NGNIPCIP網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)

IP網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)V1.0NGN_IP004_C1_1課程內(nèi)容第一章網(wǎng)絡(luò)的基本概念第二章OSI參考模型第三章TCP/IP協(xié)議簇第四章IPV4編址及子網(wǎng)規(guī)劃2網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)簡(jiǎn)單連接1960’s–1970’s基于網(wǎng)絡(luò)的連接1970’s–1980’s網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)1980’s–現(xiàn)在Host主機(jī)網(wǎng)絡(luò)低速串行HostWANLAN3什么是LAN？LAN（LocalAreaNetwork）：又稱(chēng)局域網(wǎng)，一般指分布于幾公里范圍內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)某種介質(zhì)互聯(lián)的計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、modem或其他設(shè)備的集合。特點(diǎn)（Trait）：距離短、延遲小、數(shù)據(jù)速率高、傳輸可靠。標(biāo)準(zhǔn)（Standard）：是廣泛使用的、或者由官方規(guī)定的一套規(guī)則和程序，IEEE802.X標(biāo)準(zhǔn)是當(dāng)今居于主導(dǎo)地位的LAN標(biāo)準(zhǔn)。4LAN常用設(shè)備集線(xiàn)器（HUB）：是單一總線(xiàn)共享式設(shè)備，所有端口共用一條數(shù)據(jù)總線(xiàn)，同一時(shí)刻只能有一個(gè)用戶(hù)傳輸數(shù)據(jù)。以太網(wǎng)交換機(jī)（Switch）：相當(dāng)于擁有多條總線(xiàn)，使各端口設(shè)備能獨(dú)立地作數(shù)據(jù)傳遞而不受其它設(shè)備影響。路由器（Router）：是一種用于網(wǎng)絡(luò)互連的計(jì)算機(jī)設(shè)備。HUB交換機(jī)路由器5什么是WAN？WAN（WideAreaNetwork）：又稱(chēng)廣域網(wǎng)，大范圍區(qū)域內(nèi)提供數(shù)據(jù)通信服務(wù)，主要用于互連局域網(wǎng)。常見(jiàn)的廣域網(wǎng)：共用電話(huà)網(wǎng)：PSTN綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)：ISDN數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)：DDNX.25共用分組交換網(wǎng)幀中繼：FrameRelay異步傳輸模式：ATM國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)：Internet6WAN常用設(shè)備調(diào)制解調(diào)器（Modem）：作為末端系統(tǒng)和通信系統(tǒng)之間信號(hào)轉(zhuǎn)換的設(shè)備，是廣域網(wǎng)中必不可少的設(shè)備之一。路由器（Router）：負(fù)責(zé)在各段廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)間根據(jù)地址信息建立路由，將數(shù)據(jù)送到最終目的地。接入服務(wù)器（NAS）：負(fù)責(zé)將末端系統(tǒng)用戶(hù)接入到廣域網(wǎng)以完成數(shù)據(jù)通信。Modem路由器接入服務(wù)器7課程內(nèi)容第一章網(wǎng)絡(luò)的基本概念第二章OSI參考模型第三章TCP/IP協(xié)議簇第四章IPV4編址及子網(wǎng)規(guī)劃8標(biāo)準(zhǔn)化組織國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）電子電器工程師協(xié)會(huì)（IEEE）美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局（ANSI）電子工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA/TIA）國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）Internet架構(gòu)委員會(huì)（IAB）9OSI七層參考模型ISO組織提出OSIRM：開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型（OpenSystemInterconnectionReferenceModel）網(wǎng)絡(luò)世界的法律!10七層模型圖解應(yīng)用層表示層會(huì)話(huà)層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層1234567低層協(xié)議：負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸高層協(xié)議：負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)格式及應(yīng)用提供應(yīng)用程序間通信處理數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)加密等建立、維護(hù)和管理會(huì)話(huà)建立主機(jī)端到端連接尋址和路由選擇提供介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)、鏈路管理等比特流傳輸11對(duì)等層通信每一層利用下一層提供的服務(wù)與對(duì)等層通信，每一層使用自己的協(xié)議。