02TCPIP基础
TCPIP协议各层详解
TCPIP协议各层详解OSI七层协议互联⽹协议按照功能不同分为osi七层或tcp/ip五层或tcp/ip四层TCP/IP协议毫⽆疑问是互联⽹的基础协议，没有它就根本不可能上⽹，任何和互联⽹有关的操作都离不开TCP/IP协议。
不管是OSI七层模型还是TCP/IP的四层、五层模型，每⼀层中都要⾃⼰的专属协议，完成⾃⼰相应的⼯作以及与上下层级之间进⾏沟通。
由于OSI七层模型为⽹络的标准层次划分，所以我们以OSI七层模型为例从下向上进⾏⼀⼀介绍。
TCP/IP协议毫⽆疑问是互联⽹的基础协议，没有它就根本不可能上⽹，任何和互联⽹有关的操作都离不开TCP/IP协议。
不管是OSI七层模型还是TCP/IP的四层、五层模型，每⼀层中都要⾃⼰的专属协议，完成⾃⼰相应的⼯作以及与上下层级之间进⾏沟通。
tcp/ip是个协议组，它可以分为4个层次，即⽹路接⼝层，⽹络层，传输层，以及应⽤层，在⽹络层有IP协议、ICMP协议、ARP协议、RARP协议和BOOTP协议。
在传输层有TCP，UDP协议⽽在应⽤层有HTTP，FTP，DNS等协议因此HTTP本⾝就是⼀个协议，是从WEB服务器端传输超⽂本，到本地浏览器的⼀个传输协议OSI模型OSI/RM协议是由ISO（国际标准化组织）制定的，它需要三个基本的功能：提供给开发者⼀个休息的，通⽤的概念以便开发完善，可以⽤来解释连接不同系统的框架。
OSI模型定义了不同计算机互联的标准，是设计和描述计算机⽹络通信的基本框架。
OSI模型把⽹络通信的基本框架⼯作分为7层，分别是物理层，数据链路层，⽹络层，传输层，会话层，表⽰层和应⽤层(1)(Physical Layer)孤⽴的计算机之间要想⼀起玩，就必须接⼊internet，⾔外之意就是计算机之间必须完成组⽹物理层功能：主要是基于电器特性发送⾼低电压(电信号)，⾼电压对应数字1，低电压对应数字0物理层是OSI参考模型的最低层，它利⽤传输介质为数据链路层提供物理连接。
TCPIP基础82个知识点
1.不同厂商、不同型号、运行不同操作系统的计算机之间能够通过TCP/IP协议栈实现相互之间的通信。
2.TCP/IP起源于60年代末美国政府资助的一个分组交换网络研究项目，到90年代得到了广泛的应用。
3.TCP/IP是一个真正的开放系统，是网络互联的基础。
4.20世纪60年代以来，计算机网络得到了飞速增长。
各大厂商为了在数据通信网络领域占据主导地位，纷纷推出了各自的网络架构体系和标准，如IBM公司的SNA，Novell IPX/SPX协议，Apple公司的AppleTalk协议，DEC公司的DECnet，以及广泛流行的TCP/IP协议。
同时，各大厂商针对自己的协议生产出了不同的硬件和软件。
各个厂商的共同努力促进了网络技术的快速发展和网络设备种类的迅速增长。
但由于多种协议的并存，也使网络变得越来越复杂；而且，厂商之间的网络设备大部分不能兼容，很难进行通信。
5.为了解决网络之间的兼容性问题，帮助各个厂商生产出可兼容的网络设备，国际标准化组织ISO于1984年提出了OSI RM（Open System Interconnection Reference Model，开放系统互连参考模型）。
OSI 参考模型很快成为计算机网络通信的基础模型。
在设计OSI 参考模型时，遵循了以下原则：各个层之间有清晰的边界，实现特定的功能；层次的划分有利于国际标准协议的制定；层的数目应该足够多，以避免各个层功能重复。
6.OSI参考模型具有以下优点：简化了相关的网络操作；提供即插即用的兼容性和不同厂商之间的标准接口；使各个厂商能够设计出互操作的网络设备，促进标准化工作；防止一个区域网络的变化影响另一个区域的网络，结构上进行分隔，因此每一个区域的网络都能单独快速升级；把复杂的网络问题分解为小的简单问题，易于学习和操作。
7.OSI参考模型分为七层，由下至上依次为第一层物理层（Physical layer）、第二层数据链路层（Data link layer）、第三层网络层（Network layer）、第四层传输层（Transport layer）、第五层会话层（Session layer）、第六层表示层（Presentation layer）、第七层应用层（Application layer）。
