2022年TCPIP协议与IP地址.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第3章 TCP/IP协议与IP地址,3.1 TCP/IP协议,3.2 IP地址,3.3 子网划分,3.4 Internet域名系统,1,TCP/IP协议,一,、,TCP/IP协议的基本概念,TCP/IP协议是Internet中计算机之间进行网络通信所必须共同遵循的一种通信协议；,是以,传输控制协议,（Transmission Control Protocol）和,网际协议,（Internet Protocol）为核心的一组协议。,二、TCP/IP参考模型的发展,在TCP/IP协议研究时没有提出参考模型；,1974年Kahn定义了最早的TCP/IP参考模型；,1985年Leiner等对TCP/IP参考模型进一步的研究；,目前我们使用的是版本4，一般被称为,IPv4,；,IPv6,被称为下一代的IP协议,。,2,三、TCP/IP协议的特点,开放的,协议标准，可以免费使用，并且独立于特定的计算机硬件与操作系统，随着新的网络服务的不断出现，TCP/IP 不断补充；,独立于,特定的网络硬件,，可以运行在,局域网,、,广域网,，更适用于,互连网,中；,适用于,不同类型,的,计算机与网络,之间的互联。,采用,统一的网络地址分配,方案，使得整个TCP/IP设备在网中都具有唯一的地址；,标准化的高层协议，提供多种可靠的用户服务。,3,四、TCP/IP的参考模型,TCP/IP分为四个层次，,分别是网络接口层、网际层、传输层和应用层,。,TCP/IP的层次结构与OSI层次结构的对照关系如下图所示：,物,理,层,数,据,链,路,层,网,络,层,传,输,层,会,话,层,表,示,层,应,用,层,网,络,接,口,层,网,际,层,传,输,层,应,用,层,O,S,I,的,参,考,模,型,T,C,P,/,I,P,的,参,考,模,型,4,1.网络接口层,又被称为网络访问层，包括了能使用TCP/IP与物理网络进行,通信的协议,，它对应OSI的物理层和数据链路层。,TCP/IP标准并没有严格地定义网络接口层，仅要求主机必须使用某种协议与网络进行连接,。,TCP/IP参考模型的最低层，负责通过网络介质发送和接收TCP/IP数据包;,允许主机连入网络时使用多种现成的与流行的协议，例如局域网的Ethernet、令牌网、分组交换网的X.25、帧中继、ATM协议等;,充分体现出TCP/IP协议的兼容性与适应性，它也为TCP/IP的成功奠定了基础。,5,2.网际层(网络互联层),网际层是在TCP/IP标准中正式定义的第一层。,网际层所执行的,主要功能：,处理来自传输层的分组，将分组形成数据包（IP数据包），并为该数据包进行路径选择，最终将,数据包,从,源主机,发送到,目的主机,。,处理接收的数据报：检查地址、处理或转发。,处理互连的路径、流量控制、拥塞问题。,在网际层中，最常用的协议是网际协议IP，其它一些协议用来协助IP的操作。,6,网际层的协议,网际协议IP(Internet Protocol),IP协议的任务是对数据包进行相应的,寻址和路由,，并从一个网络转发到另一个网络。,向上一层,提供统一的IP数据报,，,屏蔽低层,各物理数据帧的,差异性,。,网际控制报文协议ICMP,(Internet Control Message Protocol),为IP协议提供差错报告。专门用来处理错误报告和控制。,地址解析协议ARP,(Address Resolution Protocol)和,反向地址解析协议RARP,7,3.传输层,传输层也被称为,主机至主机层,，主要负责主机到主机之间端对端的通信，,解决下层没有处理的通信问题,。,传输控制协议TCP,(Transmission Control Protocol),是传输层一种面向连接的通信协议，提供可靠的数据传送。,完成,流量控制,和,差错检验,的任务，保证可靠的数据传输。,用户数据报协议UDP,(User Datagram Protocol),UDP协议是一种面向无连接的协议，它不能提供可靠的数据传输。,UDP不进行差错检验，必须由应用层的应用程序实现可靠性机制和差错控制，以保证端到端数据传输的正确性。,8,4.应用层,包含较多的,高层协议,，为,应用程序,提供访问,其它层服务,的能力，定义应用程序用于交换数据的,协议,，为用户提供所需的,各种服务,。