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1、第7章TCP/IP协议,计算机网络实用技术教程,2,本章目标,掌握TCP/IP模型各层的功能 掌握IP地址、子网规划等内容掌握TCP协议、UDP协议工作原理掌握常用的网络命令,计算机网络实用技术教程,3,7.1 TCP/IP,为ARPAnet开发的协议集Internet也采用TCP/IP协议集,计算机网络实用技术教程,4,TCP/IP的分层及基本工作原理,计算机网络实用技术教程,5,TCP/IP各层的主要功能,网络接口层：负责网际层与硬件设备的联系。网际层：负责对独立传送的数据分组进行路由选择。传输层：使源端主机和目标端主机上的对等实体进行会话。应用层：对不同的网络应用引入不同的应用层协议。,
2、计算机网络实用技术教程,6,TCP/IP的基本工作原理,计算机网络实用技术教程,7,TCP/IP的基本工作原理(续),计算机网络实用技术教程,8,7.2 网际层协议,相当于OSI模型的网络层作用：隐藏底层的具体实现,计算机网络实用技术教程,9,网际层协议,IP协议IP地址子网掩码与子网规划域名系统IP数据报格式网络层其他协议,计算机网络实用技术教程,10,（1）IP协议,提供无连接的，不可靠的传递服务数据包分段和重组路由功能,计算机网络实用技术教程,11,应用层运输层网络层数据链路层物理层,应用层运输层网络层数据链路层物理层,数据报服务,H1,H2,IP 数据报,丢失,H1 发送给 H2 的分
3、组可能沿着不同路径传送,计算机网络实用技术教程,12,54321,主机H1,主机 H2,R1,R4,R5,R2,R3,R1,R2,R3,H1,R5,H2,R4,间接交付,间接交付,间接交付,间接交付,间接交付,直接交付,分组在互联网中的传送,计算机网络实用技术教程,13,从网络层看 IP 数据报的传送,如果我们只从网络层考虑问题，那么 IP 数据报就可以想象是在网络层中传送。,网络层,网络层,网络层,网络层,网络层,网络层,网络层,IP 数据报,H1,R1,R2,R3,R4,R5,H2,计算机网络实用技术教程,14,（2）IP地址,整个的因特网就是一个单一的、抽象的网络。IP 地址就是给每个连
4、接在因特网上的主机（或路由器）分配一个在全世界范围是唯一的 32 位的标识符。每一类地址都由两个固定长度的字段组成，其中一个字段是网络号 net-id，它标志主机（或路由器）所连接到的网络，而另一个字段则是主机号 host-id，它标志该主机（或路由器）。,计算机网络实用技术教程,15,IP地址的分类,在IP协议应用初期，IP地址是无类别的如今为方便管理，将IP地址分为五类规定：网络号及主机号中，全0及全1保留,计算机网络实用技术教程,16,24 位,24 位,16 位,8 位,IP 地址中的网络号字段和主机号字段,0,A 类地址,16 位,B 类地址,C 类地址,0,1,1,8 位,D 类地
5、址,1 1 1 0,多 播 地 址,E 类地址,保 留 为 今 后 使 用,1 1 1 1,0,1,网络号,网络号,网络号,主机号,主机号,主机号,计算机网络实用技术教程,17,24 位,24 位,16 位,8 位,IP 地址中的网络号字段和主机号字段,0,A 类地址,16 位,B 类地址,C 类地址,0,1,1,8 位,D 类地址,1 1 1 0,多 播 地 址,E 类地址,保 留 为 今 后 使 用,1 1 1 1,0,1,网络号,网络号,网络号,主机号,主机号,主机号,A 类地址的网络号字段为 1 字节,计算机网络实用技术教程,18,24 位,24 位,16 位,8 位,IP 地址中的网
6、络号字段和主机号字段,0,A 类地址,16 位,B 类地址,C 类地址,0,1,1,8 位,D 类地址,1 1 1 0,多 播 地 址,E 类地址,保 留 为 今 后 使 用,1 1 1 1,0,1,网络号,网络号,网络号,主机号,主机号,主机号,B 类地址的网络号字段为 2 字节,计算机网络实用技术教程,19,24 位,24 位,16 位,8 位,IP 地址中的网络号字段和主机号字段,0,A 类地址,16 位,B 类地址,C 类地址,0,1,1,8 位,D 类地址,1 1 1 0,多 播 地 址,E 类地址,保 留 为 今 后 使 用,1 1 1 1,0,1,网络号,网络号,网络号,主机号,
