资源描述
附件一、计算机及外设
1.计算机简介
人们通常所说的计算机,是指电子数字计算机。实际上,计算机是分为两大类的,即电子模拟计算机和电子数字计算机。电子数字计算机有着以下三大优点:一是它以数字化形式表示数据、文字、图形等各种信息,而数字形式便于利用各种存储器加以存储,可以做到很大的存储容量;二是它有较大的数值范围,较高的精度;三是它除了能进行数值计算外还能进行逻辑处理,赋予计算机以思维判断能力。因此,当前电子数字计算机已成为信息处理装置的主流。除特别说明外,以后所说的计算机一律是指电子数字计算机。那么,什么是计算机呢?可用以下文字给予概括:
计算机是一种能对各种信息进行存储和高速处理的工具或电子机器。对该定义要强调两点:
①不要单纯从字面上理解“计算机”一词。要知道它不仅仅是个计算工具,还应更深刻认识到它是一个信息处理机。有了这一认识,才可能理解计算机为什么能在现代信息社会中掀起一场新技术革命。
②计算机虽然称为“机”,但是它不同于其它任何机器,它具有存储功能,能存储程序,无需人工直接干预,按程序的引导自动存取和处理数据,输出人们所期望的信息。这也是“计算机”与“计算器”的本质区别。
2.计算机硬件
硬件是指构成计算机的物理设备,看得见、摸得着,是一些实实在在的有形实体。下图是以框图形式描述了计算机硬件基本结构。
图中粗线代表数据或指令,在机内表现为二进制;细线代表控制信号,在机内呈现高低电平形式,起控制作用。因此,计算机主体是由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大部分组成。
运算器是计算机用来进行数据运算的部件。
存储器是一个具有记忆能力的部件,用来存放程序或数据。
控制器是计算机的指挥系统,计算机的工作就是在控制器控制下有条不紊协调工作的。控制器通过地址访问存储器,逐条取出选中单元的指令、分析指令,并根据指令产生相应的控制信号作用于其它各个部件,控制其它部件完成指令要求的操作。
输入设备是用来输入程序和数据的部件,它又两部分构成:输入接口电路和输入装置。
输出设备是用来接收主机送出的信息,并以人们所能接受的形式表示出来。
运算器和控制器两者的统称为中央处理器(CPU)。
3.计算机工作原理
计算机的工作过程就是执行程序的过程。根据冯·诺依曼的设计,计算机应能自动执行程序,而执行程序又归结为逐条执行指令。
执行一条指令又可分为以下四个基本操作:
①取出指令:从存储器某个地址中取出要执行的指令送到CPU内部的指令寄存器暂存;
②分析指令:把保存在指令寄存器中的指令送到指令译码器,译出该指令对应的操作。
③执行指令:根据指令译码,向各个部件发出相应控制信号,完成指令规定的各种操作。
④为执行下一条指令作好准备,即形成下一条指令地址。
计算机软件系统
软件是指使计算机完成某种特定任务所编制的程序以及有关的技术资料。通常根据软件用途将其分为两大类:系统软件和应用软件。
4.计算机层次结构
计算机系统是由若干相互独立而又相互作用的要素组成的有机整体。不同要素之间存在着依赖关系,是按层次结构组织起来的,这种层次关系可用下图示意地说明。
5.计算机组成
微机系统的组成框图如下图所示。
微机系统一般由下列部件组成:
☆主机板:主机板是计算机系统的“大本营”。具有CPU插槽及其它外设的接口电路的插槽、内存插槽;另外还有CPU与内存、外设数据传输的控制芯片(即所谓的主板“芯片组”)。它的性能直接影响整个计算机系统的性能;同时,它与CPU密切相关,必须根据CPU来选购支持其芯片组的主板。
☆处理器(CPU):个人电脑的核心部件,完成运算操作。目前市场主流CPU由Intel公司的奔腾、赛扬系列和AMD公司的雷鸟、毒龙系列产品占据。两公司的产品性能相近,各有千秋,但AMD的同级产品价格略低。
☆内存:存放运行程序和数据。目前,从规格上看有PC66、PC100、PC133、DDR系列、rambus系列等,数字代表内存工作频率,还有单双通道的概念。每种规格中,又有32MB,64MB,128MB,256MB等容量的差异。
☆软盘驱动器(输入/输出设备):读、写软盘的数据。目前常用的为3寸盘驱动器,容量为1.44MB。
