IP網絡基礎知識V1.0NGN_IP004_C1_1課程內容第一章網絡的基本概念第二章OSI參考模型第三章TCP/IP協議簇第四章IPV4編址及子網規劃2網絡的演進簡單連接1960’s–1970’s基于網絡的連接1970’s–1980’s網絡互聯1980’s–現在Host主機網絡低速串行HostWANLAN3什么是LAN？LAN（LocalAreaNetwork）：又稱局域網，一般指分布于幾公里范圍內的網絡，通過某種介質互聯的計算機、打印機、modem或其他設備的集合。特點（Trait）：距離短、延遲小、數據速率高、傳輸可靠。標準（Standard）：是廣泛使用的、或者由官方規定的一套規則和程序，IEEE802.X標準是當今居于主導地位的LAN標準。4LAN常用設備集線器（HUB）：是單一總線共享式設備，所有端口共用一條數據總線，同一時刻只能有一個用戶傳輸數據。以太網交換機（Switch）：相當于擁有多條總線，使各端口設備能獨立地作數據傳遞而不受其它設備影響。路由器（Router）：是一種用于網絡互連的計算機設備。HUB交換機路由器5什么是WAN？WAN（WideAreaNetwork）：又稱廣域網，大范圍區域內提供數據通信服務，主要用于互連局域網。常見的廣域網：共用電話網：PSTN綜合業務數字網：ISDN數字數據網：DDNX.25共用分組交換網幀中繼：FrameRelay異步傳輸模式：ATM國際互聯網：Internet6WAN常用設備調制解調器（Modem）：作為末端系統和通信系統之間信號轉換的設備，是廣域網中必不可少的設備之一。路由器（Router）：負責在各段廣域網和局域網間根據地址信息建立路由，將數據送到最終目的地。接入服務器（NAS）：負責將末端系統用戶接入到廣域網以完成數據通信。Modem路由器接入服務器7課程內容第一章網絡的基本概念第二章OSI參考模型第三章TCP/IP協議簇第四章IPV4編址及子網規劃8標準化組織國際標準化組織（ISO）電子電器工程師協會（IEEE）美國國家標準局（ANSI）電子工業協會（EIA/TIA）國際電信聯盟（ITU）Internet架構委員會（IAB）9OSI七層參考模型ISO組織提出OSIRM：開放系統互連參考模型（OpenSystemInterconnectionReferenceModel）網絡世界的法律!10七層模型圖解應用層表示層會話層傳輸層網絡層數據鏈路層物理層1234567低層協議：負責網絡數據傳輸高層協議：負責網絡數據格式及應用提供應用程序間通信處理數據格式、數據加密等建立、維護和管理會話建立主機端到端連接尋址和路由選擇提供介質訪問、鏈路管理等比特流傳輸11對等層通信每一層利用下一層提供的服務與對等層通信，每一層使用自己的協議。HostAHostBAPDUPPDUSPDUSegmentPacketFrameBit應用層表示層會話層傳輸層網絡層數據鏈路層物理層應用層表示層會話層傳輸層網絡層數據鏈路層物理層12數據的封裝與解封裝DataDataHDataHH主機服務器交換機路由器應用層表示層會話層傳輸層網絡層數據鏈路層物理層應用層表示層會話層傳輸層網絡層數據鏈路層物理層L3L2L1L2L1DataDataHDataHH封裝解封裝13DataE-mail信息Data數據封裝示例14SegmentHeaderDataDataE-mail信息DataSegment數據封裝示例15SegmentHeaderDataDataNetworkHeaderSegmentHeaderDataE-mail信息DataSegmentPacket數據封裝示例16NetworkHeaderSegmentHeaderFrameTrailerDataSegmentHeaderDataDataFrameHeaderNetworkHeaderSegmentHeaderDataE-mail信息DataSegmentPacketFrame(mediumdependent)數據封裝示例17NetworkHeaderSegmentHeaderFrameTrailerDataSegmentHeaderDataDataFrameHeaderNetworkHeaderSegmentHeaderData0111111010101100010101101010110001E-mail信息DataSegmentPacketFrame(mediumdependent)Bits數據封裝示例18物理層物理層：定義電壓、高低電平、數據傳輸速率、傳輸距離、線纜標準等。物理層基于比特流（Bits）通信。網絡設備：中繼器、集線器（HUB）、傳輸線路。19數據鏈路層數據鏈路層：提供數據在物理鏈路的傳輸，物理尋址，網絡拓撲，錯誤檢測等。數據鏈路層基于數據幀（Frame）通信。網絡設備：以太網交換機，網橋。數據鏈路層分為2個子層：LLC子層和MAC子層：邏輯鏈路控制子層（LLC，LogicLinkControlsublayer）：位于網絡層和MAC子層之間，是上層和下一層的管理層，負責流量控制、同步等。介質訪問控制子層（MAC，MediaAccessControlsublayer）：負責把物理層的“0”，“1”比特流組建成幀進行通信。20MAC地址MAC地址有6個字節，中興公司前3個字節是00D0D000.D0.D6廠商編號序列號24bits24bits00.D0.D6RomRam21網絡層網絡層：負責主機與主機的連接、路徑選擇以及基于IP的尋址。網絡層基于數據包（Packet）通信。網絡設備：路由器，路由交換機。22傳輸層傳輸層：為終端主機提供端到端的連接，以及流量控制、可靠性等等。傳輸層基于數據段（Segment）通信。23高層協議會話層協議：SQL、NFS、RPC等。表示層協議：ASCII、MPEG、JPEG等應用層協議：HTTP、FTP、SMTP、TELNET等24課程內容第一章網絡的基本概念第二章OSI參考模型第三章TCP/IP協議簇第四章IPV4編址及子網規劃25什么是TCP/IP？TCP：TransmissionControlProtocol傳輸控制協議IP：InternetProtocol互聯網協議TCP/IP協議簇已經成為網際互聯的事實標準不同于OSI的七層模型，TCP/IP協議簇使用更為簡單的五層模型。26TCP/IP與OSI參考模型TCP/IP協議簇具有更簡單的分層設計，與OSI參考模型有清晰的對應關系。應用層傳輸層網絡層數據鏈路層物理層應用層表示層會話層傳輸層網絡層數據鏈路層物理層123456712345OSI參考模型TCP/IP27TCP/IP協議簇TCP/IP協議簇還包含了除TCP/IP協議之外很多協議應用層傳輸層網絡層數據鏈路層物理層ARP/RARPICMPIPTCP/UDPSMTPFTPHTTPTFTPSNMPDNS28應用層協議應用層協議包括：FTP、Telnet、SMTP、HTTP、DNS、TFTP、SNMP等協議。應用層傳輸層網絡層數據鏈路層物理層FTPTelnetSMTPHTTPDNSTFTPSNMP29傳輸層協議傳輸層協議包括：TCP、UDP協議應用層傳輸層網絡層數據鏈路層物理層TCPUDP30TCP報文格式選項和數據Bit0源端口(16)目的端口(16)序列號(32)確認號(32)Bit15Bit16Bit31TCP校驗和(16)加速指針(16)窗口(16)首部長度