7、主机号,主机号,C 类地址的网络号字段为 3 字节,计算机网络实用技术教程,20,24 位,24 位,16 位,8 位,IP 地址中的网络号字段和主机号字段,0,A 类地址,16 位,B 类地址,C 类地址,0,1,1,8 位,D 类地址,1 1 1 0,多 播 地 址,E 类地址,保 留 为 今 后 使 用,1 1 1 1,0,1,网络号,网络号,网络号,主机号,主机号,主机号,A 类地址的主机号字段为 3 字节,计算机网络实用技术教程,21,24 位,24 位,16 位,8 位,IP 地址中的网络号字段和主机号字段,0,A 类地址,16 位,B 类地址,C 类地址,0,1,1,8 位,D
8、类地址,1 1 1 0,多 播 地 址,E 类地址,保 留 为 今 后 使 用,1 1 1 1,0,1,网络号,网络号,网络号,主机号,主机号,主机号,B 类地址的主机号字段为 2 字节,计算机网络实用技术教程,22,24 位,24 位,16 位,8 位,IP 地址中的网络号字段和主机号字段,0,A 类地址,16 位,B 类地址,C 类地址,0,1,1,8 位,D 类地址,1 1 1 0,多 播 地 址,E 类地址,保 留 为 今 后 使 用,1 1 1 1,0,1,网络号,网络号,网络号,主机号,主机号,主机号,C 类地址的主机号字段为 1 字节,计算机网络实用技术教程,23,24 位,24
9、 位,16 位,8 位,IP 地址中的网络号字段和主机号字段,0,A 类地址,16 位,B 类地址,C 类地址,0,1,1,8 位,D 类地址,1 1 1 0,多 播 地 址,E 类地址,保 留 为 今 后 使 用,1 1 1 1,0,1,网络号,网络号,网络号,主机号,主机号,主机号,D 类地址是多播地址,计算机网络实用技术教程,24,24 位,24 位,16 位,8 位,IP 地址中的网络号字段和主机号字段,0,A 类地址,16 位,B 类地址,C 类地址,0,1,1,8 位,D 类地址,1 1 1 0,多 播 地 址,E 类地址,保 留 为 今 后 使 用,1 1 1 1,0,1,网络号
10、,网络号,网络号,主机号,主机号,主机号,E 类地址保留为今后使用,计算机网络实用技术教程,25,点分十进制记法,采用点分十进制记法则进一步提高可读性,128.11.3.31,128 11 3 31,将每 8 位的二进制数转换为十进制数,计算机网络实用技术教程,26,IP地址的表示形式,计算机网络实用技术教程,27,A类地址,网络号占1个字节，主机号占3个字节网络号范围：1126主机号范围：116,777,214(224-2)IP地址范围：1.0.0.1 126.255.255.254,计算机网络实用技术教程,28,B类地址,网络号占2个字节，主机号占2个字节网络号范围：116382(214-
11、2)主机号范围：165,534(216-2)IP地址范围：128.1.0.1 191.254.255.254,计算机网络实用技术教程,29,C类地址,网络号占3个字节，主机号占1个字节网络号范围：12,097,150(221-2)主机号范围：1254(28-2)IP地址范围：192.0.1.1 223.255.254.254,计算机网络实用技术教程,30,D、E类地址,D类第1个字节范围：224,239E类第1个字节范围：239,计算机网络实用技术教程,31,IP地址类别简单判别,第一个字节A类：1126B类：128191C类：192223D类：224239E类：240255,计算机网络实用技
12、术教程,32,几种特殊类型的IP地址,计算机网络实用技术教程,33,常用的三种类别的 IP 地址,IP 地址的使用范围,网络 最大 第一个 最后一个 每个网络类别 网络数 可用的 可用的 中最大的 网络号 网络号 主机数 A 126(27 2)1 126 16,777,214 B 16,383(214 1)128.1 191.255 65,534 C 2,097,151(221 1)192.0.1 223.255.255 254,计算机网络实用技术教程,34,私有IP地址,不在公网上出现（专用地址）A类：10.0.0.0 10.255.255.255B类：172.16.0.0 172.31.2
13、55.255C类：192.168.0.0 192.168.255.255,计算机网络实用技术教程,35,IP 地址的一些重要特点,(1)IP 地址是一种分等级的地址结构。分两个等级的好处是：第一，IP 地址管理机构在分配 IP 地址时只分配网络号，而剩下的主机号则由得到该网络号的单位自行分配。这样就方便了 IP 地址的管理。第二，路由器仅根据目的主机所连接的网络号来转发分组（而不考虑目的主机号），这样就可以使路由表中的项目数大幅度减少，从而减小了路由表所占的存储空间。,计算机网络实用技术教程,36,IP 地址的一些重要特点,(2)实际上 IP 地址是标志一个主机（或路由器）和一条链路的接口。当
