IP網(wǎng)絡基本知識

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計，與OSI參考模型有清晰的對應關系。應用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層物理層應用層傳輸層網(wǎng)絡層7654321物理層數(shù)據(jù)鏈路層OSI參考模型TCP/IP第一頁，共48頁。TCP/IP協(xié)議數(shù)據(jù)封裝方式TELNET23FTP20/21SMTP25TFTP69SEGMENTIPPACKETSFRAMESBITS第二頁，共48頁。TCP/IP協(xié)議棧HTTP、Telnet、FTP、TFTP、Ping、etcTCP/UDPARP/RARPIPIGMPICMPEthernet、802.3、PPP、HDLC、FR、etc接口和線纜應用層傳輸層網(wǎng)絡層

數(shù)據(jù)鏈路層提供應用程序網(wǎng)絡接口建立端到端連接尋址和路由選擇物理介質(zhì)訪問二進制數(shù)據(jù)流傳輸

物理層第三頁，共48頁。應用層文件傳輸FTP、TFTP郵件服務SMTP、POP3網(wǎng)絡管理SNMP、Telnet、Ping、Tracert網(wǎng)絡服務HTTP、DNS、WINS第四頁，共48頁。傳輸層協(xié)議概述應用層傳輸層網(wǎng)絡層網(wǎng)絡接入層TCPUDP第五頁，共48頁。0816243116位源端口16位目的端口32位序列號32位確認號URGACKPSHRSTSYNFIN首部長度保留(6位)16位窗口大小16位TCP校驗和16位緊急指針選項數(shù)據(jù)0816243116位源端口16位目的端口16位UDP校驗和數(shù)據(jù)UDP報文格式TCP報文格式16位UDP長度第六頁，共48頁。源端口號（Sourceport）和目的端口號（Destinationport）：用于標識和區(qū)分源端設備和目的端設備的應用進程，與源IP地址和目的IP地址組成套接字（socket），唯一的確定一條TCP連接序列號（Sequencenumber）：用來標識TCP源端設備向目的端設備發(fā)送的字節(jié)流，TCP用序列號對每個字節(jié)進行計數(shù)。ACK：確認序號有效。PSH：接收方應該盡快將這個報文段交給應用層。RST：重建連接。SYN同步序號：用來發(fā)起一個連接。這個標志和下一個標志。一般在建立連接時使用。FIN：發(fā)端完成發(fā)送任務，斷開連接時使用。第七頁，共48頁。窗口：TCP的流量控制由連接的每一端通過聲明的窗口大?。╳indowssize）來提供。窗口大小用數(shù)據(jù)包來表示，大小可以調(diào)節(jié)。校驗和（checksum）：用于校驗TCP報頭部分和數(shù)據(jù)部分的正確性，如果有了差錯要重傳，這個和UDP不一樣，UDP檢測出差錯以后直接丟棄。MSS（MaximumSegmentSize，最大報文大?。褐该鞅径怂軌蚪邮盏淖畲箝L度的報文段。當一個TCP連接建立時，連接的雙方都要通告各自的MSS協(xié)商可以傳輸?shù)淖畲髨笪拈L度?？偨Y：UDP報文沒有可靠性保證和順序保證字段，流量控制字段等，可靠性較差。當然，使用傳輸層UDP服務的應用程序也有優(yōu)勢。正因為UDP協(xié)議較少的控制選項，在數(shù)據(jù)傳輸過程中，延遲較小，數(shù)據(jù)傳輸效率較高，適合于對可靠性要求并不高的應用程序，或者可以保障可靠性的應用程序像DNS、TFTP、SNMP等；UDP協(xié)議也可以用于傳輸鏈路可靠的網(wǎng)絡。UDP報文沒有可靠性保證和順序保證字段，流量控制字段等，可靠性較差。第八頁，共48頁。端口號傳輸層協(xié)議用端口號來標識和區(qū)分各種上層應用程序。HTTPFTPTelnetSMTPDNSTFTPSNMPTCPUDPIP數(shù)據(jù)包套接字8020/2123255369161第九頁，共48頁。網(wǎng)絡層協(xié)議概述網(wǎng)絡接入層應用層傳輸層網(wǎng)絡層

IP

ARP

RARP

ICMP第十頁，共48頁。IP報文格式版本報文長度服務類型總長度標識符標志片偏移生存時間協(xié)議報頭校驗和源IP地址目的IP地址IP選項第十一頁，共48頁。版本號（Version）：標明了IP協(xié)議的版本號，目前的協(xié)議版本號為4。下一代IP協(xié)議的版本號為6。報文長度：指IP包頭部長度，占4位。8位的服務類型（TOS，TypeofService）：包括一個3位的優(yōu)先權字段（COS，ClassofService），4位TOS字段和1位未用位。4位TOS分別代表最小時延、最大吞吐量、最高可靠性和最小費用。4bit中只能置其中1bit。如果所有4bit均為0，那么就意味著是一般服務?？傞L度（Totallength）：是整個IP數(shù)據(jù)報長度，包括數(shù)據(jù)部分。

