TCPIP协议簇
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- 理 严
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1 学习沉淀成长分享 TCP/IP VLSM 红茶三杯 ( 朱 SIR) 微博 : Latest update:
2 Content TCP/IP VLSM
3 TCP IP 概述 DoD 模型 TCP UDP 协议概述 IP ARP 协议概述
4 TCP/IP 参考模型 应用层传输层网络层数据链路层物理层对等模型 应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层 OSI 模型 应用层主机到主机层因特网层网络接入层 DoD 模型
5 TCP/IP 参考模型 应用层 Telnet FTP TFTP SNMP HTTP SMTP NFS DHCP 主机到主机层 TCP UDP 因特网层 ICMP IGMP Routing Prorotocol IP 网络接入层 Ethernet ARP Fast Eth
6 应用层 应用层主机到主机层因特网层网络接入层 HTTP 80 超文本传输协议, 提供浏览网页服务 Telnet 23 远程登陆协议, 提供远程管理服务 FTP 文件传输协议, 提供互联网文件资源共享服务 SMTP 25 简单邮件传输协议, 提供互联网电子邮件服务 POP3 110 邮局协议, 提供互联网电子邮件服务 TFTP 69 (UDP) 简单文件传输协议, 提供简单的文件传输服务
7 主机到主机层 应用层 主机到主机层 因特网层 TCP UDP 网络接入层
8 主机到主机层 TCP 与 UDP 传输控制协议 (TCP) 面向连接可靠传输支持流控及窗口机制 HTTP FTP 等 用户数据报协议 (UDP) 无连接尽力而为的传输无流控及窗口机制 TFTP DNS DHCP 等
9 主机到主机层 TCP Packet Source port (16) Destination port (16) Sequence number (32) Header length (4) Acknowledgement number (32) Reserved (6) Control bits (6) Window (16) Checksum (16) Urgent (16) Options (0 or 32 if any) 20 Bytes Data (varies)
10 主机到主机层 UDP Packet Source port (16) Destination port (16) Length (16) Checksum (16) 8 Bytes Data (if any) No sequence or acknowledgment fields
11 主机到主机层 TCP 序列号及确认号 Host A Host B Seq=1 Ack=1 Data(9 字节 ) Seq=1 Ack=10 Data(20 字节 ) Seq=10 Ack=21 Data(12 字节 ) Seq=21 Ack=22 Data(16 字节 )
12 主机到主机层 TCP 三次握手 Host A Host B 1 发送 SYN seq=0,ctl=syn 收到 SYN 收到 SYN 及 ACK seq=0 ack=1 ctl=syn,ack 发送 SYN 及 ACK 2 3 Established seq=1 ack=1 ctl=ack
13 主机到主机层 TCP 四次断开 Host A Host B seq=100 seq=300 ack=101 1 发送 FIN 请求断开连接 seq=101 ack=301 ctl=fin, ACK 接收 SYN seq=301 ack=102 ctl=ack 发送 ACK 2 seq=301 ack=102 ctl=fin, ACK 发送 FIN 请求断开连接 3 4 发送 ACK seq=102 ack=302 ctl=ack
14 主机到主机层 TCP/UDP 端口号 Client WEB Server Eth Header IP Header TCP Header DATA 源端口 :1026 目的端口 :80 源端口随机分配, 目标端口使用知名端口 (Well-known port) ; 应用客户端使用的源端口号一般为系统中未使用的且大于 1023; 目的端口号为服务端开启的服务所侦听的端口, 如 HTTP 缺省使用 80
15 主机到主机层 TCP 端口号 序列号及确认号 源端口 目端口 Seq Ack 源端口 目端口 Seq Ack 源端口 目端口 Seq Ack 源端口 目端口 Seq Ack
16 主机到主机层 TCP 滑动窗口机制 1 三次握手 Host A Host B 接收方的缓冲区 seq=100 win=3 ctl=syn seq=200 ack=101 win=3 ctl=syn,ack seq=101 ack=201 win=3 ctl=syn,ack 2 发送数据 seq=101 win=3 seq=102 win=3 seq=103 win=3 3 ack=104 win=1 ctl=ack 4 5 seq=104 win=3 窗口大小决定了在收到确认前可以发送的字节数
17 因特网层 应用层 主机到主机层 因特网层 负责将 IP 报文从源端发送到目的端 定义逻辑地址 (IP 地址 ) 负责数据包的寻径和转发 网络接入层
18 因特网层 IP Packet Version (4) Header Length (4) Time to live (8) Identification (16) Priority & Type of Service (8) Flags (3) Total Length (16) Fragment offset (13) Protocol (8) Header checksum (16) 20 Bytes Source IP Address (32) Destination IP Address (32) Options (0 or 32 if any) Data (varies)
