第五章TCPIP协议互联网的基本概念
TCPIP协议
TCPIP协议TCP/IP协议（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）是Internet使用的通信协议族，它是互联网的基本协议。
以下将详细介绍TCP/IP协议的概念、原理、功能和应用。
一、概念及原理：TCP/IP协议是一组规范和协议，用于在Internet上进行数据传输和通信。
它由两个主要协议构成：TCP（传输控制协议）和IP（Internet协议）。
TCP负责数据的可靠传输，提供面向连接的、可靠的数据传输服务；IP则负责将数据包从一个节点传输到另一个节点，并提供寻址和路由的功能。
TCP/IP协议的工作原理是：发送方将数据划分为小块（分组），每个分组都带有一个包含目标地址和发送地址的头部信息，然后通过IP协议将分组传输到接收方。
接收方使用TCP协议对分组进行重组和验证，以确保数据的完整性、可靠性和顺序。
二、功能：1.寻址和路由：利用IP协议实现了对数据包的寻址和路由功能，使得数据包可以在不同网络之间进行传输。
2.数据分段与完整性验证：利用TCP协议可以将数据分成较小的数据段，并对每个数据段进行完整性验证，以确保数据传输的可靠性。
3.流量控制：通过TCP协议中的滑动窗口机制，实现对数据传输速率的控制，避免了发送方过快发送数据导致接收方无法接收的问题。
4.拥塞控制：当网络过载时，TCP协议通过拥塞控制算法自动降低发送速率，以避免网络拥塞进一步加剧。
5.错误检测和纠正：TCP/IP协议提供了一种称为校验和的机制，用于检测和纠正数据传输中的错误。
三、应用：1.互联网通信：TCP/IP协议在互联网上实现了不同计算机之间的数据传输和通信。
2. 电子邮件传输：SMTP（Simple Mail Transfer Protocol）是基于TCP/IP协议的电子邮件传输协议，负责将邮件从发件人发送到收件人的邮件服务器中。
3. 文件传输：TCP/IP协议的FTP（File Transfer Protocol）可以通过客户端将文件从一个计算机上传到另一个计算机。
tcpip协议定义
TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）协议是互联网上数据通信的基础协议，它定义了数据在网络中的传输方式和规则。
TCP/IP协议簇包括多个协议，其中两个主要的协议是TCP（Transmission Control Protocol）和IP（Internet Protocol）。
以下是TCP/IP协议的基本定义：1. IP协议（Internet Protocol）：- IP协议定义了数据在网络中的寻址和路由方式。
它负责将数据分割成小的数据包，并确保这些数据包正确地传输到目标地址。
IP协议的主要版本有IPv4和IPv6。
2. TCP协议（Transmission Control Protocol）：- TCP协议是一个面向连接的协议，负责在网络上可靠地传输数据。
它通过创建一个可靠的、面向连接的通信管道，确保数据的完整性和有序性。
TCP协议通过三次握手建立连接，提供流控制、拥塞控制等机制，确保数据的正确传递。
3. UDP协议（User Datagram Protocol）：-UDP协议是一个无连接的协议，相比TCP更为轻量级。
它不保证数据的可靠性和有序性，但传输速度更快。
UDP常用于实时性要求较高的应用，如音频和视频传输。
4. ICMP协议（Internet Control Message Protocol）：-ICMP协议是用于在网络上传递错误消息的协议。
它通常由网络设备用于报告错误、测试网络连接和执行网络诊断。
5. ARP协议（Address Resolution Protocol）：-ARP协议用于将IP地址映射为物理硬件地址（如MAC地址）。
它通过广播在网络上查询目标设备的MAC地址。
6. DHCP协议（Dynamic Host Configuration Protocol）：- DHCP协议用于动态分配IP地址和其他网络配置信息给网络上的设备。
《TCPIP协议详解》课件
04
05
链路层负责处理网络接口和 硬件细节，如以太网协议。
02
网络接口层
物理层
物理层功能
物理层负责传输原始比特流，实现比特流的 传输与接收。
