计算机网络基础 第4章

❖ UDP协议是基于IP协议的，只在IP数据报的服务之 上增加了一点点功能，即端口的功能。因此UDP可 以识别应用进程。
❖ 虽然UDP提供的是无连接、不可靠的，但尽最大努 力去交付的服务，但许多应用协议是基于UDP的。 如：DNS、RIP、TFTP、SNMP、NFS等使用 UDP； 但：TELNET、 SMTP、 HTTP、FTP等使用 TCP。
❖ 连接建立后，从同一个源地址到同一个源目标地址 的数据包串即开始一个接一个地沿同一条路径被逐 个传送。
❖ 连接建立后具有同样源地址和目标地址的数据包串 的路由选择只在建立连接时进行一次。路由器不必 为每个数据包重复计算路由。
❖ 在面向连接服务中，在两个端点之间建立了一条数 据通信信道（电路）。
面向连接的会话的建立过程
❖ 不提供流量控制功能（接收端有可能出现接收溢出） ❖ 简单的差错控制功能 只有报头的检验和，没有其他任何差错
控制机制，发送端无法知道某个报文是否丢失或重复发送了。 而当接收端通过检验和发现差错时，也只是悄悄地将用户数 据报丢弃。 如果需要，流量控制和差错控制功能应由使用 UDP的进程提供。
❖ UDP采取无连接的方式提供高层协议间的事务处理服务，允 许它们互相发送数据报。即，UDP是在计算机上规定用户以 数据报方式进行通信的协议，可供应用进程直接使用。
❖ ① Ping回环地址以验证TCP/IP已经安装且正确装入。 命令：Ping 127.0.0.1
❖ ②Ping 工作站的IP地址以验证工作站是否正确加入，并检验IP地址是 否冲突。 命令：ping 工作站IP地址
❖ ③Ping默认网关的IP地址，以验证默认网关打开且在运行，验证你是否 可以与本地网络通信。 命令：Ping 默认网关IP地址
本章要点
❖ 构建子网络过程中，为了加强横向联系，我们要进 行网络互联，并测试网络的性能
在本章里，将学到如下知识： ❖ IP数据报 ❖ TCP/IP协议 ❖ UDP包 ❖ 差错及控制报文ICMP ❖ 常用的网络测试命令
基本概念
❖ 互连（Interconnection）：是指网络在物理上 的连接，两个网络之间至少有一条在物理上连接的 线路，它为两个网络的数据交换提供了物质基础和 可能性，但并不能保证两个网络一定能够进行数据 交换，这要取决于两个网络的通信协议是不是相互 兼容。
❖ IP的基本任务是通过Internet传输数据报，各个 IP数据报之间是互相独立的。主机上的IP层基于数 据链路层服务向传输层提供服务，IP从源传输层实 体获取数据，通过网络接口传送给目的主机的IP层。
❖ IP不保证传送的可靠性，在主机资源不足的情况下， 它可能丢弃某些数据报，同时IP也不检查被数据链 路层丢弃的报文。
Hyperchannel
理网络对帧的大小有不 令牌环（16Mbps）
同限制（可以被封装在 一个帧中的最大数据长
令牌环（4Mbps）
度称最大传输单元
FDDI
MTU）。数据报在一个 物理网络即使能被完全
以太网
封装在一个帧中，到另
X.25
一个物理网络也未必如 此。不同网络的MTU大
PPP（点对点）
小见右表。
差错及其控制
❖ IP协议是一种“尽力而为”（Best Effort）的通信服务，其 中数据报可能被丢失、重复、延迟或乱序传递。这种“尽力而 为”服务并不需要任何差错检测。
主机A
IP数据报 ICMP
X 路由器
图4-9
主机B
❖ ICMP是TCP/IP协议族的一个子协议，用于在IP主机、路 由器之间传递控制消息。控制消息是指网络通不通、主机是 否可达、路由是否可用等网络本身的消息。这些控制消息虽 然并不传输用户数据，但是对于用户数据的传递起着重要的 作用。
❖ ④Ping 远程网络上主机的IP地址以验证你能通过路由器进行通信。 命令：Ping 远程主机的IP地址
❖ 若直接运行第4步并获成功，则步骤1~3默认都成功。在配置TCP/IP的 示例完成后，就可以进行TCP/IP的测试了，看上面列举的配置TCP/IP 的示例是否成功。
IP网络命令
❖ 测试TCP/IP协议配置工具Ipconfig/Winipcfg
端口号
❖ 传输层协议用端口号来标识和区分各种上层 应用程序。
HTTP FTP Telnet SMTP DNS TFTP
80 20/21 23 25
53
69
套
接
TCP
UDP
字
IP 数 据 包
SNMP 161
端口号分类
❖ 端口分配:与IP地址一样，端口号也不是随意使用的，而是按照一定的规 定进行分配。
ICMP报文中的字段
收到的 IP 数据报
IP 数据报 首部
8 字节
IP 数据报的数据字段
