传送，被用来发送错误和控制信息。 ICMP定义了很多信息类型，例如： 目的地不可达 TTL 超时 信息请求 信息应答 地址请求 地址应答 ICMP协议的应用2－1ICMP协议的应用2－1ICMP检测双向通路的连通性 Ping命令使用ICMP协议 Ping [-t] [-a] [-l 字节数] Ip _Adress|Target_nameICMP协议的应用2－2ICMP协议的应用2－2在一台计算机上向远程主机发起ping连接时，可能收到的返回信息有： 连接建立成功 Reply from 192.168.1.1:bytes=32 time<1ms TTL=128 目标主机不可达 Destination host unreachable. 请求时间超时 Request timed out. 未知主机名 Unknown host abc.Ping命令的参数3－1Ping命令的参数3－1-t ：一直ping，直到手动关闭（Ctrl+C）为止Ping命令的参数3－2Ping命令的参数3－2-a ：显示对方的主机名Ping命令的参数3－3Ping命令的参数3－3-l 字节数：发送指定大小的ping包null 传输层传输层的作用传输层的作用IP层提供点到点的连接 传输层提供端到端的连接 IP层：找到了这台主机！传输层：找到了应用进程传输层的协议传输层的协议TCP（Transmission Control Protocol） 传输控制协议 可靠的、面向连接的协议 传输效率低 UDP（User Datagram Protocol） 用户数据报协议 不可靠的、无连接的服务 传输效率高 TCP的封装格式TCP的封装格式0151631TCP的连接－三次握手TCP的连接－三次握手发送 SYN ，请求建立连接 (seq=100 ctl=SYN)Host AHost B发送 SYN 、ACK (seq=300 ack＝101 ctl=SYN、ACK)发送ACK (seq=101 ack＝301 ctl=ACK)TCP的四次断开TCP的四次断开发送 FIN,请求断开连接 (seq=101 ,ack=301, ctl=FIN，ACK)Host AHost B发送 ACK (seq=301,ack=102 ctl=ACK)发送ACK (seq=102,ack=302 ctl=ACK)Seq＝100Seq＝300Ack＝101发送 FIN,请求断开连接 (seq=301,ack=102 ctl=FIN，ACK)TCP的流控机制－滑动窗口TCP的流控机制－滑动窗口Host AHost BAck=301,win=3Seq=300,ack=101,win=3Seq=100,win=3Ack=104,win=1Seq=101,win=3Seq=102,win=3Seq=103,win=3Seq=104,win=303接收方的缓冲区0132发送窗口大小为3通报窗口大小为1缓冲区满应用程序读取了1个数据段实际发送窗口大小变为1通报窗口大小为3TCP的流控机制－拥塞控制2－1TCP的流控机制－拥塞控制2－1Win＝10Win＝10Cwnd=5Win＝10传输时窗口大小为10中间链路带宽比较窄，传输时窗口大小根据拥塞窗口（记为cwnd）的大小变为5Win＝10,TCP的流控机制－拥塞控制2－2TCP的流控机制－拥塞控制2－2Host AHost BAck=301,win=3Seq=300,ack=101,win=3Seq=100,win=3Ack=102,win=3Seq=101,win=3Seq=102,win=3Seq=103,win=3Seq=102,win=3通报窗口大小为3，但因为中间链路拥塞，丢包，只接收到102一个确认重传102，实际传输的窗口大小减小TCP的差错控制TCP的差错控制TCP差错控制的3种方式 校验和 确认 受损伤的数据段 丢失的数据段 重复的数据段 失序的数据段 确认的丢失 超时 TCP的计时器4－1TCP的计时器4－1重传计时器－为了控制丢失的数据段 Host AHost B开启重传计时器，等待确认Ack撤消重传计时器，再发送其他数据① A在重传计时器超时之前接收到ack② A在重传计时器超时之前没有接收到ack重传数据，并将重传计时器复位TCP的计时器4－2TCP的计时器4－2坚持计时器－为了防止零窗口死锁Host AHost BAck