第3章-TCP-IP协议与IP地址课件.ppt

1、1第第3章章 TCP/IP协议与协议与IP地址地址n3.1 TCP/IP协议协议n3.2 IP地址地址n3.3 子网划分子网划分n3.4 Internet域名系统域名系统 23.1 TCP/IP协议协议一一、TCP/IPTCP/IP协议的基本概念协议的基本概念nTCP/IPTCP/IP协议是协议是InternetInternet中计算机之间进行网络通信所必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；须共同遵循的一种通信协议；n是以是以传输控制协议传输控制协议（Transmission Control ProtocolTransmission Control Protocol）和和网际

2、协议网际协议（Internet ProtocolInternet Protocol）为核心的一组协议。）为核心的一组协议。二、二、TCP/IPTCP/IP参考模型的发展参考模型的发展n在在TCP/IPTCP/IP协议研究时没有提出参考模型；协议研究时没有提出参考模型；n19741974年年KahnKahn定义了最早的定义了最早的TCP/IPTCP/IP参考模型；参考模型；n19851985年年LeinerLeiner等对等对TCP/IPTCP/IP参考模型进一步的研究；参考模型进一步的研究；n目前我们使用的是版本目前我们使用的是版本4 4，一般被称为，一般被称为IPv4IPv4；nIPv6IP

3、v6被称为下一代的被称为下一代的IPIP协议协议。3三、三、TCP/IPTCP/IP协议的特点协议的特点n开放的开放的协议标准，可以免费使用，并且独立于协议标准，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，服务的不断出现，TCP/IP 不断补充；不断补充；n独立于独立于特定的网络硬件特定的网络硬件，可以运行在，可以运行在局域网局域网、广域网广域网，更适用于，更适用于互连网互连网中；中；适用于适用于不同类型不同类型的的计算机与网络计算机与网络之间的互联。之间的互联。n采用采用统一的网络地址分配统一的网络地址分配方案，使得

4、整个方案，使得整个TCP/IP设备在网中都具有唯一的地址；设备在网中都具有唯一的地址；n标准化的高层协议，提供多种可靠的用户服务。标准化的高层协议，提供多种可靠的用户服务。4四、四、TCP/IPTCP/IP的参考模型的参考模型nTCP/IP分为四个层次，分为四个层次，分别是网络接口层、网分别是网络接口层、网际层、传输层和应用层际层、传输层和应用层。nTCP/IP的层次结构与的层次结构与OSI层次结构的对照关系层次结构的对照关系如下图所示：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OSI的参考模型TCP/IP的参考模型51.网络接口层网络接口层n又被称

5、为网络访问层，包括了能使用又被称为网络访问层，包括了能使用TCP/IP与与物理网络进行物理网络进行通信的协议通信的协议，它对应，它对应OSI的物理的物理层和数据链路层。层和数据链路层。TCP/IP标准并没有定义具体标准并没有定义具体的网络接口协议，仅定义了如何与不同网络进的网络接口协议，仅定义了如何与不同网络进行接口行接口。nTCP/IP参考模型的最低层，负责通过网络介质发送参考模型的最低层，负责通过网络介质发送和接收和接收TCP/IP数据包数据包;n允许主机连入网络时使用多种现成的与流行的协议，允许主机连入网络时使用多种现成的与流行的协议，例如局域网的例如局域网的Ethernet、令牌网、分

6、组交换网的、令牌网、分组交换网的X.25、帧中继、帧中继、ATM协议等协议等;n充分体现出充分体现出TCP/IP协议的兼容性与适应性，它也为协议的兼容性与适应性，它也为TCP/IP的成功奠定了基础。的成功奠定了基础。62.网际层网际层(网络互联层网络互联层)n网际层是在网际层是在TCP/IP标准中正式定义的第一层。标准中正式定义的第一层。n网际层所执行的网际层所执行的主要功能：主要功能：n处理来自传输层的分组，将分组形成数据包（处理来自传输层的分组，将分组形成数据包（IP数据数据包），并为该数据包进行路径选择，最终将包），并为该数据包进行路径选择，最终将数据包数据包从从源主机源主机发送到发送到

