tcp-ip協(xié)議基礎(chǔ)教學課件

tcpip協(xié)議基礎(chǔ)教學課件tcpip協(xié)議基礎(chǔ)教學課件tcpip協(xié)議基礎(chǔ)教學課件主要內(nèi)容2.1、TCP/IP協(xié)議棧的結(jié)構(gòu)以及各層功能2.2、IP地址2.2.1IP互聯(lián)原理2.2.2IP協(xié)議特點2.2.3IP地址的格式2.2.4IP地址的定義2.2.5IP地址分類2.2.6特殊IP地址2.2.7子網(wǎng)掩碼2.3IP數(shù)據(jù)報格式2.3.1IP數(shù)據(jù)報各字段的功能2.3.2IP數(shù)據(jù)報分片與重組2.3.3IP數(shù)據(jù)報選項2.4、TCP/UDP2021/6/232tcpip協(xié)議基礎(chǔ)教學課件tcpip協(xié)議基礎(chǔ)教學課件tc1主要內(nèi)容2.1、TCP/IP協(xié)議棧的結(jié)構(gòu)以及各層功能2.2、IP地址2.2.1IP互聯(lián)原理2.2.2IP協(xié)議特點2.2.3IP地址的格式2.2.4IP地址的定義2.2.5IP地址分類2.2.6特殊IP地址2.2.7子網(wǎng)掩碼2.3IP數(shù)據(jù)報格式2.3.1IP數(shù)據(jù)報各字段的功能2.3.2IP數(shù)據(jù)報分片與重組2.3.3IP數(shù)據(jù)報選項2.4、TCP/UDP2022/12/92主要內(nèi)容2.1、TCP/IP協(xié)議棧的結(jié)構(gòu)以及各層功能20222.1TCP/IP協(xié)議棧的結(jié)構(gòu)互連網(wǎng)TCP/IP現(xiàn)今網(wǎng)絡使用最為廣泛的協(xié)議組2022/12/932.1TCP/IP協(xié)議棧的結(jié)構(gòu)互連網(wǎng)TCP/IP現(xiàn)今網(wǎng)絡使用2.1TCP/IP協(xié)議棧的結(jié)構(gòu)應用層傳輸層網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層物理層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OSI參考模型TCP/IPTCP/IP協(xié)議和OSI參考模型2022/12/942.1TCP/IP協(xié)議棧的結(jié)構(gòu)應用層傳輸層網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層物2.1TCP/IP協(xié)議棧的結(jié)構(gòu)HTTP、Telnet、FTP、TFTP、Ping、etcTCP/UDPARP/RARPIPIGMPICMPEthernet、FDDI、PPP、HDLC、FR、etc接口和線纜提供應用程序網(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TCP/IP協(xié)議棧2022/12/952.1TCP/IP協(xié)議棧的結(jié)構(gòu)HTTP、Telnet、FTP2.1TCP/IP協(xié)議棧的結(jié)構(gòu)TCP/IP協(xié)議數(shù)據(jù)封裝與解封2022/12/962.1TCP/IP協(xié)議棧的結(jié)構(gòu)TCP/IP協(xié)議數(shù)據(jù)封裝與解封2.1.1物理層應用層傳輸層網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層物理層10Base-T100Base-TX光纖物理層2022/12/972.1.1物理層應用層傳輸層網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層物理層10Bas2.1.1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。2022/12/982.1.1物理層物理層位于OSI參考模型的最底層，它直接面向2.1.1物理層物理層的功能為數(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?2022/12/992.1.1物理層物理層的功能2022/12/992.1.1物理層常見的物理層接口10M以太網(wǎng)接口100M以太網(wǎng)接口1000M以太網(wǎng)接口2022/12/9102.1.1物理層常見的物理層接口2022/12/9102.1.1物理層10M以太網(wǎng)接口10Base-T目前使用最廣泛的局域網(wǎng)標準之一使用雙絞線作為物理傳輸介質(zhì)10Base5曾經(jīng)廣泛應用于主干局域網(wǎng)使用粗同軸電纜作為物理傳輸介質(zhì)10Base2使用細同軸電纜作為物理傳輸介質(zhì)2022/12/9112.1.1物理層10M以太網(wǎng)接口2022/12/9112.1.1物理層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2022/12/9122.1.1物理層10Base-T的物理介質(zhì)有屏蔽與非屏蔽之分2.1.1物理層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=棕直連網(wǎng)線5類雙絞線的線序交叉網(wǎng)線2022/12/9132.1.1物理層5類雙絞線的線序Side1Side2Si2.1.1物理層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IEEE802.3u標準定義2022/12/9142.1.1物理層100M以太網(wǎng)接口2022/12/9142.1.1物理層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IEEE802.3z和802.3ab2022/12/9152.1.1物理層1000M以太網(wǎng)接口2022/12/9152.1.2數(shù)據(jù)鏈路層應用層傳輸層網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層物理層EthernetFDDIPPPHDLCFrameRelay數(shù)據(jù)鏈路層2022/12/9162.1.2數(shù)據(jù)鏈路層應用層傳輸層網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層物理層Et2.1.2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2022/12/9172.1.2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2.1.2數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層的功能

幀同步功能差錯控制功能流量控制功能鏈路管理功能2022/12/9182.1.2數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層的功能2022/12/9182.1.2數(shù)據(jù)鏈路層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2022/12/9192.1.2數(shù)據(jù)鏈路層幀同步是指能夠從接收到的比特流中明確地2.1.2數(shù)據(jù)鏈路層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2022/12/9202.1.2數(shù)據(jù)鏈路層流量控制和鏈路管理2022/12/922.1.2數(shù)據(jù)鏈路層LAN數(shù)據(jù)鏈路層標準IEEE802制定了系列局域網(wǎng)標準IEEE802.3：以太網(wǎng)IEEE802.4：令牌總線IEEE802.5：令牌環(huán)IEEE802.11：無線局域網(wǎng)IEEE802標準涵蓋了物理層和數(shù)據(jù)鏈路層2022/12/9212.1.2數(shù)據(jù)鏈路層LAN數(shù)據(jù)鏈路層標準2022/12/92.1.2數(shù)據(jù)鏈路層WAN數(shù)據(jù)鏈路層標準WAN服務通常由電信運營商提供WAN數(shù)據(jù)鏈路層標準包括：HDLCPPPX.25FrameRelay2022/12/9222.1.2數(shù)據(jù)鏈路層WAN數(shù)據(jù)鏈路層標準2022/12/92.1.2數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層常見設(shè)備

