Tài liệu Chapter 2 Internet Protocols ppt

Chapter2 Internet Protocols



TCP/IP and the DoD Model

DoD 模型被认为是 OSI 参考模型的浓缩品,分为 4 层,从上到下是:
1.Process/Application layer
2.Host-to-Host layer
3.Internet layer
4.Network Access layer
其中,如果在功能上和 OSI 参考模型互相对应的话,那么:
1.DoD 模型的 Process/Application 层对应 OSI 参考模型的最高 3 层
2.DoD 模型的 Host-to-Host 层对应 OSI 参考模型的 Transport 层
3.DoD 模型的 Internet 层对应 OSI 参考模型的 Network 层
4.DoD 模型的 Network Access 层对应 OSI 参考模型的最底 2 层

The Process/Application Layer Protocols

Process/Application 层包含的协议和应用程序有:
Telnet,FTP,X Windows,TFTP,SMTP,SNMP,NFS 和 LPD 等等

Dynamic Host Configuration Protocol(DHCP)/BootP(Bootstrap Protocol)

动态主机配置协议(DHCP)服务器可以提供的信息有:
1.IP 地址
2.子网掩码(subnet mask)
3.域名(domain name)
4.默认网关(default gateway)
5.DNS
6.WINS 信息

The Host-to-Host Layer Protocols

Host-to-Host 层描述了 2 种协议:
1.传输控制协议(Transmission Control Protocol,TCP)
2.用户数据报协议(User Datagram Protocol,UDP)

Transmission Control Protocol(TCP)

当 1 个主机开始发送数据段(segment)的时候,
发送方的 TCP 协议要与接受方的 TCP 协议进行
协商并连接, 连接后即所谓的虚电路(virtual circuit),这样的通信方式就叫做面向连接
(connection-oriented).面向连接的最大优点是可靠,但是它却增加了额外的网络负担(overhead)

User Datagram Protocol(UDP)

UDP 协议的最他特点是无连接(connectionless),即不可靠,因为它不与对方进行协商并连接,它
也不会给数据段标号,也不关心数据段是否到达接受方

Key Concepts of Host-to-Host Protocols

现在把 TCP 协议和 UDP 协议的一些特性做个比较:
1.TCP.协议在传送数据段的时候要给段标号;UDP 协议不
2.TCP 协议可靠;UDP 协议不可靠
3.TCP 协议是面向连接;UDP 协议采用无连接
4.TCP 协议负载较高;UDP 协议低负载
5.TCP 协议的发送方要确认接受方是否收到数据段;UDP 反之
6.TCP 协议采用窗口技术和流控制;UDP 协议反之

Port Numbers

TCP 和 UDP 协议必须使用端口号(port number)来与上层进行通信,因为不同的端口号代表了
不同的服务或应用程序.1 到 1023 号端口叫做知名端口号(well-known port numbers).源端口一
般是 1024 号以上随机分配

The Internet Layer Protocols

在 DoD 模型中,Internet 层负责:路由,以及给上层提供单独的网络接口

Internet Protocol(IP)

IP 协议查找每个数据包(packets)的地址,然后,根据路由表决定该数据包下 1 段路径该如何走,
寻找最佳路径

Internet Control Message Protocol(ICMP)

ICMP 协议一样是工作在 DoD 模型的 Internet 层,IP 协议使用
ICMP 协议来提供某些不同的
服务,ICMP 协议是一种管理协议

一些 ICMP 协议相关信息和事件:
1.目标不可达(destination unreachable):假如 1 个 routers 不能把 IP 协议数据报发送到更远的地
方去,于是 router 将发送 ICMP 协议信息给数据报的发送方,告诉它说目标网络不可达
2.缓冲区已满(buffer full):假如 router 的缓冲区已经存满发送方发来的 IP 协议数据报了,它将
发送 ICMP 协议信息给发送方并告诉它缓冲区已满,如果再继续接受的话将导致缓冲区溢出,
造成数据丢失
3.跳(hops):IP 协议数据报经过 1 个 router,称为经过 1 跳
4.Ping(Packet Internet Groper):采用 ICMP 协议信息来检查网络的物理连接和逻辑连接是否完
好
5.Traceroute:根据 ICMP 协议信息来跟踪数据在网络上的路径,经过哪些跳

