TCPIP-傳輸控制協(xié)議因特網(wǎng)互聯(lián)協(xié)議

TransmissionControlProtocol/InternetProtocolOutline2.1 TCP/IP的歷史2.2 TCP/IP網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)2.3 IP尋址2.4 IP子網(wǎng)2.5 無類域間路由(CIDR)2.6 可變長(zhǎng)度子網(wǎng)掩碼(VLSM)2.1TCP/IP歷史1969年，TCP/IP（傳輸控制協(xié)議/因特網(wǎng)協(xié)議）是由美國國防部（DoD）創(chuàng)建的。主要是用于確保數(shù)據(jù)的完整性和在毀滅性戰(zhàn)爭(zhēng)中維持通信。1970年，ARPANET主機(jī)開始使用網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議（NCP)，這就是后來的傳輸控制協(xié)議（TCP）的雛形。1972年，Telnet協(xié)議推出。Telnet用于終端仿真以連接相異的系統(tǒng)。1973年，文件傳輸協(xié)議（FTP）推出。FTP用于在相異的系統(tǒng)之間交換文件。1974年，傳輸控制協(xié)議（TCP）被詳細(xì)規(guī)定下來。TCP取代NCP，它為人們提供了更可靠的通信服務(wù)。1981年，Internet協(xié)議（IP）（又稱IPv4）被詳細(xì)規(guī)定下來。IP為端到端傳遞提供尋址和路由功能。1982年，國防通信署（DCA）和ARPA建立了傳輸控制協(xié)議（TCP）和Internet協(xié)議（IP）作為TCP/IP協(xié)議套件。1983年，ARPANET將NCP替換為TCP/IP。1984年，域名系統(tǒng)（DNS）推出。DNS可將域名解析為IP地址1995年，Internet服務(wù)提供商（ISP）開始向企業(yè)和個(gè)人提供Internet接入。1996年，超文本傳送協(xié)議（HTTP）推出。萬維網(wǎng)使用HTTP。1996年，第一套IP版本6（IPv6）標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布。2.2 TCP/IP網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)IPICMPIGMPARPUDPTCP2.2.2 HostToHostLayer1 TCPTCP（TransmissionControlProtocol,傳輸控制協(xié)議)是一種面向連接的可靠協(xié)議。IPICMPIGMPARPUDPTCP（1）TCP數(shù)據(jù)格式Sourceport（16)Destinationport（16)Sequencenumber（32)Header

length（4)Acknowledgementnumber（32)Reserved（6)Codebits（6)Window（16)Checksum（16)Urgent（16)Options（0or32ifany)Data（varies)20

BytesBit0Bit15Bit16Bit31（2）TCP的三次握手（three-wayhandshake）發(fā)送SYN(seq=100ctl=SYN)接收SYN發(fā)送SYN,ACK(seq=300ack=101ctl=syn,ack)建立會(huì)話(seq=101ack=301ctl=ack)HostAHostB123接收SYN（3）TCP的確認(rèn)發(fā)送方

接收方發(fā)送1接收1發(fā)送ACK2發(fā)送2接收2發(fā)送ACK3發(fā)送3接收3滑動(dòng)窗口=1（4）TCP端口號(hào)源端口目標(biāo)端口…HostA102823…SPDPHostZTelnetZ目標(biāo)端口=23.

（5）TCP的順序號(hào)和確認(rèn)號(hào)（6）TCP的窗口Windowsize=3Send2Windowsize=3Send1Windowsize=3Send3ACK3Windowsize=2數(shù)據(jù)3被丟棄Windowsize=3Send4Windowsize=3Send3ACK5Windowsize=2接收方發(fā)送方2 UDPUDP（UserDatagramProtocol,用戶數(shù)報(bào)協(xié)議)是一種非面向連接的不可靠協(xié)議

UDPTCPIPICMPIGMPARPUDP的數(shù)據(jù)格式?jīng)]有順序號(hào)和確認(rèn)號(hào)Sourceport（16)Destinationport（16)Length（16)Data（ifany)1Bit0Bit15Bit16Bit31Checksum（16)8

Bytes3 端口號(hào)（PortNumber）端口號(hào)（續(xù)）端口號(hào)（續(xù)）常用應(yīng)用層協(xié)議的端口號(hào)TCP端口號(hào)F

T

P傳輸層T

E

L

N

E

TD

N

SS

N

M

PT

F

T

PS

M

T

PUDP應(yīng)用層2023255369161R

I

P520212.2.3 InternetLayerIP（InternetProtocol，互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議）ICMP（InternetControlMessageProtocol，互聯(lián)網(wǎng)控制信息協(xié)議）ARP（AddressResolutionProtocol，地址解析協(xié)議）RARP（ReverseAddressResolutionProtocol，逆向地址解析協(xié)議）DHCP（