交換機2022/12/9232.1.2數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層常見設(shè)備2022/12/922.1.3網(wǎng)絡層應用層傳輸層網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層物理層IPARPRARPICMPIGMP網(wǎng)絡層2022/12/9242.1.3網(wǎng)絡層應用層傳輸層網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層物理層IP網(wǎng)絡2.1.3網(wǎng)絡層地址是網(wǎng)絡設(shè)備和主機的標識，網(wǎng)絡中存在兩種尋址方法：MAC地址：是設(shè)備的物理地址，位于OSI參考模型的第2層，全網(wǎng)唯一標識，無級地址結(jié)構(gòu)（一維地址空間），固化在硬件中，尋址能力僅限在一個物理子網(wǎng)中。IP地址：是設(shè)備的邏輯地址，位于OSI參考模型的第3層，全網(wǎng)唯一標識，分級地址結(jié)構(gòu)（多維地址空間），由軟件設(shè)定，具有很大的靈活性，可在全網(wǎng)范圍內(nèi)尋址。2022/12/9252.1.3網(wǎng)絡層地址是網(wǎng)絡設(shè)備和主機的標識，網(wǎng)絡中存在兩種2.1.3網(wǎng)絡層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-00-00-122022/12/9262.1.3網(wǎng)絡層ARP－地址解析協(xié)議需要的2.1.3網(wǎng)絡層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2022/12/9272.1.3網(wǎng)絡層RARP－反向地址解析協(xié)議我的IP地址是什2.1.3網(wǎng)絡層ICMP協(xié)議B可達嗎？ICMPEchoRequestICMPEchoReply我在。AB2022/12/9282.1.3網(wǎng)絡層ICMP協(xié)議B可達嗎？ICMPEcho2.1.3網(wǎng)絡層網(wǎng)絡層常見物理設(shè)備路由器2022/12/9292.1.3網(wǎng)絡層網(wǎng)絡層常見物理設(shè)備2022/12/9292.1.4傳輸層TransmissionControlProtocol(TCP)UserDatagramProtocol(UDP)應用層傳輸層網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層物理層面向連接

非面向連接傳輸層2022/12/9302.1.4傳輸層TransmissionControl應2.1.4傳輸層端口號

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8020/21232553691612022/12/9312.1.4傳輸層端口號HTTPFTPTelnetSMTPD2.1.4傳輸層TCP連接clientserverSYN(seq=a)SYN(seq=b,ack=a+1)ACK(seq=b+1)2022/12/9322.1.4傳輸層TCP連接clientserverSYN(2.1.4傳輸層斷開TCP連接clientserverFIN(seq=a)ACK(seq=a+1)FIN(seq=b,ack=a+1）ACK(seq=b+1)2022/12/9332.1.4傳輸層斷開TCP連接clientserverFI2.1.4傳輸層滑動窗口需要修改窗口大小發(fā)送數(shù)據(jù)太快了！len1024win4096len1024win4096len1024win4096ack4097win2048len1024win4096len1024win4096ack6145win2048len1024win4096len1024win4096len1024win40962022/12/9342.1.4傳輸層滑動窗口需要修改窗口大小發(fā)送數(shù)據(jù)太快了！l2.1.5應用層應用層傳輸層網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層物理層WWW-HTTP文件傳輸 -TFTP -FTP -NFS電子郵件 -SMTP遠程登陸 -Telnet -rlogin網(wǎng)絡管理 -SNMP域名管理 -DNS應用層2022/12/9352.1.5應用層應用層傳輸層網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層物理層WWW2.2IP地址MAC地址2022/12/9362.2IP地址MAC地址2022/12/9362.2IP地址IP地址2022/12/9372.2IP地址IP地址2022/12/9372.2.1IP互聯(lián)原理面對一個由很多網(wǎng)絡連接而成的互聯(lián)網(wǎng)，在進行數(shù)據(jù)通信時，數(shù)據(jù)是如何從源端傳輸?shù)侥繕硕说哪兀课覀兛梢耘e一個日常生活中的例子來說明這個問題，下圖所示的一個城市交通圖。2022/12/9382.2.1IP互聯(lián)原理面對一個由很多網(wǎng)絡連接而成的互聯(lián)網(wǎng)2.2.1IP互聯(lián)原理城市交通圖示例2022/12/9392.2.1IP互聯(lián)原理城市交通圖示例2022/12/92.2.1IP互聯(lián)原理在圖中有六個城市，它們之間通過圖中所示的公路相連，為了便于說明問題，我們對圖中的公路進行了編號。圖中所示的城市交通圖與多個網(wǎng)絡連接而成的互聯(lián)網(wǎng)是非常相似的，圖中的一個城市相當于互聯(lián)網(wǎng)中的一個網(wǎng)絡，連接城市的公路相當于連接網(wǎng)絡的介質(zhì)，每條路上都有一個負責選路的路由器，這樣我們可以把圖中所示的交通圖對應成下圖所示的網(wǎng)絡互聯(lián)圖。2022/12/9402.2.1IP互聯(lián)原理在圖中有六個城市，它們之間通過圖中2.2.1IP互聯(lián)原理網(wǎng)絡互聯(lián)網(wǎng)2022/12/9412.2.1IP互聯(lián)原理網(wǎng)絡互聯(lián)網(wǎng)2022/12/9412.2.1IP互聯(lián)原理前面在交通圖中所述的兩種不同送信(通信)過程，正好與網(wǎng)絡互聯(lián)的兩種解決方案相對應。這兩種網(wǎng)絡互聯(lián)方案是：面向連接的(Connect-oriented)和無連接的(Connectionless)。面向連接的解決方案要求在通信的源端和目標端之間建立一條邏輯通路，一般稱為虛電路(VirtualCircuit)，源端和目標端之間通信時的所有信息都通過該通路傳輸，這與交通圖中送信過程的第一種方式類似。這種方式看似簡單，易于實現(xiàn)，但其最大的缺點是如果不能保證虛電路中沿途經(jīng)過的節(jié)點都能可靠地發(fā)送數(shù)據(jù)，就可能使網(wǎng)絡崩潰。由于互聯(lián)網(wǎng)所連網(wǎng)絡的復雜性和多樣性，因而很難保證所有節(jié)點都能可靠地發(fā)送數(shù)據(jù)。2022/12/9422.2.1IP互聯(lián)原理前面在交通圖中所述的兩種不同送信(2.2.1IP互聯(lián)原理無連接的互聯(lián)網(wǎng)解決方案與交通圖中送信過程的第二種方式類似，它在源端和目標端之間不建立一條邏輯通路，而送到網(wǎng)絡中的每個分組帶有完整的目標主機地址，收到分組的節(jié)點(主要是路由器)根據(jù)目標地址和當前網(wǎng)絡狀況(如通信量等)，選擇一條合適的線路把分組發(fā)送到接近目標端的下一個節(jié)點，通過多個節(jié)點的轉(zhuǎn)發(fā)，最終把分組送達目標節(jié)點。使用這種方式時，由源端順序送出的各分組，由于每個分組在網(wǎng)絡中可能經(jīng)過不同的路徑到達目標端，所以先發(fā)出的分組不一定就先到達目標端，另外，也不能保證每個分組都能可靠地到達目標端。2022/12/9432.2.1IP互聯(lián)原理無連接的互聯(lián)網(wǎng)解決方案與交通圖中送2.2.1IP互聯(lián)原理無連接方式的優(yōu)點是顯而易見的，源端和目標端之間的通信可以通過多條通路進行，而不依賴于某一條通路，因此可靠性和通信效率高。另外，這種方式實現(xiàn)起來也比較簡單，適合于異構(gòu)網(wǎng)絡的互聯(lián)，因此被很多網(wǎng)絡廠商所使用。Internet使用的就是這種無連接的方式，由IP協(xié)議來實現(xiàn)。2022/12/9442.2.1IP互聯(lián)原理無連接方式的優(yōu)點是顯而易見的，源端2.2.1IP互聯(lián)原理利用信息隱蔽原理，在互聯(lián)網(wǎng)中把不同網(wǎng)絡的實現(xiàn)細節(jié)通過IP層隱藏起來，達到在網(wǎng)絡層邏輯上一致的目的，如下圖所示。2022/12/9452.2.1IP互聯(lián)原理利用信息隱蔽原理，在互聯(lián)網(wǎng)中把不同2.2.1IP互聯(lián)原理IP對不同數(shù)據(jù)幀的統(tǒng)一2022/12/9462.2.1IP互聯(lián)原理IP對不同數(shù)據(jù)幀的統(tǒng)一2022/2.2.2IP協(xié)議特點1）IP協(xié)議是一種無連接(Connectionless)不可靠(Unreliable)的數(shù)據(jù)報傳輸協(xié)議。2）IP互聯(lián)網(wǎng)中的計算機沒有主次之分，所有主機地位平等(因為惟一標識它們的是IP地址)，當然從邏輯上來說，所有網(wǎng)絡(不管規(guī)模大小)也沒有主次之分。3）IP互聯(lián)網(wǎng)沒有確定的拓撲結(jié)構(gòu)。2022/12/9472.2.2IP協(xié)議特點1）IP協(xié)議是一種無連接(Conn2.2.2IP協(xié)議特點4）在IP互聯(lián)網(wǎng)中的任何一臺主機，都至少有一個獨一無二的IP地址，有多個網(wǎng)絡接口卡的計算機每個接口可以有一個IP地址，這樣一臺主機可能就有多個IP地址。有多個IP地址的主機叫多宿主機(Multi-homeHost)。5）在互聯(lián)網(wǎng)中有IP地址的設(shè)備不一定就是一臺計算機，如IP路由器、網(wǎng)關(guān)等，因為與互聯(lián)網(wǎng)有獨立連接的設(shè)備都要有IP地址。2022/12/9482.2.2IP協(xié)議特點4）在IP互聯(lián)網(wǎng)中的任何一臺主機，2.2.3IP地址的格式IP地址的組成：IP地址長度：32bits（4個字節(jié)），組成:網(wǎng)絡地址（NetworkID）—標識主機所在的網(wǎng)絡主機地址（HostID）—標識在該網(wǎng)絡上的主機網(wǎng)絡地址主機地址32Bits8Bits8Bits8Bits8Bits2022/12/9492.2.3IP地址的格式IP地址的組成：網(wǎng)絡地址2.2.3IP地址的格式IP地址的表示:每個字節(jié)以十進制數(shù)表示，4個十進制數(shù)之間用小數(shù)點區(qū)分。