☆硬盘驱动器(外存,输入/输出设备):读、写程序和数据。容量由几个GB(1GB=1000MB)至数十个GB,目前主流在20GB左右。
☆光盘驱动器(输入设备):可以是CD-ROM驱动器,也可以是DVD驱动器。用来读取光盘上的程序和数据;播放CD/VCD/DVD视频。光盘刻录设备也已经步入成熟期。
☆显卡(接口电路):主板与显示器的接口部件。
☆显示器(输出设备):监视程序的运行及结果。显示器有14英寸,15英寸,17英寸等多种屏幕尺寸;有球面,柱面,平面等屏幕结构;有0.28,0.25,0.24,0.22等多种分辨率。因此,价格和性能有较大的差异。我们应选择具有绿色环保标志和TCO认证的产品,以保护我们的眼睛不受或少受伤害。液晶显示器近几年来逐渐成为主流,具有辐射小,能耗低等特点。
☆键盘(输入设备):输入命令和数据。
☆鼠标器(输入设备):通过“点击”输入相应命令。
☆电源、机箱:供给系统要求的直流电源;机箱保护内部设备,并使其成为一个整体。
主机系统主要设备见下图:
CPU
主板
内存
光驱 显卡 声卡
显示器
硬盘 软驱 键盘 鼠标
音箱
附件二、DOS下常用网络相关命令解释
第一章 引言
1. 概述
在实际诊断障碍过程中经常要和网络打交道,而windows是较常用的操作系统在使用这些操作系统判断障碍过程中使用频率最高也最容易获得的工具就是DOS虚拟机中自带的DOS下的常用网络相关命令。
由于目前DOS下的常用网络相关命令大家使用的不多而DOS下的网络命令又相当的丰富有些命令虽然常用但大家对其参数却不甚了了因此我想通过本文作一归纳使大家对这一常用的工具有所了解。
本文共对DOS下常用的障碍判断的命令及其参数进行了详细的介绍。
2. 命令行格式说明
本文命令行表达式中[ ] 中的表示参数可选
第二章 DOS下网络命令介绍
1. Arp
显示和修改地址解析协议(ARP) 所使用的到以太网的 IP 或令牌环物理地址翻译表该命令只有在安装了 TCP/IP 协议之后才可用
arp -a [inet_addr] [-N [if_addr]]
arp -d inet_addr [if_addr]
arp -s inet_addr ether_addr [if_addr]
参数
-a
通过询问 TCP/IP 显示当前 ARP 项如果指定了 inet_addr 则只显示指定计算机的IP 和物理地址。
-g
与 -a 相同
inet_addr
以加点的十进制标记指定 IP 地址
-N
显示由 if_addr 指定的网络界面 ARP 项
if_addr
指定需要修改其地址转换表接口的 IP 地址如果有的话如果不存在将使用第一个可适用的接口
-d
删除由 inet_addr 指定的项
-s
在 ARP 缓存中添加项将 IP 地址 inet_addr 和物理地址 ether_addr 关联物理地址,由以连字符分隔的 6 个十六进制字节给定使用带点的十进制标记指定 IP 地址项,是永久性的即在超时到期后项自动从缓存删除
ether_addr
指定物理地址
2. Ftp
将文件传送到正在运行 FTP 服务的远程计算机或从正在运行 FTP 服务的远程计算
机传送文件有时称作 daemon Ftp 可以交互使用单击相关主题列表中的ftp 命令以获得可用的ftp 子命令描述该命令只有在安装了 TCP/IP 协议之后才可用Ftp 是一种服务一旦启动将创建在其中可以使用 ftp 命令的子环境通过键入 quit 子命令可以从子环境返回到 Windows 2000 命令提示符当 ftp 子环境运行时它由 ftp 命令提示符代表。
ftp [-v] [-n] [-i] [-d] [-g] [-s:filename] [-a] [-w:windowsize] [computer]
参数
-v
禁止显示远程服务器响应
-n
禁止自动登录到初始连接
-i
多个文件传送时关闭交互提示
-d
启用调试显示在客户端和服务器之间传递的所有 ftp 命令
-g
禁用文件名组它允许在本地文件和路径名中使用通配符字符* 和 ? 请参阅联机命令参考中的 glob 命令
-s: filename
