[第5章TCPIP协议族简介.ppt

第5章 TCP/IP协议族简介 互联网最初是由于军事用途出现的，先在网络已经走进千家万户，成为生活的一部分。联网的各个终端之间能否进行交互的软件基础是网络协议栈，目前主流的网络协议栈是TCP/IP协议栈。本章介绍TCP/IP协议栈的基本知识，主要包括以下几个方面的内容： ISO/OSI的网络模型架构； TCP/IP网络模型； Internet协议，即IP协议； TCP/IP模型中的TCP和UDP协议及ICMP协议； 地址解析协议ARP； 详细介绍了IP地址的组成，掩码及建网时如何进行子网划分及端口的含义； 简单介绍主机字节序和网络字节序。 5.1 OSI网络分层介绍 网络结构的标准模型是OSI模型，它是由国际互联网标准化组织（International Standards Organizations ISO）定义的网络分层模型。虽然目前没有完全按照这种模型实现的网络协议栈，但是这种模型对于理解网络协议内部的架构很有帮助，为学习网络协议提供了很好的参考模型。这个模型一般称为ISO/OSI开放互联模型（ISO Open System Interconnection Reference Model），在实际中TCP/IP协议栈更为广泛。 5.1.1 OSI网络分层结构 ISO/OSI开放互联模型采用7层结构。 5.1.2 OSI七层网络结构 在OSI的七层结构中，自下而上，每一层规定了不同的特性，完成不同的功能。共有7个层次： 物理层（Physical Layer）： 数据链路层（Data Link Layer）： 网络层（NetWork Layer）： 传输层（Transport Layer）： 会话层（Session Layer）： 表示层（Presentation Layer）： 应用层（Application Layer）： 5.1.3 OSI参考模型中的数据传输 一个运行于主机B上的应用程序通过网络发送数据到主机A上的应用程序，数据流动过程在主机B上由上至下依次经过网络协议栈，通过网络发送给主机A，在主机A上又自下而上的经过OSI的七层网络协议结构。 5.2 TCP/IP协议栈 上节对ISO/OSI的七层结构进行了简单介绍，由于ISO制定的OSI参考模型的过于庞大、复杂，在实现时造成了很多困难，从而招致了许多批评。实际实现中，TCP/IP协议栈获得了更为广泛的应用，目前主流的操作系统网络协议栈基本上都采用了TCP/IP协议栈。 5.2.1 TCP/IP协议栈参考模型 经典的TCP/IP参考模型从上至下分为四个层次：应用层、传输层、网络层和主机到网络层。与OSI模型不同的是在TCP/IP参考模型中，根据实际情况将OSI参考模型的会话层和表示层合并到应用层中；同时，将OSI参考模型中的数据链路层和物理层合并为主机到网络层。 5.2.2 主机到网络层协议 通常情况下，主机到网络层的协议对应于OSI的数据链路层，对于硬件及其驱动层TCP/IP协议没有进行规范。由TCP/IP的四层结构可以看出，本层主要为IP协议和ARP协议提供服务、发送和接收网络数据报。本层中由于要实现跨网和跨设备的互通，有很多的实现方式，例如串行线路（Serial Line IP, SLIP）、点对点PPP等，本书中仅对以太网的实现方式进行简单的介绍。 以太网是由数字设备公司（Digital Equipment Corp., DEC）、英特尔公司和Xerox公司在1982年公布的一个标准，目前TCP/IP技术主要基于此标准。它采用一种带冲突检测的载波侦听多路接入的方法进行传输，即CSMA/CD（Carrier Sense，Multiple Access with Collision Detection）。 5.2.2 主机到网络层协议 5.2.3 IP协议 IP协议是TCP/IP协议中最重要的协议，它为TCP、UDP、ICMP等协议提供传输的通路。IP层的主要目的是提供子网的互联，形成较大的网络，使不同的子网之间能传输数据。IP层主要有如下作用： 数据传送： 寻址： 路由选择： 数据报文的分段： 1．版本 2．首部长度 3．服务类型（TOS） 4．总长度 5．标识和片偏移 6．生存时间（TTL） 7．协议类型 8．校验和 9．IP选项 10．源地址和目的地址 5.2.3 IP协议 5.2.4 网际控制报文协议（ICMP） ICMP协议用于传递差错信息、时间、回显、网络信息等报文控制数据。 1．ICMP协议格式 2．ICMP报文的类型 3．目的不可达的报文格式 4．地址掩码的请求应答格式 5．时间戳的请求应答格式 5.2.4 网际控制报文协议（ICMP） 5.2.5 传输控制协议（TCP） 传输控制协议（Transmission