14、一个主机同时连接到两个网络上，就必须同时具有两个不同的 IP 地址（网络号必须不同）。这种主机称为多归属主机(multihomed host)。由于一个路由器至少应当连接到两个网络（这样它才能将 IP 数据报从一个网络转发到另一个网络），因此一个路由器至少应当有两个不同的 IP 地址。,计算机网络实用技术教程,37,IP 地址的一些重要特点,(3)用转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍为一个网络，因此这些局域网都具有同样的网络号。(4)所有分配到网络号的网络（范围很小的局域网，还是可能覆盖很大地理范围的广域网），都是平等的。,计算机网络实用技术教程,38,互联网中的 IP 地址,B,222.1
15、.1.,222.1.1.1,222.1.1.2,222.1.1.3,222.1.1.4,R1,222.1.2.5,222.1.2.2,222.1.2.1,222.1.2.3,222.1.2.4,222.1.2.,222.1.6.1,222.1.5.1,222.1.5.2,222.1.6.2,222.1.4.1,222.1.4.2,222.1.3.3,222.1.3.2,222.1.3.1,R3,R2,222.1.3.,LAN3,N3,N2,222.1.4.,222.1.5.,222.1.6.,N1,LAN2,LAN1,互联网,在同一个局域网上的主机（或路由器）的 IP 地址中的网络号必须是一样
16、的。,计算机网络实用技术教程,39,互联网中的 IP 地址,B,222.1.1.,222.1.1.1,222.1.1.2,222.1.1.3,222.1.1.4,R1,222.1.2.5,222.1.2.2,222.1.2.1,222.1.2.3,222.1.2.4,222.1.2.,222.1.6.1,222.1.5.1,222.1.5.2,222.1.6.2,222.1.4.1,222.1.4.2,222.1.3.3,222.1.3.2,222.1.3.1,R3,R2,222.1.3.,LAN3,N3,N2,222.1.4.,222.1.5.,222.1.6.,N1,LAN2,LAN1,互
17、联网,在同一个局域网上的主机（或路由器）的 IP 地址中的网络号必须是一样的。,计算机网络实用技术教程,40,互联网中的 IP 地址,B,222.1.1.,222.1.1.1,222.1.1.2,222.1.1.3,222.1.1.4,R1,222.1.2.5,222.1.2.2,222.1.2.1,222.1.2.3,222.1.2.4,222.1.2.,222.1.6.1,222.1.5.1,222.1.5.2,222.1.6.2,222.1.4.1,222.1.4.2,222.1.3.3,222.1.3.2,222.1.3.1,R3,R2,222.1.3.,LAN3,N3,N2,222.
18、1.4.,222.1.5.,222.1.6.,N1,LAN2,LAN1,互联网,在同一个局域网上的主机或路由器的IP 地址中的网络号必须是一样的。图中的网络号就是 IP 地址中的 net-id,计算机网络实用技术教程,41,互联网中的 IP 地址,B,222.1.1.,222.1.1.1,222.1.1.2,222.1.1.3,222.1.1.4,R1,222.1.2.5,222.1.2.2,222.1.2.1,222.1.2.3,222.1.2.4,222.1.2.,222.1.6.1,222.1.5.1,222.1.5.2,222.1.6.2,222.1.4.1,222.1.4.2,222
19、.1.3.3,222.1.3.2,222.1.3.1,R3,R2,222.1.3.,LAN3,N3,N2,222.1.4.,222.1.5.,222.1.6.,N1,LAN2,LAN1,互联网,在同一个局域网上的主机（或路由器）的 IP 地址中的网络号必须是一样的。,计算机网络实用技术教程,42,互联网中的 IP 地址,B,222.1.1.,222.1.1.1,222.1.1.2,222.1.1.3,222.1.1.4,R1,222.1.2.5,222.1.2.2,222.1.2.1,222.1.2.3,222.1.2.4,222.1.2.,222.1.6.1,222.1.5.1,222.1.
