第7章 TCPIP协议基础

7.1
TCP/IP协议概述
TCP/IP协议是Internet上使用最为广泛的通信协议。 所谓TCP/IP协议，实际上是一个协议簇（组），是一组协 议，其中TCP协议（Transmission Control Protocol）和 IP协议（Internet Protocol）是其中两个最重要的协议。 IP协议称为网际协议，用来给各种不同的局域网和通信子 网提供一个统一的互联平台。TCP协议称为传输控制协议， 用来为应用程序提供端到端的通信和控制功能。
1
255.255.0.0
X．X．0．0
X．X．0．1
X．X．255．255
65534
255.255.128.0 2 255.255.128.0
X．X．0．0
X．X．0．1
X．X．127．255
32766
X．X．128．0
X．X．128．1
X．X．255．255
32766
子网划分
子网络个数 子网掩码 网络号码 路由器地址 广播地址 可用的IP地数
2. 子网掩码
使用子网掩码可以判定 IP地址是否属于某一子网。例 如局域网中的一个主机在发送 IP包时，包头中携带有目的 IP地址，通过子网掩码，就可以判定包是发送到本网内的 某个主机，还是发送到网外的主机，从而选择不同的处理.。 子网掩码的形式为：网络及子网地址部分臵1，主机地址臵 0形成的IP地址。 如一个B类网络的子网掩码为：
网络号码
网络号码用于标识一个网络或子网，形式上，网络号 码一般是IP地址中的网络地址和子网地址部分不变，而主 机地址部分为0的IP地址。如一个B类网络的网络号码可以 是：
168．95．0．0
网络地址部分为168．95，主机地址部分全部臵0。 一个C类网络的网络号码可以是： 202．95．47．0 网络地址部分是202．95．47，主机地址部分为0。
A类地址
前8位表示网络地址，取值由NIC决定，第一 位固定为0，剩余7为可表示27 = 128个A类网络。 A类地址一般分配给政府部门、大型网络或大型 机构使用（如IBM公司、DEC公司等），目前已经 分配完了。A类地址的后24位指主机的地址。24 位的主机地址共有224=16777216个主机地址。
X．X．X．255
62
7.3.8
网络控制信息协议（ICMP）
ICMP是“Internet Control Message Protocol” （Internet控制信息协议）的缩写。它是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。
7.3.1 IP协议的主要功能
IP协议实现两个基本功能：分段和寻址。IP协议的 分段（或重组）功能是靠IP数据包头部的一个字段来实 现的。网络只能传输一定长度的数据包，而当待传输的 数据报超出这一限制时，就需要利用IP协议的分段功能 将长的数据报分解为若干较小的数据包。寻址功能同样 也在IP数据包头部实现。数据包头部中包含了源端地址、 目的端地址以及一些其它信息字段，可用于对IP数据包 进行寻址。
7.3.6
子网络
当一个网络由若干个小网络组成，我们称这些小网络为 子网络。若一个公司的网络是由若干个部门的子网络组成， 是否需要为每个子网络申请一个网络地址呢？当这些子网不 大时，可以从原先IP地址中的主机地址部分，拿出部分比特 作为子网地址，利用IP地址中的子网地址部分区分这些子网， 而不用为每个子网申请一个IP地址。
7.2
网络访问层
网络访问层用于实现主机与传输媒介的物理接 口，为网络互联层发送和接收IP数据报。对应到 ISO/OSI七层模型中的第一层（物理层）和第二层 （数据链路层）。 TCP/IP支持多种网络访问层协 议，常用的有Ethernet、Token Bus 、Token Ring 等。这些协议和标准都遵循电机电子工程师协会 （IEEE）系统标准。具体来说，都遵循IEEE802标 准。
7.3
互联网络层
TCP/IP协议体系的互联网络层包含的协议主要有 Internet Protocol （IP，网络协议），Internet Control Message Protocol （ICMP，网络控制信息协 议），Address Resulution Protocol（ARP，地址解析 协议）和Reverse Address Resolution Portocol （RARP，反向地址解析协议）。这一节我们将简单介绍 这些协议。
网络中IP地址、网络号码和 子网掩码的关系
IP地址 AND 子网掩码 = 网络号码
网络号码举例
