第04章-TCP与IP协议(第3版)
IP协议族第三版教学设计
TCP/IP协议族第三版教学设计一、教学目标通过本课程的学习，学生应该掌握以下技能：1.理解TCP/IP协议族的体系结构及每个层次的功能2.掌握TCP协议与UDP协议的特点和应用场景3.能够使用Wireshark进行网络数据包抓包分析和协议解析4.能够利用Python编写简单的TCP/UDP通信程序5.了解常见的网络攻击手段及相应的防御措施二、教学内容1. TCP/IP协议族的体系结构通过讲解TCP/IP协议族的体系结构及每个层次的功能，使学生能够全面理解网络协议的设计思想和工作原理。
2. TCP协议与UDP协议的特点和应用场景通过比较TCP协议与UDP协议的特点和应用场景，使学生能够理解不同协议的适用范围以及在实际应用中的优缺点。
3. Wireshark数据包抓包分析和协议解析通过实际操作，让学生掌握使用Wireshark进行网络数据包抓包分析和协议解析的方法和技巧，以及如何从抓包结果中发现网络问题和进行故障排查。
4. Python编程实践通过Python编程实践，让学生掌握如何利用Python编写简单的TCP/UDP通信程序，从而加深对网络协议的理解和应用能力。
5. 网络攻击与防御通过介绍常见的网络攻击手段及相应的防御措施，让学生了解网络攻击的本质，从而提高网络安全意识和能力。
三、教学方法1. 讲授通过授课让学生掌握网络协议的基础知识和分层结构，重点讲解与TCP/IP协议族相关的知识点。
2. 互动学习通过参观实验室、线下讨论和在线问答等互动形式，加深学生对网络协议的理解和应用能力。
3. 实践操作通过实践操作，让学生在模拟网络环境中完成数据包抓包、协议解析、TCP/UDP通信程序编写等任务，从而学以致用。
四、教学评估1. 考试通过闭卷考试的形式，对学生的理论基础知识和应用能力进行测评。
2. 实验报告通过实验报告的形式，对学生在实践过程中的表现和成果进行评价。
3. 课堂表现通过平时的课堂发言、问答互动和积极参与实践操作等因素，对学生的学习态度和综合素质进行评估。
《TCPIP协议》PPT课件
TCP帧结构 帧结构
0 1 2 3 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 -------------------------------+-------------------------------+ +-------------------------------+-------------------------------+ | Source Port | Destination Port | -------------------------------+-------------------------------+ +-------------------------------+-------------------------------+ | Sequence Number | ---------------------------------------------------------------+ +---------------------------------------------------------------+ | Acknowledgment Number | +-------+-----------------------+-------------------------------+ -------+-----------------------+-------------------------------+ | Data | |U|A|P|R|S|F| | | Offset| Reserved |R|C|S|S|Y|I| Window | | | |G|K|H|T|N|N| | -------+-----------------------+-------------------------------+ +-------+-----------------------+-------------------------------+ | Checksum | Urgent Pointer | -------------------------------+---------------+---------------+ +-------------------------------+---------------+---------------+ | Options | Padding | -----------------------------------------------+---------------+ +-----------------------------------------------+---------------+ | data | ---------------------------------------------------------------+ +---------------------------------------------------------------+