指定包含 ftp 命令的文本文件当 ftp 启动后这些命令将自动运行该参数中不允
许有空格使用该开关而不是重定向 (>)
-a
在捆绑数据连接时使用任何本地接口
-w:windowsize
替代默认大小为 4096 的传送缓冲区
computer
指定要连接到远程计算机的计算机名或 IP 地址如果指定计算机必须是行的最后
一个参数
3. Nbtstat
该诊断命令使用 NBT TCP/IP 上的 NetBIOS 显示协议统计和当前 TCP/IP 连接
该命令只有在安装了 TCP/IP 协议之后才可用
nbtstat [-a remotename] [-A IP address] [-c] [-n] [-R] [-r] [-S] [-s] [interval]
参数
-a remotename
使用远程计算机的名称列出其名称表
-A IP address
使用远程计算机的 IP 地址并列出名称表
-c
给定每个名称的 IP 地址并列出 NetBIOS 名称缓存的内容
-n
列出本地 NetBIOS 名称已注册表明该名称已被广播 (Bnode) 或者 WINS 其他节点类型注册
-R
清除 NetBIOS 名称缓存中的所有名称后重新装入 Lmhosts 文件
-r
列出 Windows 网络名称解析的名称解析统计在配置使用 WINS 的 Windows 2000计算机上此选项返回要通过广播或 WINS 来解析和注册的名称数
-S
显示客户端和服务器会话只通过 IP 地址列出远程计算机
-s
显示客户端和服务器会话尝试将远程计算机 IP 地址转换成使用主机文件的名称
interval
重新显示选中的统计在每个显示之间暂停 interval 秒按 CTRL+C 停止重新显示统计信息如果省略该参数nbtstat 打印一次当前的配置信息
4. Netstat
显示协议统计和当前的 TCP/IP 网络连接该命令只有在安装了 TCP/IP 协议后才可以使用
netstat [-a] [-e] [-n] [-s] [-p protocol] [-r] [interval]
参数
-a
显示所有连接和侦听端口服务器连接通常不显示
-e
显示以太网统计该参数可以与 -s 选项结合使用
-n
以数字格式显示地址和端口号而不是尝试查找名称
-s
显示每个协议的统计默认情况下显示 TCP UDP ICMP 和 IP 的统计-p 选项可以用来指定默认的子集
-p protocol
显示由 protocol 指定的协议的连接protocol 可以是 tcp 或 udp 如果与 -s 选项一同
使用显示每个协议的统计protocol 可以是 tcp udp icmp 或 ip
-r
显示路由表的内容
interval
重新显示所选的统计在每次显示之间暂停 interval 秒按 CTRL+B 停止重新显示统计如果省略该参数netstat 将打印一次当前的配置信息
5. Ping
验证与远程计算机的连接该命令只有在安装了 TCP/IP 协议后才可以使用
ping [-t] [-a] [-n count] [-l length] [-f] [-i ttl] [-v tos] [-r count] [-s count] [[-j computer-list] |
[-k computer-list]] [-w timeout] destination-list
参数
-t
Ping 指定的计算机直到中断
-a
将地址解析为计算机名
-n count
发送 count 指定的 ECHO 数据包数默认值为 4
-l length
发送包含由 length 指定的数据量的 ECHO 数据包默认为 32 字节最大值是
65,527
-f
在数据包中发送不要分段标志数据包就不会被路由上的网关分段
-i ttl
将生存时间字段设置为 ttl 指定的值
-v tos
将服务类型字段设置为 tos 指定的值
-r count
在记录路由字段中记录传出和返回数据包的路由count 可以指定最少 1 台
最多 9 台计算机
-s count
指定 count 指定的跃点数的时间戳
-j computer-list