学习网络编程了解TCPIP协议和网络通信原理
学习网络编程了解TCPIP协议和网络通信原理学习网络编程了解 TCP/IP 协议和网络通信原理网络编程成为了当今信息时代中必备的技能之一。
学习网络编程意味着我们要了解 TCP/IP 协议和网络通信原理，因为它们是构建互联网世界的基石。
本文将深入探讨 TCP/IP 协议和网络通信原理，帮助读者全面了解这个领域。
一、TCP/IP 协议简介TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）是一组用于实现互联网通信的协议集合。
它由两个基本协议构成：TCP 和 IP。
1. TCP（Transmission Control Protocol）：TCP 是一种面向连接的可靠传输协议。
它通过将数据分割成小的数据包，并进行顺序管理和确认机制，在网络间确保可靠的数据传输。
TCP 还负责错误检测和差错纠正，确保数据完整性。
2. IP（Internet Protocol）：IP 是一种无连接的不可靠传输协议。
它负责将数据包从源地址传递到目标地址，通过 IP 地址标识不同的网络设备和计算机。
IP 提供了最基础的寻址和路由功能，确保数据能够在网络中正确传递。
二、网络通信原理网络通信的基本原理是数据的传输和交换。
在理解网络通信原理之前，我们需要了解一些基本概念：1. 客户端（Client）：客户端是发起请求的一方，它向服务器发送请求并接收响应。
客户端可以是个人计算机、智能手机等终端设备。
2. 服务器（Server）：服务器是响应请求的一方，它接收客户端的请求并提供相应的服务或数据。
服务器通常是高性能、高可靠性的计算机。
3. 网络协议（Network Protocol）：网络协议是计算机在网络中通信和交流的规则和约定。
TCP/IP 协议就是其中之一，它规定了数据的传输格式、传输方式和通信规则。
基于以上概念，网络通信的过程可以简化为以下几个步骤：1. 建立连接：客户端向服务器发送连接请求，服务器接收并确认连接请求，建立连接。
TCPIP基础教程PPT课件
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9
三 、 LAN 交换转 发
LAN 交换机主要有两种转发方式：
• 存储转发(store-and-forward )
LAN 交换机将整个帧拷贝到入站缓冲区，并由计算机 执行循环冗余校验(CRC)，如果出现CRC错误，或该帧是小帧( 包括CRC小于64字节)/ 大帧(包括CRC小于1518字节)/，则丢 弃该帧，如果帧没有任何错误，LAN交换机在转发或交换时寻 找目的地址，确定外出接口，然后将帧转发到目的地址。
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10
路由器基本功能、作用(四)
• 地区网：路由器主要作用是网络连接和路由选择， 即连接下层各个基层网络单位－园区网，同时负责 下层网络之间的数据转发。
• 园区网：路由器主要作用是分隔子网，各个子网在 逻辑上独立，而路由器是唯一能够分隔它们的设备 ，它负责子网之间报文转发和广播隔离，同时在边 界上的路由器与上层网络连接。
•最近LAN交换机涉及到OSI的多层，具有处理高带宽 应用得协议。
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8
二 、VLAN交换工作原理
一、LAN交换机在功能上类似透明桥：
1、当交换机通电时，它们通过分析所有相邻网络的输
入帧源地址获取网络拓扑结构。如交换机从链路1上接收到一个
来自主机A的帧，则该交换机推断可通过网络连接链路1访问主机A。
• 直通(cut-through)
LAN 交换机仅将目的地址(跟在序号后的6个字节)拷贝 到入站缓冲区，然后在交换表中寻找目的地址， 确定外出接 口 ，将帧转发到目的地。直通方式交换一旦读到目的地址并 确定出站接口，就开始转发，因而减少了等待时间。