標識符（Identification）：唯一地標識主機發(fā)送的每一份數(shù)據(jù)報。通常每發(fā)送一份報文它的值就會加1。第十二頁，共48頁。標志位:3比特0比特:保留,必須為01比特:(DF)0=可以分片,1=不可以分片,2比特:(MF)0=最后的分片,1=更多的分片。片偏移：指的是這個分片是屬于這個數(shù)據(jù)流的哪里。生存時間（TTL，TimetoLive）：設置了數(shù)據(jù)包可以經(jīng)過的路由器數(shù)目。協(xié)議：確定在數(shù)據(jù)包內(nèi)傳送的上層協(xié)議，和端口號類似，IP協(xié)議用協(xié)議號區(qū)分上層協(xié)議6表示為TCP協(xié)議17表示為UDP協(xié)議。報頭校驗和（Headchecksum）：計算IP頭部的校驗和，檢查報文頭部的完整性。第十三頁，共48頁。ARP－地址解析協(xié)議需要的MAC地址？IP:/24MAC:00-E0-FC-00-00-11IP:/24MAC:00-E0-FC-00-00-12ARPRequest?ARPReply

對應的MAC：00-E0-FC-00-00-12第十四頁，共48頁。RARP－反向地址解析協(xié)議我的IP地址是什么？無盤工作站RARPServerRARPRequest?RARPReply你的IP地址是第十五頁，共48頁。ICMP協(xié)議B可達嗎？ICMPEchoRequestICMPEchoReply我在。AB第十六頁，共48頁。數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層是OSI參考模型的第二層，在物理層基礎上向網(wǎng)絡層提供服務數(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、FrameRelay等第十七頁，共48頁。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。第十八頁，共48頁。物理層的功能為數(shù)據(jù)端設備提供傳送數(shù)據(jù)的通路,數(shù)據(jù)通路可以是一個物理媒體,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)傳輸需要的實體,為數(shù)據(jù)傳送服務.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)的方式能滿足點到點,一點到多點,串行或并行,半雙工或者全雙工，同步或異步傳輸?shù)男枰?第十九頁，共48頁。5類雙絞線的線序Side1Side2Side112345678123456781=白/橙2=橙3=白/綠4=藍5=白/藍6=綠7=白/棕8=棕Side2Side1Side2Side1Side212345678123456781=白/橙2=橙3=白/綠4=藍5=白/藍6=綠7=白/棕8=棕1=白/橙2=橙3=白/綠4=藍5=白/藍6=綠7=白/棕8=棕1=白/綠2=綠3=白/橙4=藍5=白/藍6=橙7=白/棕8=棕第二十頁，共48頁。IP地址介紹IP地址唯一標示一臺網(wǎng)絡設備私有IP地址~55~551144第二十一頁，共48頁。IP地址分類~55

~55

~55~55第二十二頁，共48頁。特殊IP地址網(wǎng)絡部分主機部分地址類型用途127any全“0”全“1”Any全“0”Any全“1”網(wǎng)絡地址代表一個網(wǎng)段廣播地址特定網(wǎng)段的所有節(jié)點環(huán)回地址環(huán)回測試廣播地址本網(wǎng)段所有節(jié)點所有網(wǎng)絡用于指定默認路由第二十三頁，共48頁。子網(wǎng)掩碼介紹網(wǎng)絡設備使用子網(wǎng)掩碼（subnetmasking）決定IP地址中哪部分為網(wǎng)絡部分，哪部分為主機部分。子網(wǎng)掩碼使用與IP地址一樣的格式。子網(wǎng)掩碼的網(wǎng)絡部分和子網(wǎng)部分全都是1，主機部分全都是0。缺省狀態(tài)下，如果沒有進行子網(wǎng)劃分，A類網(wǎng)絡的子網(wǎng)掩碼為，B類網(wǎng)絡的子網(wǎng)掩碼為，C類網(wǎng)絡子網(wǎng)掩碼為。利用子網(wǎng)，網(wǎng)絡地址的使用會更有效。對外仍為一個網(wǎng)絡，對內(nèi)部而言，則分為不同的子網(wǎng)。第二十四頁，共48頁。網(wǎng)絡地址與子網(wǎng)掩碼IP地址：192.168.1.

100子網(wǎng)掩碼：網(wǎng)絡地址：192.168.1.

0255.255.255.