利用 computer-list 指定的计算机列表路由数据包连续计算机可以被中间网关分隔路由稀疏源IP 允许的最大数量为 9
-k computer-list
利用 computer-list 指定的计算机列表路由数据包连续计算机不能被中间网关分隔路由严格源IP 允许的最大数量为 9
-w timeout
指定超时间隔单位为毫秒
destination-list
指定要 ping 的远程计算机
6. Route
控制网络路由表该命令只有在安装了 TCP/IP 协议后才可以使用
route [-f] [-p] [command [destination] [mask subnetmask] [gateway] [metric costmetric]]
参数
-f
清除所有网关入口的路由表如果该参数与某个命令组合使用路由表将在运行命令前清除
-p
该参数与 add 命令一起使用时将使路由在系统引导程序之间持久存在默认情况下系统重新启动时不保留路由与 print 命令一起使用时显示已注册的持久路由列表忽略其他所有总是影响相应持久路由的命令
command
指定下列的一个命令
命令 目的
print 打印路由
add 添加路由
delete 删除路由
change 更改现存路由
destination
指定发送 command 的计算机
mask subnetmask
指定与该路由条目关联的子网掩码如果没有指定将使用 255.255.255.255
gateway
指定网关名为 Networks 的网络数据库文件和名为 Hosts 的计算机名数据库文件中均引用全部destination 或 gateway 使用的符号名称如果命令是 print 或 delete 目标和网关还可以使用通配符也可以省略网关参数
metric costmetric
指派整数跃点数从 1 到 9999 在计算最快速最可靠和或最便宜的路由时使
用
7. Tracert
该诊断实用程序将包含不同生存时间 (TTL) 值的 Internet 控制消息协议 (ICMP) 回显数据包发送到目标以决定到达目标采用的路由要在转发数据包上的 TTL 之前至少递减 1 必需路径上的每个路由器所以 TTL 是有效的跃点计数数据包上的TTL 到达 0 时路由器应该将ICMP 已超时的消息发送回源系统Tracert 先发送 TTL 为 1 的回显数据包,并在随后的每次发送过程将 TTL 递增 1 直到目标响应或 TTL 达到最大值从而确定路由路由通过检查中级路由器发送回的ICMP 已超时的消息来确定路由不过有些路由器悄悄地下传包含过期 TTL 值的数据包而 tracert 看不到
tracert [-d] [-h maximum_hops] [-j computer-list] [-w timeout] target_name
参数
-d
指定不将地址解析为计算机名
-h maximum_hops
指定搜索目标的最大跃点数
-j computer-list
指定沿 computer-list 的稀疏源路由
-w timeout
每次应答等待 timeout 指定的微秒数
target_name
目标计算机的名称
附件三、TCP/IP原理简介
1.Internet的物理结构:
Internet是一个利用TCP/IP技术(Transmission Control Protocol/Internet Protocol的缩写,传输控制协议/网际协议),通过路由器连接各种局域网的覆盖全球的计算机网络。
提供包括HTTP FTP SMTP等服务。
2.了解TCP/IP——信息如何从源端穿越网络到达目的端?
要理解以下六个问题:
Ñ1。该协议中的地址格式是什么?
Ñ2。设备如何获得一个地址?
Ñ3。协议中的地址如何映射到一个物理地址?
Ñ4。终端节点如何查找路由器?
Ñ5。路由器如何由网络的拓扑结构进行路由?
Ñ6。用户如何查找网络上的服务(服务名字解析:DNS等)?
第一个问题、 MAC(物理地址)地址与IP地址:
MAC地址:
物理地址,以太网卡标识,它在以太网中唯一地标识了每个对象。
48bit,写成:U:V:W:X:Y:Z或U-V-W-X-Y-Z,其中X:Y:Z代表以太网卡厂家.