611001010011100000000000001001102022/12/9502.2.3IP地址的格式IP地址的表示:2022.2.3IP地址的格式二進制與十進制的轉(zhuǎn)化27262524232221201286432168421111010011*1281*641*320*161*80*40*21*164320233010128+++++++8例子：2022/12/9512.2.3IP地址的格式二進制與十進制的轉(zhuǎn)化27262522.2.4IP地址的定義所有的IP地址都由國際組織NIC（NetworkInformationCenter）負責統(tǒng)一分配，目前全世界共有三個這樣的網(wǎng)絡信息中心：INTERNIC：負責美國及其它地區(qū)RIPE-NIC：負責歐洲地區(qū)APNIC：負責亞太地區(qū)，總部設(shè)在日本東京大學2022/12/9522.2.4IP地址的定義所有的IP地址都由國際組織NIC（2.2.4IP地址的定義IP地址介紹IP地址唯一標示一臺網(wǎng)絡設(shè)備公共地址（PublicAddress）在一個公共性網(wǎng)絡上傳輸數(shù)據(jù)，必須使用公共地址，這些地址在網(wǎng)上是唯一的。如Internet上，需向ISP申請分配公共地址，各ISP都要從更上一層的地址注冊機構(gòu)申請。2022/12/9532.2.4IP地址的定義IP地址介紹2022/12/9532.2.4IP地址的定義私有地址（PrivateAddress）不能直接與Internet連接的地址，解決公共地址短缺的問題，RFC1918規(guī)定了3種私有地址：1個A類地址：16個B類地址：到256個C類地址：到內(nèi)部網(wǎng)使用，通過代理（Proxy）或網(wǎng)絡地址翻譯（NetworkAddressTranslation）等系統(tǒng)將私有地址轉(zhuǎn)換成公共地址，從而連接到Internet。11442022/12/9542.2.4IP地址的定義私有地址（PrivateAddr2.2.5IP地址分類~55

~55

~55~55~552022/12/9552.2.5IP地址分類~.5IP地址分類2022/12/9562.2.5IP地址分類2022/12/9562.2.6特殊IP地址1、網(wǎng)絡地址：主機標識位全部為0的地址從不分配給單個主機，而是作為網(wǎng)絡本身的標識。例如：主機36所在網(wǎng)絡的網(wǎng)絡地址為。網(wǎng)絡地址00000000主機地址2022/12/9572.2.6特殊IP地址1、網(wǎng)絡地址：網(wǎng)絡地址00000002.2.6特殊IP地址55(DirectedBroadcast)55(LocalNetworkBroadcast)X55(AllSubnetsBroadcast)2022/12/9582.2.6特殊IP地址.6特殊IP地址2、直接廣播地址:主機標識位全部為1的地址從不分配給單個主機，而是作為同網(wǎng)絡的廣播地址，例如：主機36所在網(wǎng)絡的廣播地址為55。一臺主機可以用直接廣播地址向任何指定的網(wǎng)絡直接廣播它的分組報文，即使發(fā)送和接站點不在同一個子網(wǎng)內(nèi)，也可以用廣播地址向某個子網(wǎng)上所有的主機廣播信息。每臺主機和路由器等設(shè)備都會接收和處理目的地址為本網(wǎng)廣播地址的分組報文。11111111網(wǎng)絡地址2022/12/9592.2.6特殊IP地址2、直接廣播地址:11111111網(wǎng)2.2.6特殊IP地址55(DirectedBroadcast)55(LocalNetworkBroadcast)X55(AllSubnetsBroadcast)2022/12/9602.2.6特殊IP地址.6特殊IP地址子網(wǎng)廣播地址:主機標識位全部為1，有特定子網(wǎng)號的地址。例如：目的子網(wǎng)掩碼為,IP地址為55就是一個子網(wǎng)廣播地址。2022/12/9612.2.6特殊IP地址子網(wǎng)廣播地址:2022/12/9612.2.6特殊IP地址55(DirectedBroadcast)55(LocalNetworkBroadcast)X55(AllSubnetsBroadcast)2022/12/9622.2.6特殊IP地址.6特殊IP地址全子網(wǎng)廣播地址：子網(wǎng)標識位和主機標識位全部為1。例如：目的子網(wǎng)掩碼為,IP地址為55就是一個全子網(wǎng)廣播地址。2022/12/9632.2.6特殊IP地址全子網(wǎng)廣播地址：2022/12/962.2.6特殊IP地址55(DirectedBroadcast)55(LocalNetworkBroadcast)X55(AllSubnetsBroadcast)2022/12/9642.2.6特殊IP地址.6特殊IP地址55(DirectedBroadcast)55(LocalNetworkBroadcast)X55(AllSubnetsBroadcast)2022/12/9652.2.6特殊IP地址.6特殊IP地址受限廣播地址(55)有限廣播地址被用在本網(wǎng)絡內(nèi)部廣播，這樣的數(shù)據(jù)報僅出現(xiàn)在本地網(wǎng)絡中，所有路由器不轉(zhuǎn)發(fā)該目的地址的數(shù)據(jù)報，主機在不知道自己的網(wǎng)絡地址的情況下，使有限廣播地址也可以向本子網(wǎng)上所有的其它主機發(fā)送消息。111111111111111111111111111111112022/12/9662.2.6特殊IP地址受限廣播地址(.6特殊IP地址55(DirectedBroadcast)55(LocalNetworkBroadcast)X55(AllSubnetsBroadcast)2022/12/9672.2.6特殊IP地址.6特殊IP地址00000000000000000000000000000000全0地址表示本主機，不可作為有效目的地址使用。3、本網(wǎng)絡本主機

