網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)TCPIP模型

網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)：TCP/IP模型

本次課任務(wù)任務(wù)一：認(rèn)識(shí)TCP/IP模型任務(wù)二：TCP/IP的安裝與設(shè)置任務(wù)三：認(rèn)識(shí)局域網(wǎng)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)課程回顧傳輸層數(shù)據(jù)鏈路層物理層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)傳輸層報(bào)頭數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)層報(bào)頭數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)鏈路層報(bào)頭0101110101001000010表示層應(yīng)用層會(huì)話層數(shù)據(jù)段Segment數(shù)據(jù)包Packet比特Bit數(shù)據(jù)幀F(xiàn)rame協(xié)議數(shù)據(jù)單元端口號(hào)源IP+目的IP＋上層協(xié)議源MAC+目的MAC將數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)換成高低電平，即“0”或“1”代碼數(shù)據(jù)封裝發(fā)送數(shù)據(jù)的過(guò)程，就是一個(gè)數(shù)據(jù)封裝的過(guò)程數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)層報(bào)頭+傳輸層報(bào)頭

+數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)鏈路層報(bào)頭傳輸層報(bào)頭+數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)層報(bào)頭數(shù)據(jù)傳輸層報(bào)頭0101110101001000010傳輸層數(shù)據(jù)鏈路層物理層網(wǎng)絡(luò)層表示層應(yīng)用層會(huì)話層數(shù)據(jù)拆封接收數(shù)據(jù)的過(guò)程，就是一個(gè)數(shù)據(jù)拆封的過(guò)程新課講解任務(wù)一：認(rèn)識(shí)TCP/IP模型TCP/IP的協(xié)議體系1.TCP/IP的層次結(jié)構(gòu)TCP/IP起源于美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究規(guī)劃署(DARPA)的一項(xiàng)研究計(jì)劃——實(shí)現(xiàn)若干臺(tái)主機(jī)的相互通信?，F(xiàn)在TCP/IP已成為Internet上通信的標(biāo)準(zhǔn)。TCP/IP模型包括4個(gè)概念層次：應(yīng)用層（application）傳輸層（transport）網(wǎng)際層（internet）網(wǎng)絡(luò)接口（networkinterface）TCP/IP與OSI參考模型的對(duì)應(yīng)關(guān)系在討論兩個(gè)主機(jī)通過(guò)兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)互連在一起時(shí)，可以使用如圖所示的層次關(guān)系。2.TCP/IP協(xié)議的特點(diǎn)⑴TCP/IP協(xié)議的特點(diǎn)①開(kāi)放的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，可以免費(fèi)使用，并且獨(dú)立于特定的計(jì)算機(jī)硬件與操作系統(tǒng)；②獨(dú)立于特定的網(wǎng)絡(luò)硬件，可以運(yùn)行在局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)，更適用于互連網(wǎng)中；③統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)地址分配方案，使得整個(gè)TCP/IP設(shè)備在網(wǎng)中都具有唯一的地址；④標(biāo)準(zhǔn)化的高層協(xié)議，可以提供多種可靠的用戶服務(wù)。2.TCP/IP協(xié)議的特點(diǎn)⑵TCP/IP與OSI的共同點(diǎn)①TCP/IP與OSI都采用了協(xié)議分層方法，將龐大且復(fù)雜的問(wèn)題劃分為若干個(gè)較容易處理的范圍較小的問(wèn)題；②TCP/IP與OSI的協(xié)議層次的功能大體上相似，都存在網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層。兩者都可以解決異構(gòu)網(wǎng)的互連，實(shí)現(xiàn)世界上不同廠家生產(chǎn)的計(jì)算機(jī)之間的通信；③TCP/IP與OSI都是計(jì)算機(jī)通信的國(guó)際性標(biāo)準(zhǔn)，OSI是國(guó)際通用的，TCP/IP是工業(yè)界使用最多的；④TCP/IP與OSI都能夠提供面向連接和無(wú)連接兩種通信服務(wù)機(jī)制；⑤TCP/IP與OSI都是基于一種協(xié)議集的概念，協(xié)議集是一簇完成特定功能的相互獨(dú)立的協(xié)議。TCP/IP協(xié)議集TCP/IP是一個(gè)通信協(xié)議集的縮寫(xiě)，它是一個(gè)完整的協(xié)議簇，由若干個(gè)協(xié)議構(gòu)成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議體系TCP/IP與與應(yīng)用層應(yīng)用層協(xié)議支持了文件傳輸、電子郵件、遠(yuǎn)程登錄、網(wǎng)絡(luò)管理、Web瀏覽等應(yīng)用。TCP/IP與傳輸層傳輸層的兩項(xiàng)主要功能：流量控制：通過(guò)滑動(dòng)窗口實(shí)現(xiàn)；可靠傳輸：由序號(hào)和確認(rèn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。傳輸層提供了TCP和UDP兩種傳輸協(xié)議：TCP是面向連接的、可靠的傳輸協(xié)議。它把報(bào)文分解為多個(gè)段進(jìn)行傳輸，在目的站再重新裝配這些段，必要時(shí)重新發(fā)送沒(méi)有收到的段。UDP是無(wú)連接的。由于對(duì)發(fā)送的段不進(jìn)行校驗(yàn)和確認(rèn)，因此它是“不可靠”的。傳輸層提供了兩種傳輸協(xié)議TCP/IP與網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)際層的主要協(xié)議——IP。本層提供無(wú)連接的傳輸服務(wù)（不保證送達(dá)，不保序）。本層的主要功能是尋找一條能夠把數(shù)據(jù)報(bào)送到目的地的路徑。網(wǎng)際層的PDU稱為IP數(shù)據(jù)報(bào)；ICMP（InternetControlMessageProtocol）提供控制和傳遞消息的功能；IGMP(InternetGroupManagementProtocol）用于組播組成員之間的通信；ARP（AddressResolutionProtocol）為已知的IP地址確定相應(yīng)的MAC地址；RARP（ReverseAddressResolutionProtocol）根據(jù)MAC地址確定相應(yīng)的IP地址。TCP/IP與網(wǎng)絡(luò)接口層網(wǎng)絡(luò)接口層：接收發(fā)送IP包，包括：設(shè)備驅(qū)動(dòng)器和網(wǎng)卡