有些交换可以先将每个端口配置为直通交换方式，当 到达用户定义的出错限制时，将自动改变到存储转发方式。 一旦错率降到限制以下，端口自动转回到直通交换模式。
TCPIP协议分析02 网络接口层
➢对于争用型介质访问控制，是采用具有冲突检测的载波侦听多路访问CSMA/CD。 ➢对于确定型介质访问控制，可以采用令牌（Token）方式，共用信道的通信主机被组织成环，环内 有且仅有一个令牌，令牌沿着环循环，每时每刻，只有一个主机能够得到令牌，持有令牌的主机可 以占用共享信道发送信息，而不会与其它主机冲突。
2.2 MAC寻址
2.2.2 MAC寻址
➢局域网上的帧称为MAC帧，在一个网段内可以通过三种方式发送。
➢第二种方式是广播，表示帧从单一的源发送到共享以太网上的所有主机。广播帧的目的MAC地址的 6个字节全是十六进制的0xFF，所有收到该广播帧的主机都要接收并处理这个帧。 ➢当需要网络中的所有主机都能接收到相同的信息并进行处理的情况下，通常会使用广播方式。但是 广播方式会产生大量流量，导致带宽利用率降低，进而影响整个网络的性能。
2.4 PPP协议
➢ (1)当DSAP和SSAP都取特定值0xFF时，802.3帧就变成了Netware Ethernet帧，用来承载NetWare类 型的数据。
➢ (2)当DSAP和SSAP都取特定值0xAA时，802.3帧就变成了Ethernet SNAP帧。Ethernet SNAP帧可以用 于传输多种协议。
➢ (3)DSAP和SSAP其它的取值均为纯IEEE 802.3帧。
➢ 目的MAC地址标识帧的接收者，源MAC地址标识帧的发送者。 ➢ 类型字段标识数据部分包含的高层协议，如取值为0x0800代表IP协议帧，取值为0x0806代表ARP协
议帧。 ➢ 数据字段是封装的网络层数据，最小长度必须为46字节，以保证帧长至少为64字节，数据字段的最
以太网基础&&TCPIP基本概念
switchA和switchB可以ping通么？答：否 怎么样能让这2个交换机ping通呢，留给读者自己完成；
TCP/IP
Transmission Control Protocol/Internet Protocol TCP：提供数据传输的正确性； 特征：1.点对点连线 2.封包编号 3.流程缓冲区控制 4.诊错及修正 IP：提供网络封包的规格
例子
假设我们有一个网络：192.168.0.0/24，我们现在需要两个子网，那么按照 RFC950，应该使用/26而不是/25，得到两个可以使用的子网192.168.0.64和 192.168.0.128 对于192.168.0.0/24，网络地址是192.168.0.0，广播地址是192.168.0.255 对于192.168.0.0/26，网络地址是192.168.0.0，广播地址是192.168.0.63 对于192.168.0.64/26，网络地址是192.168.0.64，广播地址是192.168.0.127 对于192.168.0.128/26，网络地址是192.168.0.128，广播地址是192.168.0.191 对于192.168.0.192/26，网络地址是192.168.0.192，广播地址是192.168.0.255 你可以看出来，对于第一个子网，网络地址和主网络的网络地址是重叠的，对于 最后一个子网，广播地址和主网络的广播地址也是重叠的。在CIDR流行以前， 这样的重叠将导致极大的混乱。比如，一个发往192.168.0.255的广播是发给主 网络的还是子网的？这就是为什么在当时不建议使用全0和全1子网。在今天， CIDR已经非常普及了，所以一般不需要再考虑这个问题。
ARP Request behavior
ARP Reply behavior
TCPIP基础-DHCP,DNS和WINS