網(wǎng)絡地址部分全0表示本網(wǎng)的某臺主機，不可作為有效目的地址使用。4、本網(wǎng)特定主機地址主機地址0000000000000000000000002022/12/9682.2.6特殊IP地址00000000000002.2.6特殊IP地址

回送地址(loopbackaddress)（A類地址）任何一個以數(shù)字127開頭的IP地址 如：127.any.any.any

任何程序用回送地址作為目的地址時，計算機上的協(xié)議軟件不會把該數(shù)據(jù)報向網(wǎng)絡上發(fā)送，而是把數(shù)據(jù)直接返回給本主機。不可作為有效地址出現(xiàn)在網(wǎng)絡上。問題:當網(wǎng)絡地址部分=全1時，該地址是否有效？5、回送地址01111111XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX111111111111111111111111主機地址2022/12/9692.2.6特殊IP地址回送地址(loopback2.2.6特殊IP地址特殊IP地址net-idhost-id源地址使用目的地址使用代表的意思00可以不可系統(tǒng)啟動時，用來指定本網(wǎng)絡上的本地主機0Host-id可以不可系統(tǒng)啟動時，用來指定當前網(wǎng)絡上的目的主機全1全1不可可以在當前網(wǎng)絡上的所有節(jié)點進行廣播(各路由器均不轉(zhuǎn)發(fā))net-id全1不可可以對指定網(wǎng)絡上的所有節(jié)點廣播127任何數(shù)可以不可回送地址，用作本地軟件回送測試(loopbacktest)之用，不在網(wǎng)上傳輸．2022/12/9702.2.6特殊IP地址特殊IP地址net-idhost-i2.2.6特殊IP地址IP地址使用原則網(wǎng)絡號不能全為1和全為0主機號不能全為1和全為0，全為1時表示廣播網(wǎng)絡號在INTERNET中網(wǎng)絡號是唯一主機號對于本地網(wǎng)絡中來說是唯一55表示廣播地址/8、/16--/16、/16為私有地址2022/12/9712.2.6特殊IP地址IP地址使用原則2022/12/972.2.7子網(wǎng)掩碼1、掩碼技術(shù)的提出IP地址最初使用兩層地址結(jié)構(gòu)(包括網(wǎng)絡地址和主機地址)，在這種結(jié)構(gòu)中A類和B類網(wǎng)絡所能容納的主機數(shù)非常龐大，但使用C類IP地址的網(wǎng)絡只能接入254臺主機。因此，人們提出了三層結(jié)構(gòu)的IP地址，把每個網(wǎng)絡可以進一步劃分成若干個子網(wǎng)(Subnet)，子網(wǎng)內(nèi)主機的IP地址由三部分組成，如下圖所示，把兩級IP地址結(jié)構(gòu)中的主機地址分割成子網(wǎng)地址和主機地址兩部分。2022/12/9722.2.7子網(wǎng)掩碼1、掩碼技術(shù)的提出2022/12/9722.2.7子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)IP地址結(jié)構(gòu)2022/12/9732.2.7子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)IP地址結(jié)構(gòu)2022/12/9732.2.7子網(wǎng)掩碼2、子網(wǎng)掩碼對于劃分了子網(wǎng)的網(wǎng)絡，子網(wǎng)地址是由兩級地址結(jié)構(gòu)中主機地址的若干位組成的，具體子網(wǎng)所占位數(shù)的多少，要根據(jù)子網(wǎng)的規(guī)模來決定。如果一個網(wǎng)絡內(nèi)的子網(wǎng)數(shù)較少，而子網(wǎng)內(nèi)主機數(shù)較多，就應該把兩級地址結(jié)構(gòu)中主機地址的大部分位分配給子網(wǎng)內(nèi)的主機，少量位用來表示子網(wǎng)號。那么，究竟在一個IP地址中哪些位用來表示網(wǎng)絡號，哪些位用來表示子網(wǎng)號，以及哪些位用來表示主機號呢，這就要使用子網(wǎng)掩碼(SubnetMask)來標識。2022/12/9742.2.7子網(wǎng)掩碼2、子網(wǎng)掩碼2022/12/9742.2.7子網(wǎng)掩碼區(qū)分IP地址的網(wǎng)絡ID和主機ID。用連續(xù)的“1”表示IP地址網(wǎng)絡ID，用連續(xù)的“0”表示主機ID，如：

11111111.11111111.11111111.00000000,我們平時使用時用進行表示。區(qū)分是本地主機還是遠程主機，本地主機發(fā)送不經(jīng)過路由器，若是遠程主機則將請求發(fā)送到路由器。說明：子網(wǎng)掩碼的簡寫形式：在IP地址后面加上“/n”，n為子網(wǎng)掩碼中“1”的位數(shù)，如/24。2022/12/9752.2.7子網(wǎng)掩碼區(qū)分IP地址的網(wǎng)絡ID和主機ID。用連續(xù)2.2.7子網(wǎng)掩碼NetworkInterfaceE0E1NewRoutingTable00600050E0E1172.162160NetworkHost..Subnet2022/12/9762.2.7子網(wǎng)掩碼NetworkInterface子網(wǎng)掩碼缺省掩碼A類地址B類地址C類地址2022/12/9772.2.7子網(wǎng)掩碼缺省掩碼2022/12/9772.2.7子網(wǎng)掩碼缺省時,并不使用子網(wǎng)16NetworkHost1720010101100111111111010110000010000111111110001000000000000000000001010000000000000000000000000001060

Network

Number2022/12/9782.2.7子網(wǎng)掩碼缺省時,并不使用子網(wǎng)16NetworkH2.2.7子網(wǎng)掩碼

路由器子網(wǎng)1子網(wǎng)212HubHub2022/12/9792.2.7子網(wǎng)掩碼路由器子網(wǎng)1子網(wǎng)2122.2.7子網(wǎng)掩碼0001000000IP地址HostIDNetworkID2022/12/9802.2.7子網(wǎng)掩碼.7子網(wǎng)掩碼