0第二十五頁，共48頁。子網(wǎng)掩碼的表示方法IP地址子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)掩碼比特數(shù)子網(wǎng)掩碼表示

4011111111111111111111111111110000

110000001010100000000001000001118+8+8+4=28/28第二十六頁，共48頁。網(wǎng)絡地址的計算IP地址子網(wǎng)掩碼網(wǎng)絡地址(二進制)網(wǎng)絡地址/28

4011111111111111111111111111110000

1100000010101000000000010000011111000000101010000000000100000000IP地址為:/19第二十七頁，共48頁。主機數(shù)的計算主機數(shù)為：

2n可用主機數(shù)為:2n-2子網(wǎng)掩碼N網(wǎng)絡位主機位1111111111111100000000000000第二十八頁，共48頁。主機數(shù)計算舉例IP地址為：該子網(wǎng)掩碼二進制表示為：11111111，11111111，11111111，11110000主機總數(shù)為：24可用主機數(shù)為:24-2

28bits

網(wǎng)絡位4bits主機位第二十九頁，共48頁。子網(wǎng)數(shù)計算舉例IP地址為：該子網(wǎng)掩碼二進制表示為：11111111，11111111，11111111，11110000

28bits

網(wǎng)絡位4bits主機位子網(wǎng)總數(shù)為：28-4可用子網(wǎng)數(shù)為:28-4-2第三十頁，共48頁。無子網(wǎng)編址無子網(wǎng)編址是指使用自然掩碼，不對網(wǎng)段進行細分。比如B類網(wǎng)段，采用作為掩碼。/16/16/16第三十一頁，共48頁。帶子網(wǎng)編址

，，第三十二頁，共48頁。子網(wǎng)規(guī)劃舉例例子：某公司分配到C類地址。假設需要20個子網(wǎng)，每個子網(wǎng)有5臺主機，我們該如何劃分？第三十三頁，共48頁。變長子網(wǎng)掩碼（VLSM）ISP通告第三十四頁，共48頁。無類域間路由（CIDR）CIDR減少了路由表的規(guī)模，增了網(wǎng)絡的可擴展性InternetISP通告路由第三十五頁，共48頁。常用網(wǎng)絡測試工具PingPing是測試網(wǎng)絡聯(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)絡測試最常用的命令。Ping向目標主機(地址)發(fā)送一個回送請求數(shù)據(jù)包，要求目標主機收到請求后給予答復，從而判斷網(wǎng)絡的響應時間和本機是否與目標主機(地址)聯(lián)通。如果執(zhí)行Ping不成功，則可以預測故障出現(xiàn)在以下幾個方面：網(wǎng)線故障，網(wǎng)絡適配器配置不正確，IP地址不正確。如果執(zhí)行Ping成功而網(wǎng)絡仍無法使用，那么問題很可能出在網(wǎng)絡系統(tǒng)的軟件配置方面，Ping成功只能保證本機與目標主機間存在一條連通的物理路徑。第三十六頁，共48頁。命令格式：

pingIP地址或主機名[-t][-a][-ncount][-lsize]參數(shù)含義：

-t不停地向目標主機發(fā)送數(shù)據(jù)；

-a以IP地址格式來顯示目標主機的網(wǎng)絡地址；

-ncount指定要Ping多少次，具體次數(shù)由count來指定；

-lsize指定發(fā)送到目標主機的數(shù)據(jù)包的大小。第三十七頁，共48頁。TracertTracert命令用來顯示數(shù)據(jù)包到達目標主機所經(jīng)過的路徑，并顯示到達每個節(jié)點的時間。命令功能同Ping類似，但它所獲得的信息要比Ping命令詳細得多，它把數(shù)據(jù)包所走的全部路徑、節(jié)點的IP以及花費的時間都顯示出來。該命令比較適用于大型網(wǎng)絡。第三十八頁，共48頁。以太網(wǎng)交換機的工作模型第三十九頁，共48頁。基于源地址學習第四十頁，共48頁?；谀康牡刂忿D發(fā)第四十一頁，共48頁。二層交換機的操作：查MAC轉發(fā)表處理轉發(fā)對于表中不包含的地址，通過廣播的方式轉發(fā)使用地址自動學習和老化機制進行地址表維護一般不對幀格式進行修改第四十二頁，共48頁。二層交換機原理接收網(wǎng)段上的所有數(shù)據(jù)幀利用接收數(shù)據(jù)幀中的源MAC地址來建立MAC地址表（源地址自學習），使用地址老化機制進行地址表維護在MAC地址表中查找數(shù)據(jù)幀中的目的MAC地址，如果找到就將該數(shù)據(jù)幀發(fā)送到相應的端口（不包括源端口）；如果找不到，就向所有的端口發(fā)送（不包括源端口）向所有端口轉發(fā)廣播幀和多播幀（不包括源端口）第四十三頁，共48頁。沖突域與廣播域在共享式HUB中所有的工作站

共享同一個沖突域和廣播域在沒有劃分VLAN的交換機中每一個端口擁有自己的沖突域，但所有的PC仍處于同一個廣播域中劃分了VLAN后，交換機的每一個端口

擁有自己的沖突域，在這個交換機中，

每個VLAN是一個廣播域第四十四頁，共48頁。VLAN原理及配置

——VLAN基礎VLAN（VirtualLocalAreaNetwork）將局域網(wǎng)內(nèi)的設備邏輯地劃分段VLAN標準IEEE802.1Q優(yōu)勢

VLAN內(nèi)部的廣播和單播流量不會被轉發(fā)到其它VLAN中第四十五頁，共48頁。VLAN原理及配置

——

端口分類根據(jù)端口連接的以太網(wǎng)段的主機是