五 DHCP,DNS和WINS使用DHCP自动分配IP地址一、DHCP概述1、手动设置IP地址与自动分配IP地址比较手工：易错/修改不方便自动：不易出错/修改简单/地址不足2、DHCP活动3、DHCP租用过程DHCP REQUESTDHCP OFFERDHCP SELECTIONDHCP ACK4、DHCP租用刷新过程5、DHCP服务器和DHCP客户机的需求二、安装DHCP服务控制面板→添加删除程序→Windows组件→网络服务→DHCP.三、DHCP 服务器授权1、服务器检测当DHCP服务刚刚启动时，DHCP服务器会向网络发DHCPINFORM广播以定位安装和配置其他DHCP 服务器的根域，其它DHCP服务器收到该信息后将返回DHCPACK信息，回复根域信息的确认和应答。
按照这种方式，初始化DHCP 服务器将收集并编译可到达的网络上的所有当前活动DHCP 服务器列表，以及由每个服务器使用的根（属于根域）。
在建立网络上运行的所有DHCP 服务器列表之后，检测过程的下一步取决于是否发现了可从本地计算机使用的目录服务。
如果目录服务不可用，而且在作为任何企业一部分的网络上没有发现其他DHCP 服务器，则可以启动初始化服务器。
满足该条件时，服务器将成功地初始化而且开始为DHCP 客户机提供服务。
但是，服务器象它启动时一样使用DHCPINFORM，每隔五分钟继续收集有关运行在网络上的其他DHCP 服务器的信息。
每次都将检查是否有可用的目录服务。
如果找到了目录服务，服务器保证它将通过下列过程获得授权，这取决于它是否为成员服务器或独立服务器。
●对于成员服务器：（加入到作为企业组成部分的域中的服务器），DHCP 服务器在目录服务中查询已授权的DHCP 服务器地址列表。
该服务器一旦在授权列表中发现其IP 地址，便进行初始化并开始为客户机提供DHCP 服务。
如果在授权列表中未发现自己的地址，则不进行初始化并停止提供DHCP 服务。
TCPIP协议知识科普
TCPIP协议知识科普简介本⽂主要介绍了⼯作中常⽤的TCP/IP对应协议栈相关基础知识，科普⽂。
本博客所有⽂章：TCP/IP⽹络协议栈TCP/IP⽹络协议栈分为四层, 从下⾄上依次是:1. 链路层其实在链路层下⾯还有物理层, 指的是电信号的传输⽅式, ⽐如常见的双绞线⽹线, 光纤, 以及早期的同轴电缆等, 物理层的设计决定了电信号传输的带宽, 速率, 传输距离, 抗⼲扰性等等。
在链路层本⾝, 主要负责将数据跟物理层交互, 常见⼯作包括⽹卡设备的驱动, 帧同步(检测什么信号算是⼀个新帧), 冲突检测(如果有冲突就⾃动重发), 数据差错校验等⼯作。
链路层常见的有以太⽹, 令牌环⽹的标准。
2. ⽹络层⽹络层的IP协议是构成Internet的基础。
该层次负责将数据发送到对应的⽬标地址, ⽹络中有⼤量的路由器来负责做这个事情, 路由器往往会拆掉链路层和⽹络层对应的数据头部并重新封装。
IP层不负责数据传输的可靠性, 传输的过程中数据可能会丢失, 需要由上层协议来保证这个事情。
3. 传输层⽹络层负责的是点到点的协议, 即只到某台主机, 传输层要负责端到端的协议, 即要到达某个进程。
典型的协议有TCP/UDP两种协议, 其中TCP协议是⼀种⾯向连接的, 稳定可靠的协议, 会负责做数据的检测, 分拆和重新按照顺序组装,⾃动重发等。
⽽UDP就只负责将数据送到对应进程, ⼏乎没有任何逻辑, 也就是说需要应⽤层⾃⼰来保证数据传输的可靠性。
4. 应⽤层即我们常见的HTTP, FTP协议等。
这四层协议对应的数据包封装如下图:四层协议对应的通信过程如下图:链路层以太⽹数据帧以太⽹数据帧格式如下:说明如下:1. ⽬的地址和源地址是指⽹卡的硬件地址(即MAC地址), 长度是48位, 出⼚的时候固化的。
2. 类型字段即上层协议类型, ⽬前有三种值: IP, ARP, RARP。
3. 数据对应了上层协议传输的数据, 以太⽹规定数据⼤⼩是46~1500字节, 最⼤值1500即以太⽹的最⼤传输单元(MTU), 不同⽹络类型有不同MTU, 如果需要跨不同类型链路传输的话, 就需要对数据进⾏重新分⽚。
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Option
IP Packet
以太网头部 IP头部 TCP头部
14B
20-60B 20B-60B
用户数据
以太网尾部
4B
0
15 16
版本 报文长度 服务类型
31 总 长度
固
标识符
标志
片偏移
定
报
生存时间
协议
文