20、5.2,222.1.6.2,222.1.4.1,222.1.4.2,222.1.3.3,222.1.3.2,222.1.3.1,R3,R2,222.1.3.,LAN3,N3,N2,222.1.4.,222.1.5.,222.1.6.,N1,LAN2,LAN1,互联网,路由器总是具有两个或两个以上的 IP 地址。路由器的每一个接口都有一个不同网络号的 IP 地址。,计算机网络实用技术教程,43,互联网中的 IP 地址,B,222.1.1.,222.1.1.1,222.1.1.2,222.1.1.3,222.1.1.4,R1,222.1.2.5,222.1.2.2,222.1.2.1,222.1.
21、2.3,222.1.2.4,222.1.2.,222.1.6.1,222.1.5.1,222.1.5.2,222.1.6.2,222.1.4.1,222.1.4.2,222.1.3.3,222.1.3.2,222.1.3.1,R3,R2,222.1.3.,LAN3,N3,N2,222.1.4.,222.1.5.,222.1.6.,N1,LAN2,LAN1,互联网,路由器总是具有两个或两个以上的 IP 地址。路由器的每一个接口都有一个不同网络号的 IP 地址。,计算机网络实用技术教程,44,互联网中的 IP 地址,B,222.1.1.,222.1.1.1,222.1.1.2,222.1.1.3,
22、222.1.1.4,R1,222.1.2.5,222.1.2.2,222.1.2.1,222.1.2.3,222.1.2.4,222.1.2.,222.1.6.1,222.1.5.1,222.1.5.2,222.1.6.2,222.1.4.1,222.1.4.2,222.1.3.3,222.1.3.2,222.1.3.1,R3,R2,222.1.3.,LAN3,N3,N2,222.1.4.,222.1.5.,222.1.6.,N1,LAN2,LAN1,互联网,路由器总是具有两个或两个以上的 IP 地址。路由器的每一个接口都有一个不同网络号的 IP 地址。,计算机网络实用技术教程,45,互联网中
23、的 IP 地址,B,222.1.1.,222.1.1.1,222.1.1.2,222.1.1.3,222.1.1.4,R1,222.1.2.5,222.1.2.2,222.1.2.1,222.1.2.3,222.1.2.4,222.1.2.,222.1.6.1,222.1.5.1,222.1.5.2,222.1.6.2,222.1.4.1,222.1.4.2,222.1.3.3,222.1.3.2,222.1.3.1,R3,R2,222.1.3.,LAN3,N3,N2,222.1.4.,222.1.5.,222.1.6.,N1,LAN2,LAN1,互联网,两个路由器直接相连的接口处，可指明也可
24、不指明 IP 地址。如指明 IP 地址，则这一段连线就构成了一种只包含一段线路的特殊“网络”。现在常不指明 IP 地址。,计算机网络实用技术教程,46,IP 地址与硬件地址,TCP 报文,IP 数据报,MAC 帧,应用层数据,首部,首部,尾部,首部,链路层及以下使用硬件地址,网络层及以上 使用 IP 地址,发送在前,IP 地址放在 IP 数据报的首部硬件地址放在 MAC 帧的首部,计算机网络实用技术教程,47,IP 地址与硬件地址,MAC地址网卡的物理地址，硬件地址全球唯一IP地址统一编址LAN必须有唯一的IP地址,计算机网络实用技术教程,48,补充知识MAC地址,ipconfig/all,计
25、算机网络实用技术教程,49,HA1,HA5,HA4,HA3,HA6,主机 H1,主机 H2,路由器 R1,硬件地址,路由器 R2,HA2,IP1,IP2,局域网,局域网,局域网,通信的路径H1经过 R1 转发再经过 R2 转发H2,查找路由表,查找路由表,计算机网络实用技术教程,50,HA1,HA5,HA4,HA3,HA6,主机 H1,主机 H2,路由器 R1,硬件地址,路由器 R2,HA2,IP1,IP2,局域网,局域网,局域网,IP1,HA1,HA5,HA4,HA3,HA6,HA2,IP6,主机 H1,主机 H2,路由器 R1,IP 层上的互联网,MAC 帧,IP2,IP4,IP3,IP5