19 因特网层 第 3 层逻辑地址 :IP Address 源 : 目的 : IP Header DATA IP Network / /24
20 因特网层 Address Resolution Protocol 将 IPv4 地址解析为 MAC 地址 维护 IP 与 MAC 映射关系的缓存
21 ARP 的工作机制 1 PC:arp -a Interface: x4 Internet Address Physical Address Type Router#show arp Protocol Address Hardware Addr Interface Internet C.AAAA FastEthernet0/0 PC dd.f Fa0/ C.AAAA 1 Ethernet II Header src 00dd.f dst FFFF-FFFF-FFFF Arp Request SenderMac SenderIP dd.f TargetMac TargetIP
22 ARP 的工作机制 2 PC:arp -a Interface: x4 Internet Address Physical Address Type Router#show arp Protocol Address Hardware Addr Interface Internet C.AAAA FastEthernet0/0 PC dd.f Fa0/ C.AAAA 1 Ethernet II Header src 00dd.f dst FFFF-FFFF-FFFF Arp Request SenderMac SenderIP dd.f TargetMac TargetIP
23 ARP 的工作机制 3 PC:arp -a Interface: x4 Internet Address Physical Address Type Router#show arp Protocol Address Hardware Addr Interface Internet C.AAAA FastEthernet0/0 Internet dd.f FastEthernet0/0 PC dd.f Fa0/ C.AAAA 3 Ethernet II Header src 00dd.f dst FFFF-FFFF-FFFF Arp Request SenderMac SenderIP dd.f TargetMac TargetIP
24 ARP 的工作机制 4 PC:arp -a Interface: x4 Internet Address Physical Address Type Router#show arp Protocol Address Hardware Addr Interface Internet C.AAAA FastEthernet0/0 Internet dd.f FastEthernet0/0 PC dd.f Fa0/ C.AAAA Ethernet II Header src C.AAAA Arp Reply SenderMac dst 00dd.f C.AAAA SenderIP TargetMac TargetIP dd.f
25 ARP 的工作机制 5 PC:arp -a Interface: x4 Internet Address Physical Address Type C.AAAA dynamic Router#show arp Protocol Address Hardware Addr Interface Internet C.AAAA FastEthernet0/0 Internet dd.f FastEthernet0/0 5 PC dd.f Fa0/ C.AAAA Ethernet II Header src C.AAAA Arp Reply SenderMac dst 00dd.f C.AAAA SenderIP TargetMac TargetIP dd.f
26 因特网层常用工具 Ping(ICMP) Traceroute/Tracert
27 利用 TCP/IP 参考模型分析数据传输过程 PC R1 R2 FE0/0 FE1/0 FE0/0 FE1/0 WebSever 设备 接口 IP MAC PC 网卡 /24 00DD.F R1 F0/ / AAAA.0001 R1 F1/ / AAAA.0002 R2 F0/ / BBBB.0001 R2 F1/ / BBBB.0002 Server 网卡 /24 00DD.F F
28 利用 TCP/IP 参考模型分析数据传输过程 PC R1 R2 FE0/0 FE1/0 FE0/0 FE1/0 WebSever 2 DATA Model on PC 应用层传输层网络层数据链路层物理层
29 利用 TCP/IP 参考模型分析数据传输过程 PC R1 R2 FE0/0 FE1/0 FE0/0 FE1/0 WebSever 2 TCP 头部 传输层头部 DATA 源端口号 :1026 目的端口号 :80 DATA HTTP 荷载 Model on PC 应用层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
30 利用 TCP/IP 参考模型分析数据传输过程 PC R1 R2 FE0/0 FE1/0 FE0/0 FE1/0 WebSever IP 头部 3 IP 头部 TCP 头部 源 IP: 目 IP: 协议号 :6 DATA 源端口号 :1026 目的端口号 :80 DATA HTTP 荷载 Model on PC 应用层传输层网络层数据链路层物理层