ICMP 的 IP 数据报 前 8 字节 首部
8 字节
ICMP 差错报告报文
首部
ICMP 差错报告报文 IP 数据报
装入 ICMP 报文的 IP 数据报
IP网络命令
❖ TCP/IP测试工具Ping
❖ Ping就是一个测试程序，如果Ping运行正确，大 体上就可以排除网络访问层、网卡、MODEM的输 入输出线路、电缆和路由器等存在的故障，从而减 小了问题的范围。
❖ 源应用程序请求一个面向连接的通信会话。 ❖ 建立会话（需要一段时间）。 ❖ 在逻辑连接上开始数据传输。 ❖ 传输结束时，信道解除连接。
面向连接的会话发生在传输层
面向连接例子－－－TCP
client
IP网
server
IP协议
❖IP（Internet Protocol）是TCP/IP协议集的 核心协议之一，它提供了无连接数据报传输和 Internet路由服务。
MTU（字节） 65535 17914 4464 4352 1500 576 296
IP 数据报分片的举例
需分片的 数据报
报头
字节 0
数据部分共 3800 字节
1400
2800 3799
报头 1
报头 2
报头 3
字节 0
1399
数据报片 1
1400
2799
数据报片 2
2800 3799 数据报片 3
▪ 利用Ipconfig和Winipcfg工具可以查看和修改网络 中的TCP/IP协议的有关配置，如IP地址、网关、 子网掩码等。这两个工具在Windows 95/98中都能 使用，功能基本相同，只是Ipconfig是以DOS的字 符形式显示，而Winipcfg则用图形界面显示。在 Windows NT中仅能使用Ipconfig工具
❖ 互联（internetworking）：是指网络在物理和 逻辑上，尤其是逻辑上的连接。
❖ 互通（intercommunication）：是指两个网络 之间可以交换数据。
❖ 互操作（interoperability）：是指网络中不同计 算机系统之间具有透明地访问对方资源的能力。
连接的概念
❖ 连接：通信系统中两个对等实体为数据交换而采用 的结合方式。
主机
交换机 路由器
❖ 数据封装和解封装过程
服务器
路由及路由器
30.0.0.0
30.0.0.1 40.0.0.1 R1
40.0.0.0
128.1.0.8 128.1.0.0
40.0.0.8
R2 128.1.0.9
192.4.10.9
192.4.10.0
目的地 30.0.0.0 40.0.0.0 128.1.0.0 192.4.10.0
❖ ICMP报文类型 ▪ ICMP差错报文 ▪ 路径控制和重定向报文 ▪ 拥塞控制和源抑制报文 ▪ ICMP请求/应答报文 ▪ 终点不可达 ▪ 源站抑制 ▪ 时间超过 ▪ 参数问题 ▪ 改变路由（重定向）
ICMP的重要性
❖ ICMP协议对于网络安全具有极其重要的意义。 ICMP协议本身的特点决定了它非常容易被用于攻 击网络上的路由器和主机。例如，在1999年8月海 信集团“悬赏”50万元人民币测试防火墙的过程中， 其防火墙遭受到的ICMP攻击达334050次之多， 占整个攻击总数的90%以上！可见，ICMP的重要 性绝不可以忽视！
查看端口命令
可靠性
Host A
Host B
1
发送 SYN (seq=100 ctl=SYN)
接收 SYN
3
建立会话 (seq=101 ack=301 ctl=ack)
接收 SYN
2
滑动窗口
需要修改窗口大小
发送数据太快 了！
UDP的特点
❖ 独立传送 由UDP发送的数据报都是一个独立的数据报（同 源同目的不同路径）， 所以存在/接收后复装问题。
图4-4
R3
表4-1 R2路由表
掩码
255.0.0.0
255.0.0.0
255.255.0.0
255.255.255.0
下一跳 40.0.0.1 直接连接 直接连接 128.1.0.9
IP数据报：大小是有限制的
❖ 网络数据都是以帧的形
式通过物理网络传输的，
协议
IP数据报也要封装成帧 来传输。但是不同的物
IP协议的主要功能
❖ 生成与接收携带IP地址的“数据报” ❖ 在互连网络的不同主机间实现无连接的传输服务 ❖ 在互连网络之间实现数据报传送的路由选择
IP报文格式
版本 报文长度 服务类型
标识符
生存时间
协议
总 长度
标志
片偏移
报头校验和
源 IP 地 址 目 的 IP 地 址
IP 选 项
IP 数据报分片的举例
❖ 连接是计算机网络通信中一个非常重要的概念，表 明了通信双方的以何种方式建立通信的渠道。
❖ 计算机网络的通信要么是面向连接的，要么是无连 接的。这些方法揭示了网络上实现通信的两种途径。