物理层设备
物理层设备包括各种传输媒介，如双绞线、 同轴电缆、光纤等。
物理层协议
物理层协议定义了比特流传输的电气特性、 机械特性、功能特性等。
物理层与数据链路层的关系
层次，每个层次都有明确的任务和功能。
TCP/IP协议的层次结构
应用层负责处理特定的应用 程序细节，如HTTP、FTP等
协议。
TCP/IP协议分为四个层次： 应用层、传输层、网络层和
链路层。
01
02
03
传输层负责提供端到端的数 据传输服务，如TCP和UDP
协议。
网络层负责数据包的路由和 寻址，如IP协议。
《TCPIP协议详 解》PPT课件
目录
• TCP/IP协议概述 • 网络接口层 • 网际层 • 传输层 • 应用层 • TCP/IP协议的应用与发展
01
TCP/IP协议概述
TCP/IP协议的起源
TCP/IP协议起源于上世纪70年 代，最初是为了满足
ARPANET网络的需求而开发 的。
随着互联网的不断发展， TCP/IP协议逐渐成为全球范 围内广泛使用的通信协议标
POP协议用于从邮件服务器接收电子 邮件，允许用户下载邮件到本地计算 机上。
POP命令
POP协议定义了一组命令，用于在邮 件客户端和服务器之间进行通信和控 制邮件下载和管理。
06
TCP/IP协议的应用与发 展
TCP/IP协议的应用场景
互联网通信
TCP/IP协议是互联网的基础， 用于实现全球范围内的数据传
《TCPIP协议》PPT课件
源主机 网络1
R1
网络4
R3
网络2
R2
网络3
目标主机
a
IP数据报 帧头1 IP数据报
IP数据报 帧头2 IP数据报
IP数据报 帧头3 IP数据报
IP数据报
4
无连接数据报传递服务(续)
IP只要求物理网络提供最基本的功能：传输包。 IP数据报的传递是互相独立的； (OSI 模型中X.25
是有连接的，后来才增加无连接服务。) 收到数据报时不发确认；对IP数据报的损坏、丢 失、错序、重复 听之任之。
a
7
IP数据报格式(续)
标识(16位)：数据报编号，当路由器将本数据报 分段时，此标识拷贝到每个段的IP报头。在分段 重组时它用来确定该分段属于哪个数据报。
DF(Don’t Fragment)(1位)：DF=1禁止本报分段。 MF(More Fragment)(1位)：MF=1表示后面还有
本报的分段， MF=0表示是最后一个分段。 分段位移：分段位移×8指出本分段在原数据报中
外部路由协议或外部网关协议EGP —不同自治系 统的路由器交换路由信息的协议：BGP(Border
第五章 TCP/IP协议
a
1
互联网的基本概念 —IP层在TCP/IP协议栈中的位置
应用层协议
传输层协议
ARP
IP
ICMP
网卡驱动程序
a
2
IPv4 和 IP 数据报
无连接数据报传递服务 IP 数据报格式 IP 数据报的分段和重组 IP 数据报的路由和转发 IP 数据报差错报告
a
3
无连接数据报传递服务
协议号(8位)：指明上一层协议，6表示上层是 TCP，17表示上层是UDP。
TCPIP协议详解
TCPIP协议详解TCP/IP协议详解TCP/IP协议是互联网最常用的协议之一，它负责网络中数据的传输和通信。
本文将详细讲解TCP/IP协议的基本概念、架构和各层的功能。
一、引言随着互联网的不断发展，TCP/IP协议被广泛应用于各种网络环境中。
它是一个开放的协议，能够支持多种不同的网络设备和操作系统之间的通信。
二、TCP/IP协议的层次结构TCP/IP协议采用分层的设计结构，共分为四层，分别是网络接口层、网络层、传输层和应用层。
下面将对每一层进行详细介绍。
2.1 网络接口层网络接口层是TCP/IP协议的最底层，它负责处理网络物理接口和网络设备之间的通信。
主要包括硬件驱动程序、网络数据帧的封装和解封装等功能。
2.2 网络层网络层是建立在网络接口层之上的一层，它主要负责数据包的路由和转发。
在网络层中，使用IP地址来标识网络中的设备，并通过路由器来实现数据包的转发。
2.3 传输层传输层是TCP/IP协议的核心层，它提供可靠的数据传输和面向连接的通信服务。
在传输层中，有两个主要的协议，即传输控制协议（TCP）和用户数据报协议（UDP）。
2.4 应用层应用层是TCP/IP协议的最高层，它提供各种网络应用程序之间的通信服务。