26、,路由器 R2,MAC 帧,MAC 帧,IP 数据报,从协议栈的层次上看数据的流动,计算机网络实用技术教程,51,HA1,HA5,HA4,HA3,HA6,主机 H1,主机 H2,路由器 R1,硬件地址,路由器 R2,HA2,IP1,IP2,局域网,局域网,局域网,IP1,HA1,HA5,HA4,HA3,HA6,HA2,IP6,主机 H1,主机 H2,路由器 R1,IP 层上的互联网,MAC 帧,IP2,IP4,IP3,IP5,路由器 R2,MAC 帧,MAC 帧,IP 数据报,从虚拟的 IP 层上看 IP 数据报的流动,计算机网络实用技术教程,52,HA1,HA5,HA4,HA3,HA6,主机
27、 H1,主机 H2,路由器 R1,硬件地址,路由器 R2,HA2,IP1,IP2,局域网,局域网,局域网,IP1,HA1,HA5,HA4,HA3,HA6,HA2,IP6,主机 H1,主机 H2,路由器 R1,IP 层上的互联网,MAC 帧,IP2,IP4,IP3,IP5,路由器 R2,MAC 帧,MAC 帧,IP 数据报,在链路上看 MAC 帧的流动,计算机网络实用技术教程,53,IP1,HA1,HA5,HA4,HA3,HA6,HA2,IP6,主机 H1,主机 H2,路由器 R1,IP 层上的互联网,MAC 帧,IP2,IP4,IP3,IP5,路由器 R2,MAC 帧,MAC 帧,IP 数据报
28、,在 IP 层抽象的互联网上只能看到 IP 数据报图中的 IP1IP2 表示从源地址 IP1 到目的地址 IP2 两个路由器的 IP 地址并不出现在 IP 数据报的首部中,计算机网络实用技术教程,54,IP1,HA1,HA5,HA4,HA3,HA6,HA2,IP6,主机 H1,主机 H2,路由器 R1,IP 层上的互联网,MAC 帧,IP2,IP4,IP3,IP5,路由器 R2,MAC 帧,MAC 帧,IP 数据报,路由器只根据目的站的 IP 地址的网络号进行路由选择,计算机网络实用技术教程,55,IP1,HA1,HA5,HA4,HA3,HA6,HA2,IP6,主机 H1,主机 H2,路由器
29、R1,IP 层上的互联网,IP2,IP4,IP3,IP5,路由器 R2,IP 数据报,在具体的物理网络的链路层只能看见 MAC 帧而看不见 IP 数据报,计算机网络实用技术教程,56,IP1,HA1,HA5,HA4,HA3,HA6,HA2,IP6,主机 H1,主机 H2,路由器 R1,IP 层上的互联网,IP2,IP4,IP3,IP5,路由器 R2,IP 数据报,IP层抽象的互联网屏蔽了下层很复杂的细节在抽象的网络层上讨论问题，就能够使用统一的、抽象的 IP 地址研究主机和主机或主机和路由器之间的通信,计算机网络实用技术教程,57,（3）子网掩码与子网规划,互联网的构成：子网IP地址划分为：网
30、络号+子网号+主机号,计算机网络实用技术教程,58,（3）子网掩码与子网规划,规定：同一子网内的所有主机网络号必相同不同的子网其网络号部分必不相同判断两台主机是否在一个子网的方法:只判断网络号部分屏蔽主机号部分,计算机网络实用技术教程,59,（3）子网掩码与子网规划,子网掩码：判断任意两台计算机的IP地址是否属于同一子网络的根据。表示方法：凡是IP地址的网络和子网标识部分用二进制1表示，凡是IP地址的主机标识部分，用二进制数0表示，用点分十进制书写。IP地址与子网掩码进行二进制“与”（AND）运算,计算机网络实用技术教程,60,默认子网掩码,计算机网络实用技术教程,61,子网掩码实例,计算机A
31、的IP地址为192.168.123.88，子网掩码为255.255.255.0，将转化为二进制进行“与”运算，运算过程:,计算机网络实用技术教程,62,子网掩码实例,计算机网络实用技术教程,63,子网规划,在划分子网前，先分析网络的需求和网络规划。遵循的准则：确定网络中的物理段数量，这样才能够更加合理地划分子网。根据需求定义整个网络的子网屏蔽码、每个子网唯一的子网号和每个子网的主机号范围，让用户在使用时更加方便。,计算机网络实用技术教程,64,子网的计算,设从主机标志部分借用n位给子网，剩下m位作为主机标志，那么生成的子网数量为2n-2,各子网主机数量2m-2.设计的基本过程：由根据所要求的子
