第2章 tcpip與子網(wǎng)規(guī)劃

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1、第2章TCP/IP與子網(wǎng)規(guī)劃2.1培訓(xùn)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)完本課程，您應(yīng)該能夠：?描述TCP/IP協(xié)議與OSI參考模型?描述TCP/IP協(xié)議棧各層次功能和原理?了解IPv4的不足和IPv6的基本特點(diǎn)?描述IP地址分類(lèi)和應(yīng)用?進(jìn)行子網(wǎng)地址劃分2前面您已經(jīng)學(xué)習(xí)了OSI參考模型和相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)，相信您已經(jīng)對(duì)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)有了一個(gè)大致的了解。OSI參考模型為清晰理解互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品和網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)等帶來(lái)了極大的方便，但是由于OSI過(guò)于復(fù)雜，各層功能具有一定的重復(fù)性，難于實(shí)現(xiàn)，再加上OSI參考模型提出時(shí)間不是非常好（這時(shí)候，TCP/IP協(xié)議逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位），OSI

2、參考模型并沒(méi)有流行開(kāi)來(lái)。相反，TCP/IP協(xié)議現(xiàn)在得到了廣泛應(yīng)用，成為Internet的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。TCP/IP協(xié)議源于美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究項(xiàng)目機(jī)構(gòu)（DARPA，DefenseAdvancedResearchProjectAgency）六十年代開(kāi)發(fā)的的AEPAnet。本章我們將重點(diǎn)介紹TCP/IP協(xié)議各層的功能，掌握支持TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信流程。然后本文還介紹了IPv4發(fā)展的局限，以及簡(jiǎn)單介紹了IPv6。最后，您將學(xué)習(xí)基于40第二章TCP/IP與子網(wǎng)規(guī)劃TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)地址表示方式和地址分配方法。這些內(nèi)容是順利完成后續(xù)章節(jié)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。2

3、.2TCP/IP協(xié)議2.2.1TCP/IP協(xié)議與OSI參考協(xié)議TCP/IP協(xié)議和OSI參考模型?TCP/IP協(xié)議棧具有簡(jiǎn)單的分層設(shè)計(jì)，與OSI參考模型有清晰的對(duì)應(yīng)關(guān)系。OSI參考模型TCP/IP應(yīng)7應(yīng)用層用6表示層層5會(huì)話層4傳輸層傳輸層3網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層2數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層1物理層物理層4與OSI參考模型一樣，TCP（TransferControlProtocol）/IP（InternetProtocol）協(xié)議（傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議）也分為不同的層次開(kāi)發(fā)，每一層負(fù)責(zé)不同的通信功能。但是，TCP/IP協(xié)議簡(jiǎn)化了層次設(shè)計(jì)，只有五層：應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)

4、層、數(shù)據(jù)鏈路層和物理層。從上圖可以看出，TCP/IP協(xié)議棧與OSI參考模型有清晰的對(duì)應(yīng)關(guān)系，覆蓋了OSI參考模型的所有層次。應(yīng)用層包含了OSI參考模型所有高層協(xié)議。因?yàn)門(mén)CP/IP協(xié)議棧支持所有的標(biāo)準(zhǔn)的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，而且物理層和數(shù)據(jù)鏈路層在前面已經(jīng)做過(guò)簡(jiǎn)述，所以本章不對(duì)TCP/IP協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層做進(jìn)一步的描述。關(guān)于這兩層協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)的深入細(xì)節(jié)，在后續(xù)章節(jié)會(huì)有講解。41第二章TCP/IP與子網(wǎng)規(guī)劃TCP/IP協(xié)議棧HTTP、Telnet、FTP、應(yīng)用層提供應(yīng)用程序網(wǎng)絡(luò)接口TFTP、Ping、etc傳輸層TCP/UDP建立端到端連接IC

5、MPIP尋址和路由選擇網(wǎng)絡(luò)層ARP/RARPEthernet、802.3、PPP、數(shù)據(jù)鏈路層HDLC、FR、etc物理介質(zhì)訪問(wèn)物理層接口和線纜二進(jìn)制數(shù)據(jù)流傳輸5物理層和數(shù)據(jù)鏈路層涉及到在通信信道上傳輸?shù)脑急忍亓鳎鼘?shí)現(xiàn)傳輸數(shù)據(jù)所需要的機(jī)械、電氣、功能性及過(guò)程等手段，提供檢錯(cuò)、糾錯(cuò)、同步等措施，使之對(duì)網(wǎng)絡(luò)層顯現(xiàn)一條無(wú)錯(cuò)線路；并且進(jìn)行流量調(diào)控。網(wǎng)絡(luò)層檢查網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，以決定傳輸報(bào)文的最佳路由，執(zhí)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。其關(guān)鍵問(wèn)題是確定數(shù)據(jù)包從源端到目的端如何選擇路由。網(wǎng)絡(luò)層的主要協(xié)議有IP、ICMP（InternetControlMessageProtocol，互聯(lián)網(wǎng)

6、控制報(bào)文協(xié)議）、IGMP（InternetGroupManagementProtocol，互聯(lián)網(wǎng)組管理協(xié)議）、ARP（AddressResolutionProtocol，地址解析協(xié)議）和RARP（ReverseAddressResolutionProtocol，反向地址解析協(xié)議）等。傳輸層的基本功能是為兩臺(tái)主機(jī)間的應(yīng)用程序提供端到端的通信。傳輸層從應(yīng)用層接受數(shù)據(jù)，并且在必要的時(shí)候把它分成較小的單元，傳遞給網(wǎng)絡(luò)層，并確保到達(dá)對(duì)方的各段信息正確無(wú)誤。傳輸層的主要協(xié)議有TCP、UDP（UserDatagraphProtocol，用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議）。應(yīng)用層負(fù)責(zé)

7、處理特定的應(yīng)用程序細(xì)節(jié)。應(yīng)用層顯示接收到的信息，把用戶的數(shù)據(jù)發(fā)送到低層，為應(yīng)用軟件提供網(wǎng)絡(luò)接口。應(yīng)用層包含大量常用的應(yīng)用程序，例如HTTP（HyperTextTransferProtocol文本傳輸協(xié)議）、Telnet（遠(yuǎn)程登錄）、FTP（FileTransferProtocol）等。42第二章TCP/IP與子網(wǎng)規(guī)劃TCP/IP協(xié)議數(shù)據(jù)封裝TELNETFTPSMTPTFTP2320/212569TCP/UDP6/17IP?PACKETSFRAMESBITS6同OSI參考模型數(shù)據(jù)封裝過(guò)程一樣，TCP/IP協(xié)議在報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程中，封裝和去封裝也發(fā)生在各層之

8、間。發(fā)送方，加封裝的操作是逐層進(jìn)行的。各個(gè)應(yīng)用程序?qū)⒁l(fā)送的數(shù)據(jù)送給傳輸層；傳輸層（TCP/UDP）對(duì)數(shù)據(jù)分