HostAHostBAPDUPPDUSPDUSegmentPacketFrameBit應(yīng)用層表示層會(huì)話(huà)層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層應(yīng)用層表示層會(huì)話(huà)層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層12數(shù)據(jù)的封裝與解封裝DataDataHDataHH主機(jī)服務(wù)器交換機(jī)路由器應(yīng)用層表示層會(huì)話(huà)層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層應(yīng)用層表示層會(huì)話(huà)層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層L3L2L1L2L1DataDataHDataHH封裝解封裝13DataE-mail信息Data數(shù)據(jù)封裝示例14SegmentHeaderDataDataE-mail信息DataSegment數(shù)據(jù)封裝示例15SegmentHeaderDataDataNetworkHeaderSegmentHeaderDataE-mail信息DataSegmentPacket數(shù)據(jù)封裝示例16NetworkHeaderSegmentHeaderFrameTrailerDataSegmentHeaderDataDataFrameHeaderNetworkHeaderSegmentHeaderDataE-mail信息DataSegmentPacketFrame(mediumdependent)數(shù)據(jù)封裝示例17NetworkHeaderSegmentHeaderFrameTrailerDataSegmentHeaderDataDataFrameHeaderNetworkHeaderSegmentHeaderData0111111010101100010101101010110001E-mail信息DataSegmentPacketFrame(mediumdependent)Bits數(shù)據(jù)封裝示例18物理層物理層：定義電壓、高低電平、數(shù)據(jù)傳輸速率、傳輸距離、線(xiàn)纜標(biāo)準(zhǔn)等。物理層基于比特流（Bits）通信。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：中繼器、集線(xiàn)器（HUB）、傳輸線(xiàn)路。19數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層：提供數(shù)據(jù)在物理鏈路的傳輸，物理尋址，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，錯(cuò)誤檢測(cè)等。數(shù)據(jù)鏈路層基于數(shù)據(jù)幀（Frame）通信。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：以太網(wǎng)交換機(jī)，網(wǎng)橋。數(shù)據(jù)鏈路層分為2個(gè)子層：LLC子層和MAC子層：邏輯鏈路控制子層（LLC，LogicLinkControlsublayer）：位于網(wǎng)絡(luò)層和MAC子層之間，是上層和下一層的管理層，負(fù)責(zé)流量控制、同步等。介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制子層（MAC，MediaAccessControlsublayer）：負(fù)責(zé)把物理層的“0”，“1”比特流組建成幀進(jìn)行通信。20MAC地址MAC地址有6個(gè)字節(jié)，中興公司前3個(gè)字節(jié)是00D0D000.D0.D6廠(chǎng)商編號(hào)序列號(hào)24bits24bits00.D0.D6RomRam21網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層：負(fù)責(zé)主機(jī)與主機(jī)的連接、路徑選擇以及基于IP的尋址。網(wǎng)絡(luò)層基于數(shù)據(jù)包（Packet）通信。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：路由器，路由交換機(jī)。22傳輸層傳輸層：為終端主機(jī)提供端到端的連接，以及流量控制、可靠性等等。傳輸層基于數(shù)據(jù)段（Segment）通信。23高層協(xié)議會(huì)話(huà)層協(xié)議：SQL、NFS、RPC等。表示層協(xié)議：ASCII、MPEG、JPEG等應(yīng)用層協(xié)議：HTTP、FTP、SMTP、TELNET等24課程內(nèi)容第一章網(wǎng)絡(luò)的基本概念第二章OSI參考模型第三章TCP/IP協(xié)議簇第四章IPV4編址及子網(wǎng)規(guī)劃25什么是TCP/IP？TCP：TransmissionControlProtocol傳輸控制協(xié)議IP：InternetProtocol互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議TCP/IP協(xié)議簇已經(jīng)成為網(wǎng)際互聯(lián)的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)不同于OSI的七層模型，TCP/IP協(xié)議簇使用更為簡(jiǎn)單的五層模型。26TCP/IP與OSI參考模型TCP/IP協(xié)議簇具有更簡(jiǎn)單的分層設(shè)計(jì)，與OSI參考模型有清晰的對(duì)應(yīng)關(guān)系。應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層應(yīng)用層表示層會(huì)話(huà)層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層123456712345OSI參考模型TCP/IP27TCP/IP協(xié)議簇TCP/IP協(xié)議簇還包含了除TCP/IP協(xié)議之外很多協(xié)議應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層ARP/RARPICMPIPTCP/UDPSMTPFTPHTTPTFTPSNMPDNS28應(yīng)用層協(xié)議應(yīng)用層協(xié)議包括：FTP、Telnet、SMTP、HTTP、DNS、TFTP、SNMP等協(xié)議。應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層FTPTelnetSMTPHTTPDNSTFTPSNMP29傳輸層協(xié)議傳輸層協(xié)議包括：TCP、UDP協(xié)議應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層TCPUDP30TCP報(bào)文格式選項(xiàng)和數(shù)據(jù)Bit0源端口(16)目的端口(16)序列號(hào)(32)確認(rèn)號(hào)(32)Bit15Bit16Bit31TCP校驗(yàn)和(16)加速指針(16)窗口(16)首部長(zhǎng)度