32、网数和主机数推算出n求出相应的子网掩码，即用默认掩码加上从主机标志部分借用的n位组成新的掩码子网的部分写成二进制，列出所有子网和主机地址，去除全0和全1地址。,计算机网络实用技术教程,65,一个例子,某单位有6个部门，每个部门都建立了局域网，但每个部门的计算机数量均不超过30台，且各部门之间不能随便访问。现各部门均要接入Internet。解决办法：各部门均申请一个C类地址单位申请一个C类地址，在内部实行分组，从而解决地址分配问题,计算机网络实用技术教程,66,子网划分（例）,将主机号再分成两部分：子网络号及子网内主机号6个子网，去掉两个保留的特殊子网地址，需要8个子网，子网号为3位每个子网可容
33、纳的主机数为25-2=30,计算机网络实用技术教程,67,子网划分（例）,子网划分：子网000：031（去除全0）子网001：3362子网010：6594子网011：97126子网100：129158子网101：161190子网110：193222子网111：224255（全1去掉）,习题链接,计算机网络实用技术教程,68,C类子网,计算机网络实用技术教程,69,（4）网际协议IP,网际协议 IP 是 TCP/IP 体系中两个最主要的协议之一。与 IP 协议配套使用的还有四个协议：地址解析协议 ARP(Address Resolution Protocol)逆地址解析协议 RARP（RARP
34、已不再使用）(Reverse Address Resolution Protocol)网际控制报文协议 ICMP(Internet Control Message Protocol)网际组管理协议 IGMP(Internet Group Management Protocol),计算机网络实用技术教程,70,网际层的 IP 协议及配套协议,各种应用层协议,网络接口层,(HTTP,FTP,SMTP 等),物理硬件,运输层,TCP,UDP,应用层,ICMP,IP,RARP,ARP,与各种网络接口,网络层（网际层）,IGMP,RARP已不再使用,计算机网络实用技术教程,71,IP 数据报的格式,IP
35、 数据报由首部和数据两部分组成。首部的前一部分是固定长度，共 20 字节，是所有 IP 数据报必须具有的。在首部的固定部分的后面是一些可选字段，其长度是可变的。,计算机网络实用技术教程,72,固定部分,可变部分,0,4,8,16,19,24,31,版 本,标志,生 存 时 间,协 议,标 识,区 分 服 务,总 长 度,片 偏 移,填 充,首 部 检 验 和,源 地 址,目 的 地 址,可 选 字 段（长 度 可 变）,位,首部长度,数 据 部 分,数 据 部 分,首 部,IP 数据报,发送在前,计算机网络实用技术教程,73,可变部分,首部,0,4,8,16,19,24,31,版 本,标志,生
36、 存 时 间,协 议,标 识,区 分 服 务,总 长 度,片 偏 移,填 充,首 部 检 验 和,源 地 址,目 的 地 址,可 选 字 段（长 度 可 变）,位,首部长度,数 据 部 分,数 据 部 分,首 部,IP 数据报,发送在前,计算机网络实用技术教程,74,首部,0,4,8,16,19,24,31,版 本,标志,生 存 时 间,协 议,标 识,总 长 度,片 偏 移,填 充,首 部 检 验 和,源 地 址,目 的 地 址,可 选 字 段（长 度 可 变）,位,首部长度,数 据 部 分,数 据 部 分,首 部,IP 数据报,固定部分,区 分 服 务,发送在前,计算机网络实用技术教程,7
37、5,首部,0,4,8,16,19,24,31,版 本,标志,生 存 时 间,协 议,标 识,总 长 度,片 偏 移,填 充,首 部 检 验 和,源 地 址,目 的 地 址,可 选 字 段（长 度 可 变）,位,首部长度,数 据 部 分,固定部分,可变部分,区 分 服 务,1.IP 数据报首部的固定部分中的各字段,计算机网络实用技术教程,76,首部,0,4,8,16,19,24,31,版 本,标志,生 存 时 间,协 议,标 识,总 长 度,片 偏 移,填 充,首 部 检 验 和,源 地 址,目 的 地 址,可 选 字 段（长 度 可 变）,位,首部长度,数 据 部 分,固定部分,可变部分,区
38、分 服 务,计算机网络实用技术教程,77,首部,0,4,8,16,19,24,31,版 本,标志,生 存 时 间,协 议,标 识,总 长 度,片 偏 移,填 充,首 部 检 验 和,源 地 址,目 的 地 址,可 选 字 段（长 度 可 变）,位,首部长度,数 据 部 分,固定部分,可变部分,区 分 服 务,计算机网络实用技术教程,78,首部,0,4,8,16,19,24,31,版 本,标志,生 存 时 间,协 议,标 识,总 长 度,片 偏 移,填 充,首 部 检 验 和,源 地 址,目 的 地 址,可 选 字 段（长 度 可 变）,位,首部长度,数 据 部 分,固定部分,可变部分,区 分