12

3

路由器2022/12/9812.2.7子網(wǎng)掩碼123路由器10.02.2.7子網(wǎng)掩碼

12

路由器2102101032022/12/9822.2.7子網(wǎng)掩碼12路由器子網(wǎng)掩碼3、子網(wǎng)劃分將網(wǎng)絡進一步劃分成獨立的組成部分，每個部分稱為這個網(wǎng)絡（或者更高一級子網(wǎng)）的子網(wǎng)。子網(wǎng)的設(shè)計是為了便于網(wǎng)絡的管理。對于A類和B類的地址可以把一個大網(wǎng)劃分成幾個子網(wǎng)，每個子網(wǎng)可以對應一個地理范圍或者區(qū)域，每個子網(wǎng)也可以對應一種不同的物理介質(zhì)。劃分子網(wǎng)以后，每個子網(wǎng)看起來象一個獨立的網(wǎng)絡。而對于遠程網(wǎng)絡而言，子網(wǎng)是透明的。2022/12/9832.2.7子網(wǎng)掩碼3、子網(wǎng)劃分2022/12/9832.2.7子網(wǎng)掩碼根據(jù)地理分布特點劃分子網(wǎng)易于組網(wǎng)技術(shù)的實現(xiàn)節(jié)約經(jīng)費根據(jù)網(wǎng)絡應用特點劃分將共享相同網(wǎng)絡資源的主機劃分成一個子網(wǎng)，可減少子網(wǎng)間的網(wǎng)絡傳輸流量，提高網(wǎng)絡性能。將具有相同安全密級程度的主機劃分為同一個子網(wǎng)，保障系統(tǒng)的安全。2022/12/9842.2.7子網(wǎng)掩碼根據(jù)地理分布特點劃分子網(wǎng)2022/12/2.2.7子網(wǎng)掩碼原則：將主機號借給網(wǎng)絡號，作為子網(wǎng)號使用。公式：劃分子網(wǎng)的個數(shù)：2n-2，n是網(wǎng)絡位向主機位所借的位數(shù)每個子網(wǎng)的主機數(shù)：2m-2,m是借位后所剩的主機位數(shù)。2022/12/9852.2.7子網(wǎng)掩碼原則：2022/12/9852.2.7子網(wǎng)掩碼劃分子網(wǎng)舉例116NetworkHost60

17220101011001111111110101100000100001111111100010000111111110000001010100000000000000000000000000010SubnetNetwork

Number1281922242402482522542552022/12/9862.2.7子網(wǎng)掩碼劃分子網(wǎng)舉例116NetworkHost2.2.7子網(wǎng)掩碼NetworkHost6092101011001111111110101100000100001111111100010000111111110000001010100000110000001000000000000010Subnet161722128Network

Number128192224240248252254255128192224240248252254255劃分子網(wǎng)舉例22022/12/9872.2.7子網(wǎng)掩碼NetworkHost.2.7子網(wǎng)掩碼4、子網(wǎng)設(shè)計舉例某公司組建在青島設(shè)立總公司，在北京、上海分別設(shè)立了分公司，在三地都已組建了局域網(wǎng)，計算機都在10臺以下。今申請了一段/24網(wǎng)段的地址，如何確保三地的局域網(wǎng)內(nèi)的計算機能夠通信，局域網(wǎng)之間的計算機也能夠通信？。2022/12/9882.2.7子網(wǎng)掩碼4、子網(wǎng)設(shè)計舉例2022/12/9882.2.7子網(wǎng)掩碼劃分原則：一個C類地址子網(wǎng)劃分可借位數(shù)在2-6位之間。每種子網(wǎng)劃分方案中有2個子網(wǎng)地址不可分配（子網(wǎng)地址=全0，子網(wǎng)地址=全1）每個子網(wǎng)中至少有2個主機地址不可分配，（主機地址=全0，主機地址=全1）例：3個子網(wǎng)，需借3位，共有23-2=6個有效子網(wǎng)每個子網(wǎng)中最多可有25-2=30臺主機地址2022/12/9892.2.7子網(wǎng)掩碼劃分原則：2022/12/9892.2.7子網(wǎng)掩碼xxxxxxxx網(wǎng)絡地址C類地址子網(wǎng)地址主機地址0000010100111001011101116個有效子網(wǎng)地址子網(wǎng)地址1子網(wǎng)地址2子網(wǎng)地址311111111111111111111111111100000子網(wǎng)掩碼24或用27個1表示2022/12/9902.2.7子網(wǎng)掩碼xxxxxxxx網(wǎng)絡地址C類地址子網(wǎng)2.2.7子網(wǎng)掩碼WAN上海北京青島2022/12/9912.2.7子網(wǎng)掩碼WAN上海北京青島2022/12/9912.2.7子網(wǎng)掩碼

采用子網(wǎng)地址結(jié)構(gòu)后，3個物理網(wǎng)段可以在同一個C類地址中進行IP地址分配，大大地提高了地址的利用率。

子網(wǎng)地址1=0012/273456

子網(wǎng)地址2=0104/275677子網(wǎng)地址3=0116/2789路由器2022/12/9922.2.7子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)地址1=0012.2.7子網(wǎng)掩碼網(wǎng)絡互聯(lián)網(wǎng)一個B類地址表示的一個網(wǎng)段能容納65000個主機地址

不進行子網(wǎng)劃分2022/12/9932.2.7子網(wǎng)掩碼網(wǎng)絡互聯(lián)網(wǎng)一個B類2.2.7子網(wǎng)掩碼進行劃分子網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)2022/12/9942.2.7子網(wǎng)掩碼進行劃分子網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)2.2.8IP地址總結(jié)10101100000100001010000000000010HostMaskSubnetBroadcastLastFirst609211617221602022/12/9952.2.8IP地址總結(jié)1010110000010000102.2.8IP地址總結(jié)1010110011111111000100001111111111111111101000001100000000000010HostMaskSubnetBroadcastLastFirst6092121617221602022/12/9962.2.8IP地址總結(jié)1010110011111111002.2.8IP地址總結(jié)1010110011111111000100001111111111111111101000001100000000000010HostMaskSubnetBroadcastLastFirst1231617221602022/12/9972.2.8IP地址總結(jié)1010110011111111002.2.8IP地址總結(jié)101011001111111100010000111111111111111110100000110000001000000000000010HostMaskSubnetBroadcastLastFirst609212341617221602022/12/9982.2.8IP地址總結(jié)1010110011111111002.2.8IP地址總結(jié)10101100111111110001000011111111111111111010000011000000100000000000001010111111HostMaskSubnetBroadcastLastFirst6092123451617221602022/12/9992.2.8IP地址總結(jié)1010110011111111002.2.8IP地址總結(jié)1010110011111111000100001111111111111111101000001100000010000000000000101011111110000001HostMaskSubnetBroadcastLastFirst60921234561617221602022/12/91002.2.8IP地址總結(jié)1010110011111111002.2.8IP地址總結(jié)101011001111111100010000111111111111111110100000110000001000000000000010101111111000000110111110HostMaskSubnetBroadcastLastFirst609212345671617221602022/12/91012.2.8IP地址總結(jié)1010110011111111002.2.8IP地址總結(jié)101011001111111110101100000100001111111100010000111111110000001010100000110000001000000000000010101011000001000000000010101111111010110000010000000000101000000110101100000100000000001010111110HostMaskSubnetBroadcastLastFirst6092123456781617221602022/12/91022.2.8IP地址總結(jié)1010110011111111102.2.8IP地址總結(jié)101011001111111110101100000100001111111100010000111111110000001010100000110000001000000000000010101011000001000000000010101111111010110000010000000000101000000110101100000100000000001010111110HostMaskSubnetBroadcastLastFirst6092123456781617221602891299092022/12/91032.2.8IP地址總結(jié)1010110011111111102.3IP數(shù)據(jù)報格式IP數(shù)據(jù)報格式2022/12/91042.3IP數(shù)據(jù)報格式IP數(shù)據(jù)報格式2022/12/9102.3.1IP數(shù)據(jù)報各字段的功能IP數(shù)據(jù)報中的每一個域包含了IP報文所攜帶的一些信息，正是用這些信息來完成IP協(xié)議功能的，現(xiàn)說明如下。1．版本號2．頭長度3．服務類型(TOS，TypeOfService)服務類型用8位二進制數(shù)表示，規(guī)定對本數(shù)據(jù)報的處理方式。服務類型字段的8位分成了5個子域，如圖2-10所示。(1)優(yōu)先權(quán)：占0～2位，這3位二進制數(shù)表示的數(shù)據(jù)范圍為000～111(0～7)。2022/12/91052.3.1IP數(shù)據(jù)報各字段的功能IP數(shù)據(jù)報中的每一個域包2.3.1IP數(shù)據(jù)報各字段的功能服務類型子域結(jié)構(gòu)2022/12/91062.3.1IP數(shù)據(jù)報各字段的功能服務類型子域結(jié)構(gòu)2022.3.1IP數(shù)據(jù)報各字段的功能(2)短延遲位D(Delay)：該位被置1時，數(shù)據(jù)報請求以短延時信道傳輸，0表示正常延時。(3)高吞吐量位T(Throughput)：該位被置1時，數(shù)據(jù)報請求以高吞吐量信道傳輸，0表示普通。(4)高可靠性位R(Reliability)：該位被置1時，數(shù)據(jù)報請求以高可靠性信道傳輸，0表示普通。(5)保留位：第6和第7位，目前未用，但需置0。應注意在有些實現(xiàn)中，可以使用第6位表示低成本。對不同應用，TOS的建議數(shù)據(jù)值列于下表中2022/12/91072.3.1IP數(shù)據(jù)報各字段的功能(2)短延遲位D(De2.3.1IP數(shù)據(jù)報各字段的功能