(4)保留(6)URCACKPSHSYNRSTFINTCP報文格式31端口號TCPF

T

PTransport

LayerT

E

L

N

E

TD

N

SS

N

M

PT

F

T

PS

M

T

PUDPApplication

Layer2123255369161端口號

服務器一般都是通過知名端口號（1～1023）來識別應用程序的端口號用來標示互相通信的應用程序32常用端口號傳輸層協議用端口號來標識和區分各種應用層程序常用端口號IPTCPUDPFTPTelnetSMTPHTTPDNSTFTPSNMP20/21232580536916133源端口目的端口HostADest.port=23.

將數據包送到我的TELNET端口102823SPDPHostZTelnetZTCP端口號34多個連接時端口號的使用注意：上具有不同源端口號的兩個連接是不同的。無論報文包何時發送或接收，IP地址和端口號用來唯一地確定數據途徑的連接。telnet>Opentelnet>OpenTCPIP以太網接口telnet>本地端口：23遠程：1046telnet>本地端口：23遠程端口：1093TCPIP以太網接口ClientServertelnet服務器程序以太網35Ijustsent#10.源端口目的端口序號#確認序號#102823SourceDest.10Seq.1Ack.TCP序號和確認號綜述36Ijustsent#10.Ijustgot#10,nowIneed#11.102823SourceDest.10Seq.1Ack.102823SourceDest.11Seq.1Ack.源端口目的端口序號#確認序號#TCP序號和確認號綜述37Ijustsent#10.Ijustgot#10,nowIneed#11.102823SourceDest.10Seq.1Ack.102823SourceDest.11Seq.2Ack.102823SourceDest.11Seq.1Ack.源端口目的端口序號#確認序號#TCP序號和確認號綜述38SourcePortDest.Port…Sequence#Acknowledgement#102823SourceDest.11Seq.2Ack.102823SourceDest.10Seq.1Ack.102823SourceDest.11Seq.1Ack.102823SourceDest.12Seq.2Ack.Ijustgot#11,nowIneed#12.Ijustsent#11.TCP序號和確認號綜述傳輸層協議—UDP協議傳輸層的另一個協議：UDP協議。UDP協議也可以為上層應用提供服務，但它是不可靠的，面向無連接的，相對于IP協議，它唯一增加的功能是提供協議端口以保證進程通信。UDP的優點在于其高效率。因為UDP沒有連接過程，對傳輸不作確認，因此一些對效率要求較高，或者傳輸數據量特別小的應用，UDP使用的較多。40UDP報文格式源端口(16)Bit0目的端口(16)UDP長度(16)UDP校驗和(16)數據Bit15Bit16Bit31UDP報文格式41網絡層協議網絡層協議包括：IP、ARP、RARP、ICMP協議應用層傳輸層網絡層數據鏈路層物理層IPARPRARPICMP42IP報文格式版本(4)目的IP地址(32)長度可變的任選字段(0to32)數據Bit0首部長度(4)服務(8)總長度(16)標識(16)標志

(3)段偏移(13)壽命(8)協議(8)首部校驗和(16)源IP地址(32)Bit15Bit16Bit3120字節43ICMP－網際控制消息協議ICMP（InternetControlMessageProtocol）協議：定義了網絡層控制和傳遞消息的功能，主機可通過它來測試網絡的可達性。PingB可達嗎？ICMPEchoRequestICMPEchoReply我在這！ABIP:IP:44ARP－地址解析協議ARP（AddressResolutionProtocol）協議：用于將已知的IP地址解析或映射到MAC子層地址的協議。我需要的MAC地址？IP:/24MAC:00-D0-D0-00-00-01IP:/24MAC:00-D0-D0-00-00-02ARPRequestARPReply對應的MAC：00-D0-D0-00-00-02發出廣播收到廣播發出回應45RARP－反向地址解析協議RARP（ReverseAddressResolutionProtocol）協議：用于數據鏈路層地址已知時，解析IP地址。我的IP地址是什么？無盤工作站RARPServerRARPRequestRARPReply你的IP地址是發出廣播收到廣播發出回應46課程內容第一章網絡的基本概念第二章OSI參考模型第三章TCP/IP協議簇第四章IPV4編址及子網規劃47IPV4編址介紹IP地址唯一標識一臺網絡設備IPV4地址由32個二進制位組成，這些二進制數字被分為4個八位數組（octets），又稱為4個字節。IP地址＝網絡部分＋主機部分網絡1網絡2主機1主機2主機3網絡主機1122348IP地址分類網絡部分主機部分1891617242532Bits:A類地址

1~1260NNNNNNN10NNNNNNNNNNNNNNB類地址

128~191C類地址

192~223D類地址

224~239E類地址

（保留）110NNNNNNNNNNNNNNNNNNNNN1110MMMM主機部分(24bits)主機部分(16bits)主機部分(8bits)組播地址11110XXX保留地址49可用主機地址數量計算

111111111721600

10101100

00010000

00000000

0000000016

15

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

網絡部分主機部分

00000000

00000001

11111111

11111111

11111111

11111110......

00000000

00000011

11111101123655346553565536-...265534N2N-2=216-2=6553450特殊的IP地址網絡部分主機部分地址類型用途Any全“0”網絡地址表示一個網段Any全“1”廣播地址表示網段內所有主機127Any環回地址環回測試全“0”所有網絡默認路由全“1”廣播地址表示所有主機51私有IP地址介紹私有IP地址是由InterNIC預留的由各個企業內部網自由支配的IP地址，一定程度解決了公有IP地址不足的問題。私有IP地址不能在公網（Internet）上使用，公網上沒有針對私有地址的路由。以下網段為預留的私有IP地址：A類地址~55B類地址~55C類地址~5552沒有子網的編址Network…...53545300600050E0E1