win=0① A在坚持计时器超时之前接收到通知窗口大小的ack② A在坚持计时器超时之前没有接收到通知窗口大小的ack收到win=0的确认，等待对方发送确认来通知窗口的大小，并启动坚持计时器Ack win=3发送后续数据发送探测数据段，提醒接收端确认已丢失，如果没有坚持计时器和探测数据段，ack丢失时，双方将会进入等待死锁的状态Ack win=3丢失TCP的计时器4－3TCP的计时器4－3保活计时器－防止两个TCP之间的连接长时间的空闲Host AServer在保活计时器超时前，没有收到客户端发来的数据发送探测数据段，如果发送了10个探测数据段，还没有响应，则断开连接建立了TCP连接，开启保活计时器serverTCP的计时器4－4TCP的计时器4－4时间等待计时器－连接终止期间使用的 在发送了最后一个ACK后，不立即关闭连接，而是等待一段时间，保证能接收到重复的FIN数据段。Host AHost BFINACKFINACK丢失如果A立即关闭，而ACK又丢失了。B会再发送FIN，但是A已经断开了连接，不会发送ACKA发送了最后一个ACK后，不立即关闭连接，等时间等待计时器超时后再关闭TCP的应用TCP的应用UDP的封装格式UDP的封装格式0151631UDP的使用UDP的使用UDP的流控和差错控制UDP的流控和差错控制UDP没有流控机制 UDP只有校验和来提供差错控制 需要上层协议来提供差错控制：例如TFTP协议 Host AHost BDATA(512字节）ACKDATA(512字节）TCP/IP协议栈TCP/IP协议栈FTPIPTFTPUDPTCPTelnetSMTPHTTP应用层传输层网络层会话层表示层数据链路层EthernetPPPFrame Relaynull 应用层应用层的功能应用层的功能 和应用程序协同工作，利用基础网络交换应用程序专用的数据应用程序应用层协议传输层协议下三层协议下三层协议传输层协议应用层协议应用程序SMTPPOP3TCP端口号：25TCP端口号：110常用的应用层协议常用的应用层协议DNS SMTP与POP3 Telnet FTPDNS的功能DNS的功能DNS Domain Name System 域名系统 用来完成域名与IP地址之间的映射 端口号为TCP或UDP的53 DNS客户端的配置DNS客户端的配置主机去查找的DNS服务器DNS名字空间DNS名字空间arpa int com edu gov mil org net cn us sunengyalecs engai lindarobotacm ieee通用域国家域反向域顶级域二级域com edupkupku.edu.cn通用域通用域DNS工作原理DNS工作原理Local DNS srvRoot DNS srvwww.yahoo.com.com DNS srvyahoo.com DNS srv查询www.yahoo.com的IP地址DNS工作原理DNS工作原理Local DNS srvRoot DNS srvwww.yahoo.com.com DNS srvyahoo.com DNS srv迭代解析递归解析高速缓存SMTP与POP3SMTP与POP3SMTP Simple Mail Transfer Protocol－简单邮件传输协议 用于发送和接收邮件 端口号25 POP3 Post Office Protocol v3－邮局协议版本3 用于客户端接收邮件 端口号110电子邮件的传输过程电子邮件的传输过程用户代理MUA邮件传输代理 MTA用户代理MUA邮件传输代理 MTA用户代理MUA例如： Outlook Express Foxmail例如： Exchange SendmailSMTPSMTPPOP3TelnetTelnet Telnet Terminal Network 用于文本方式远程管理计算机或路由器等网络设备 端口号为TCP的23 Telnet的操作Telnet的操作 在主机上操作 开始－运行－cmd telnet 10.1.1.1FTPFTP FTP File Transfer Protocol-文件传输协议 用于传输文件 端口号为TCP的21和20 FTP的工作原理FTP的工作原理控制进程数据传输进程控制进程数据传输进程用户接口TCP:1505TCP:21TCP:20TCP:1511客户端使用随机端口连接服务器的21端口，用于传输控制信息，通过验证则打开20端口用于传输数据客户端软件如： CuteFTP服务器端软件如： Server-U