31 利用 TCP/IP 参考模型分析数据传输过程 PC R1 R2 FE0/0 FE1/0 FE0/0 FE1/0 WebSever 4 以太网头部 IP 头部 以太网头部 TCP 头部 源 MAC:00DD.F 目 MAC:0000.AAAA.0001 类型 :0x0800 DATA 源 IP: 目 IP: 协议号 :6 源端口号 :1026 目的端口号 :80 Model on PC 应用层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 DATA HTTP 荷载
32 利用 TCP/IP 参考模型分析数据传输过程 PC R1 R2 FE0/0 FE1/0 FE0/0 FE1/0 WebSever 5 Model on PC 应用层 以太网头部 IP 头部 TCP 头部 DATA 传输层网络层 数据链路层 物理层
33 利用 TCP/IP 参考模型分析数据传输过程 PC R1 R2 FE0/0 FE1/0 FE0/0 FE1/0 WebSever 以太网头部 以太网头部 IP 头部 源 MAC:00DD.F 目 MAC:0000.AAAA.0001 类型 :0x TCP 头部 DATA 源 IP: 目 IP: 协议号 :6 源端口号 :1026 目的端口号 :80 Model on R1 DATA HTTP 荷载 应用层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
34 利用 TCP/IP 参考模型分析数据传输过程 PC R1 R2 FE0/0 FE1/0 FE0/0 FE1/0 WebSever IP 头部 7 TCP 头部 IP 头部 DATA 源 IP: 目 IP: 协议号 :6 源端口号 :1026 目的端口号 :80 Model on R1 DATA HTTP 荷载 应用层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
35 利用 TCP/IP 参考模型分析数据传输过程 PC R1 R2 FE0/0 FE1/0 FE0/0 FE1/0 WebSever 以太网头部 以太网头部 IP 头部 源 MAC:0000.AAAA.0002 目 MAC:0000.BBBB.0001 类型 :0x TCP 头部 DATA 源 IP: 目 IP: 协议号 :6 源端口号 :1026 目的端口号 :80 Model on R1 DATA HTTP 荷载 应用层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
36 利用 TCP/IP 参考模型分析数据传输过程 PC R1 R2 FE0/0 FE1/0 FE0/0 FE1/0 WebSever 9 Model on R1 应用层 以太网头部 IP 头部 TCP 头部 DATA 传输层网络层 数据链路层 物理层
37 利用 TCP/IP 参考模型分析数据传输过程 PC R1 R2 FE0/0 FE1/0 FE0/0 FE1/0 WebSever Model on R2 应用层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 以太网头部 源 MAC:0000.AAAA.0002 目 MAC:0000.BBBB.0001 类型 :0x0800 以太网头部 IP 头部 10 TCP 头部 源 IP: 目 IP: 协议号 :6 DATA 源端口号 :1026 目的端口号 :80 DATA HTTP 荷载
38 利用 TCP/IP 参考模型分析数据传输过程 PC R1 R2 FE0/0 FE1/0 FE0/0 FE1/0 WebSever Model on R1 应用层传输层网络层数据链路层物理层 IP 头部 IP 头部 11 TCP 头部 源 IP: 目 IP: 协议号 :6 DATA 源端口号 :1026 目的端口号 :80 DATA HTTP 荷载
39 利用 TCP/IP 参考模型分析数据传输过程 PC R1 R2 FE0/0 FE1/0 FE0/0 FE1/0 WebSever Model on R1 应用层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 以太网头部 源 MAC:0000.BBBB.0002 目 MAC:00DD.F F 类型 :0x0800 以太网头部 IP 头部 12 TCP 头部 源 IP: 目 IP: 协议号 :6 DATA 源端口号 :1026 目的端口号 :80 DATA HTTP 荷载
40 利用 TCP/IP 参考模型分析数据传输过程 PC R1 R2 FE0/0 FE1/0 FE0/0 FE1/0 WebSever 13 以太网头部 IP 头部 TCP 头部 DATA
41 利用 TCP/IP 参考模型分析数据传输过程 PC R1 R2 FE0/0 FE1/0 FE0/0 FE1/0 WebSever Model on R1 应用层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 以太网头部 源 MAC:0000.BBBB.0002 目 MAC:00DD.F F 类型 :0x0800 以太网头部 源 IP: 目 IP: 协议号 :6 IP 头部 TCP 头部 源端口号 :1026 目的端口号 :80 14 DATA DATA HTTP 荷载
42 利用 TCP/IP 参考模型分析数据传输过程 PC R1 R2 FE0/0 FE1/0 FE0/0 FE1/0 WebSever Model on R1 应用层 15 传输层网络层 IP 头部 TCP 头部 DATA 数据链路层 物理层 IP 头部 源 IP: 目 IP: 协议号 :6 源端口号 :1026 目的端口号 :80 DATA HTTP 荷载
43 利用 TCP/IP 参考模型分析数据传输过程 PC R1 R2 FE0/0 FE1/0 FE0/0 FE1/0 WebSever Model on R1 应用层传输层网络层数据链路层物理层 TCP 头部 TCP 头部 源端口号 :1026 目的端口号 :80 16 DATA DATA HTTP 荷载