IP地址:
32位值组成,它是由网络管理员为每一台工作站(或服务器)设置的一组数字。
一般写成:W.X.Y.Z,W到Z是0~255的整数。Internet上的每个机器具有唯一的IP地址。它可分为两部分:网络地址和节点地址。分类:A类地址、B类地址、C类地址、D类地址、E类地址。IP地址中有一些是保留的,它们具有特殊的用途。
地址
用途用途
全0网络地址
只在系统启动时有效,用于启动时临时通信
网络127
指本地节点(一般为127.0.0.1),用于测试网卡及TCP/IP软件,这样浪费了1700万个地址
全0节点地址
用于指定网络本身,指网络号,如用于子网掩码
全1节点地址
用于广播,也称定向广播,需要指定目标网络
全0 IP 地址
RIP协议中用它指定默认路由,路由表中信宿的网络号为0.0.0.0
全1 IP 地址
用于本地广播,也称有限广播,无须知道本地网络地址
表1 特殊的IP地址
(1) A类地址
0.0.0.0~127.255.255.255
共有27-2(全0、全1)=126个A类网络,每个网络可容纳224-2(全1、全0)个节点。
(2) B类地址
128.0.0.0~191.255.255.255
共有214-1=16,383个B类网络,每个网络可容纳216-2=65,534个节点。
(3) C类地址
192.0.0.0~223.255.255.255
共有221-1=2,097,171个C类网络,每个网络可容纳28-2=254个节点。一般net.1用于默认路由器,最多只有253个主机。
(4) D类地址
224.0.0.0~239.255.255.255
该地址 用于组播,从224.0.0.0~239.255.255.255,其中224.0.0.1用于永久组播。
(5) E类地址
240.0.0.0~247.255.255.255
11110XXX.H.H.H,作为实验的保留地址,从240.0.0.0~247.255.255.255。 另外,11111XXX.H.H.H留着备用。
IP地址与MAC地址的关系:
既然每一台设备已经有一个物理地址,那么为什么还需要IP地址呢?首先,并不是每一台设备都支持以太地址,而IP地址能使那些没有以太地址的设备(光纤、令牌环等)能利用IP地址连接到Internet。其次,以太地址由设备商管理,而不是由买方机构管理,因此最终要得到一个基于设备商,而不是设备位置的有效路由方式是不可能的。而IP地址是根据网络拓扑结构来分配的,这利于网络路由。最后一点,利用IP地址和MAC地址结合的方式增加了组网的灵活性。如果一块以太卡坏了,可以换掉它,而不必获取一个新的IP地址;如果一个IP节点从一个网络被移到另一个网络,可以给它分配一个新的IP地址,而不必更换一块新的以太卡。
IP地址是网络层地址,用于信息穿越互联网络的目的,可利用它路由。而MAC地址用于同一线路上两个节点间的通信,不能用来路由。
第二个问题 如何获得地址
要将网络连接到Internet,可以向InterNIC(Internet Network Information Center)申请IP地址。可通过E-MAIL到hostmaster@联系。也可以向ISP申请IP地址。过去,当一个组织向NIC申请IP地址时,你可以取得一个A或B或C。在某一类地址中具体的地址分配可以由组织自己控制。由于IP地址的紧张,现在已不以地址类别为地址分配单位了,而采用CIDR(Classless InterDomain Routing,无类型域间路由)分配方式。由于互联网上的每个接口必须有一个唯一的I P 地址,因此必须要有一个管理机构为接入互联网的网络分配I P 地址。这个管理机构就是互联网络信息中心(Internet Network Information C e n t r e ),称作I n t e r N I C 。I n t e r N I C 只分配网络号。主机号的分配由系统管理员来负责
解决IP地址紧张的手段有两种:利用Proxy代理技术和子网划分技术。假设公司只得到了一个B的地址172.16.0.0。公司可能有几个物理网络,由于只有一个网络号,所以不可能给每个物理网络一个网络地址。可以将公司的Intranet划分成几个子网,它们之间通过路由器连接起来。在IP地址中,可以将172.16.0.0中的后两个字节的一部分作为子网地址。这样还可以减少网络交通,便于管理。划分子网时,要为每台设备指定子网掩码。这样,具有相同的子网掩码的设备就处于同一个子网内。子网之间的路由与Internet中的路由相似。注意,RIP I 不支持子网路由,RIP II支持。例:将网络172.16.0.0分成4个子网。网络结构-掩码配置-子网识别。