7、目的主机目的主机。n处理接收的数据报：检查地址、处理或转发。处理接收的数据报：检查地址、处理或转发。n处理互连的路径、流量控制、拥塞问题。处理互连的路径、流量控制、拥塞问题。n在网际层中，最常用的协议是网际协议在网际层中，最常用的协议是网际协议IP，其，其它一些协议用来协助它一些协议用来协助IP的操作。的操作。7网际层的协议网际层的协议n网际协议网际协议IP(Internet Protocol)nIP协议的任务是对数据包进行相应的协议的任务是对数据包进行相应的寻址和路由寻址和路由，并，并从一个网络转发到另一个网络。从一个网络转发到另一个网络。n向上一层向上一层提供统一的提供统一的IP数据报数据

8、报，屏蔽低层屏蔽低层各物理数据各物理数据帧的帧的差异性差异性。n网际控制报文协议网际控制报文协议ICMP(Internet Control Message Protocol)n为为IP协议提供差错报告。专门用来处理错误报告和控协议提供差错报告。专门用来处理错误报告和控制。制。n地址解析协议地址解析协议ARP(Address Resolution Protocol)和和反向地址解析协议反向地址解析协议RARP83.传输层传输层n传输层也被称为传输层也被称为主机至主机层主机至主机层，主要负责主机到主机之间，主要负责主机到主机之间实体间端对到端通信，实体间端对到端通信，解决下层没有处理的通信问题解决

9、下层没有处理的通信问题。n传输控制协议传输控制协议TCP(Transmission Control Protocol)n是传输层一种面向连接的通信协议，提供可靠的数据是传输层一种面向连接的通信协议，提供可靠的数据传送。传送。n完成完成流量控制流量控制和和差错检验差错检验的任务，保证可靠的数据传的任务，保证可靠的数据传输。输。n用户数据报协议用户数据报协议UDP(User Datagram Protocol)nUDP协议是一种面向无连接的协议，它不能提供可靠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。的数据传输。nUDP不进行差错检验，必须由应用层的应用程序实现不进行差错检验，必须由应

10、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可靠性机制和差错控制，以保证端到端数据传输的正确性。确性。94.应用层应用层n包含多有的包含多有的高层协议高层协议，为，为应用程序应用程序提供访提供访问问其它层服务其它层服务的能力，定义应用程序用于的能力，定义应用程序用于交换数据的交换数据的协议协议，为用户提供所需的，为用户提供所需的各种各种服务服务。n在在TCP/IP模型中，应用程序接口是最高模型中，应用程序接口是最高层，它与层，它与OSI模型中的高三层的任务相同，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、远程用于提供网络服务，比如文件传输、远程登录、域名服务和

11、简单网络管理等。登录、域名服务和简单网络管理等。10应用层协议（一）应用层协议（一）n超文本传输协议超文本传输协议HTTPn用于用于Internet中的客户机与中的客户机与WWW服务器之间的数服务器之间的数据传输；据传输；n文件传输协议文件传输协议FTPn实现主机之间的文件传送；实现主机之间的文件传送；n远程终端协议远程终端协议TELNETn本地主机作为仿真终端，登录到远程主机上运行应本地主机作为仿真终端，登录到远程主机上运行应用程序；用程序；n简单邮件传输协议简单邮件传输协议SMTPn实现主机之间电子邮件的传送；实现主机之间电子邮件的传送；n域名服务域名服务DNSn用于实现主机名与用于实现主

12、机名与IP地址之间的映射；地址之间的映射；11应用层协议（二）应用层协议（二）n路由信息协议路由信息协议RIPn用于网络设备之间交换路由信息；用于网络设备之间交换路由信息；n动态主机配置协议动态主机配置协议DHCPn实现对主机的地址分配和配置工作。实现对主机的地址分配和配置工作。n网络文件系统网络文件系统NFSn实现主机之间的文件系统的共享；实现主机之间的文件系统的共享；n引导协议引导协议BOOTPn用于无盘主机或工作站的启动用于无盘主机或工作站的启动n简单网络管理协议简单网络管理协议SNMPn实现网络的管理；实现网络的管理；12五、五、TCP/IPTCP/IP协议集协议集 133.2 IP地