TCP頭應(yīng)用層數(shù)據(jù)應(yīng)用層數(shù)據(jù)

TCP頭應(yīng)用層數(shù)據(jù)IP頭幀頭

TCP頭應(yīng)用層數(shù)據(jù)IP頭幀尾應(yīng)用層

傳輸層

網(wǎng)際層

數(shù)鏈層

實(shí)際例子：TCP/IP協(xié)議的封裝客戶進(jìn)程和服務(wù)器進(jìn)程使用TCP/IP協(xié)議進(jìn)行通信一臺(tái)計(jì)算機(jī)中的多個(gè)服務(wù)器可被多個(gè)計(jì)算機(jī)的客戶訪問(wèn)OSI和TCP/IP的差異1.模型設(shè)計(jì)的差別2.層數(shù)和層間調(diào)用關(guān)系不同3.最初設(shè)計(jì)差別4.對(duì)可靠性的強(qiáng)調(diào)不同5.標(biāo)準(zhǔn)的效率和性能上存在差別5.市場(chǎng)應(yīng)用和支持上不同任務(wù)二：TCP/IP的安裝與設(shè)置1.IP地址在以TCP/IP為通信協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)上，每臺(tái)主機(jī)都必須擁有惟一的IP地址，該IP地址不但可以用來(lái)標(biāo)識(shí)每一臺(tái)主機(jī)，其中也隱含著網(wǎng)絡(luò)的信息。IP地址是一個(gè)邏輯地址；因特網(wǎng)上的IP地址具有全球唯一性；32位，4個(gè)字節(jié)，常用點(diǎn)分的十進(jìn)制標(biāo)記法：如00001010000000100000000000000001記為10.2.0.1為了適合不同大小規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)需求，IP地址被分為A、B、C、D、E五大類，其中A、B、C類是可供Internet網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)使用的IP地址，而D、E類是供特殊用途使用的IP地址。可以根據(jù)具體的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模來(lái)申請(qǐng)適合的NetworkID類別IP地址分類A類B類C類0001117bits24bits14bits16bits網(wǎng)絡(luò)號(hào)主機(jī)號(hào)網(wǎng)絡(luò)號(hào)主機(jī)號(hào)21bits8bits網(wǎng)絡(luò)號(hào)主機(jī)號(hào)地址范圍A類0.0.0.0～126.255.255.255B類128.0.0.0～191.255.255.255C類192.0.0.0～223.255.255.255