有了子网的概念,下面进一步讲CIDR地址分配。现在NIC可以给你一个子网掩码地址(即给你一个子网),如可以提供子网号192.168.2.192,这样你的网络中可以有26-2=62台设备。这样的子网称slash网(它具有的是子网号,而不是网络号)。192.168.2.192子网是一个slash 26网,NIC控制前26位,组织控制后6位。得到了IP地址,就可以将它分配给设备。大部分IP设备需要人工配置IP地址,将IP地址输入到某些配置程序或控制台中。一起输入的通常还有其它信息,如广播地址,子网掩码和默认网关地址等。某些站点支持IP地址的动态配置。像引导协议(Boot Protocol, BOOTP)和动态主机配置协议(Dynamic Host Configuration Protocol,DHCP)这样的协议能利用集中服务器分配唯一的IP地址,并根据需求配置其它信息。
第三个问题、 IP地址映射到MAC地址
Internet中的两个节点要通信,它们首先是靠IP地址来标识联系的,但它们最终要靠MAC地址来通信,一旦知道了对方的MAC地址,两个节点就可以在以太网内进行通信。所以要将IP地址映射到MAC地址。完成这个工作的协议是地址解析协议(Address Resolution Protocol,ARP)。在具体讲述ARP之前,先来了解一下以太网中流动的信息(IEEE802.3)。
帧前导 目的地址源地址帧类型 数据 CRC
4B
46~1500B
6B
2B
6B
8B
F当信源网卡想通过信宿IP地址知道其MAC地址的时候,它向同一线路上的所有机器广播一个ARP报文(如下图),该报文封装在以太帧中。它填充以太帧的“数据”字段。
帧头
ARP数据报文
CRC
硬件类型
协议类型
硬件地址长度
协议地址长度
操作
发送者硬件地址(0~3B)
发送者硬件地址(4~5B)
发送者IP(0~1B)
发送者IP(2~3B)
目的硬件地址(0~1B)
目的硬件地址(2~5B)
目的IP(0~3B)
ARP报文解释:
–硬件类型:发送者本机硬件接口类型(以太网卡:1)
–协议类型:发送者提供的高级协议类型(IP协议:0X0800)
–操作:说明报文类型
1:ARP请求
2:ARP响应
–目的硬件地址:ARP请求时,空出该域。
–有些硬件技术不支持上层软件访问帧头,所以在帧头中和ARP数据报文中都有发送者硬件地址域。
ARP报文处理
–进行ARP请求时,发送者在“发送者硬件地址”域和“发送者协议地址”域分别填入本机的硬件地址和IP地址;并在“目标协议地址”域填入要解析的目标机的IP地址,在“操作”域填入“1”。
–目标机处理请求时,在所缺域中填入相应数据,交换发送者域和目标域的位置,将“操作”域更改为“2”。
当A(IPa)为得到B(IPb)的MAC地址而广播ARP请求时,它在以太帧头的目的物理地址中填入“FFFFFF”。问在同一线路上的所有机器,“请IP地址是IPb的机器告诉它的MAC地址”。这时候只有B会响应,并回答出自己的MAC地址。
为了提高效率,ARP使用了高速缓存技术。机器尽可能地将它所能知道的IP和MAC地址对存入高速缓存(默认生存期是30s,可人为修改),对在高速缓存中有的IP地址,它将不进行ARP请求。另外,在新机入网时,它主动广播其MAC地址。
第四个问题、 终端节点找路由器
当TCP/IP网络上的节点有一个IP分组要发送给另一个节点时,它遵循一个简单的算法来决定如何进行。它利用目标地址与子网掩码“与”的方法来决定发送者和目标是否在同一个网段。若它们在同一个网段,发送节点就使用ARP得到信宿节点的MAC地址,并将分组封装在一个数据链路层的帧中,直接传送到信宿节点。如果它们不在同一个网段,这时候要将分组交给路由器去处理(同前)。节点如何知道到哪一个路由器呢?在TCP/IP的终端上至少要人工配置一个路由器的地址,通常称默认网关(我机器的默认网关是192.168.2.1)。当分组到达路由器以后,路由器对它的处理就是路由的问题。
第五个问题、 路由器路由
一个以太网中包含IP数据的帧传向路由器是为了到达其它网络,那么在终端节点和路由器之间流动的到底是什么呢?一旦终端节点通过ARP知道了路由器的MAC地址,它就可以将IP数据封装在以太帧中(如下图)传向路由器。这种方式使得IP具有很好的灵活性,能适应各种下层网络。下面按照Internet协议(IP协议)和TCP及UDP协议以下层以太网为例来介绍一下帧内容。
IP数据报传输是一种简洁而有效的分组交换方式,为了达到最高的传输速率,它放弃了可靠性保证(如检错、重传等,数据的可靠性要靠更高层协议,如TCP等来保证),以便尽快将数据报传往目的地。它不保证传输质量,只是尽最大努力来传输要传的数据。IP数据报传输的关键问题是分片和重组。分片是为了适应物理网的最大传输单元(MTU),重组是为了将已分片的数据根据分片规则重新组合起来。数据报传输的一大特点是随机路由,因而从信源到信宿的时延也是随机的。另外,在路由时数据报还可能进入一条循环路由,IP中采用“生存期”来解决。
IP数据报
版本号
报头长度
TOS
总长度
标识符
标志
分片偏移量
TTL
协议
首部校验和
信源IP地址
目的IP地址
IP选项(若有)
填充
数据
………………...