13、址地址一、一、IPIP地址概述地址概述n概念：概念：n为了实现主机间的通信，为了实现主机间的通信，Internet采用一种全局通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。地址，以此屏蔽物理网络地址的差异。n作用：作用：n用于标识连入因特网上的每台主机，它是每台主机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。唯一的标识。nIPIP地址是全球认可的通用地址格式，地址是全球认可的通用地址格式，IPIP地址是全网地址是全网唯一的。唯一的。nIPIP地址是运行地址是运行TCP/IPTCP/IP协议的

14、唯一标识。协议的唯一标识。14二、二、IPIP地址的格式地址的格式nIPIP地址的格式：地址的格式：nIP地址由网络号与主机号两部分组成，网络号标识一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；个逻辑网络，主机号标识网络中一台主机；n在在IPv4中，一个中，一个IP地址由地址由32个二进制比特数字组成，个二进制比特数字组成，通常被分割为通常被分割为4段段，每段，每段8比特比特，并用点分十进制表示。，并用点分十进制表示。如：如：202.117.179.251n包括三个部分：地址类别、网络号和主机号；包括三个部分：地址类别、网络号和主机号；15学院学院 专业专

15、业 年级年级 序号序号 09 01 04 001 090104001 信息信息 信管信管 04级级 001号号 09.01.04.001张三张三 11001010 01110101 10110011 11111011202.117.179.25116三、三、IPIP地址的类型地址的类型 nInternet的的IP地址分为五种类型：地址分为五种类型：nA类、类、B类、类、C类、类、D类和类和E类类 17nA类地址的网络数为类地址的网络数为27（128）个，每个网络包含的主机）个，每个网络包含的主机数为数为224（16777216）个，）个，A类地址的范围是类地址的范围是0.0.0.0127.25

16、5.255.255。18 nB类地址网络数为类地址网络数为214个，每个网络号所包含的主机数个，每个网络号所包含的主机数为为216个（实际有效的主机数是个（实际有效的主机数是216-2）。）。nB类地址的范围为类地址的范围为128.0.0.0191.255.255.255。19nC类地址网络数为类地址网络数为221个，每个网络号所包含的主机数为个，每个网络号所包含的主机数为256（实际有效的为（实际有效的为254）个。）个。nC类地址的范围为类地址的范围为192.0.0.0223.255.255.255.3.C类地址类地址204.D类地址和类地址和E类地址类地址nD类地址n用于多播，多播就是同

17、时把数据发送给一组用于多播，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。的主机，才能接收多播数据包。nD类地址的范围是类地址的范围是224.0.0.0239.255.255.255。nE类地址n为将来预留的，同时也可以用于实验目的，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。它们不能被分配给主机。21IP地址的分类图地址的分类图A类地址A类地址18162432B类地址B类地址C类地址C类地址D类地址D类地址E类地址E类地址主机地址范围1.0.0.0到1.0.0.0到127.255.255.2

18、55127.255.255.255128.0.0.0到128.0.0.0到191.255.255.255191.255.255.255192.0.0.0到192.0.0.0到223.255.255.255223.255.255.255224.0.0.0到224.0.0.0到239.255.255.255239.255.255.255240.0.0.0到240.0.0.0到247.255.255.255247.255.255.2550网络地址（7 位）主机地址（2 4 位）10网络地址（1 4 位）主机地址（1 6 位）110网络地址（2 1 位）主机地址（8 位）1110多目的广播地址（2 8

19、 位）11110保留用于实验和将来使用225.几种特殊的几种特殊的IP地址地址 全全0网络号网络号网络号网络号全全1127全全0全全0全全1全全1任意任意本机本机网络网络直接广播直接广播有限广播有限广播回送回送系统启动时使用系统启动时使用标识一个网络标识一个网络在特定网络上广播在特定网络上广播在本地网络上广播在本地网络上广播测试测试0.0.0.0137.108.0.0137.108.255.255255.255.255.255127.0.0.1236.保留地址保留地址n为了避免某个单位选择任意网络地址，造成与为了避免某个单位选择任意网络地址，造成与合法的合法的Internet地址发生冲突，地址

20、发生冲突，IETF已经分已经分配了具体的配了具体的A类、类、B类和类和C类地址供单位内部网类地址供单位内部网使用的保留地址，这些地址为：使用的保留地址，这些地址为：nA类类n10.0.0.010.255.255.255nB类类n172.16.0.0172.31.255.255nC类类n192.168.0.0192.168.255.255 24n网络中主机过多，网络中主机过多，会因广播通信而饱会因广播通信而饱和。为了减少网络和。为了减少网络流量，提高网络性流量，提高网络性能，简化管理，需能，简化管理，需要将大网络划分为要将大网络划分为多个小的网络，形多个小的网络，形成子网。成子网。3.3 子网划