在应用层中，有很多常见的协议，比如HTTP、FTP、SMTP等。
三、TCP/IP协议的工作原理TCP/IP协议是通过数据包来进行通信的。
发送端将数据按照一定的格式封装成数据包，然后通过网络传输到接收端，接收端再解析数据包并进行相应的处理。
TCP/IP协议的传输方式可以分为面向连接和面向无连接两种。
面向连接的传输方式是指在发送数据之前，需要先在发送端和接收端之间建立一个连接，然后再进行数据传输。
而面向无连接的传输方式则不需要建立连接，直接进行数据传输。
四、TCP/IP协议的优缺点TCP/IP协议作为互联网最主要的协议之一，具有许多优点。
首先，它是一个非常健壮和可靠的协议，能够提供稳定的数据传输服务。
tcp ip协议
tcp ip协议TCP/IP协议是互联网通信中使用的一种协议，是目前全球领先的互联网传输协议。
本文将简要介绍TCP/IP协议的概念、结构及其在互联网中的作用。
TCP/IP协议，全称为传输控制协议/互联网协议（Transmission Control Protocol/Internet Protocol），是一套用于网络通信的协议集合。
它被设计用于将数据传输到互联网上，并在各种设备之间实现数据传输的可靠性和有效性。
TCP/IP协议是基于分层的架构，包含了很多不同的协议和标准。
TCP/IP协议由4层组成，从下到上依次为网络接口层、网络层、传输层、应用层。
在网络接口层，主要是负责网络设备之间的物理连接，如以太网、无线网络等。
在网络层，主要是负责数据包的寻址和路由，通过IP地址来识别和寻址不同的设备。
传输层主要负责数据的可靠传输，包括TCP和UDP协议。
应用层则负责不同应用程序之间的通信，如电子邮件、网页浏览等。
TCP/IP协议的作用非常广泛。
首先，它为互联网上的不同设备提供了一种通用的、可靠的通信方式。
通过TCP/IP协议，不同的设备可以相互通信，交换信息，实现互联网的全球化和互联性。
其次，TCP/IP协议是互联网上数据传输的基本规范，几乎所有的应用程序都是基于TCP/IP协议进行数据传输。
无论是浏览网页、发送电子邮件，还是进行文件传输、视频聊天，都离不开TCP/IP协议的支持。
最后，TCP/IP协议还支持互联网的安全和管理，包括网络安全、数据加密和身份验证等，确保网络的稳定和可靠性。
然而，TCP/IP协议也存在一些问题和挑战。
首先，随着互联网的快速发展，网络安全问题变得越来越严重。
黑客攻击、网络病毒和恶意软件等安全威胁不断增加，给互联网的可靠性和安全性带来了挑战。
其次，互联网的全球化和移动化使得TCP/IP协议需要适应不断变化的环境。
新的技术和应用程序层出不穷，不断对TCP/IP协议提出了新的需求和挑战。
TCPIP协议一网络基础知识
TCPIP协议一网络基础知识TCP/IP协议：网络基础知识TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）是一组用于互联网通信的协议集合。
它是互联网的基础，为数据在网络中的传输提供了标准化的方法和规则。
本文将介绍TCP/IP协议的基本概念、结构和工作原理，以及在网络通信中的重要作用。
一、TCP/IP协议的概述TCP/IP协议指的是一组用于将数据从源地址传输到目标地址的规则和约定。
它包括两个核心协议：TCP和IP。
TCP（Transmission Control Protocol）是一种面向连接的协议，确保数据的可靠传输；而IP （Internet Protocol）是一种无连接的协议，负责数据包的分组和路由。
TCP/IP协议可分为四个层次：应用层、传输层、网络层和物理链路层。
应用层提供了应用程序之间的通信服务，如HTTP、FTP和SMTP 等；传输层通过端口号标识不同的应用程序，为应用程序提供端到端的数据传输服务，如TCP和UDP协议；网络层负责数据包的路由和转发，如IP协议；物理链路层处理传输媒介上的比特流，如以太网和Wi-Fi等。
二、TCP/IP协议的工作原理TCP/IP协议工作的基本原理是将数据分割成小块，然后通过互联网传输到目的地址并重新组装。
整个过程可以分为以下几个步骤：1. 应用程序通过套接字（socket）与传输层建立连接，发送数据请求。
2. 传输层将数据分割成适当大小的数据块，并为每个数据块添加序号和检验和。