Address Resolution Protocol(ARP)

地址解析协议(ARP)用于根据 1 个已知的 IP 地址查找硬件地址.它把 IP 地址翻译成硬件地址

Reverse Address Resolution Protocol(RARP)

RARP 协议用于把 MAC 地址翻译成 IP 地址

IP Addressing

IP 地址是软件地址,MAC 地址是硬件地址,MAC 地址是烧录在 NIC 里的,MAC 地址用于在本
地网络查找主机地址.IP 地址是唯一的,也叫做网络地址(network address);硬件地址也叫节点
地址(node address)

Network Address

网络地址分为 5 类:
1.A 类地址:4 个 8 位位组(octets).第一个 octet 代表网络号,剩下的 3 个代表主机位.范围是
0xxxxxxx,即 0 到 127
2.B 类地址: 前 2 个 octets 代表网络号,剩下的 2 个代表主机位. 范围是 10xxxxxx,即128 到191
3.C 类地址: 前 3 个octets 代表网络号,剩下的1 个代表主机位
. 范围是 110xxxxx,即 192 到 223
4.D 类地址:多播地址,范围是 224 到 239
5.E 类地址:保留,实验用,范围是 240 到 255

Network Address:Special Purpose

一些特殊的 IP 地址:
1.IP 地址 127.0.0.1:本地回环(loopback)测试地址

2.广播地址:255.255.255.255
3.IP 地址 0.0.0.0:代表任何网络
4.网络号全为 0:代表本网络或本网段
5.网络号全为 1:代表所有的网络
6.节点号全为 0:代表某个网段的任何主机地址
7.节点号全为 1:代表该网段的所有主机
广播地址 TCP/IP 协议规定,主机号部分各位全为 1 的 IP 地址用于广播.所谓广播地址指同时
向网上所有的主机发送报文,也就是说,不管物理网络特性如何,Internet 网支持广播传输.如
136.78.255.255 就是 B 类地址中的一个广播地址,你将信息送到此地址,就是将信息送给网络
号为 136.78 的所有主机.有时需要在本网内广播,但又不知道本网的网络号时
,TCP/IP 协议规
定 32 比特全为 1 的 IP 地址用于本网广播,即 255.255.255.255

Private IP Address

私有 IP 地址(private IP address):节约了 IP 地址是空间,增加了安全性.处于私有 IP 地址的网络
称为内网,与外部进行通信就必须靠网络地址翻(network address translation,NAT)

一些私有地址的范围:
1.A 类地址中:10.0.0.0 到 10.255.255.255.255
2.B 类地址中:172.16.0.0 到 172.31.255.255
3.C 类地址中:192.168.0.0 到 192.168.255.255

Broadcast Address

广播地址:
1.层 2 广播:FF.FF.FF.FF.FF.FF,发送给 LAN 内所有节点
2.层 3 广播:发送给网络上所有节点
3.单播(unicast):发送给单独某个目标主机
4.多播:由 1 台主机发出,发送给不同网络的许多节点

Introduction to Network Address Translation(NAT)

NAT 一般都操作在 Cisco router 上,用于连接 2 个网络,同时把私有地址翻译公有地址

一些 NAT 的种类以及特点:
1.静态NAT(static NAT):本地地址和全局地址一一对应.这样的方式需要你拥有真正的Internet
上的 IP 地址
2.动态 NAT(dynamic NAT):把未注册的 IP 地址对应到已注册 IP 地址池中的某个 IP
地址上.
你不必需要静态配置你的 router 使内外地址对应
3.超载(overloading):采用的最广泛的 NAT 配置类型.类似动态 NAT,但是它是把 1 组未注册的
IP 地址根据不同的端口(ports)对应到 1 个已注册的 IP 地址上.因此,它又叫做端口地址翻译
(port address translation,PAT)