21、分技术（子网划分技术（Subnetting）25n对子网的划分，可以将单个网络的主机号对子网的划分，可以将单个网络的主机号分为两个部分，分为两个部分，其中一部分用于子网号编其中一部分用于子网号编址，另一部分用于主机号编址址，另一部分用于主机号编址。n划分子网号的位数，取决于具体的需要。划分子网号的位数，取决于具体的需要。若子网号所占的若子网号所占的比特位比特位越多，可分配给主越多，可分配给主机的位数就越少。机的位数就越少。3.3 子网划分技术（子网划分技术（Subnetting）26n如何得到一个IP地址的网络号和主机号？n如何确定一个IP地址所在网络是否划分了子网？以及在子网中的主机号呢？子

22、网掩码子网掩码正是解决这两正是解决这两个问题的关键技术。个问题的关键技术。3.3 子网划分技术（子网划分技术（Subnetting）273.3.1 子网掩码子网掩码1）概念）概念n子网掩码（子网掩码（subnet mask address）是）是网络的一个重要属性，它表明网络的一个重要属性，它表明本网是如本网是如何划分何划分的，这也便于网络设备尽快的，这也便于网络设备尽快区分区分本网段与非本网段本网段与非本网段，从而，从而简化路由器的简化路由器的路由选择算法路由选择算法。n子网掩码是一个子网掩码是一个32位的二制地址，子网位的二制地址，子网掩码：掩码：网络标网络标(netid)全为全为1，主机

23、标识主机标识(hostid)全为全为0。282）子网掩码的作用）子网掩码的作用n区分区分IP地址中的地址中的网络部分网络部分与与主机部分主机部分n子网掩码确定了子网掩码确定了32位的位的IP地址中有多少地址中有多少位是用于定义网络位是用于定义网络，从而确定出主机所在，从而确定出主机所在的网络地址。计算方法是用的网络地址。计算方法是用IP地址和子网地址和子网掩码作掩码作“与与”运算，其结果就是本运算，其结果就是本IP的网络的网络地址。地址。n将网络将网络划分划分为若干为若干子网子网段段3.3.1 子网掩码子网掩码29通过子网掩码识别网络地址通过子网掩码识别网络地址nTCP/IP对子网掩码和对子网

24、掩码和IP地址进行地址进行“按位与按位与”的操作。经过的操作。经过按位与运算，可以将每个按位与运算，可以将每个IP地址的网络地址取出，从而地址的网络地址取出，从而知道知道IP地址所对应的网络号和主机号。地址所对应的网络号和主机号。IP地址地址 192.168.5.311000000 10101000 00000101 0000001111111111 11111111 11111111 00000000子网掩码子网掩码 255.255.255.0 按位逻辑与运按位逻辑与运算算 11000000 10101000 00000101 网络号网络号 192.168.5 00000011主机号主机号

25、3303）子网掩码的表示方法）子网掩码的表示方法n默认表示。默认表示。n根据根据IP地址的类型判断地址的类型判断.例如：例如：C类：类：255.255.255.0)n直接表示直接表示n给出掩码的给出掩码的4组数字，如组数字，如255.255.255.192n说明子网掩码的说明子网掩码的1的位数的位数n利用在利用在IP地后加上子网掩码中地后加上子网掩码中1的位数，的位数，例如：例如：202.117.179.251/243.3.1 子网掩码子网掩码31子网划分的步骤子网划分的步骤 n在划分子网之前，需要确定所需要的在划分子网之前，需要确定所需要的子网数子网数和每和每个子网的个子网的最大主机数最大主

26、机数，有了这些信息后，就可以，有了这些信息后，就可以定义每个子网的定义每个子网的子网掩码子网掩码、网络地址网络地址（网络号（网络号+子网号）的范围和主机号的范围。子网号）的范围和主机号的范围。n划分子网的步骤如下：划分子网的步骤如下：n确定需要多少子网号来唯一标识网络上的每一确定需要多少子网号来唯一标识网络上的每一个子网。个子网。n确定需要多少主机号来标识每个子网上的每台确定需要多少主机号来标识每个子网上的每台主机。主机。n定义一个符合网络要求的子网掩码。定义一个符合网络要求的子网掩码。n确定标识每一个子网的网络地址。确定标识每一个子网的网络地址。n确定每一个子网上所使用的主机地址的范围。确定

