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,网 络 协 议 分 析TCP/IP,第1章 TCP/IP概述,要求：掌握协议分层思想,掌握TCP/IP分层结构,了解TCP/IP开展历史,为什么要进行网际互连?,1.没有一种单一的网络硬件技术可以满足所有的要求,2.用户期待一种通用的互连,网络互连的目的就是要隐藏底层网络硬件的细节，同时提供一般的效劳通信。,1.1网际互连的方式,1.,应用级互连,2.,网络级互连,应用级互连,实质：,应用程序完全了解本机器网络连接的内部细节，并直接通过网络连接与其它应用程序通信。应用程序直接建立在物理网络上，无任何中间协议。,例如:,mailer,mailer,mailer,缺陷：,1.每台机器上都要有所需的应用程序。,2.硬件的变动后，应用程序要作出相应的修改。,3.每个应用程序都要了解本机的所有网络连接，造成代码的重复。,思想：把通信局部独立出来。,方法：在低层网络技术与高层应用程序之间增加一个中间层软件，以便抽象和屏蔽硬件细节，向用户提供通用网络效劳。,网络级互连,应用,通信,A,应用,通信,B,通信,R,优势：,1.把数据通信活动从应用程序中别离出来，允许中间的计算机直接处理网络通信，而不必要了解发送双方的应用程序。,2.系统更加灵活，因此可以建立通用的通信工具。,3.如果出现新的网络技术，只要修改或者增加新的网络层软件而不需要修改上层应用程序。,1.2 TCP/IP的引入,网络1,（以太网）,网络2,（Modem拨号，PPP）,协议,数据,FCS,F,7E,A,FF,C,03,F,7E,1,1,1,2,1,2,类型,数据,FCS,目的地址,源地址,6,6,2,4,如何通信？,问题一：数据格式不同,问题二：地址不同,解决：引入IP层，屏蔽不同物理网络技术的差异。,以太网,令牌环网,拨号线路,帧中继,IP层IP地址，IP报文格式确定,应用1,应用2,应用n,网络1,（以太网）,网络2,（Modem拨号，PPP）,以太网帧,IP数据报,IP数据报,PPP帧,问题：谁来作转换？,解决：引入IP路由器,以太网帧,IP数据报,IP数据报,PPP帧,IP数据报,Internet的物理体系结构,网络1,网络3,网络2,网络n,网络4,用路由器连接起来的多个物理网络,1.从TCP/IP的观点看，所有的网络都是平等的。,2.从用户的观点来看，互连网是一个单独的虚拟网络。,Internet的物理体系结构,用路由器连接起来的多个物理网络,1.从TCP/IP的观点看，所有的网络都是平等的。,2.从用户的观点来看，互连网是一个单独的虚拟网络。,遗漏的问题：,1.选路,网络1,网络3,网络2,网络n,网络4,2.控制,3.可靠性,测试连通性,解决：,路由协议：RIP、OSPF、BGP等,ICMP：Internet控制报文协议,TCP/UDP：传输层协议传输控制协议和用户数据报协议,在上述协议的根底上，实现了多种网络应用。,FTP、HTTP、TELNET、POP3、SMTP、SNMP、DNS等等,TCP/IP协议族：,上述各个协议的统称。,TCP/IP是网间互连的一个重要协议，是一个被广泛采用的互连协议标准。,TCP/IP是一个协议族，TCP和IP是其中两个最重要的且必不可少的协议，故用它们作为代表命名。,问题：TCP/IP协议族种各协议的关系如何？,1.3 TCP/IP分层模型简化问题，分而治之,应用层,传输层,IP层,物理接口层,硬件层,概念模型,层间数据流,报文或数据流,传输协议分组,IP数据报,特定于物理网络的帧,比特流,分层优势：简化问题，分而治之，有利于软件升级换代,主机A,主机B,应用层,传输层,IP层,网络接口层,网络,应用层,传输层,IP层,网络接口层,应用层数据,传输头,应用层数据,IP头,传输头,应用层数据,帧头,IP头,传输头,应用层数据,帧尾,比特流,帧头,IP头,传输头,应用层数据,帧尾,IP头,传输头,应用层数据,传输头,应用层数据,应用层数据,分层缺点：效率低,1.各层之间相互独立，都要对数据进行分别处理,2.每层处理完毕都要加一个头结构，增加了通信数据量,TCP/IP的分层原那么：信宿机第n层收到的数据与信源机第n层发出的数据完全一致。,相同的报文,相同的分组,相同的数据报,相同的帧,主机A,主机B,应用层,传输层,IP层,网络接口层,网络,应用层,传输层,IP层,网络接口层,应用层,传输层,IP层,物理接口层,硬件层,概念模型,协议分层中的两个边界,操作系统边界,OS外实现,OS内实现,协议地址边界,使用IP地址,使用硬件地址,应用层,传输层,IP层,物理接口层,硬件层,问题：编写网络应用程序时如何访问操作系统内部的效劳？,Socket编程接口,协议分层中的两个边界,应用层,传输层,IP层,物理接口层,硬件层,概念模型,操作系统边界,协议地址边界,OS外实现,OS内实现,使用IP地址,使用硬件地址,13.11.10.03,数据,10.11.23.21,00-0a-3d-54-7e-4f,10.11.23.25,00-0a-3d-54-68-79,13.11.10.03,10.11.23.254,01-0a-3d-53-09-7a,13.11.10.254,01-0a-3d-54-0a-7b,01-0a-3d-53-09-7a,13.11.10.03,数据,0 xff,13.11.10.03,数据,13.11.10.03,数据,问题：如何实现IP地址和到物理地址的映射？