44 利用 TCP/IP 参考模型分析数据传输过程 PC R1 R2 FE0/0 FE1/0 FE0/0 FE1/0 WebSever Model on R1 应用层传输层网络层数据链路层物理层 HTTP Application 16 DATA DATA HTTP 荷载
45 VLSM IP 地址的概念 IP 地址的类别 网络掩码的作用 IP 地址的类型 ( 主机 广播 网络号 ) VLSM 可变长子网掩码
46 什么是 IP 地址 在 IP 网络中, 通信节点需要有一个唯一的 IP 地址 ; IP 地址用于 IP 报文的寻址以及标识一个节点 ; IPv4 地址一共 32bits, 使用点分十进制的形式表示 ; IP Network / /24 十进制 二进制
47 十进制与二进制的转换 幂 位 = = 192
48 IP 地址的类别 个类别
49 IP 地址的类别 8Bits 8Bits 8Bits 8Bits A 类 0NNNNNNN Host Host Host B 类 10NNNNNN Network Host Host C 类 110NNNNN Network Network Host D 类 1110MMMM Multicast Group Multicast Group Multicast Group E 类 Research
50 IP 地址的类别 ( 网络部分 主机部分 ) 8Bits 8Bits 8Bits 8Bits A 类 0NNNNNNN Host Host Host B 类 10NNNNNN Network Host Host C 类 110NNNNN Network Network Host D 类 1110MMMM Multicast Group Multicast Group Multicast Group E 类 Research
51 网络掩码 Netmask 网络掩码与 IP 地址搭配使用, 用于描述一个 IP 地址中的网络部分及主机部分 网络掩码 32bits, 与 32bits 的 IP 地址一一对应, 掩码中为 1 的位对应 IP 地址中的网络位, 掩码中为 0 的位对应 IP 地址中的主机位 网络部分 主机部分 IP Address Netmask 可使用掩码长度的呈现方式 : /24
52 网络掩码 Netmask C0-CE C
53 Test Address Class Network Host A B
54 IP 网络通信类型 单播 Unicast 广播 Broadcast 组播 Multicast PC2 PC3 PC1 PC5 PC4
55 IP 网络通信类型 单播 Unicast 广播 Broadcast 组播 Multicast PC2 PC3 PC1 PC5 PC4
56 IP 网络通信类型 单播 Unicast 广播 Broadcast 组播 Multicast PC2(Receiver) PC3 PC1 PC5 PC4(Receiver)
57 IP 地址类型 网络地址 : 指代网络的地址 在网络的 IPv4 地址范围内, 最小地址保留为网络地址 此地址的主机部分的每个主机位均为 0 广播地址 : 用于向网络中的所有主机发送数据的特殊地址 广播地址使用该网络范围内的最大地址 即主机部分的各比特位全部为 1 的地址 主机地址 : 可分配给网络中终端设备的地址 网络部分 主机部分 x 网络号 可用于主机的 IP 广播号
58 为什么要划分子网? IP 地址空间只能按照默认的类别使用, 例如一个 B 类地址, 默认掩码为 , 意味着这个地址空间里有 2 的 16 次方个 IP, 并且该网络号只能用于一个广播域 ; IP 地址空间的极大浪费 ; 一个广播域中 PC 数量过于庞大, 网络可能被广播报文消耗大量的资源
59 为什么要划分子网?
60 如何进行子网划分 假设你有一个 B 类地址 : / 个网络 16 2 个 IP 网络位 主机位
61 如何进行子网划分 网络位向主机位借位, 从而使得网络部分的位数加长 : 子网 : 掩码 : 主机 : 子网 : 掩码 : 主机 : 网络位 子网 主机位
62 子网划分示例 1 将 /24 这个 C 类地址进行子网划分, 网络位向主机位借 1 位 网络部分 默认掩码 /24 主机部分 新掩码 /25 网络部分 主机部分
63 子网划分示例 1 将 /24 这个 C 类地址进行子网划分, 网络位向主机位借 1 位 子网 1 网络号 : / 子网 1 广播号 : 子网 2 网络号 : / 子网 2 广播号 :
64 子网划分示例 2 计算一下 /27 这个子网的网络号 广播号, 及可用 IP 地址 掩码 / 网络号 : / x 可用 IP: 到 网络号 :
65 计算产生的子网及每个子网的主机数量 向主机位借位后产生的子网个数 2 m = m 为所借的位数 2 n -2= 向主机位借位后产生的每个子网中可用主机 IP 数 n 为原主机位剔除被借位后的剩余位数 -2 的原因是, 每个子网中的网络号及广播号不可用
66 公有 IP 及私有 IP IPv4 地址空间中有一部分特殊的地址, 成为私有 IP 地址, 私有 IP 地址不能直接访问公网 (Internet) 的 IP, 只能在本地使用 私有 IP 地址空间 地址范围 / 到 / 到 / 到
67 学习沉淀成长分享 红茶三杯 :weibo.com/vinsoney Thank You
Chapter #
第三章 TCP/IP 协议栈 本章目标 通过本章的学习, 您应该掌握以下内容 : 掌握 TCP/IP 分层模型 掌握 IP 协议原理 理解 OSI 和 TCP/IP 模型的区别和联系 TCP/IP 介绍 主机 主机 Internet TCP/IP 早期的协议族 全球范围 TCP/IP 协议栈 7 6 5 4 3 应用层表示层会话层传输层网络层 应用层 主机到主机层 Internet 层 2 1 数据链路层
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