保留的IP地址以下這些IP地址具有特殊的含義:00...000000...000011...111111...1111本機(jī)本網(wǎng)中的主機(jī)局域網(wǎng)中的廣播對(duì)一個(gè)遠(yuǎn)程網(wǎng)的廣播回路測(cè)試00...00主機(jī)號(hào)1111...1111網(wǎng)絡(luò)號(hào)127任意值0000...0000網(wǎng)絡(luò)號(hào)網(wǎng)絡(luò)地址2.子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)掩碼(subnetmasking)的功能是告知主機(jī)或路由設(shè)備，地址的哪一部分是包括子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)號(hào)部分，哪一部分是主機(jī)號(hào)部分。子網(wǎng)掩碼使用與IP地址相同的編址格式，即4個(gè)8位組的32位長(zhǎng)格式。在子網(wǎng)掩碼中，網(wǎng)絡(luò)部分和子網(wǎng)絡(luò)部分對(duì)應(yīng)的位全為“1”，主機(jī)部分對(duì)應(yīng)的位全為“0”。通過(guò)將子網(wǎng)掩碼與IP地址進(jìn)行“與”操作，可提供所給定的IP地址所屬的網(wǎng)絡(luò)號(hào)（包括子網(wǎng)絡(luò)號(hào)）。⑴利用子網(wǎng)掩碼獲得IP地址的NetworkID和HostID⑵利用子網(wǎng)掩碼切割子網(wǎng)默認(rèn)子網(wǎng)掩碼A:11111111.00000000.00000000.00000000255.0.0.0B:11111111.11111111.000000000.00000000255.255.0.0C:11111111.11111111.11111111.00000000255.255.255.0子網(wǎng)地址計(jì)算∴子網(wǎng)地址為：202.117.1.192

主機(jī)號(hào)為：15

主機(jī)之間要能夠通信，它們必須在同一子網(wǎng)內(nèi)，否則需要使用路由器（或網(wǎng)關(guān)）實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。子網(wǎng)掩碼∧IP地址，結(jié)果就是該IP地址的網(wǎng)絡(luò)號(hào)。例如：IP地址202.117.1.207，子網(wǎng)掩碼255.255.255.22411001010011101010000000111001111∧1111111111111111

111111111110000011001010011101010000000111000000子網(wǎng)（Subnet）劃分因特網(wǎng)規(guī)模的急劇增長(zhǎng)，對(duì)IP地址的需求激增。帶來(lái)的問(wèn)題是：IP地址資源的嚴(yán)重匱乏路由表規(guī)模的急速增長(zhǎng)解決辦法：從主機(jī)號(hào)部分拿出幾位作為子網(wǎng)號(hào)這種在原來(lái)IP地址結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加一級(jí)結(jié)構(gòu)的方法稱為子網(wǎng)劃分。前提：網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較小——IP地址空間沒(méi)有全部利用。例如：三個(gè)LAN，主機(jī)數(shù)為20，25，48，均少于C類地址允許的主機(jī)數(shù)。為這三個(gè)LAN申請(qǐng)3個(gè)C類IP地址顯然有點(diǎn)浪費(fèi)。子網(wǎng)位與子網(wǎng)規(guī)模子網(wǎng)絡(luò)位子網(wǎng)數(shù)量

有效子網(wǎng)數(shù)量121=22-2=0222=44-2=2323=88-2=6424=1616-2=14525=3232-2=30626=6464-2=62727=128128-2=126828=256256-2=254929=512512-2=510…….…子網(wǎng)劃分舉例例如：C類網(wǎng)絡(luò)192.10.1.0，主機(jī)號(hào)部分的前三位用于標(biāo)識(shí)子網(wǎng)號(hào)，即：

110000000000101000000001

xxxyyyyy網(wǎng)絡(luò)號(hào)+子網(wǎng)號(hào)新的主機(jī)號(hào)部分子網(wǎng)號(hào)為全“0”全“1”不能使用，于是劃分出23-2=6個(gè)子網(wǎng)，子網(wǎng)地址分別為：