(4)保留(6)URCACKPSHSYNRSTFINTCP報(bào)文格式31端口號(hào)TCPF

T

PTransport

LayerT

E

L

N

E

TD

N

SS

N

M

PT

F

T

PS

M

T

PUDPApplication

Layer2123255369161端口號(hào)

服務(wù)器一般都是通過(guò)知名端口號(hào)（1～1023）來(lái)識(shí)別應(yīng)用程序的端口號(hào)用來(lái)標(biāo)示互相通信的應(yīng)用程序32常用端口號(hào)傳輸層協(xié)議用端口號(hào)來(lái)標(biāo)識(shí)和區(qū)分各種應(yīng)用層程序常用端口號(hào)IPTCPUDPFTPTelnetSMTPHTTPDNSTFTPSNMP20/21232580536916133源端口目的端口HostADest.port=23.

將數(shù)據(jù)包送到我的TELNET端口102823SPDPHostZTelnetZTCP端口號(hào)34多個(gè)連接時(shí)端口號(hào)的使用注意：上具有不同源端口號(hào)的兩個(gè)連接是不同的。無(wú)論報(bào)文包何時(shí)發(fā)送或接收，IP地址和端口號(hào)用來(lái)唯一地確定數(shù)據(jù)途徑的連接。telnet>Opentelnet>OpenTCPIP以太網(wǎng)接口telnet>本地端口：23遠(yuǎn)程：1046telnet>本地端口：23遠(yuǎn)程端口：1093TCPIP以太網(wǎng)接口ClientServertelnet服務(wù)器程序以太網(wǎng)35Ijustsent#10.源端口目的端口序號(hào)#確認(rèn)序號(hào)#102823SourceDest.10Seq.1Ack.TCP序號(hào)和確認(rèn)號(hào)綜述36Ijustsent#10.Ijustgot#10,nowIneed#11.102823SourceDest.10Seq.1Ack.102823SourceDest.11Seq.1Ack.源端口目的端口序號(hào)#確認(rèn)序號(hào)#TCP序號(hào)和確認(rèn)號(hào)綜述37Ijustsent#10.Ijustgot#10,nowIneed#11.102823SourceDest.10Seq.1Ack.102823SourceDest.11Seq.2Ack.102823SourceDest.11Seq.1Ack.源端口目的端口序號(hào)#確認(rèn)序號(hào)#TCP序號(hào)和確認(rèn)號(hào)綜述38SourcePortDest.Port…Sequence#Acknowledgement#102823SourceDest.11Seq.2Ack.102823SourceDest.10Seq.1Ack.102823SourceDest.11Seq.1Ack.102823SourceDest.12Seq.2Ack.Ijustgot#11,nowIneed#12.Ijustsent#11.TCP序號(hào)和確認(rèn)號(hào)綜述傳輸層協(xié)議—UDP協(xié)議傳輸層的另一個(gè)協(xié)議：UDP協(xié)議。UDP協(xié)議也可以為上層應(yīng)用提供服務(wù)，但它是不可靠的，面向無(wú)連接的，相對(duì)于IP協(xié)議，它唯一增加的功能是提供協(xié)議端口以保證進(jìn)程通信。UDP的優(yōu)點(diǎn)在于其高效率。因?yàn)閁DP沒(méi)有連接過(guò)程，對(duì)傳輸不作確認(rèn)，因此一些對(duì)效率要求較高，或者傳輸數(shù)據(jù)量特別小的應(yīng)用，UDP使用的較多。40UDP報(bào)文格式源端口(16)Bit0目的端口(16)UDP長(zhǎng)度(16)UDP校驗(yàn)和(16)數(shù)據(jù)Bit15Bit16Bit31UDP報(bào)文格式41網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議包括：IP、ARP、RARP、ICMP協(xié)議應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層IPARPRARPICMP42IP報(bào)文格式版本(4)目的IP地址(32)長(zhǎng)度可變的任選字段(0to32)數(shù)據(jù)Bit0首部長(zhǎng)度(4)服務(wù)(8)總長(zhǎng)度(16)標(biāo)識(shí)(16)標(biāo)志