报头校验和
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
20B
头 源 IP 地 址
目 的 IP 地 址
IP 选 项
IP分片问题
大分于片后原者则则：需IP要把进数行据分长片度。与MTU进行比较，前者
FTP TELNET HTTP SMTP/POP3 DNS
TCP
TFTP SNMP RIP DNS Radius UDP
IP
802.2 LLC
8 0 2 . 3
8 0 2 . 4
8 0 2 . 5
F D D I
Dial on Demand
V.35
SDLC
HDLC
Frame Relay
PPP
V.24 G.703
OSI分层
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
7
6 高层:负责主机之间的数据传输
5 4 3
2 底层:负责网络数据传输
1
OSI七层功能
7 应用层 6 表示层 5 会话层 4 传输层 3 网络层 2 数据链路层 1 物理层
提供应用程序间通信 处理数据格式、数据加密等 建立、维护和管理会话 建立主机端到端连接 寻址和路由选择 提供介质访问、链路管理等 比特流传输
目录
• TCP/IP协议栈 • TCP/IP协议栈报文封装 • 案例分析
OSI参考模型
OSI RM：开放系统互连参考模型（Open System Interconnection Reference Model） OSI参考模型具有以下优点
简化了相关的网络操作 提供设备间的兼容性和标准接口 促进标准化工作 结构上可以分隔 易于实现和维护
IP包
Host
MTU
R1
MTU
R2
MTU
Host
MTU
Ethernet Frame
以太网头部 IP头部 TCP头部 用户数据
14B
20-60B 20B-60B
以太网尾部
4B
DMAC
6B
SMAC
L/T
6B
2B
Ethernet_II 802.3
Length/Type值 Length/T > 1500
含义 帧类型
TCP/IP协议栈
OSI
7 应用层 6 表示层 5 会话层 4 传输层 3 网络层 2 数据链路层 1 物理层
TCP/IP
VS
应用层
4
传输层
3
网络层
2
数据链路层
1
物理层
TCP/IP协议栈
应用层
HTTP、Telnet、FTP TFTP
传输层
TCP/UDP
网络层
IP
数据链路层 Ethernet、802.3、PPP
E Router C
网络层 数据链路层 物理层
应用层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
网络层协议
• 网络层协议
Network (Packets)
IP/ICMP/ARP/RARP
Data Link (Frames)
Physical (Bits, signals, clocking)
802.2 LLC
识别协议类型并对数据进行封装通过网络进行传输
应用层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
LLC子层 MAC子层
数据链路层协议
• 数据链路层局域网、广域网协议
WAN
Data Link (Frames)
Physical (Bits, signals, clocking)
802.2 LLC
8 0 2 . 3
EIA/TIA-232
目录
1. TCP/IP协议栈 2. TCP/IP协议栈报文封装 3. 案例分析
TCP/IP协议栈的封装过程
用户数据 App头部 用户数据 TCP头部 用户数据 IP头部 TCP头部 用户数据
应用程序 TCP IP
以太网头部 IP头部 TCP头部 用户数据
14B
20-60B 20-60B
0101110101001000010
物理层
Packet Frame
Bit
数据解封装
应用层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
Host B
上层数据 上层数据 TCP+上层数据 IP+TCP+上层数据 LLC报头+IP+TCP+上层数据 0101110101001000010