3. 网络层根据目标地址将数据包发送到下一个节点，选择最佳的路径和传输方式。
4. 物理链路层将数据包转化为比特流，并通过物理媒介传输到目标地址。
5. 目标地址的物理链路层接收到比特流，并将其转化为数据包。
6. 目标地址的网络层根据协议进行检验和分析，将数据包传递给传输层。
7. 目标地址的传输层根据序号和检验和对数据包进行验证和重组，并将数据传递给应用程序。
TCPIP概念与简介
1.1.2 局域网的概念
• 在Internet没有形成之前，各个地方已经建
立了很多小型的网络，称为局域网。 Internet的中文意义是“网际网”，它实际 上就是将全球各地的局域网连接起来而形 成的一个“网之间的网（即网际网）”。 然而，在连接之前的各式各样的局域网却 存在不同的网络结构和数据传输规则。
2.1 IP地址概念
• 在Internet上连接的所有计算机，从大型机到微型
计算机都是以独立的身份出现，我们称它为主机。 为了实现各主机间的通信，每台主机都必须有一 个唯一的网络地址。就好像每一个住宅都有唯一 的门牌一样，才不至于在传输数据时出现混乱。 Internet的网络地址是指连入Internet网络的计算 机的地址编号。所以，在Internet网络中，网络地 址唯一地标识一台计算机。
• IP地址可确认网络中的任何一个网络和计算
机，而要识别其他网络或其中的计算机， 则是根据这些IP地址的分类来确定的。一般 将IP地址按节点计算机所在网络规模的大小 分为A，B，C三类，默认的网络掩码是根据 IP地址中的第一个字段确定的。
2.3.2 IP地址的分类（1）
• A类地址 • A类地址的表示范围为：
1.4.3 网际协议IP(3)
• 网际协议IP协议提供了能适应各种各样网络
硬件的灵活性，对底层网络硬件几乎没有 任何要求，任何一个网络只要可以从一个 地点向另一个地点传送二进制数据，就可 以使用IP协议加入 Internet 了。
1.4.4 IP协议对于网络通信的意义
• 网络中的计算机通过安装IP软件，使许许多
192.0.0.0~223.255.255.255，默认网络掩码为： 255.255.255.0；C类地址分配给小型网络，如一 般的局域网和校园网，它可连接的主机数量是最 少的，采用把所属的用户分为若干的网段进行管 理。C类网络用前三组数字表示网络的地址，最后 一组数字作为网络上的主机地址。
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IP数据报的路由和转发(续)
202.112.58.1
R1 50.0.0.1 网2：202.112.58.0
202.112.58.3
R3
202.112.58.2
R2 网3：166.111.0.0 128.1.0.2
网1：50.0.0.0
166.111.0.1
网4：128.1.0.0
IP数据报的路由和转发(续) —路由器R3的路由表
IP数据报的分段和重组
n
n n
物理网络一般限制通过包的最大长度，如 以太网允许最大帧长1518字节。若物理网 络允许的包长小于IP数据报长，路由器的IP 层要将该报分段成多个IP报转发。 分段后的数据报在被发送过程中还可以再 分段。 由目标主机的IP层对分段报进行一次重组， IP不区分经一次或多次分段的报。
目标网络 50.0.0.0 128.1.0.0 166.111.0.0 202.112.58.0 * 屏蔽码 255.0.0.0 255.255.0.0 255.255.0.0 255.255.255.0 下一站 IP 地址 202.112.58.1 202.112.58.2 直接传递 直接传递 166.111.0.1
源主机 IP数据报
网络1
帧头1
IP数据报
R1
IP数据报
网络4
R3
网络2
帧头2
IP数据报
R2
IP数据报
网络3
帧头3
IP数据报
目标主机
IP数据报
无连接数据报传递服务(续)
IP只要求物理网络提供最基本的功能：传输包。 n IP数据报的传递是互相独立的； (OSI 模型中X.25 是有连接的，后来才增加无连接服务。) 收到数据报时不发确认；对IP数据报的损坏、丢 失、错序、重复 听之任之。 n 确定数据报的路由。 n 数据报的分段和重组。 尽力而为(best effort)，不保证可靠。
* 项是默认路由项，或叫默认网关(default gateway)