DynamicHostConfigurationProtocol，動(dòng)態(tài)主機(jī)分配協(xié)議）1 IP（InternetProtocol，因特網(wǎng)協(xié)議）IP是非面向連接的不可靠協(xié)議。IP關(guān)注每個(gè)數(shù)據(jù)包的地址。通過使用路由表，IP可以決定一個(gè)數(shù)據(jù)包將發(fā)送給哪一個(gè)被選擇好的后續(xù)最佳路徑。IP是從主機(jī)到主機(jī)層接收數(shù)據(jù)段的，必要時(shí)再將它們分成數(shù)據(jù)報(bào)（即數(shù)據(jù)包）。然后接收方的IP再重新組合數(shù)據(jù)報(bào)為數(shù)據(jù)段。（1）IP包的格式Protocol字段Determinesdestinationupper-layerprotocolTransport

LayerInternet

LayerTCPUDPProtocol

NumbersIP176協(xié)議號(hào)（2）IP包的分片數(shù)據(jù)包是被封裝在物理幀中傳輸?shù)模瑢?duì)于網(wǎng)絡(luò)硬件來說，它們對(duì)一個(gè)物理幀的可傳輸數(shù)據(jù)量都規(guī)定了一個(gè)上限值，這個(gè)上限值就是最大傳輸單元，即數(shù)據(jù)包的MTU（maximumtransferunit）。例如：源于令牌環(huán)網(wǎng)的數(shù)據(jù)包最大傳輸單元（MTU）為4500字節(jié)、以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)包最大傳輸單元為1500字節(jié)、FDDI的數(shù)據(jù)包最大傳輸單元為4770字節(jié)。如果數(shù)據(jù)包的大小比互聯(lián)網(wǎng)中最大網(wǎng)絡(luò)的MTU要大，它是無法被封裝到幀中去的；相反如果數(shù)據(jù)包的大小被限制為互連網(wǎng)中最小網(wǎng)絡(luò)的MTU，這種做法也是很不經(jīng)濟(jì)的（因?yàn)樵诖驧TU的網(wǎng)絡(luò)上，會(huì)造成帶寬浪費(fèi)）IP包的分片和重組ICMP

（InternetControlmessageProtocol，因特網(wǎng)控制信息協(xié)議）ApplicationTransportInternetDataLinkPhysicalDestination

UnreachableEcho（Ping)OtherICMP1（1）ICMP包的格式（2）ICMP信息類型3 ARP（AddressResolutionProtocol，地址解析協(xié)議）映射IPEthernetLocalARPIP:Ethernet:0800.0020.1111IP:=???我知道你的請(qǐng)求，這是我的物理地址我需要知道的物理地址.4 RARP（ReverseAddressResolutionProtocol，逆向地址解析協(xié)議）映射Ethernet IPEthernet:0800.0020.1111IP:5Ethernet:0800.0020.1111IP=???我的地址是多少？我聽到了廣播你的地址是5.2.3 IP尋址IP地址是IP網(wǎng)絡(luò)上每臺(tái)計(jì)算機(jī)的數(shù)字標(biāo)識(shí)符。它指明了在此網(wǎng)絡(luò)上某個(gè)設(shè)備的位置。IP尋址允許在某網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)與另一個(gè)不同網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)進(jìn)行通信，并在此過程中無需考慮這兩臺(tái)主機(jī)所在具體局域網(wǎng)的類型差異。2.3.1 IP地址的表示方法一個(gè)IP地址包含有32位信息。地址的數(shù)量為232個(gè)這些位通常被分割為4個(gè)部分,被稱為八位位組或字節(jié)，每一部分包含一個(gè)字節(jié)(8位)?？梢允褂孟旅?種不同的方式來描述一個(gè)IP地址：

點(diǎn)分十進(jìn)制，如：6

二進(jìn)制，如：10101l00.00010000.00011110.00111000

十六進(jìn)制，如：AC.10.1E.382.3.2 IP地址的分類類別w的值

網(wǎng)絡(luò)數(shù)量每網(wǎng)絡(luò)主機(jī)數(shù)A1-12612616,777,214B128-19116,38465,534C192-2232,097,152254D224-239*注：為多播尋址保留E240-254*注：