TCP协议与IP协议的关系与配合工作
TCP协议与IP协议的关系与配合工作引言：在如今的互联网世界中，TCP协议（传输控制协议）与IP 协议（互联网协议）是两个至关重要的协议。
它们在网络通信中都扮演着不可或缺的角色，并相互配合工作，保证了信息的顺利传输。
本文将分析TCP协议与IP协议之间的关系，并介绍它们在网络通信中的配合工作。
一、TCP协议与IP协议的概述TCP协议和IP协议是互联网通信的两个核心协议。
IP协议负责网络中各个设备之间的寻址和路由，确保数据包从源主机传输到目标主机。
而TCP协议则负责在网络上建立可靠的、面向连接的通信。
它将数据划分为小的数据包，并负责将这些数据包安全地传输到目的地。
二、TCP协议与IP协议之间的关系TCP协议和IP协议之间存在着密切的关系。
IP协议是一种无连接的协议，只负责封装和传输数据包，并将数据包从一个网络节点传递到另一个网络节点。
而TCP协议则在这些网络节点之间建立一个可靠的连接，确保数据包的安全传输。
可以说，TCP协议是建立在IP协议之上的。
三、TCP协议的特点TCP协议有以下几个重要特点：1. 可靠性：TCP协议采用了可靠的数据传输机制，通过检验和、序列号和确认应答来保证数据的准确性和完整性。
如果数据包损坏或丢失，TCP协议会重新发送，直到成功接收。
2. 面向连接：TCP协议在通信前需要建立连接，确保数据传输双方的连接状态。
这种面向连接的方式可以保证数据的有序传输，并提供可靠的错误检测和恢复机制。
3. 流量控制：TCP协议可以根据网络的拥塞程度动态地控制数据的发送速率，避免数据的堆积和丢失。
四、IP协议的特点1. 简单性：IP协议设计简单，只负责寻址和路由功能。
它将数据包从源主机传输到目标主机，不关心数据的可靠性和有序性。
2. 无连接性：IP协议无连接地传输数据，每个数据包都是独立地传输，不会受到其他数据包的影响。
3. 速度快：由于IP协议只关注最基本的网络通信功能，所以传输速度相对较快。
五、TCP协议与IP协议的配合工作TCP协议和IP协议之间的配合工作如下：1. TCP建立连接：TCP协议通过与目标主机进行三次握手建立连接，并在连接建立后对数据包进行分段和重组，确保数据的完整性和有序性。
《计算机网络基础》第4章 TCP-IP协议简介(modify)
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13
标识符（
Identification ）、标 志（ Flags ）和分片偏移量 （ Fragment offset ）：与IP分 片有关。标识符用于标识一个数 据报，标志用来描述数据报是否 允许分片以及标识最后一个分片， 分片偏移量则表示某一个分片在 数据报中的位置。
第4章 TCP/IP协议简介
2013年7月14日星期日
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TCP/IP模型简介 TCP/IP模型层次介绍 TCP/IP协议简介 网络层协议 IP协议 ICMP协议
ARP-RARP协议 TCP协议
传输层协议 TCP/IP常见命令 TCP三次握手 TCP滑动窗口 UDP协议
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OSI参考模型是计算机网络协议
12
版本（version）：该数据报的IP协议版本。
Header Length ）：用来确定 IP数据报中的数据起始位置。通常20字节长 度的报头。 服务类型（Priority & Type of Service ）：服务类型字段使得不同服务 要求的报文在传送过程中可以区别处理，特 别是在网络发生超载时。 数据报长度（ Total Length ）：是以字节 为单位的IP数据报的总长度（报头长度+数 据长度）。一般小于1500字节。
的标准，但由于开销太大，所以 在实际应用中完全采用它的并不 多。 TCP/IP协议则不然，由于它的简 洁性和实用性，从而得到了广泛 的应用。成为了事实上的工业标 准和国际标准。
2013年7月14日星期日 3
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 网络接口层 物理层
2013年7月14日星期日 4
尽最大努力投递服务
计算机网络基础（第3版）答案,计算机网络基础教学课件龚娟习题答案第3章习题答案.doc...