IP数据报差错报告
互联网控制报文协议 ICMP (Internet Control Message Protocol) 就是 IP 数据报差错报告机制， ICMP 报文封装在 IP 数据报中发送。 ICMP差错报文： ICMP信息报文： n 目标不可达 • 回答请求/回答响应 n 数据报超时 (ping 用它测主机可达性) n 数据报参数问题 • 时间戳/时间戳响应 n 报源减速 • 地址屏蔽码请求/响应 n 重定向
IP数据报的路由和转发
主机和路由器如何为IP数据报确定路径： n 源主机和目标主机位于同一物理网络：数据报在 物理网络内传递。比如以太网，源主机将目标主 机IP地址转换成物理地址, 把数据报封装在以太网 帧中直接发送。 n 源主机和目标主机位于不同物理网络：数据报经 路由器转发。路由器通过路由表决定数据报的下 一站。 n 源主机如何确定该发往哪个路由器？ 主机也有一张路由表，并配置默认网关。
n
IP数据报格式
0
版本 报头长 标识 生存时间TTL 服务类型 DM F F 协议号 源 IP地址
16
总长度 分段位移 报头校验和
31
目标 IP地址 可选项＋填充
数据
IP数据报格式(续)
绝大多数IP数据报包含20字节的报头： n 版本(4位)：IP协议版本，当前为4。 n 报头长(4位)：本数据报头的字数，每字4字节， 范围是5～15，5即20字节，15即60字节，所以选 项最多占40字节 n 服务类型(8位)(type of service)：本数据报的服务 质量参数，当前未实现，设置为0。 n 总长度(16位)：数据报最大长度为65535字节。
第五章 TCP/IP协议
互联网的基本概念 —IP层在TCP/IP协议栈中的位置
应用层协议
传输层协议
ARP IP 网卡驱动程序 ICMP
IPv4 和 IP 数据报
n n
n
n n
无连接数据报传递服务 IP 数据报格式 IP 数据报的分段和重组 IP 数据报的路由和转发 IP 数据报差错报告
无连接数据报传递服务
IP数据报当路由器将本数据报 分段时，此标识拷贝到每个段的IP报头。在分段 重组时它用来确定该分段属于哪个数据报。 n DF(Don’t Fragment)(1位)：DF=1禁止本报分段。 n MF(More Fragment)(1位)：MF=1表示后面还有 本报的分段， MF=0表示是最后一个分段。 n 分段位移：分段位移×8指出本分段在原数据报中 从第几字节开始。除最后一段外，其余分段的长 度是8字节的倍数。 这些字段是与分段和重组有关的。
路由协议分类
Internet的路由协议分两类： n 内部路由协议或内部网关协议IGP—自治系统内 部路由器交换路由信息的协议： RIP (Routing Information Protocol)，DV类。 IS-IS， OSPF(Open Shortest Path First)，LS类。 n 外部路由协议或外部网关协议EGP —不同自治系 统的路由器交换路由信息的协议：BGP(Border Gateway Protocol)
路由协议 路由器的核心是网络层，包括 IP、ICMP、 ARP，还有一个或多个路由协议。由于路 由协议需要传输层协议支持，实际路由器 还包括高层模块，还有网管模块。 n 路由器功能和路由协议分类 n 内部路由协议OSPFv2 n 外部路由协议BGP-4 n 无类别域间路由CIDR
路由器功能 互联网中路由器的传统功能： n 交换路由信息：与其它路由器交换网络拓 扑和网段时延等信息； n 执行路由算法：基于路由信息计算、更新 路由表，为数据报决定路由。 Internet是由许多自治系统 AS互联而成，所 谓自治系统是由单一机构管理、操作下的 路由器连接的互联网。
n
IP数据报格式(续)
n
n
n
n n
生存时间TTL：指明数据报在互联网上逗留的最 大时间。标准按秒计，实际上按跳数计。数据报 每经过一个路由器，TTL减1，当TTL＝0 时数据 报被丢弃。防止无法投递的报无限传递。 协议号(8位)：指明上一层协议，6表示上层是 TCP，17表示上层是UDP。 报头校验和(16位)：通过路由器时TTL减1，校验 和要重新计算。IPv6无校验和，... 源IP地址(32位)：数据报源主机的IP地址。 目标IP地址(32位)：数据报目标主机的IP地址。