,在TCP/IP模型中，应用程序接口是最高层，它与OSI模型中的高三层的任务相同，用于提供网络服务，比如文件传输、远程登录、域名服务和简单网络管理等。,9,应用层协议（一）,超文本传输协议,HTTP,用于Internet中的客户机与WWW服务器之间的数据传输；,文件传输协议,FTP,实现主机之间的文件传送；,远程终端协议,TELNET,本地主机作为仿真终端，登录到远程主机上运行应用程序；,简单邮件传输协议,SMTP,实现主机之间电子邮件的传送；,域名服务,DNS,用于实现主机名与IP地址之间的映射；,10,应用层协议（二）,路由信息协议,RIP,用于网络设备之间交换路由信息；,动态主机配置协议,DHCP,实现对主机的地址分配和配置工作。,网络文件系统,NFS,实现主机之间的文件系统的共享；,引导协议,BOOTP,用于无盘主机或工作站的启动,简单网络管理协议,SNMP,实现网络的管理；,11,五、TCP/IP协议集,12,3.2 IP地址,一、IP地址概述,概念：,为了实现主机间的通信，Internet采用一种全局通用的地址格式，为每一台主机分配一个唯一不重复地址，以此屏蔽物理网络地址的差异。,作用：,用于标识连入因特网上的每台主机，它是每台主机唯一的标识。,IP地址是全球认可的通用地址格式，IP地址是全网唯一的。,IP地址是运行TCP/IP协议的唯一标识。,13,二、IP地址的格式,IP地址的格式：,IP地址由网络号与主机号两部分组成，网络号标识一个逻辑网络，主机号标识网络中一台主机；,在IPv4中，一个IP地址由,32,个二进制位组成，通常被分割为,4段,，每段,8比特,，并用点分十进制表示。如：,包括三个部分：地址类别、网络号和主机号；,14,三、IP地址的类型,Internet的IP地址分为五种类型：,A类、B类、C类、D类和E类,16,1.A类地址,A类地址的网络数为2,7,（,128,）个，每个网络包含的主机数为2,24,（,16777216,）个，A类地址的范围是,0.0.0.0127.255.255.255。,17,2.,B类地址,B类地址网络数为,2,14,个，每个网络号所包含的主机数为,2,16,个（实际有效的主机数是2,16,-2）。,B类地址的范围为。,18,C类地址网络数为,2,21,个，每个网络号所包含的主机数为,256,（实际有效的为254）个。,C类地址的范围为,192.0.0.0223.255.255.255.,3.C类地址,19,4.D类地址和E类地址,D类地址,用于多播，多播就是同时把数据发送给一组主机，只有那些已经登记可以接收多播地址的主机，才能接收多播数据包。,D类地址的范围是224.0.0.0239.255.255.255。,E类地址,为将来预留的，同时也可以用于实验目的，它们不能被分配给主机。,20,IP地址的分类图,21,5.几种特殊的IP地址,地址类型,网络号,全0,网络号,网络号,全1,127,主机号,全0,全0,全1,全1,任意,本机,网络,直接广播,有限广播,回送,用途,系统启动时使用,标识一个网络,在特定网络上广播,在本地网络上广播,测试,举例,0.0.0.0,137.108.0.0,137.108.255.255,255.255.255.255,127.0.0.1,22,6.保留地址,为了避免某个单位选择任意网络地址，造成与合法的Internet地址发生冲突，IETF已经分配了具体的A类、B类和C类地址供单位内部网使用的保留地址，这些地址为：,A类,B类,C类,23,3.3 子网划分技术（Subnetting）,子网划分就是利用,IP地址,和,子网掩码,技术将,一个含有较多主机的大网,划分为,若干,含有,较少主机的小网,，以实现网络性能的优化，提高网络的安全。,通过划分子网，形成一个三层的结构，即,网络号、子网号和主机号,24,3.3.1 子网掩码,一、概念,子网掩码（subnet mask address）是网络的一个重要属性，它表明,本网是如何划分,的，这也便于网络设备尽快,区分本网段与非本网段,，从而,简化路由器的路由选择算法,。,子网掩码是一个32位的二进制地址，其,网络标识(netid)全为1,，,主机标识(hostid)全为0,。,25,二、子网掩码的作用,区分IP地址中的,网络部分,与,主机部分,子网掩码确定了32位的,IP地址中有多少位是用于定义网络,，从而确定出主机所在的网络地址。