计算机⽹络基础（第3版）答案,计算机⽹络基础教学课件龚娟习题答案第3章习题答案.doc...计算机⽹络基础第4章 TCP/IP协议集PAGE 18PAGE 2练习与思考⼀、选择题在ISO／OSI参考模型中，同层对等实体间进⾏信息交换时必须遵守的规则称为(A)，相邻层间进⾏信息交换时必须遵守的规则称为(B)，相邻层间进⾏信息交换时使⽤的⼀组操作原语称为(C)。
(D)层的主要功能是提供端到端的信息传送，它利⽤(E)层提供的服务来完成此功能。
可供选择的答案：A、B、C：1．接⼝；2．协议；3．服务；4．关系；5．调⽤；6．连接。
D、E：1．表⽰；2．数据链路；3．⽹络；4．会话；5．运输；6．应⽤。
答题填空：A(2 )；B(3 )；C( 5 )；D( 5 )；E(3 )。
⼆、 简答题1．什么是⽹络体系结构？为什么要定义⽹络体系结构？⽹络的体系结构定义:指计算机⽹络的各层及其协议的集合(architecture).或精确定义为这个计算机⽹络及其部件所应完成的功能.计算机⽹络的体系结构综合了OSI和TCP/IP的优点,本⾝由5层组成:应⽤层,运输层,⽹络层,物理层和数据链路层.为的就是安全和有个全世界公⽤的标准来限制。
2．什么是⽹络协议？它在⽹络中的定义是什么？为进⾏⽹络中的数据交换⽽建⽴的规则,标准或约定称为⽹络协议.⽹络协议主要由下列三个要素组成: 语法,语义和同步(指事件实现中顺序的详细说明).3．什么是OSI参考模型？各层的主要功能是什么？OSI模型，即开放式通信系统互联参考模型(Open System Interconnection Reference Model)，是国际标准化组织(ISO)提出的⼀个试图使各种计算机在世界范围内互连为⽹络的标准框架，简称OSI。
4．举出OSI参考模型和TCP/IP协议的共同点及不同点。
osi是规定意义上的国际标准；tcp/ip是事实上的国际标准；现在通⽤的是后者；前者是七层；后者四层；只是分层⽅法不⼀样，没有什么不同。
精品文档-计算机网络(第三版)蔡皖东-第4章
第4章 局 域 网 技 术
SSAP和DSAP地址字段分别定义了源LLC SAP地址和目的 LLC SAP地址，其中DSAP的最高位为地址类型标志(I/G)位， I/G=0表示DSAP地址是一个单地址，LLC帧由DSAP 标识的惟 一目的LLC SAP接收；I/G=1表示DSAP地址是一个组地址， LLC帧由DSAP 标识的一组目的LLC SAP接收。SSAP的最高位 为命令/响应标志(C/R)位，C/R=0表示LLC帧是命令帧； C/R=1表示LLC帧是响应帧。
第4章 局 域 网 技 术
2. LLC服务 在LLC协议中定义了两种服务方式：
(1) 不确认无连接服务。它是在无连接的数据链路上提 供数据传输服务的，因此不保证数据传输的正确性。数据传 输模式可以是单播(点对点)方式、组播(点对多点)方式和广 播(点对全体)方式。这是一种数据报服务。
(2) 面向连接服务。它是在面向连接的数据链路上提供 数据传输服务的，因此它必须提供建立、使用、终止以及复 位数据链路层连接所需的操作手段，并且还要提供数据链路 层的定序、流控和错误恢复等功能。这是一种虚电路服务。
第4章 局 域 网 技 术
现有的IEEE 802局域网标准有： ● IEEE 802.1A：体系结构。 ● IEEE 802.1B：寻址、网间互连及网络管理。 ● IEEE 802.2：通用的逻辑链路控制规范。 ● IEEE 802.3：CSMA/CD介质访问控制方法和物理层 技术规范。 ● IEEE 802.3i：10BASE-T介质访问控制方法和物理 层技术规范。 ● IEEE 802.3u：100BASE-T介质访问控制方法和物理 层技术规范。
第4章 局 域 网 技 术
第4章 局 域 网 技 术
4.1 引言 4.2 LLC协议 4.3 以太网 4.4 令牌环网 4.5 FDDI网 4.6 100VG-AnyLAN网 4.7 无线局域网 4.8 交换式网络 4.9 局域网互连
计算机网络技术实用教程(第3版)
1.2 计算机网络的产生与发展
T
主
T
机
主机 主机
T 主 机T
T
T
图1.3 计算机 －计算机网络模型
8/6/2019
计算机网络技术实用教程(第3版)
1.2 计算机网络的产生与发展