TOS建議使用數(shù)值2022/12/91082.3.1IP數(shù)據(jù)報各字段的功能 TOS建議使2.3.1IP數(shù)據(jù)報各字段的功能4．總長度總長度用16位二進制數(shù)表示，總長度字段是指整個IP數(shù)據(jù)報的長度，以字節(jié)為單位。5．生存時間(TTL，TimeToLive)生存時間用8位二進制數(shù)表示，它指定了數(shù)據(jù)報可以在網(wǎng)絡中傳輸?shù)淖铋L時間。在實際應用中為了簡化處理過程，把生存時間字段設(shè)置成了數(shù)據(jù)報可以經(jīng)過的最大路由器數(shù)。TTL的初始值由源主機設(shè)置(通常為32、64、128或者256)，一旦經(jīng)過一個處理它的路由器，它的值就減去1。當該字段的值減為0時，數(shù)據(jù)報就被丟棄，并發(fā)送ICMP報文通知源主機，這樣可以防止進入一個循環(huán)回路時，數(shù)據(jù)報無休止地傳輸。2022/12/91092.3.1IP數(shù)據(jù)報各字段的功能4．總長度2022/122.3.1IP數(shù)據(jù)報各字段的功能6．上層協(xié)議標識上層協(xié)議標識用8位二進制數(shù)表示，IP協(xié)議可以承載多種上層協(xié)議，目標端根據(jù)協(xié)議標識，就可以把收到的IP數(shù)據(jù)報送至TCP或UDP等處理此報文的上層協(xié)議。下表給出了常用的網(wǎng)際協(xié)議編號。2022/12/91102.3.1IP數(shù)據(jù)報各字段的功能6．上層協(xié)議標識20222.3.1IP數(shù)據(jù)報各字段的功能常用網(wǎng)際協(xié)議編號2022/12/91112.3.1IP數(shù)據(jù)報各字段的功能常用網(wǎng)際協(xié)議編號20222.3.1IP數(shù)據(jù)報各字段的功能7．校驗和校驗和用16位二進制數(shù)表示，這個域用于協(xié)議頭數(shù)據(jù)有效性的校驗，可以保證IP報頭區(qū)在傳輸時的正確性和完整性。8．源地址源地址是用32位二進制數(shù)表示的發(fā)送端IP地址。9．目的地址目的地址是用32位二進制數(shù)表示的目的端IP地址。2022/12/91122.3.1IP數(shù)據(jù)報各字段的功能7．校驗和2022/122.3.2IP數(shù)據(jù)報分片與重組1.最大傳輸單元MTU

下表列出了幾種常用網(wǎng)絡的MTU值。2022/12/91132.3.2IP數(shù)據(jù)報分片與重組1.最大傳輸單元MTU22.3.2IP數(shù)據(jù)報分片與重組2.分片下圖所示的一個IP數(shù)據(jù)報(假設(shè)數(shù)據(jù)區(qū)長度為1500字節(jié))被分成了三個IP數(shù)據(jù)報2022/12/91142.3.2IP數(shù)據(jù)報分片與重組2.分片2022/122.3.2IP數(shù)據(jù)報分片與重組IP數(shù)據(jù)報的分片過程2022/12/91152.3.2IP數(shù)據(jù)報分片與重組IP數(shù)據(jù)報的分片過程202.3.2IP數(shù)據(jù)報分片與重組分片后的IP數(shù)據(jù)報，其數(shù)據(jù)區(qū)是原IP數(shù)據(jù)報數(shù)據(jù)區(qū)的一個連續(xù)部分(一段)，頭部是原IP數(shù)據(jù)報頭部的復制，但與原來未分片的IP數(shù)據(jù)報頭部有兩點主要不同：標志和片偏移。1）

標志：在IP數(shù)據(jù)報的頭部，有一個叫標志的字段，用3位二進制數(shù)表示，如下圖所示IP數(shù)據(jù)報頭標志位2022/12/91162.3.2IP數(shù)據(jù)報分片與重組分片后的IP數(shù)據(jù)報，其數(shù)據(jù)2.3.2IP數(shù)據(jù)報分片與重組2）片偏移：

在上例中，IP數(shù)據(jù)報被分成3片之后，各片數(shù)據(jù)區(qū)在原來IP數(shù)據(jù)區(qū)中的位置用13位片偏移表示。3．重組當分了片的IP數(shù)據(jù)報被傳輸?shù)阶罱K目標主機時，目標主機要對收到的各分片重新進行組裝，以恢復成源主機發(fā)送時的IP數(shù)據(jù)報，這個過程叫IP數(shù)據(jù)報的重組。在IP數(shù)據(jù)報頭部中，標識用16位二進制數(shù)表示，它惟一地標識主機發(fā)送的每一份數(shù)據(jù)報。2022/12/91172.3.2IP數(shù)據(jù)報分片與重組2）片偏移：2022/122.3.2IP數(shù)據(jù)報分片與重組目標端主機重組數(shù)據(jù)報的原理是：根據(jù)標識可以確定收到的分片屬于原來哪個IP數(shù)據(jù)報；根據(jù)標志字段的片未完MF子字段可以確定分片是不是最后一個分片；根據(jù)偏移量就可以確定分片在原數(shù)據(jù)報中的位置。2022/12/91182.3.2IP數(shù)據(jù)報分片與重組目標端主機重組數(shù)據(jù)報的原理2.3.3IP數(shù)據(jù)報選項IP數(shù)據(jù)報選項主要有兩大功能：一是可以用來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)報傳輸過程的控制，如規(guī)定數(shù)據(jù)報要經(jīng)過的路由；二是進行網(wǎng)絡測試，如一個數(shù)據(jù)報傳輸過程中經(jīng)過了哪些路由器。IP選項域共分為四大類，如下表所示。2022/12/91192.3.3IP數(shù)據(jù)報選項IP數(shù)據(jù)報選項主要有兩大功能：一2.3.3IP數(shù)據(jù)報選項IP數(shù)據(jù)報選項2022/12/91202.3.3IP數(shù)據(jù)報選項IP數(shù)據(jù)報選項2022/12/92.3.3IP數(shù)據(jù)報選項IP數(shù)據(jù)報選項由三個部分組成：選項碼、選項長度和選項數(shù)據(jù)，如下圖所示。IP數(shù)據(jù)報頭標志位2022/12/91212.3.3IP數(shù)據(jù)報選項IP數(shù)據(jù)報選項由三個部分組成：選2.3.3IP數(shù)據(jù)報選項1）復制：占1位，用來控制一個帶有選項的IP數(shù)據(jù)報被分片后對選項的處理方式。如果該位被置1，將選項復制到所有分片中；被置0，將選項僅復制到第一個分片中。2）