•版本:V4
•报头长度:它是以32比特为单位的。最常见的是5(不含IP选项,20B),也有为6的(含IP选项,24B)。
•TOS(业务类型):IP协议是一个不保证质量的协议。它通过 TOS来弥补一下其QOS的不足。其8个比特的含义如下:
优先级
D
T
R
保留
0 3 5 7
三个比特的优先级指明本数据报的优先级,允许发送方表示数据报的重要程度。优先级从0到7,其中“0”表示普通用户优先级,“7”表示网络控制优先级。
D、T、R表示本数据报希望的传输类型。D=1表示低时延,T=1表示高吞吐量,R=1表示高可靠性。注意,优先级对网络没有强制性,目前大多数网络对此一般不作处理,但为技术的进一步的提供了手段。
•总长度:指明IP数据报的长度,以字节为单位。数据报最长为216=64k字节
•标识符、标志和分片偏移量:它们用于分片和重组,下面一同介绍。
我们知道,任何IP帧最终都要封装在链路层帧中才能发送和被目标所接收。而链路层帧在每一种物理网络中都有一个最大长度限制,这个最大长度称为最大传输单元(Maximum Transfer Unit,MTU)。所以虽然IP数据报的最大长度可以达到64k,但在链路上传输的数据帧最大只能达到MTU。所以当IP数据报从IP层传到数据链路层和从一个MTU较大的的物理网络通过路由器达到另外一个MTU较小的网络的时候,主机和路由器先要将IP数据报划分成较小的数据单元,这个过程叫做数据报分片。较小的数据报在达到目的地之前不会进行重组,他们可以自由路由,到达目的地后他们会重新组合成原来的数据报,若在这个过程中,某一个数据报片丢失,整个数据报将无法重组。在实际情况下,接收机在收到初始片后将启动一个重组定时器,如果在收到所有分片之前定时器超时,则接收机丢弃已收到的分片,不对数据报进行进行处理。IP规范要求:路由器必须接收所连网络中MTU大小的数据报;同时必须随时能够处理至少576B的数据报,对主机的要求也是如此。
Ñ分片和重组的具体过程:
在将数据报分片时,先将原数据报的报头复制到每个数据报片中,然后填入“标志”域,它一共有3个比特,第一个比特指明是否要对数据报分片,为‘1’表明这是一个分片数据报;第二个比特指明该分片是否是这个数据报的最后一个分片,‘1’表示不是最后一个分片,也就是说分片未完;第三个比特未用。其中的标识符指明了它原来属于哪一个数据报。然后填入“偏移量”域,它指明该分片的数据在原来数据只能中从数据头开始的字节偏移量,第一个分片的偏移量为0,这样可以确定数据片在原数据中的位置,以便到终端进行重组。它还要填入“总长度”域,它指明分片的长度。
当各分片通过各种路径到达接收机的时候,通过“标志”域的第一位可以知道这是一个分片,并且由“标识符”知道它属于哪一个数据报;由第二位知道是否收到了最后一个分片,如果收到了最后一个分片,由该分片中的“偏移量”和所有属于该数据报的数据总长度就可以知道是否收到了所有的分片,从而可以进行重组。重组好数据报后就可以交给IP层去处理。
•TTL(Time To Live,生存期):它用来处理时延。它以秒为单位,指明了数据报在网络中的最长有效时间。路由器处理报头时,从TTL中减1;若数据报在路由器中排队而被延迟;则要从TTL中减去等待时间;若TTL=0则将它从网络中删除。
•协议:它指明数据区中的数据格式,说明在IP的上一层(传输层)所采用的协议,如(TCP、UDP)。当IP数据报到达对端以后,将按照“协议”来将数据报交给传输层进行相应处理。
•头部校验和:对报头的CRC。
•IP选项:包括时间戳、源站路由、路由器路由,IP数据报中可以没有这些选项。