39、服 务,计算机网络实用技术教程,79,首部,0,4,8,16,19,24,31,版 本,标志,生 存 时 间,协 议,标 识,总 长 度,片 偏 移,填 充,首 部 检 验 和,源 地 址,目 的 地 址,可 选 字 段（长 度 可 变）,位,首部长度,数 据 部 分,固定部分,可变部分,区 分 服 务,计算机网络实用技术教程,80,首部,0,4,8,16,19,24,31,版 本,标志,生 存 时 间,协 议,标 识,区 分 服 务,总 长 度,片 偏 移,填 充,首 部 检 验 和,源 地 址,目 的 地 址,可 选 字 段（长 度 可 变）,位,首部长度,数 据 部 分,固定部分,可变部
40、分,标志(flag)占 3 位，目前只有前两位有意义。标志字段的最低位是 MF(More Fragment)。MF 1 表示后面“还有分片”。MF 0 表示最后一个分片。标志字段中间的一位是 DF(Dont Fragment)。只有当 DF 0 时才允许分片。,计算机网络实用技术教程,81,首部,0,4,8,16,19,24,31,版 本,标志,生 存 时 间,协 议,标 识,总 长 度,片 偏 移,填 充,首 部 检 验 和,源 地 址,目 的 地 址,可 选 字 段（长 度 可 变）,位,首部长度,数 据 部 分,固定部分,可变部分,区 分 服 务,计算机网络实用技术教程,82,偏移=0/
41、8=0,偏移=0/8=0,偏移=1400/8=175,偏移=2800/8=350,1400,2800,3799,2799,1399,3799,需分片的数据报,数据报片 1,首部,数据部分共 3800 字节,首部 1,首部 2,首部 3,字节 0,数据报片 2,数据报片 3,1400,2800,字节 0,【例】IP 数据报分片,计算机网络实用技术教程,83,首部,0,4,8,16,19,24,31,版 本,标志,生 存 时 间,协 议,标 识,总 长 度,片 偏 移,填 充,首 部 检 验 和,源 地 址,目 的 地 址,可 选 字 段（长 度 可 变）,位,首部长度,数 据 部 分,固定部分,
42、可变部分,生存时间(8 位)记为 TTL(Time To Live)数据报在网络中可通过的路由器数的最大值。,区 分 服 务,计算机网络实用技术教程,84,首部,0,4,8,16,19,24,31,版 本,标志,生 存 时 间,协 议,标 识,总 长 度,片 偏 移,填 充,首 部 检 验 和,源 地 址,目 的 地 址,可 选 字 段（长 度 可 变）,位,首部长度,数 据 部 分,固定部分,可变部分,区 分 服 务,计算机网络实用技术教程,85,运输层,网络层,首部,TCP,UDP,ICMP,IGMP,OSPF,数 据 部 分,IP 数据报,计算机网络实用技术教程,86,首部,0,4,8,
43、16,19,24,31,版 本,标志,生 存 时 间,协 议,标 识,总 长 度,片 偏 移,填 充,首 部 检 验 和,源 地 址,目 的 地 址,可 选 字 段（长 度 可 变）,位,首部长度,数 据 部 分,固定部分,可变部分,区 分 服 务,计算机网络实用技术教程,87,首部,0,4,8,16,19,24,31,版 本,标志,生 存 时 间,协 议,标 识,总 长 度,片 偏 移,填 充,首 部 检 验 和,源 地 址,目 的 地 址,可 选 字 段（长 度 可 变）,位,首部长度,数 据 部 分,固定部分,可变部分,区 分 服 务,计算机网络实用技术教程,88,地址解析协议 ARP,
44、不管网络层使用的是什么协议，在实际网络的链路上传送数据帧时，最终还是必须使用硬件地址。每一个主机都设有一个 ARP 高速缓存(ARP cache)，里面有所在的局域网上的各主机和路由器的 IP 地址到硬件地址的映射表。当主机 A 欲向本局域网上的某个主机 B 发送 IP 数据报时，就先在其 ARP 高速缓存中查看有无主机 B 的 IP 地址。如有，就可查出其对应的硬件地址，再将此硬件地址写入 MAC 帧，然后通过局域网将该 MAC 帧发往此硬件地址。,计算机网络实用技术教程,89,A,Y,X,B,Z,主机 B 向 A 发送ARP 响应分组,主机 A 广播发送ARP 请求分组,ARP 请求,AR