選項類和選項號：選項類占2位，選項號占5位，用于確定該選項是哪類選項中的哪個選項，其實就是用于確定該選項的功能，可參見上表。2022/12/91222.3.3IP數(shù)據(jù)報選項1）復制：占1位，用來控制一個帶2.3.3IP數(shù)據(jù)報選項1．源路由選擇所謂源路由選擇(SourceRouting)，是指IP數(shù)據(jù)報在互聯(lián)網(wǎng)中傳輸時，所經(jīng)過的路由是由發(fā)出IP數(shù)據(jù)報的源主機指定的，以區(qū)別于數(shù)據(jù)報在互聯(lián)網(wǎng)中傳輸時由路由器的IP層自動尋徑所得到的路由。通過設(shè)置源路由選擇選項，可以測試網(wǎng)絡中指定路由的連通性，以使數(shù)據(jù)報繞開出錯的網(wǎng)絡，也可用于測試特定網(wǎng)絡的吞吐量。源路由選擇分為兩類，一類是嚴格源路由選擇(StrictSourceRouting)，另一類是寬松源路由選擇(LooseSourceRouting)。2022/12/91232.3.3IP數(shù)據(jù)報選項1．源路由選擇2022/12/92.3.3IP數(shù)據(jù)報選項1）嚴格源路由選擇。嚴格源路由選擇選項格式如下圖所示。2）寬松源路由選擇。2022/12/91242.3.3IP數(shù)據(jù)報選項1）嚴格源路由選擇。嚴格源路由選2.3.3IP數(shù)據(jù)報選項IP數(shù)據(jù)報頭中嚴格源路由選擇選項格式2022/12/91252.3.3IP數(shù)據(jù)報選項IP數(shù)據(jù)報頭中嚴格源路由選擇選項2.3.3IP數(shù)據(jù)報選項2．記錄路由3．記錄時間戳時間戳選項的格式與源路由選擇選項類似，如下圖所示。2022/12/91262.3.3IP數(shù)據(jù)報選項2．記錄路由2022/12/92.3.3IP數(shù)據(jù)報選項IP數(shù)據(jù)報頭中時間戳選項格式2022/12/91272.3.3IP數(shù)據(jù)報選項IP數(shù)據(jù)報頭中時間戳選項格式202.3.3IP數(shù)據(jù)報選項時間戳選項的選項碼為0x44。選項長度表示選項的總長度(一般為36或40)，指針指向下一個可用空間的指針(值為5、9、13等)。接下來的兩個字段各占4位：溢出字段OF(OverFlow)表示因時間戳選項數(shù)據(jù)區(qū)空間不夠而未能記錄下來的時間戳個數(shù)；標志字段FL用于控制時間戳選項的格式，其值的含義如下表所示。2022/12/91282.3.3IP數(shù)據(jù)報選項時間戳選項的選項碼為0x44。選2.3.3IP數(shù)據(jù)報選項時間戳選項標志字段含義2022/12/91292.3.3IP數(shù)據(jù)報選項時間戳選項標志字段含義2022/2.3.3IP數(shù)據(jù)報選項時間戳選項提供了IP數(shù)據(jù)報傳輸中的時域參數(shù)，可用于分析網(wǎng)絡吞吐量、擁塞情況和負載情況等。在ping網(wǎng)絡命令中提供了對嚴格源路由選擇、寬松源路由選擇和記錄時間戳的支持，讀者可以使用ping的幫助信息來查看這些參數(shù)。使用ping命令的這些功能，可以幫助讀者理解IP數(shù)據(jù)報頭選項。最后要說明，并非所有的主機和路由器都支持這些選項。另外，如果一個選項字段不是以32位二進制數(shù)為界限的，則要在最后插入值為0的填充字符。這樣就保證了IP頭部始終是32位二進制的整數(shù)倍，這是因為頭部長度是以32位二進制數(shù)為計數(shù)單位的。2022/12/91302.3.3IP數(shù)據(jù)報選項時間戳選項提供了IP數(shù)據(jù)報傳輸中2.4傳輸層協(xié)議TCP/UDPTCP(TransmissionControlProtocol)和UDP(UserDatagramProtocol)協(xié)議屬于傳輸層協(xié)議。TCP提供IP環(huán)境下的數(shù)據(jù)可靠傳輸，它提供的服務包括數(shù)據(jù)流傳送、可靠性、有效流控、全雙工操作和多路復用。通過面向連接、端到端和可靠的數(shù)據(jù)包發(fā)送。通俗說，它是事先為所發(fā)送的數(shù)據(jù)開辟出連接好的通道，然后再進行數(shù)據(jù)發(fā)送；UDP則不為IP提供可靠性、流控或差錯恢復功能。一般來說，TCP對應的是可靠性要求高的應用，而UDP對應的則是可靠性要求低、傳輸經(jīng)濟的應用。2022/12/91312.4傳輸層協(xié)議TCP/UDPTCP(Transmiss2.4.1端到端通信和端口號端到端通信在互聯(lián)網(wǎng)中，任何兩臺通信的主機之間，從源端到目標端的信道都是由一段一段的點到點通信線路組成的(一個局域網(wǎng)中兩臺主機通信時只有一段點到點的線路)。如下圖所示。2022/12/91322.4.1端到端通信和端口號端到端通信2022/12/9132.4.1端到端通信和端口號傳輸層端到端通信2022/12/91332.4.1端到端通信和端口號傳輸層端到端通信2022/12/2.4.1端到端通信和端口號點到點通信是由網(wǎng)絡互聯(lián)層來實現(xiàn)的，網(wǎng)絡互聯(lián)層只屏蔽了不同網(wǎng)絡之間的差異，構(gòu)建了一個邏輯上的通信網(wǎng)絡，因此它只解決了數(shù)據(jù)通信問題。端到端通信是建立在點到點通信基礎(chǔ)之上的，它是比網(wǎng)絡互聯(lián)層通信更高一級的通信方式，完成應用程序(進程)之間的通信。端到端的通信是由傳輸層來實現(xiàn)的。2022/12/91342.4.1端到端通信和端口號點到點通信是由網(wǎng)絡互聯(lián)層來實現(xiàn)的2.4.1端到端通信和端口號傳輸層端口為了識別傳輸層之上不同的網(wǎng)絡通信程序(進程)，傳輸層引入了端口的概念。在一臺主機上，要進行網(wǎng)絡通信的進程首先要向系統(tǒng)提出動態(tài)申請，由系統(tǒng)(操作系統(tǒng)內(nèi)核)返回一個本地惟一的端口號，進程再通過系統(tǒng)調(diào)用把自己和這個特定的端口聯(lián)系在一起，這個過程叫綁定(Binding)。這樣，每個要通信的進程都與一個端口號對應，傳輸層就可以使用其報文頭中的端口號，把收到的數(shù)據(jù)送到不同的應用程序，如下圖所示。2022/12/91352.4.1端到端通信和端口號傳輸層端口2022/12/9132.4.1端到端通信和端口號傳輸層端到端通信2022/12/91362.4.1端到端通信和端口號傳輸層端到端通信2022/122.4.1端到端通信和端口號在TCP/IP協(xié)議中，傳輸層使用的端口號用一個16位的二進制數(shù)表示。因此，在傳輸層如果使用TCP協(xié)議進行進程通信，則可用的端口號共有216個。由于UDP也是傳輸層一個獨立于TCP的協(xié)議，因此使用UDP協(xié)議時也有216個不同的端口。一些常用服務的TCP和UDP的眾所周知端口號見下表2022/12/91372.4.1端到端通信和端口號在TCP/IP協(xié)議中，傳輸層使用2.4.1端到端通信和端口號常用的眾所周知的TCP端口號2022/12/91382.4.1端到端通信和端口號常用的眾所周知的TCP端口號202.4.1端到端通信和端口號常用的眾所周知的UDP端口號2022/12/91392.4.1端到端通信和端口號常用的眾所周知的UDP端口號202.4.1端到端通信和端口號256～1023之間的端口號通常都是由Unix系統(tǒng)占用的，以提供一些特定的Unix服務?