4 . 标准 、开放的计算机网络阶段 局域网是继远程网之后发展起来的小型计算机网络 ， 具有结构简单、经济实用、功能强大且方便灵活等特点 ， 是随着微型计算机的广泛应用而发展起来的。 70年代末80年代初 ，微型计算机得到了广泛的应用， 各机关和企、事业单位为了适应办公自动化的需要 ，迫切 要求将自己拥有的为数众多的微机、工作站、小型机等连 接起来 ， 以达到资源共享和相互传递信息的目的 ，而且迫 切要求降低联网费用 ，提高数据传输效率 。为此 ，有力地 推动了计算机局域网的发展。
通信网为计算机网络提供了便利而广泛的信息传输通 道 ，而计算机和计算机网络技术的发展也促进了通信技术 的发展。
8/6/2019
计算机网络技术实用教程(第3版)
1.2 计算机网络的产生与发展
1.2.2 计算机网络的发展 随着计算机技术和通信技术的不断发展 ， 计算机网络 也经历了从简单到复杂 ，从单机到多机的发展过程 ，其发 展过程大致可分为以下五个阶段。 1.具有通信功能的单机系统 2.具有通信功能的多机系统 3.以共享资源为主要目的计算机网络阶段（计算机― 计算机网络） 4.标准、开放的计算机网络阶段 5.高速、智能的计算机网络阶段
所谓计算机网络就是通过线路互连起来的 ， 自治的计 算机集合 ，确切地讲 ，就是将分布在不同地理位置上的具 有独立工作能力的计算机、终端及其附属设备用通信设备 和通信线路连接起来 ，并配置网络软件 ， 以实现计算机资 源共享的系统。
TCPIP协议族第3版答案(清华大学出版社)
表 6.3 习题 14 的路由表
掩码
网络地址
下一跳
接口
/27
202.14.17.224
-
m1
/18
145.23.192.0
-
m0
默认
默认
130.56.12.4
m2
解
我们知道路由器 R1 有三个接口：m0 、m1 和 m2，还知道有两个网络直接连接到路由器
R1，有一个默认路由器连接到因特网的其余部分。图 1-1 给出了拓扑图。
8.目的地址为 145.14.192.71 的分组到达图 6.11 中的路由器。试说明该分组是怎样被转发的。
解
掩码是/18。应用这个掩码后，得出子网地址是 145.14.192.0。这个分组通过输出接口 m3 交付给 ARP，是直接交付的。
14.如果表 6.3 是路由器 R1 的路由表，试找出网络的拓扑。
3.当协议是 IP 而硬件是以太网时，AR P 分组的长度是多少？ 解
由图 7.4 可知 AR P 分组的长度为：4+ 4 + 6 + 4 + 6 + 4 = 28B 7.以太网的广播地址是什么？解
以太网使用全 1 地址（ FF : FF: FF: FF : FF: FF16）作为广播地址。
8.某路由器的 IP 地址是 125.45.23.12 而所在的以太网物理地址是 23：45：AB：4F：67： CD，它收到了一个分组，分组中的目的 IP 地址是 125.11.78.10 而所在的以太网的物理地 址是 AA： BB：A2：4F：67：CD。试给出这个路由器发出的 AR P 请求分组中的各项目。 假定不划分子网。
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本资料由彭方举同学提供，希望大家都能考出好成绩
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计算机网络应用技术教程（第三版） 计算机网络应用技术教程（第三版）
OSI环境中的数据传输 OSI环境中的数据传输
应用 进程A 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 传输介质 网 物 络 理 层 层 网 物 络 理 层 层 数据链路层 数据链路层 应用 进程B 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 传输介质
计算机网络应用技术教程（第三版） 计算机网络应用技术教程（第三版）
4.2 IP协议的基本内容 IP协议的基本内容
• • • • • IP协议的特点与主要内容 IPv4地址与地址技术的发展 IP分组传输与路由器工作原理 地址解析协议ARP IPv6协议的主要特点
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体系结构的概念
• 计算机网络需要制定整套复杂的协议集 • 网络协议是按层次结构来组织 • 网络体系结构是网络层次结构模型与各层协 议的集合 • 网络体系结构对计算机网络应实现的功能进 行精确定义 • 体系结构是抽象的概念，实现是指能运行的 硬件和软件
计算机网络应用技术教程（第三版） 计算机网络应用技术教程（第三版）