45、P 请求,ARP 请求,209.0.0.5,209.0.0.6,00-00-C0-15-AD-18,08-00-2B-00-EE-0A,我是 209.0.0.5，硬件地址是 00-00-C0-15-AD-18我想知道主机 209.0.0.6 的硬件地址,我是 209.0.0.6硬件地址是 08-00-2B-00-EE-0A,A,Y,X,B,Z,209.0.0.5,209.0.0.6,00-00-C0-15-AD-18,计算机网络实用技术教程,90,ARP 高速缓存的作用,为了减少网络上的通信量，主机 A 在发送其 ARP 请求分组时，就将自己的 IP 地址到硬件地址的映射写入 ARP 请求分组
46、。当主机 B 收到 A 的 ARP 请求分组时，就将主机 A 的这一地址映射写入主机 B 自己的 ARP 高速缓存中。这对主机 B 以后向 A 发送数据报时就更方便了。,计算机网络实用技术教程,91,应当注意的问题,ARP 是解决同一个局域网上的主机或路由器的 IP 地址和硬件地址的映射问题。如果所要找的主机和源主机不在同一个局域网上，那么就要通过 ARP 找到一个位于本局域网上的某个路由器的硬件地址，然后把分组发送给这个路由器，让这个路由器把分组转发给下一个网络。剩下的工作就由下一个网络来做。,计算机网络实用技术教程,92,应当注意的问题（续）,从IP地址到硬件地址的解析是自动进行的，主机的
47、用户对这种地址解析过程是不知道的。只要主机或路由器要和本网络上的另一个已知IP地址的主机或路由器进行通信，ARP 协议就会自动地将该 IP 地址解析为链路层所需要的硬件地址。,计算机网络实用技术教程,93,使用 ARP 的四种典型情况,发送方是主机，要把IP数据报发送到本网络上的另一个主机。这时用 ARP 找到目的主机的硬件地址。发送方是主机，要把 IP 数据报发送到另一个网络上的一个主机。这时用 ARP 找到本网络上的一个路由器的硬件地址。剩下的工作由这个路由器来完成。发送方是路由器，要把 IP 数据报转发到本网络上的一个主机。这时用 ARP 找到目的主机的硬件地址。发送方是路由器，要把 I
48、P 数据报转发到另一个网络上的一个主机。这时用 ARP 找到本网络上的一个路由器的硬件地址。剩下的工作由这个路由器来完成。,计算机网络实用技术教程,94,为什么我们不直接使用硬件地址进行通信？,由于全世界存在着各式各样的网络，它们使用不同的硬件地址。要使这些异构网络能够互相通信就必须进行非常复杂的硬件地址转换工作，因此几乎是不可能的事。连接到因特网的主机都拥有统一的 IP 地址，它们之间的通信就像连接在同一个网络上那样简单方便，因为调用 ARP 来寻找某个路由器或主机的硬件地址都是由计算机软件自动进行的，对用户来说是看不见这种调用过程的。,计算机网络实用技术教程,95,网际控制报文协议 ICM
49、P,为了提高 IP 数据报交付成功的机会，在网际层使用了网际控制报文协议 ICMP(Internet Control Message Protocol)。ICMP 允许主机或路由器报告差错情况和提供有关异常情况的报告。ICMP 不是高层协议，而是 IP 层的协议。,计算机网络实用技术教程,96,ICMP 报文是 IP 数据报的数据部分,首 部,ICMP 报文,数 据 部 分,IP 数据报,ICMP 报文作为 IP 层数据报的数据，加上数据报的首部，组成 IP 数据报 发送出去。,计算机网络实用技术教程,97,ICMP 报文的种类,ICMP 差错报告报文终点不可达 源点抑制(Source que
50、nch)时间超过 参数问题 改变路由（重定向）(Redirect)ICMP 询问报文回送请求和回答报文时间戳请求和回答报文,计算机网络实用技术教程,98,ICMP 的应用举例PING(Packet InterNet Groper),PING 用来测试两个主机之间的连通性。PING 使用了 ICMP 回送请求与回送回答报文。PING 是应用层直接使用网络层 ICMP 的例子，它没有通过运输层的 TCP 或UDP。,计算机网络实用技术教程,99,PING 的应用举例,计算机网络实用技术教程,100,（5）域名系统,Internet中采用了层次结构的域名系统（DNS）来协助管理IP地址。域名的层次结