11000000000010100000000100100000--192.10.1.3211000000000010100000000101000000--192.10.1.6411000000000010100000000101100000--192.10.1.9611000000000010100000000110000000--192.10.1.12811000000000010100000000110100000--192.10.1.16011000000000010100000000111000000--192.10.1.1923.默認(rèn)網(wǎng)關(guān)在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)區(qū)域（NetworkID相同）內(nèi)的主機(jī)，可以直接相互通信；而不同網(wǎng)絡(luò)區(qū)域（NetworkID不同）內(nèi)的主機(jī)，則無(wú)法直接相互溝通，必須通過(guò)IP路由器進(jìn)行中轉(zhuǎn)。兩個(gè)使用TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)之間的連接可以依靠IP路由器來(lái)完成。4.安裝與測(cè)試TCP/IP選擇“開(kāi)始”→“設(shè)置”→“網(wǎng)絡(luò)和撥號(hào)連接”，在打開(kāi)的對(duì)話框中用鼠標(biāo)右鍵單擊“本地連接”，從彈出的快捷菜單中選擇“屬性”命令，并單擊“安裝”→“協(xié)議”→“添加”→“Internet協(xié)議(TCP/IP)”，在“本地連接

屬性”對(duì)話框→選中“Internet協(xié)議(TCP/IP)”→單擊“屬性”→設(shè)置IP地址、子網(wǎng)掩碼、默認(rèn)網(wǎng)關(guān)等。5.專有（私有）地址PrivateIP的使用私有地址一般用于與因特網(wǎng)隔離的網(wǎng)絡(luò)中。這些網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)若要連入外部的因特網(wǎng)必須采用代理或網(wǎng)絡(luò)地址翻譯(NAT)的功能。注意：所有私有地址均不能被路由到外部的因特網(wǎng)上。任務(wù)三：認(rèn)識(shí)局域網(wǎng)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)自學(xué)1.訪問(wèn)控制方式介質(zhì)訪問(wèn)控制目的：解決當(dāng)局域網(wǎng)中共用信道的使用產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)時(shí)，如何分配信道的使用權(quán)，即控制站點(diǎn)的訪問(wèn)，以便所有的站點(diǎn)比較協(xié)調(diào)的共享使用信道（局域網(wǎng)不管采用何種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，都存在較多的站點(diǎn)共享使用信道的問(wèn)題）。介質(zhì)訪問(wèn)控制分類爭(zhēng)用型介質(zhì)訪問(wèn)控制協(xié)議（隨機(jī)型的介質(zhì)訪問(wèn)控制協(xié)議），如帶有沖突檢測(cè)的載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)方式（CSMA/CD）。確定型介質(zhì)訪問(wèn)控制協(xié)議（有序的訪問(wèn)控制協(xié)議），如令牌總線（TokenBus）、令牌環(huán)（TokenRing）1.1帶有沖突檢測(cè)的載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)方式CSMA/CD（CarrierSenseMultipleAccess/CollisionDetection）沖突產(chǎn)生的原因如兩個(gè)或多個(gè)準(zhǔn)備發(fā)送的站都檢測(cè)到信道空閑而同時(shí)發(fā)送將發(fā)生沖突。一個(gè)較遠(yuǎn)的站點(diǎn)已經(jīng)發(fā)送了數(shù)據(jù)，但由于信號(hào)在傳播介質(zhì)上的延時(shí)，使得信號(hào)在未到達(dá)目的地時(shí)，另一個(gè)站點(diǎn)剛好發(fā)送了信息。傳播時(shí)延對(duì)載波監(jiān)聽(tīng)的影響CSMA/CD工作原理先聽(tīng)后發(fā)，邊發(fā)邊聽(tīng)，沖突停止，隨即延時(shí)后重發(fā)（沖突退避）。工作原理流程框圖見(jiàn)下頁(yè)。CSMA/CD的要點(diǎn)在一幀傳輸完成后的某一時(shí)刻t0，想要發(fā)送的站點(diǎn)都可以嘗試發(fā)送；如兩個(gè)或多個(gè)站點(diǎn)同時(shí)發(fā)送則發(fā)生沖突；判斷出沖突后，立即停止發(fā)送(這樣信道就很快空閑下來(lái)，因而提高了信道的利用率)，并延時(shí)一個(gè)隨機(jī)時(shí)間后，通常其中的一個(gè)站點(diǎn)將發(fā)送成功；強(qiáng)化沖突：當(dāng)發(fā)送幀的站一旦發(fā)現(xiàn)發(fā)生了沖突時(shí)，除了立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)外，還要再繼續(xù)發(fā)送若干比特的人為干擾信號(hào)（jammingsingal），即阻塞碼，以便讓所有用戶知道現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)生了沖突。