例2：设子网掩码为255.255.255.240，判断计算机甲（IP地址：203.66.47.50）和计 算机乙（IP地址：203.66.47.49）是否在同一子网内。 解：将IP地址与子网掩码相与，看网络号码是否相同。 计算机甲 子网掩码 11001011 11111111 01000100 11111111 00101111 11111111 00110010 11110000 203．66．47．50 255．255．255．240
255.255.255.192
X．X．X．63
62
255.255.255.192 4
X．X．X．64
X．X．X．65
X．X．X．127
62
255.255.255.192
X．X．X．12 8 X．X．X．19 2
X．X．X．12 9 X．X．X．19 3
X．X．X．191
62
255.255.255.192
11111111 01000100
11111111
00101与子网掩码与的结果都等于203 ． 66 ． 47 ． 48 ，也就是网络号 由此可见, 计算机甲和计算机乙所处网络的网络号码相同，计算机甲和计算机乙 在同一个子网中。
3. 子网划分
子网络个数 子网掩码 网络号码 路由器地址 广播地址 可用的IP地数
第7章
TCPIP协议基础
摘 要 ： 主 要 介 绍 了 TCP/IP 协 议 体 系 的 基 本 概 念 ， TCP/IP协议模型的各个层次包含的协议的基本概念和功能 TCP/IP协议是Internet发展的基础。学习本章的内容 将会对Internet的组织结构、工作过程以及数据传输的理 解有很大帮助。本章介绍TCP/IP协议的基本概念，TCP/IP 协议模型的各个层次所包含的协议的概念及其功能。
7.3.9
地址解析协议（ARP协议）
ARP协议是“Address Resolution Protocol”（地 址解析协议）的缩写 。所谓“地址解析”就是主机在发 送帧前将目标IP地址转换成目标MAC地址的过程。ARP协 议的基本功能就是根据目标设备的IP地址，查询目标设 备的MAC地址，以保证通信的顺利进行。
根据分配的网络地址前8位 快速判定网络的类型
前8位值 0 - 127 128 - 191 192 - 223 224 – 239 240 - 255 类型 A类 B类 C类 D类 E类 说明 IP地址开头是0 – 127，就是A类网络地址 IP地址开头是128 – 191，就是B类网络地址 IP地址开头是192 – 223，就是C类网络地址 保留给Multicast(组播)使用 保留给实验用
255．255．0．
一个C类网络的子网掩码为：
0
255．255．255．0
子网掩码举例
例1：将一个C类网络划分为16个子网，求子网掩码。
解：要将一个C类网络划分为16个子网，必须从8位主 机地址中拿出前4位作为子网地址，4位二进制位可以 有16种组合，正好可以表示16个子网地址。所以子网 掩码为： 255．255．255．240
B类地址
B类地址的前16位表示网络地址，由NIC决定， 其中前2位固定为10。所以可以表示214=16384个B 类网络。后16位表示机器地址，共有216=65536个 主机地址。B类地址一般分配给中型网络或中型机 构使用
C类地址
C类地址的前24位组成网络地址，由NIC决定，其中前2位 为11，剩余22位，所以应该有222=4194304个C类网络。但是在 C类地址的前4位中，1110保留给组播（Multicase, 224239）,1111保留给实验用（240，255），所以真正可用的C类 网络地址数为应有的网络地址数 – 保留的地址数，即222-221 = 2097152个网络地址。C类地址的后8为是主机地址。应有 28=256个主机地址。但是需要扣除网络地址（1个）和广播地 址（1个），所以真正可用的C类网络的主机地址，最多可以有 254个
AND结果
计算机乙 子网掩码 AND结果 码。
11001010
11001011 11111111 11001010
01000100
01000100
00101111
00101111
00110000
00110001 11110000
203．66．47．48
203．66．47．49 255．255．255．240 203．66．47．48
7.3.3
IP协议的包格式
IP协议的包格式
7.3.4
IP地址
IP地址是一组32位的二进制数字，由四个字节构成， 代表了网络和主机的地址。IP地址的每个字节以点分开
7.3.5
IP地址的分类
IP地址根据网络规模的不同可以分成三个等级（或者三 类）。分别是A类地址、B类地址和C类地址。各类地址的组成 结构如图所示
1 255.255.255.0 X．X．X．0 X．X．X．1 X．X．X．255 254
255.255.255.128
X．X．X．0