物理层功能
规定介质类型、接口类型、信令类型
IP
802.2 LLC
8 0 2 . 3
8 0 2 . 4
8 0 2 . 5
F D D I
Dial on Demand
SDLC
HDLC
Frame Relay
PPP
V.24
G.703
V.35
EIA/TIA-232
传输层主要协议
TCP
面向连接 可靠 适用于可靠性要 求高的应用 开销大
UDP
无连接 不可靠 适用于更关注传 输效率的应用 可靠性由应用层 负责
传输层功能
分段上层数据 建立端到端连接 将数据从一端主机传送到另一端主机 保证数据按序、可靠、正确传输
传输层协议
Transport (Segments)
TCP
UDP
Network (Packets)
Data Link (Frames)
Physical (Bits, signals, clocking)
规范在终端系统之间激活、维护和关闭物理链路的电气、机械、流程 和功能等方面的要求
规范电平、数据速率、最大传输距离和物理接头等特征
LAN
WAN
Physical
(Bits, signals, clocking)
8 0 2 . 3
8 0 2 . 4
8 0 2 . 5
F D D I
EIA/TIA-232
物理层介质和物理层设备
8 0 2 . 3
8 0 2 . 4
8 0 2 . 5
F D D I
Dial on Demand
SDLC
HDLC
Frame Relay
PPP
V.24
G.703
V.35
EIA/TIA-232
网络层地址
网络地址在网络层唯一标识一台网络设备
网络地址包含两部分
网络ID 主机ID
IP地址
网络ID 10.
主机ID 8.2.48
Length/T <= 1500 帧长度
目录
1.TCP/IP协议栈 2.TCP/IP协议栈报文封装 3.案例分析
案例分析（一）
案例分析（二）
源MAC
目的MAC
类型
案例分析（三）
源IP
目的IP
案例分析（四）
源端口号
目的端口号
总结
OSI网络参考模型分为哪几层？ TCP/IP协议栈各个层次的功能？ TCP/IP协议栈中报文封装和解封装过程？ MAC地址和IP地址有什么区别？
应用层功能
为用户提供接口、处理特定的应用 数据加密、解密、压缩、解压缩 定义数据表示的标准
应用层协议
Application (Data)
Transport (Segments)
Network (Packets)
Data Link (Frames)
Physical (Bits, signals, clocking)
Ethernet Frame
46-1500字节
以太网尾部 以太网驱动程序
4B
TCP
Ethernet Frame
以太网头部 IP头部 TCP头部 用户数据
14B
20-60B 20B-60B
以太网尾部
4B
Source Port
16b
Dest. Port
16b
Seq Num
32b
Ack Num
32b
…...
24 bits
厂商编号
24 bits
序列号
00e0.fc01.2345 Rom
网络层功能与设备
功能
在不同的网络之间转发数据包
设备
路由器、三层交换机
应用层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
Host A
A
Router A 网络层 数据链路层 物理层
D
C
Host B
B Router B
网络层 数据链路层 物理层
物理层
接口和线缆
提供应用程序网络接口
建立端到端连接 寻址和路由选择
物理介质访问 二进制数据流传输
TCP/IP模型的层间通信与数据封装
Host A 用户数据
TCP报头 上层数据
应用层 传输层
PDU Segment
IP报头 上层数据
网络层
LLC报头 上层数据 FCS MAC报头 上层数据 FCS
数据链路层
8 0 2 . 4
8 0 2 . 5
F D D I
Dial on Demand
X.25 HDLC
Frame Relay
PPP
V.24
G.703
V.35 xDSL
EIA/TIA-232
数据链路层设备