TCP/IP参考模型的层次 TCP/IP参考模型的层次
• • • • 应用层(application layer) 传输层(transport layer) 互联层(internet layer) 主机-网络层(host-to-network layer)
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C类网络
• C类网络最多有221=2097152个 • 每个C类网络最多有28=256个主机
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IP地址的申请与管理 IP地址的申请与管理
• Internet最高级的维护机构为网络信息中心， 它负责分配最高级的IP地址 • 网络信息中心授权给申请成Internet网点的网 管中心，它只给申请成新网点的组织分配IP地 址的网络号，主机号由该组织自己分配 • 每个网点组成一个自治系统，负责自己内部网 络的拓扑结构、地址建立与刷新 • 这种分层管理方法能有效防止IP地址冲突
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OSI参考模型的各层功能 OSI参考模型的各层功能
• 表示层(presentation layer) –处理不同通信系统中信息的表示方式，包括 数据格式变换、数据加密与解密、数据压缩 与恢复等功能 • 应用层(application layer) –为应用软件提供很多服务，例如文件、数据 库、电子邮件与其它网络服务
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OSI参考模型的各层功能 OSI参考模型的各层功能
• 网络层(network layer) –为分组通过网络选择适当的路径，实现路由 选择、分组转发与拥塞控制 • 传输层(transport layer) –为用户提供可靠的端到端服务，向高层屏蔽 下层数据通信的细节 • 会话层(session layer) –维护两个通信计算机之间的传输链接，以确 保点到点传输不中断
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TCP/IP参考模型的各层功能 TCP/IP参考模型的各层功能
• 传输层 –相当OSI参考模型的网络层，在源主机与目的 主机之间建立用于会话的端-端连接 –传输控制协议(transport control protocol, TCP)是一种可靠的面向连接协议，允许将源 主机的字节流无差错地传送到目的主机 –用户数据报协议(user datagram protocol， UDP)是一种不可靠的无连接协议，主要用于 不要求分组顺序到达的传输
• ISO组织公布了开放系统互联(open system internetwork，OSI)参考模型，它定义网络 互联的7层框架 • OSI参考模型定义开放系统的层次结构、层 次之间的相互关系，以及各层包括的可能的 服务
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OSI参考模型的结构 OSI参考模型的结构
TCP/IP 参考模型与 OSI 参考模 型的对应关系
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TCP/IP参考模型的各层功能 TCP/IP参考模型的各层功能
• 主机-网络层 –TCP/IP参考模型的最低层，负责通过网络发 送和接收IP报文 –允许主机接入网络使用多种现有的协议，例 如Ethernet、令牌网、帧中继、ATM等 • 互联层 –相当于OSI参考模型的网络层，处理互连的 路由选择、流控与拥塞问题 –IP协议是一种无连接的、提供尽力而为服务 的网络层协议
4.1.2 OSI参考模型 OSI参考模型
• 在制定计算机网络标准方面，起着很大作用 的两大国际组织 –国际电报与电话咨询委员会(CCITT)：主 要考虑通信标准的制定 –国际标准化组织(ISO)：主要考虑信息处 理与网络体系结构
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OSI参考模型的定义 OSI参考模型的定义
4.2.1 IP协议的特点与主要内容 IP协议的特点与主要内容
• TCP/IP互联层的核心协议是IP协议，实现网络 互联的核心设备是路由器 • IP协议的特点主要表现在 –IP协议是一种无连接、不可靠的分组传送服 务的协议 –IP协议是点-点的网络层协议 –IP协议向传输层屏蔽物理网络的差异