為實(shí)驗(yàn)性應(yīng)用保留2.3.3 保留IP地址：本地回環(huán)(loopback)測(cè)試地址；55：廣播地址；：代表任何網(wǎng)絡(luò)；主機(jī)地址全為0：網(wǎng)絡(luò)地址，代表該網(wǎng)段的所有主機(jī)；主機(jī)地址全為1：廣播地址。2.3.4 分層的IP尋址方案IP地址通常被分為兩部分：網(wǎng)絡(luò)號(hào)主機(jī)號(hào)1 網(wǎng)絡(luò)號(hào)（NetworkID）網(wǎng)絡(luò)號(hào)唯一指定了每個(gè)網(wǎng)絡(luò)，同一網(wǎng)絡(luò)中的每臺(tái)計(jì)算機(jī)都共享相同的網(wǎng)絡(luò)地址,并用它作為自己IP地址的一部分。例如：IP地址6中172.16就是網(wǎng)絡(luò)號(hào)。2 主機(jī)號(hào)（HostID）主機(jī)號(hào)/節(jié)點(diǎn)號(hào)是在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中用來標(biāo)識(shí)每臺(tái)計(jì)算機(jī)的，它是一個(gè)唯一的標(biāo)識(shí)符。這個(gè)地址的主機(jī)部分必須唯一，因?yàn)橄鄬?duì)于網(wǎng)絡(luò)(可以把它理解為一個(gè)組)而言它是用來獨(dú)立標(biāo)識(shí)指定計(jì)算機(jī)的。主機(jī)號(hào)地址部分為全0時(shí)表示網(wǎng)絡(luò)地址；主機(jī)號(hào)地址為全1時(shí)表示廣播地址。例如IP地址6中，30.56就是主機(jī)號(hào)。A B C類地址的特征wxyzClassANetworkIDHostIDClassBNetworkIDHostIDClassCNetworkIDHostID2.3.5 子網(wǎng)掩碼（SubnetMask）網(wǎng)絡(luò)類型子網(wǎng)掩碼A類B類C類子網(wǎng)掩碼的作用IP 19 1000000.10101000.01110010.01110111Mask 11111111.11111111.11111111.00000000IP 11000000.10101000.01110010.01110111Mask 11111111.11111111.11111111.00000000NetworkID 11000000.10101000.01110010.00000000NetworkID 2.3.6 IP地址的類型廣播（Broadcast）

用于在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)向所有的節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)。單播（Unicast）

用于向單一日標(biāo)主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)。組播（Multicast）

用于將來自單一源的數(shù)據(jù)包傳送給在不同網(wǎng)絡(luò)上的多臺(tái)設(shè)各。1 廣播地址55(Directedbroadcast)55(Localnetworkbroadcast)X55(Allsubnetsbroadcast)廣播地址的類型單播地址組播地址2.3.7 公有地址和私有地址公有地址（PublicAddress）：

在Internet中唯一的地址，能夠在Internet中被尋址。使用時(shí)需要向ISP注冊(cè)許可。私有地址（PrivateAddress）：

用于企業(yè)內(nèi)部使用，在企業(yè)內(nèi)部唯一，不能夠在Internet中被尋址。使用時(shí)不需要向ISP注冊(cè)許可。私有地址范圍為：

A類：—55

B類：—55

C類：—55IP地址類別練習(xí)AddressClassNetworkHost004620練習(xí)答案AddressClassNetworkHost004620ABCCB非法IP00462.4 IP子網(wǎng)劃分將一個(gè)大的主網(wǎng)通過借用主機(jī)地址位來當(dāng)作子網(wǎng)地址位，從而將一個(gè)大的主網(wǎng)分割為一系列較小的子網(wǎng)叫IP子網(wǎng)劃分。2.4.1 子網(wǎng)劃分的優(yōu)點(diǎn)節(jié)約IP地址簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)管理縮減網(wǎng)絡(luò)流量未做過子網(wǎng)劃分的網(wǎng)絡(luò)劃分過子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)2.4.2 子網(wǎng)劃分的方法子網(wǎng)數(shù)量=2M（M是缺省掩碼被擴(kuò)展的位數(shù)）。新建的子網(wǎng)中包含子網(wǎng)0和子網(wǎng)1。每個(gè)子網(wǎng)能容納的主機(jī)數(shù)：2N－2（N是主機(jī)地址的可用位數(shù)）。Othersubnets62820subnets5hostspersubnetClassCaddress:

子網(wǎng)劃分實(shí)例2.4.3 子網(wǎng)路由在路由器進(jìn)行地址分配過程中，要求不同的接口必須使用不同的網(wǎng)絡(luò)地址。路由器的路由表中記錄網(wǎng)絡(luò)地址與接口的對(duì)應(yīng)關(guān)系。0060