(3)段偏移(13)壽命(8)協(xié)議(8)首部校驗(yàn)和(16)源IP地址(32)Bit15Bit16Bit3120字節(jié)43ICMP－網(wǎng)際控制消息協(xié)議ICMP（InternetControlMessageProtocol）協(xié)議：定義了網(wǎng)絡(luò)層控制和傳遞消息的功能，主機(jī)可通過(guò)它來(lái)測(cè)試網(wǎng)絡(luò)的可達(dá)性。PingB可達(dá)嗎？ICMPEchoRequestICMPEchoReply我在這！ABIP:IP:44ARP－地址解析協(xié)議ARP（AddressResolutionProtocol）協(xié)議：用于將已知的IP地址解析或映射到MAC子層地址的協(xié)議。我需要的MAC地址？IP:/24MAC:00-D0-D0-00-00-01IP:/24MAC:00-D0-D0-00-00-02ARPRequestARPReply對(duì)應(yīng)的MAC：00-D0-D0-00-00-02發(fā)出廣播收到廣播發(fā)出回應(yīng)45RARP－反向地址解析協(xié)議RARP（ReverseAddressResolutionProtocol）協(xié)議：用于數(shù)據(jù)鏈路層地址已知時(shí)，解析IP地址。我的IP地址是什么？無(wú)盤(pán)工作站RARPServerRARPRequestRARPReply你的IP地址是發(fā)出廣播收到廣播發(fā)出回應(yīng)46課程內(nèi)容第一章網(wǎng)絡(luò)的基本概念第二章OSI參考模型第三章TCP/IP協(xié)議簇第四章IPV4編址及子網(wǎng)規(guī)劃47IPV4編址介紹IP地址唯一標(biāo)識(shí)一臺(tái)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備IPV4地址由32個(gè)二進(jìn)制位組成，這些二進(jìn)制數(shù)字被分為4個(gè)八位數(shù)組（octets），又稱(chēng)為4個(gè)字節(jié)。IP地址＝網(wǎng)絡(luò)部分＋主機(jī)部分網(wǎng)絡(luò)1網(wǎng)絡(luò)2主機(jī)1主機(jī)2主機(jī)3網(wǎng)絡(luò)主機(jī)1122348IP地址分類(lèi)網(wǎng)絡(luò)部分主機(jī)部分1891617242532Bits:A類(lèi)地址

1~1260NNNNNNN10NNNNNNNNNNNNNNB類(lèi)地址

128~191C類(lèi)地址

192~223D類(lèi)地址

224~239E類(lèi)地址

（保留）110NNNNNNNNNNNNNNNNNNNNN1110MMMM主機(jī)部分(24bits)主機(jī)部分(16bits)主機(jī)部分(8bits)組播地址11110XXX保留地址49可用主機(jī)地址數(shù)量計(jì)算

111111111721600

10101100

00010000

00000000

0000000016

15

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

網(wǎng)絡(luò)部分主機(jī)部分

00000000

00000001

11111111

11111111

11111111

11111110......

00000000

00000011

11111101123655346553565536-...265534N2N-2=216-2=6553450特殊的IP地址網(wǎng)絡(luò)部分主機(jī)部分地址類(lèi)型用途Any全“0”網(wǎng)絡(luò)地址表示一個(gè)網(wǎng)段Any全“1”廣播地址表示網(wǎng)段內(nèi)所有主機(jī)127Any環(huán)回地址環(huán)回測(cè)試全“0”所有網(wǎng)絡(luò)默認(rèn)路由全“1”廣播地址表示所有主機(jī)51私有IP地址介紹私有IP地址是由InterNIC預(yù)留的由各個(gè)企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)自由支配的IP地址，一定程度解決了公有IP地址不足的問(wèn)題。私有IP地址不能在公網(wǎng)（Internet）上使用，公網(wǎng)上沒(méi)有針對(duì)私有地址的路由。以下網(wǎng)段為預(yù)留的私有IP地址：A類(lèi)地址~55B類(lèi)地址~55C類(lèi)地址~5552沒(méi)有子網(wǎng)的編址Network…...53545300600050E0E1