TCPIP协议及其应用

TCP/IP 管理层次体系（P3）
ISOC IAB IETF
IESG 领域 工作组 工作组 领域 工作组 研究 小组 研究 小组 研究 小组
IRTF
IRSG
1.1.4 RFC（P3）
RFC( Request For Comment) ，请求注释，是有关 Internet的一系列注解和文件。RFC文档的发布开始于 1969年，绝大部分Internet标准的制定都是以RFC的形式 开始，经过大量的论证和修改而完成。 RFC206“The Internet Standard Process----Revision 3” 给出Internet标准的建立过程。 由IETF和IESG共同制定的Internet协议簇的规范文档就是 作为RFC进行发布的，许多TCP/IP协议都得到了RFC的充分 论证和文档支持。 RFC包含了关于Internet几乎所有的重要文字资料，这些 RFC文档资料公开在Internet上提供下载。 http://www.ietf.org/rfc/ RFC由IETF具体创建和维护。
帧首部 包首部 段首部 数据 帧尾部
• 网络层中称为分组或包（Packet）
包首部 段首部 数据
• 传输层中称为段（Segment）、数据段或报文段
段首部 数据
• 应用层中称为报文或消息（Message）
1.2.4
物理层 链路层 网络层
OSI各层功能和对应的网络管理工作
在实际物理线路上传输通 网络电缆、双绞 信数据bit。 线、光纤。 在主机之间传输数据帧 (Frame)。 网卡、集线器、 两层交换机。 网络布线设计、线 路测试及排故。 两层交换机使用， 数据帧分析。 三层交换机、路由 器配置，数据包分 析。
•
•
TCP/IP层次结构（P10）
TCP ICMP
UDP IP
SCTP IGMP
传输层 网络层
ARP
Fra Baidu bibliotek
RARP
网络接 口层 TCP/IP 结构
1.3.2 TCP/IP各层（P9）
• • 1.网络接口层，对应OSI的物理层和数据链路层， TCP/IP 没有定义。 2.网络层, TCP/IP的IP层，负责IP数据包的传输、路由 选择、流量控制、拥塞控制。IP协议是网络层的核心协 议，也是TCP/IP协议簇的核心协议。包括ARP、RARP、 ICMP、IGMP。 3.传输层，为两台主机之间提供端到端的通信，包含传 输控制协议TCP和用户数据报协议UDP。TCP提供可靠的 面向连接的传输，UDP提供简单高效的无连接传输。 4.应用层，对应OSI的会话层、表示层、应用层，常用的 协议有FTP、SMTP、HTTP。
1.1.2
•
TCP/IP协议（P2）
TCP/IP协议是目前最完整的、被全世界普遍接受的 通信协议标准，解决了异形机的互连及异构网的互 连问题。
•
TCP/IP协议以套件的形式推出，称为TCP/IP协议簇， 包含一组相互配合的协议，TCP和IP只是其中最重 要的两个协议。 TCP/IP协议只是习惯叫法，更专业的叫法是 Internet协议，是当前Internet事实上的国际标准。
• 因特网标准（Internet Standard）：经过有效的实现 和成功的运行，并达到了很高的技术成熟度，IESG分配 给1个STD号码，RFC文档成为正式的官方标准协议。
Internet 标准处理过程
2.非标准轨迹 未进入标准轨迹的规范有以下3个成熟等级： • 实验性的（Experimental）：作为Internet社区的 一般信息发布，是研究和开发工作的记录，属于正 在试验的情况。 • 信息性的（Informational）：作为Internet社区 的一般信息发布，但是并不表示得到社区的推荐和 认可。
• 历史性的（Historic）：已经被更新的规范取代， 或已经过时了。
1.2
OSI参考模型（P5）
OSI是由ISO制定的国际标准，
后来改称为OSI/RM。
1.2.1
OSI参考模型的层次结构（P5）
第7层 应用层 Application 第6层 表示层 Presentation 第5层 会话层 Session 第4层 传输层 Transport 第3层 网络层 Network 第2层 链路层 Data Link 第1层 物理层 Physical 直接对用户应用程序提供服务 格式化数据，为应用程序提供 通用接口 在节点之间建立端连接 常规数据传送 通过逻辑寻址建立节点之间的 连接，包括路由和中继数据 物理寻址，将数据分帧并处理 流控制 原始比特流传输，电子信号传 输和硬件接口
会话层 表示层 应用层
面向用户提供最终用户界 电子邮件、WWW等。 电子邮件系统、 面。 Web网站管理。
1.3
TCP/IP协议簇（P9）
1.3.1 TCP/IP与OSI的层次对应关系（P9）
应用层 表示层 会话层
传输层 网络层 链路层 底层网络定义的协议（以太网、令牌环、PPP等） 物理层 OSI模型 TCP/IP协议族 SMTP FTP HTTP Telnet SNMP DNS 应用层
在网络节点之间传输数据 三层交换机、路 包(Packet)。 由器。TCP/IP中 的IP。
传输层
提供网络节点之间的可靠 TCP/IP中的TCP。 TCP和UDP协议配置， 数据传输。 端口映射，代理服 务器配置。
负责网络应用进程之间的 如NETBIOS协议。 协商和连接。 负责数据格式的转换。 打印、显示、文 件格式转换。
• 它仅仅是一种参考，实际的网络体系并未将其每一层的功能 实现，而是省略某些层。
1.2.2
OSI参考模型的通信机制（P6）
• OSI参考模型采用逐层传递、对等通信的机制。通信过程 必须经过一个发送方自上而下及接收方自下而上的数据 传输过程。对等层之间实现逻辑上的通信。 • 源主机向目标主机发送数据时，数据自上而下必须逐层 封装（数据打包），每层对于从上层传下来的数据，要 附加首部（包头）和尾部（包尾）。 • 目标主机接收数据时，自下而上必须对原来封装的数据 逐层解封（解包），每层对于从下层传上来的数据要去 除原来附加的包头包尾。 • 真正的通信动作只发生在同一台计算机内彼此相邻的两 层之间，以及两机之间的物理层。