计算方法是用IP地址和子网掩码作“与”运算，其结果就是本IP的网络地址。(,课本71页,),将网络,划分,为若干,子网,段,26,通过子网掩码识别网络地址,TCP/IP对子网掩码和IP地址进行“按位与”的操作。经过按位与运算，可以将每个IP地址的网络地址取出，从而知道IP地址所对应的网络号和主机号。,11000000 10101000 00000101 00000011,11111111 11111111 11111111 00000000,按位逻辑与运算 ,11000000 10101000 00000101,网络号 192.168.5,00000011,主机号 3,27,三、子网掩码的表示方法,默认表示。,根据IP地址的类型判断.,例如：C类：.0,直接表示,说明子网掩码中1的位数,利用在IP地后加上子网掩码中1的位数，,24,28,子网划分的步骤 *,在划分子网之前，需要确定所需要的,子网数,和每个子网的,最大主机数,，有了这些信息后，就可以定义每个子网的,子网掩码,、,网络地址,（网络号+子网号）的范围和主机号的范围。,划分子网的步骤如下：,确定需要多少子网号来唯一标识网络上的每一个子网。,确定需要多少主机号来标识每个子网上的每台主机。,定义一个符合网络要求的子网掩码。,确定标识每一个子网的网络地址。,确定每一个子网上所使用的主机地址的范围。,30,子网划分实例,31,确定子网掩码,32,该管理机构又有权对其所管辖的名字空间进一步划分，并再授权相应的机构进行管理。,实现对主机的地址分配和配置工作。,UDP协议是一种面向无连接的协议，它不能提供可靠的数据传输。,主机域名不能直接用于TCP/IP协议的路由选择之中。,三、子网掩码的表示方法,二、TCP/IP参考模型的发展,当用户使用主机域名进行通信时，必须首先将其映射成IP地址。,用于标识连入因特网上的每台主机，它是每台主机唯一的标识。,用于Internet中的客户机与WWW服务器之间的数据传输；,确定需要多少主机号来标识每个子网上的每台主机。,简单邮件传输协议SMTP,适用于不同类型的计算机与网络之间的互联。,五、TCP/IP协议集,传输层也被称为主机至主机层，主要负责主机到主机之间端对端的通信，解决下层没有处理的通信问题。,确定标识每一个子网的网络地址,00,11,33,确定每个子网的主机地址范围,34,每个子网中每台主机的地址分配,35,3.3.3 在windows操作系统中配置,36,一、层次型域名系统的命名,名字空间被分成若干个部分并授权相应的机构进行管理。该管理机构又有权对其所管辖的名字空间进一步划分，并再授权相应的机构进行管理。如此下去，名字空间的组织管理便形成一种,树状的层次结构,。,38,二,、,层次型命名机制管理,一个层次型主机名由四部分组成：,主机名,机构名,二级域名,顶级域名,www,nwsuaf,edu,cn,210,27,80,4,39,三、Internet第一级域名的代码及意义,域名代码,意义,COM,商业组织,EDU,教育机构,GOV,政府部门,MIL,军事部门,NET,网络支持中心,ORG,其他组织,ARPA,临时,ARPA(,未用,),INT,国际组织,国家代码,1997新增加的第一级代码,FIRM,商业公司,STORE,商品销售企业,WEB,与WWW相关的单位,ARTS,文化和娱乐单位,REC,消遣和娱乐单位,INFO,提供信息服务的单位,NOM,个人,40,四、国家或地区代码,地区代码,国家或地区,地区代码,国家或地区,AU,澳大利亚,JP,日本,BR,巴西,KR,韩国,CA,加拿大,MO,中国澳门,CN,中国,RU,俄罗斯,FR,法国,SG,新加坡,DE,德国,TW,中国台湾,HK,中国香港,UK,英国,41,五、域名解析,主机域名不能直接用于TCP/IP协议的路由选择之中。当用户使用主机域名进行通信时，必须首先将其映射成IP地址。因为Internet通信软件在发送和接收数据时都必须使用IP地址。,将主机域名映射为IP地址的过程叫做,域名解析,。域名解析包括,正向解析,（从域名到IP地址）以及,反向解析,（从IP地址到域名）。Internet的域名系统DNS能够透明地完成此项工作。,42,域名系统的工作过程,root name server,DNS服务器,本地主机,DNS服务器,远程主机,请求访问：,1,DNS服务器,2,Cn（中国root）,DNS服务器,3,DNS服务器,4,5,6,7,8,9,10,43,