,解答：使用ARP和RARP协议,应用层,传输层,IP层,物理接口层,硬件层,概念模型,IP、ICMP、IGMP,ARP、RARP、PPP,UDP,TCP,SMTP,HTTP,MIME,BGP,RPC,rlogin,rsh,FTP,TELNET,DNS,NFS,SNMP,ASN.1,TFTP,BOOTP,DHCP,RIP,RTP,NFS,RPC,XDR,IP,应用1,应用2,应用n,网络1,网络2,网络n,IP位于所有通信的中心，是唯一被所有应用程序所共有的协议。,TCP/IP沙漏模型,应用层,传输层,IP层,物理接口层,硬件层,总结：TCP/IP模型是在1个硬件层上构建的4个软件层,1.应用层：,提供通用的应用程序，如电子邮件、文件传输等。,2.传输层：,提供给用程序间端到端的通信,格式化信息流,提供可靠传输,识别不同应用程序,3.IP层：,负责点到点通信,处理TCP分层发送请求,为进入的数据报寻径,处理ICMP报文：流控、拥塞控制,组播效劳,4.网络接口层：,接收IP数据报并通过选定的网络发送。,点到点和端到端,应用层,传输层,IP层,物理接口层,硬件层,端到端,点到点,网络1,网络2,网络3,主机1,主机2,路由器1,路由器2,应用层,传输层,IP层,网络接口层,应用层,传输层,IP层,网络接口层,网络1,网络2,网络3,IP层,网络接口层,IP层,网络接口层,端到端,端到端,点到点,点到点,点到点,点到点,点到点,点到点,四.TCP/IP Internet 的开展历史,1958年1月，ARPA(Advanced Research Projects Agency)成立。,旨在研究对国防有重大意义的高新技术。,其中研究的重要任务之一是：在战争期间保证不间断、高可靠性通信的通信网络系统。,1969年10月，ARPA建立了第一个分组交换网络ARPANET。,1973年，ARPA启动互联网研究工程Internetting，并导致了TCP/IP的出现与开展。,1977-1979，推出目前形式的TCP/IP体系结构和协议标准根本定型。,1980年前后，ARPA上的所有机器开始转向TCP/IP，并以ARPANET为主干逐步建立Internet。,1983年初，向TCP/IP的转换全部结束。,1975年起ARPANET的网控与管理者将ARPANET一分为二：,ARPANET：用于进一步的研究。,MILNET：用于军方的非机密通信。,1983年，伯克利加州大学推出内含TCP/IP的第一个BSD UNIX(Berkeley Software Distribution UNIX)。此举使ARPANET覆盖了当时美国90%的计算机科学系。,1984年，Internet根本形成。,1985年，NSF(National Scientific Foundation)开始资助TCP/IP和互联网的研究。,1986年，建立NSFNET，使全美的主要院校、科研机构联入NSFNET，并与ARPANET相联。,此后，NSF不断开展并逐步取代ARPANET成为Internet的新主干，ARPANET逐渐退出历史舞台。,1991年起，美国政府决定把主干网交给私人公司。,1993年，高级网络和效劳公司ANS(Advanced Networks and Services)建立了ANSNET，并准备取代NSFNET。,1995年，NSF不再对NSFNET提供资助，各种商业网络代替NSFNET提供主干通信效劳，Internet进入商业化时代。,1995年，VBNS(Very High Speed Backbone Network Service)建设并取代ANSNET。,1996年，美国启动NGI(Next Generation Internet)，并从1998年开始研究建设NGI的主干网Abilene。,目前的TCP/IP是第4版，称作IPv4。,1998年，IPv6协议标准于根本制定完成，进入实用化阶段。,1995年10月24日，美国联邦网络委员会为Internet作了如下定义：,Internet是一个全球性的信息系统，系统中的每台主机都有一个全球唯一的主机地址，地址格式通过IP协议定义。系统中主机与主机间的通信遵守TCP/IP协议标准，或是其它与IP兼容的协议标准来交换信息。在以上描述的信息根底设施上，利用公网或专网的形式，向社会群众提供资源和效劳。,TCP/IP成功的主要原因,1.TCP/IP是最早出现的互联网协议，它的成功得益于顺应了社会的需求。,2.DARPA采用开放策略推广TCP/IP，鼓励厂商、大学开发TCP/IP产品。,3.TCP/IP与流行的UNIX系统结合是其成功的主要源泉。,4.TCP/IP技术来自于实践，并在实践中不断改进。,Standford大学的Vint Cerf因在TCP/IP上作出的突出奉献，而被人们称为“Internet之父。,Tim Berners-Lee：“万维网之父,TCP/IP标准,1.标准的历程(RFC:Request for comment,STD:Standard),草案,建议,标准,RFC,草案,标准,RFC,标准,RFC,STD,2.RFC分类,Proposed,Standards,Draft,Stardands,Standard,Others,RFC,RFC,SUB-SERIES,Experimental,Informational,Historic,Early RFCs,Standard,Best Current Practice(BCP),For Your Information(FYI),