RFC
1.Internet 标准规范 （P4）
符合Internet标准过程的规范归结为TS和AS两类： TS( Technical Specification, 技术规范)是关于协议约定 和格式的描述，AS( Applicability Statement, 实用性陈 述)是协议使用的环境和方法。 AS为每个TS指定下列5个需求等级： • 必需的（Required），必须在所有使用TCP/IP协议簇的 系统中使用。 • 推荐的（Recommended），不是必需的，但是根据经验和 技术要求推荐使用。 • 可选的（Elective），不推荐，在系统中的实现可选。 • 限制使用的（Limited Use） • 不推荐的（Not Recommended）
TCP/IP协议及其应用
第1章 TCP/IP协议基础
学 习 要 点
• • • • • • • • 网络通信协议 管理TCP/IP的组织机构 RFC OSI参考模型 TCP/IP协议簇 TCP/IP封装与分用 协议分析 Wireshark
1.1
网络通信协议与TCP/IP（P1）
1.1.1
网络通信协议（P1）
1.标准轨迹 试图成为Internet标准的规范必须经过一系列的成熟等级， 也就是Internet标准轨迹。由3个成熟等级构成： • 提案标准（Proposed Standard）：此规范已经通过了 深入的审查过程，受到足够多的组织的关注，并被认为 是有价值的。 • 草案标准（Draft Standard）：此规范已经被很好的 理解，并被认为是稳定的，可以被用作开发。
从 低 层 到 高 层
TH SH PH AH 数据
封装
传输层虚拟通信
传输层
解封
TH SH PH AH 数据
NHTH SH PH AH 数据
封装
网络层
网络层虚拟通信
网络层
解封
NHTH SH PH AH 数据
DH NH TH SH PH AH 数据 DT
封装
链路层虚拟通信
链路层 物理层
物理层虚拟通信
链路层 物理层
网络协议是网络中通信双方共同遵守的规则和约 定，对信息传输的速率、代码结构、传输控制、 差错控制等作出规定。 协议由以下3部分组成： – 语义（Semantics）：规定双方完成通信需要 的控制信息及应执行的动作。 – 语法（Syntax）：规定通信双方交换的数据或 控制信息的格式和结构。 – 时序（Timing）：规定通信双方彼此的应答关 系，包括速度的匹配和顺序。
OSI参考模型的通信机制（P6）
数据 发送
主机A
应用层
对等层通信
主机B
应用层
接收
数据
AH 数据
封装
应用层虚拟通信
解封
AH 数据
从 高 层 到 低 层
PH AH 数据
封装
表示层 会话层 传输层
表示层虚拟通信
表示层 会话层
解封
PH AH 数据
SH PH AH 数据
封装
会话层虚拟通信
解封
SH PH AH 数据
•
1.1.3 管理TCP/IP的组织机构（P2）
Internet不为任何国家和政府所拥有， Internet 的管理和标准化由相关的非盈利组织机构承担。 相关的组织机构有：
•
•
•
•
ISOC(Internet Society)，Internet协会是所有各种 Internet委员会和任务组的上级机构。 IAB(Internet Architecture Board),Internet体系结构 委员会，是ISOC的技术顾问。 IETF(Internet Engineering Task Force),Internet工程 任务组，负责制定草案、测试、提出建议以及维护 Internet标准。 IESG(Internet Engineering Steering Group)， Internet工程指导小组，是IETF的上层机构。
RFC
2.Internet 标准处理过程 （P4）
一个规范文档要进入Internet标准之前， 首先要作为一个草案提交，接受非正式的评论。 如果超过6个月，你的草案还没有被IESG推荐 发布，则被从草案目录中移除。
如果被推荐发布成为RFC文档，可从草案 转为正式RFC。
Internet 标准处理过程
管理TCP/IP的组织机构
•
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•
•
IRTF( Internet Research Task Force), Internet 研究任 务组。 IRSG( Internet Research Steering Group), Internet 研 究指导小组，IRTF受IRSG的管理。 IANA( Internet Assigned Numbers Authority), Internet 数字分配机构，负责分配和维护Internet技术标准中的唯一 编码和数值系统。 ICANN( Internet Corporation for Assigned Names and Numbers),Internet名称与数字地址分配机构，具体行使 IANA的职能，负责DNS域名管理和IP地址分配。ICANN把IP地 址分配给全球5大地区的Internet注册机构（RIR），北美地 区的ARIN，欧洲地区的RIPE，拉丁美洲地区的LACNIC，非洲 地区的AFriNIC，亚太地区的APNIC。
解封
DH NH TH SH PH AH 数据 DT
0101100111000110110111……
转换
转换
0101100111000110110111……
物理介质
1.2.3 协议数据单元（PDU）（P7）
• 物理层称为位流或比特流 00110000110101011011000111 • 链路层称为帧（Frame）
ISO/OSI具有以下主要特点（P6）
• 它定义的是一种抽象结构，并未明确如何实现其中每一层的 功能。 • 每一层所完成的功能都是独立的，与其他层完成的功能无关。 • 每一层的功能自成体系，使开放互联成为可能。
• 低层为高层服务，高层可以忽略低层的分层细节，便于网络 开发和设计。
• 相邻的两层之间提供有接口，便于两层之间的通信。