1.2.令牌環(huán)網(wǎng)令牌環(huán)網(wǎng)使用一個(gè)標(biāo)記或稱令牌沿著環(huán)循環(huán)。當(dāng)各節(jié)點(diǎn)都沒(méi)有幀(數(shù)據(jù)包)發(fā)送，令牌的形式為01111111，稱空令牌。當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)要發(fā)送幀時(shí)，需等待空令牌到達(dá)，然后將它改為忙令牌，即01111110。緊跟著忙令牌，節(jié)點(diǎn)把數(shù)據(jù)幀發(fā)送到環(huán)上。由于令牌是忙狀態(tài)，所以其它節(jié)點(diǎn)不能發(fā)送幀，必需等待。發(fā)送的幀在環(huán)上循環(huán)一周后再回到發(fā)送節(jié)點(diǎn)，將該幀從環(huán)上移去。同時(shí)將忙令牌改為空令牌，傳至后面的節(jié)點(diǎn)，使之獲得發(fā)送幀的許可權(quán)。1.3.令牌總線網(wǎng)令牌總線網(wǎng)是將數(shù)據(jù)發(fā)送權(quán)按類似物理環(huán)路順序形成閉合環(huán)路，而數(shù)據(jù)信包的傳送仍在兩節(jié)點(diǎn)間進(jìn)行，環(huán)路中令牌的傳送按虛線邏輯環(huán)路傳送。當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)要發(fā)送信包時(shí)，必須持有令牌。持有令牌的節(jié)點(diǎn)發(fā)送完信包或者發(fā)送的數(shù)據(jù)信包達(dá)到一定的個(gè)數(shù)，必須將發(fā)送控制權(quán)移給下一個(gè)節(jié)點(diǎn)(稱為下游節(jié)點(diǎn))。這樣網(wǎng)上各節(jié)點(diǎn)都有平等的發(fā)送數(shù)據(jù)信包的權(quán)力，網(wǎng)上只有一個(gè)令牌，完全消除了發(fā)送數(shù)據(jù)的競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)象，徹底避免了沖突。2.IEEE802參考模型與協(xié)議2.1.IEEE802（InstituteofElectricalandElectronicEngineers）標(biāo)準(zhǔn)電氣和電子工程師協(xié)會(huì)參考模型2.2.IEEE802標(biāo)準(zhǔn)IEEE802：定義了局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)互連以及網(wǎng)絡(luò)管理與性能測(cè)試。IEEE802.2：定義了邏輯鏈路控制子層功能與服務(wù)。IEEE802.3：帶沖突檢測(cè)的載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)（CSMA/CD）的訪問(wèn)控制子層和物理層規(guī)范。IEEE802.4：定義了令牌總線介質(zhì)訪問(wèn)控制子層和物理層規(guī)范。IEEE802.5：定義了令牌環(huán)介質(zhì)訪問(wèn)控制子層和物理層規(guī)范。2.2IEEE802標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.6：定義了城域網(wǎng)介質(zhì)訪問(wèn)控制子層和物理層規(guī)范。IEEE802.7：定義了寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。IEEE802.8：定義了光纖傳輸技術(shù)。IEEE802.9：定義了綜合語(yǔ)音和數(shù)據(jù)的局域網(wǎng)(IVD-LAN)技術(shù)。IEEE802.10：定義了可互操作的局域網(wǎng)安全性規(guī)范（SILS）。IEEE802.11：定義了無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)。IEEE802系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)之間的關(guān)系802.3CSMA/CDMAC物理層802.4令牌總線MAC物理層802.5令牌