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TCP/IP协议的特点 TCP/IP协议的特点
• TCP/IP是开放的协议标准 • 独立于特定的计算机硬件与操作系统 • 独立于特定的网络硬件，可以运行在局域网、 广域网中 • 统一的网络地址分配方案，使每个设备在网 中有唯一的地址 • 标准化的高层协议，可提供多种可靠的服务
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计算机网络应用技术教程（第三版） 计算机网络应用技术教程（议
• 现实生活中的邮政系统
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网络协议的概念
• 网络协议是为网络数据交换而制定的规则、约 定与标准 – 语法：用户数据与控制信息的结构与格式 – 语义：需要发出何种控制信息，完成的动作 与作出的响应 – 时序：对事件实现顺序的详细说明
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传输介质
OSI参考模型的数据单元 OSI参考模型的数据单元
• 报文(message) –表示层的数据单元 • 分组(packet) –网络层的数据单元 • 帧(frame) –数据链路层的数据单元
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计算机网络应用技术教程（第三版） 计算机网络应用技术教程（第三版）
网络协议的相关概念
• • • • 层次(layer) 接口(interface) 体系结构(architecture) 协议(protocol)
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网络采用层次结构的优点
4.1.3 TCP/IP参考模型 TCP/IP参考模型
• 在TCP/IP协议研究时，并没有提出参考模型 • 1974年，Kahn定义最早的TCP/IP参考模型 • TCP/IP协议共出现6个版本，目前使用的是 版本4，通常称为IPv4 • IPv6被称为下一代的IP协议
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IP地址技术的发展 IP地址技术的发展
• • • • 标准分类的IP地址 划分子网的三级地址结构 构成超网的无类域间路由 网络地址转换技术
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划分子网的三级地址结构
• A类与B类地址设计不合理 • 提出子网(subnet)和掩码(mask)的概念 • 构成子网是将一个大的网络，划分成几个较 小的子网络 • 将传统“网络号-主机号”两级结构，变为 “网络号-子网号-主机号”三级结构
计算机网络应用技术教程（第三版） 计算机网络应用技术教程（第三版）
OSI参考模型划分层次的原则 OSI参考模型划分层次的原则
• • • • 网中各结点都具有相同的层次 不同结点的同等层具有相同的功能 同一结点中的相邻层之间通过接口通信 每层可以使用下层提供的服务，并且向上层 提供服务 • 不同结点的同等层通过协议来实现对等层之 间的通信
• 各层之间相互独立，高层不需知道低层如何实 现，只需知道该层接口提供的服务 • 当任何一层发生变化时，只要接口保持不变， 其它各层均不受影响 • 各层均可以采用合适的技术，各层实现技术的 改变不影响其它层 • 整个系统分解为多个易于处理的部分，使系统 的实现和维护变得容易 • 每层的功能与提供的服务已有精确说明，有利 于促进标准化过程
计算机网络应用技术教程（第三版） 计算机网络应用技术教程（第三版）
应用层的主要协议
• 远程登录协议(Telnet) • 文件传输协议(file transfer protocol，FTP) • 简单邮件传输协议(simple mail transfer protocol，SMTP) • 域名系统(domain name system，DNS) • 简单网络管理协议(simple network management protocol，SNMP) • 超文本传输协议(hyper text transfer protocol，HTTP)