，F(xiàn)在IANA(TheInternetAssignedNumbersAuthority，互聯(lián)網(wǎng)數(shù)字分配機構(gòu))管理1～1023之間所有的端口號。任何TCP/IP實現(xiàn)所提供的服務都使用1～1023之間的端口號?？蛻舳丝谔栍址Q為臨時端口號(即存在時間很短暫)。這是因為客戶端口號是在客戶程序要進行通信之前，動態(tài)地從系統(tǒng)申請的一個端口號，然后以該端口號為源端口，使用某個眾所周知的端口號為目標端口號(如在TCP協(xié)議上要進行文件傳輸時使用21)進行客戶端到服務器端的通信。綜上所述，我們知道兩臺要通信的主機，每一端要使用一個二元地址(IP地址，端口號)才可以完成它們之間的通信。2022/12/91402.4.1端到端通信和端口號256～1023之間的端口號通常2.4.2用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDPUDP數(shù)據(jù)報的封裝及其格式UDP協(xié)議在工作時是建立在IP協(xié)議之上的，UDP從進程的緩沖區(qū)接收進程每一次產(chǎn)生的輸出，對每次輸出都生成一個UDP數(shù)據(jù)報，然后把生成的UDP數(shù)據(jù)報直接封裝在IP數(shù)據(jù)報中進行傳輸，因此在傳輸層使用UDP協(xié)議時，發(fā)送端不需要發(fā)送緩沖區(qū)，如下圖所示。2022/12/91412.4.2用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDPUDP數(shù)據(jù)報的封裝及其格式22.4.2用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDPUDP數(shù)據(jù)報的封裝2022/12/91422.4.2用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDPUDP數(shù)據(jù)報的封裝20222.4.2用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP被封裝在IP中的UDP數(shù)據(jù)報通過網(wǎng)絡傳輸?shù)侥繕酥鳈C的IP層后，由目標主機的UDP層根據(jù)目標端口號送到接收該數(shù)據(jù)的相應進程。UDP數(shù)據(jù)報的格式如下圖所示。2022/12/91432.4.2用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP被封裝在IP中的UDP數(shù)據(jù)報2.4.2用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDPUDP數(shù)據(jù)報格式2022/12/91442.4.2用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDPUDP數(shù)據(jù)報格式2022/2.4.2用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDPUDP協(xié)議的特點從UDP協(xié)議的數(shù)據(jù)報格式可以看出，UDP對數(shù)據(jù)的封裝非常簡單，主要是增加了端口號與校驗和，然后就可以直接通過IP層進行傳輸了，因此它具有以下特點：1）UDP是一種無連接、不可靠的數(shù)據(jù)報傳輸服務協(xié)議。2）UDP對數(shù)據(jù)傳輸過程中惟一的可靠保證措施是進行差錯校驗，如果發(fā)生差錯，則只是簡單地拋棄該數(shù)據(jù)報。3）如果目標端收到的UDP數(shù)據(jù)報中的目標端口號不能與當前已使用的某端口號匹配，則將該數(shù)據(jù)報拋棄，并發(fā)送目標端口不可達的ICMP差錯報文。2022/12/91452.4.2用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDPUDP協(xié)議的特點2022/12.4.2用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP4）UDP協(xié)議在設(shè)計時的簡單性，是為了保證UDP在工作時的高效性和低延時性。因此，在服務質(zhì)量較高的網(wǎng)絡中(如局域網(wǎng))，UDP可以高效地工作。5）UDP常用于傳輸延時小，對可靠性要求不高，有少量數(shù)據(jù)要進行傳輸?shù)那闆r，如DNS(域名服務)、TFTP(簡單文件傳輸)等。2022/12/91462.4.2用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP4）UDP協(xié)議在設(shè)計時的簡單2.4.3傳輸控制協(xié)議TCPTCP報文段格式TCP報文段(常稱為段)與UDP數(shù)據(jù)報一樣也是封裝在IP中進行傳輸?shù)?，只是IP報文的數(shù)據(jù)區(qū)為TCP報文段。TCP報文段的格式如下圖所示。2022/12/91472.4.3傳輸控制協(xié)議TCPTCP報文段格式2022/12/2.4.3傳輸控制協(xié)議TCPTCP報文段的格式2022/12/91482.4.3傳輸控制協(xié)議TCPTCP報文段的格式2022/122.4.3傳輸控制協(xié)議TCP1．TCP?源端口號TCP源端口號長度為16位，用于標識發(fā)送方通信進程的端口。目標端在收到TCP報文段后，可以用源端口號和源IP地址標識報文的返回地址。2．TCP目標端口號TCP目標端口號長度為16位，用于標識接收方通信進程的端口。源端口號與IP頭部中的源端IP地址，目標端口號與目標端IP地址，這4個數(shù)就可以惟一確定從源端到目標端的一對TCP連接。2022/12/91492.4.3傳輸控制協(xié)議TCP1．TCP?源端口號2022/12.4.3傳輸控制協(xié)議TCP3．序列號序列號長度為32位，用于標識TCP發(fā)送端向TCP接收端發(fā)送數(shù)據(jù)字節(jié)流的序號。4．確認號確認號長度為32位。5．頭部長度該字段用4位二進制數(shù)表示TCP頭部的長短，它以32位二進制數(shù)為一個計數(shù)單位。TCP頭部長度一般為20個字節(jié)，因此通常它的值為5。2022/12/91502.4.3傳輸控制協(xié)議TCP3．序列號2022/12/9152.4.3傳輸控制協(xié)議TCP6．保留保留字段長度為6位，該域必須置0，準備為將來定義TCP新功能時使用。7．標志標志域長度為6位，每1位標志可以打開或關(guān)閉一個控制功能，這些控制功能與連接的管理(3.3.2小節(jié)講述)和數(shù)據(jù)傳輸控制有關(guān)，其內(nèi)容如下所述：URG：緊急指針標志，置1時緊急指針有效。ACK：確認號標志，置1時確認號有效。如果ACK為0，那么TCP頭部中包含的確認號字段應被忽略。2022/12/91512.4.3傳輸控制協(xié)議TCP6．保留2022/12/91512.4.3傳輸控制協(xié)議TCPPSH：push操作標志，當置1時表示要對數(shù)據(jù)進行push操作。RST：連接復位標志，表示由于主機崩潰或其他原因而出現(xiàn)錯誤