27、每一个子网上所使用的主机地址的范围。32子网划分实例子网划分实例33确定子网掩码确定子网掩码34确定标识每一个子网的网络地址确定标识每一个子网的网络地址0011192.168.1.0192.168.1.19235确定每个子网的主机地址范围确定每个子网的主机地址范围 36每个子网中每台主机的地址分配每个子网中每台主机的地址分配 373.3.3 在在windows操作系统中配置操作系统中配置383.4 域名系统域名系统 nIP地址是一个具有地址是一个具有32比特长的二进制数，比特长的二进制数，对于一般用户来说，要记住对于一般用户来说，要记住IP地址比较地址比较困难。困难。n为了向一般用户提供一种直

28、观明了的主机为了向一般用户提供一种直观明了的主机识别符（主机名），识别符（主机名），TCP/IP协议专门设协议专门设计了一种字符型的主机命名机制，给每一计了一种字符型的主机命名机制，给每一台主机一个由字符串组成的名字，这种台主机一个由字符串组成的名字，这种主主机名相对于机名相对于IP地址地址来说是一种更为来说是一种更为高级高级的地址形式的地址形式域名域名。39一、层次型域名系统的命名一、层次型域名系统的命名n名字空间被分成若干个部分并授权相应的机构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

29、应的机构进行字空间进一步划分，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管理。如此下去，名字空间的组织管理便形成一种一种树状的层次结构树状的层次结构。40二二、层次型命名机制管理层次型命名机制管理n一个层次型主机名由四部分组成：一个层次型主机名由四部分组成：主机名主机名机构名机构名二级域名二级域名顶级域名顶级域名wwwnwsuafeducn2102780441 域名代码域名代码意义意义COM商业组织商业组织EDU教育机构教育机构GOV政府部门政府部门MIL军事部门军事部门NET网络支持中心网络支持中心ORG其他组织其他组织ARPA临时临时ARPA(未用未用)INT国际组织国

30、际组织国家代码国家代码1997新增加的第一级代码新增加的第一级代码 FIRM商业公司商业公司STORE商品销售企业商品销售企业WEB与与WWW相关的单位相关的单位ARTS文化和娱乐单位文化和娱乐单位REC消遣和娱乐单位消遣和娱乐单位INFO提供信息服务的单位提供信息服务的单位NOM个人个人42四、国家或地区代码四、国家或地区代码 地区代码地区代码国家或地区国家或地区地区代码地区代码国家或地区国家或地区AU澳大利亚澳大利亚JP日本日本BR巴西巴西KR韩国韩国CA加拿大加拿大MO中国澳门中国澳门CN中国中国RU俄罗斯俄罗斯FR法国法国SG新加坡新加坡DE德国德国TW中国台湾中国台湾HK中国香港中国

31、香港UK英国英国43五、域名解析五、域名解析 n主机域名不能直接用于主机域名不能直接用于TCP/IP协议的路协议的路由选择之中。当用户使用主机域名进行由选择之中。当用户使用主机域名进行通信时，必须首先将其映射成通信时，必须首先将其映射成IP地址。地址。因为因为Internet通信软件在发送和接收数通信软件在发送和接收数据时都必须使用据时都必须使用IP地址。地址。n将主机域名映射为将主机域名映射为IP地址的过程叫做地址的过程叫做域域名解析名解析。域名解析包括。域名解析包括正向解析正向解析（从域（从域名到名到IP地址）以及地址）以及反向解析反向解析（从（从IP地址地址到域名）。到域名）。Internet的域名系统的域名系统DNS能能够透明地完成此项工作。够透明地完成此项工作。44域名系统的工作过程域名系统的工作过程root name serverNDNS服务器服务器本地主机本地主机YDNS服务器服务器远程主机远程主机 202.165.103.37请求访问：请求访问：DNS服务器服务器DNS服务器服务器DNS服务器服务器返回返回:202.165.103.3745域名系统的工作过程域名系统的工作过程