UDP、TCP协议:为了对基于TCP/IP的高层服务进行访问,TCP和UDP数据报被封装在IP分组中进行传送。为了把数据交给相应的上层程序去处理,需要另一级寻址。在节点上提供的每一个服务可以通过“端口”的唯一地址访问。它们位于传输层,提供了端口(进程)复用的能力。TCP、UDP 服务/端口(保留):一共有216=65536个端口
协议
端口号
关键字
描述
UDP
42
NAMESERVER
主机名字服务
53
DOMAIN
域名服务
67
BOOTPS
启动协议服务
69
TFTP
简单文件传输
111
SUNRPC
微系统公司RPC(远程过程调用)
TCP
20
FTP-DATA
文件传输服务(数据连接)
21
FTP
文件传输服务(控制连接)
23
TELNET
远程登录服务
25
SMTP
简单邮件服务
42
NAMESERVER
主机名字服务
53
DOMAIN
域名服务
UDP报文格式如下:
UDP源端口
UDP信宿端口
长度
UDP校验和
数据
………………..
UDP建立在IP协议之上,它封装在IP数据区中,同IP协议一样提供无连接数据报传输。相对于IP协议,它唯一增加的能力是提供协议端口,以保证进程通信。UDP报文格式如下:
••UDP信宿端口:一个UDP端口是一个可读写的软件结构,内部有一个接收报文缓冲区。接收数据时,UDP软件要判断此信宿端口是否与当前使用的端口匹配,如是,则将数据报放入相应的接收队列,否则,抛弃该数据并向信源端口发送“端口不可达”的差错消息报文。
•长度:以字节计的整个报文长度,最小为8,只有报头。
•校验和:它是一个可选项,以提高效率。
•在利用IP传送语音和视频的时候,要利用UDP协议。
TCP段格式如下:
源端口
信宿端口
序号
确认号
头长
保留
码位
窗口
校验和
紧急指针
可选项
填充
数据
………………..
TCP也是建立在IP协议之上,封装在IP数据区中,但它是在基于无连接的IP协议之上提供面向连接的高可靠性数据传输和与进程通信的能力。它利用确认与超时重传、滑动窗口机制进行流控和拥塞控制来保证高可靠性的,同时,为了保证可靠性,它以牺牲效率为代价,在高适时要求场合不合适。
•序号:指出段中数据在发送端数据流中的位置。
•确认号:指出本机希望下一个接收的字节的序号。
•头长:指出以32比特为单位的段头长度。它是针对便长的“选项”域设计的。
•码位:有些报文段是用于传输数据的,但有些报文段仅仅携带了确认信息,另一些报文段携带的是建立和关闭连接的请求。它使用“码位”来指出段的目的与内容。这6个比特各位的意义如图:
0
URG,紧急指针字段可用
1
ACK,确认字段可用
2
PSH,本报文段请求急迫(PUSH)操作
3
RST,连接复位
4
SYN,序号同步,用于建立连接中的同步
5
FIN,发送方字节流结束
由于有时发送方希望终止操作,不想接收方接收完所有的比特。如远程主机上的程序错误时就需要这种信号。TCP将数据指定为“紧急”型,接收方收到这种数据后,会不必排队而尽快通知应用程序。URG比特为1时,表明它是紧急的,其中的“紧急指针”指出了紧急数据在报文段中的结束位置。当所有的紧急数据消失之后,TCP软件会告诉应用程序恢复正常的操作状态。PUSH位提供了数据强迫传输机制,以强迫传输当前流中的数据,而不必等待缓冲区满。远程登录中,终端的击键信号就是用PUSH操作来提供的。
•窗口(滑动窗口):用于通知接收端接收缓冲区的大小。
•理解
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