五章TCPIP协议.ppt
《五章TCPIP协议.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《五章TCPIP协议.ppt(85页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、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,网卡驱动程序,ARP,IP,ICMP,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,无连接数据报传递服务,网络1,R1,源主机,网络2,R2,网络3,目标主机,R3,网络4,IP数据报,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,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
2、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。 确定数据报的路由。 数据报的分段和重组。 尽力而为(best effort),不保证可靠。,IP数据报格式,版本,报头长,服务类型,总长度,标识,D F,M F,分段位移,生存时间TTL,协议号,报头校验和,源 IP地址,目标 IP地址,可选项填充,数据,0,16,31,IP数据报格式(续),绝大多数IP数据报包含20字节的报头: 版本(4位):IP协议版本,当前为4。 报头长(4位):本数据报头的字数,每字4字节,范围是515,5即20字节,15即60字节,所以选项最多占
3、40字节 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。 总长度(16位):数据报最大长度为65535字节。,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(Dont 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
4、段是与分段和重组有关的。,IP数据报格式(续),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TTL0 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。,IP数据报的分段和重组,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I
5、P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。,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: 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。 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。 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。,IP数据报的路由和转发(续),网2:202.11
6、2.58.0,网1:50.0.0.0,网4:128.1.0.0,网3:166.111.0.0,R3,202.112.58.3,R1,202.112.58.1,50.0.0.1,R2,202.112.58.2,128.1.0.2,166.111.0.1,IP数据报的路由和转发(续) 路由器R3的路由表,* 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
7、报文: 目标不可达 回答请求/回答响应 数据报超时 (ping 用它测主机可达性) 数据报参数问题 时间戳/时间戳响应 报源减速 地址屏蔽码请求/响应 重定向,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。 路由器功能和路由协议分类 内部路由协议OSPFv2 外部路由协议BGP-4 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: 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; 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
8、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。,路由协议分类,Internet的路由协议分两类: 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。 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),内部路由协议OSPF原理,是链路状态路由协议 每个路由器都有本链路状态信息,即它直接连接的路
9、由器和网络,及到它们的“距离”。 周期地将本链路状态扩散(flooding)到所有结点。 所有的链路状态合在一起就是自治系统的拓扑数据库,每个路由器维持这个拓扑数据库。 每个路由器根据这个拓扑数据库构造一个以自身为根的最短路径树,从最短路径树生成它的路由表。,外部路由协议BGP,网络,网络,R2,R3,网络,R1,网络,网络,R5,R6,网络,R7,AS1,AS2,外部路由协议BGP(续),路由器R1属于自治系统AS1,路由器R5属于 AS2。R1和R5都实现外部路由协议BGP交换路由表,它们也分别实现各自的自治系统内部路由协议,如OSPF。 BGP基本上是距离向量路由算法,所不同的是它把到达
10、某网络选择的整个路径告诉邻居,而不只是下一站。路径信息AS_PATH中有所穿越的自治系统网络编号,利用AS_PATH可进行环路检测,克服了“计数到无限”的问题。,新一代IPIPv6,IPv4的问题:32位约43亿个地址,大大少于全球人口数(60亿),将于2008年用完;骨干网路由表信息爆炸。 IPv6的主要设计特点 IPv6基本头格式 IPv6地址 IPv6可选项 全球的IPv6试验网,IPv6的主要设计特点,保留IPv4无连接,“尽力而为”数据报传递特征。 扩展的地址空间和编址功能:IPv6支持的地址数是IPv4的40亿40亿40亿倍!128位地址采用层次结构,地球每平方米的地址数保守估计1
11、564,乐观估计3911016。 精简的基本报头格式(8字段),简化了报头处理。 支持服务质量控制:通信流等级(traffic class)将IP包分为不同的服务类别。流标号(flow label)可为特定的IP包流申请资源和优先级。 可选项支持身份认证和数据加密。,IPv6的主要设计特点(续),基本头和扩展头编码方式改进了性能,增加了扩展的灵活性,基本头,扩展头1,扩展头N,传输层包,40字节,可选,.,IPv6基本头格式,版本,通信流等级,流标号,负载长度,后续头部,跳数限制,源地址 (128位),目标地址 (128位),0,31,IPv6基本头格式(续),版本(version):6。 通
12、信流等级(traffic class):用于服务质量控制。 流标号(flow label):路由器对流中报同样处理。 负载长度(payload length):除基本头外负载字节数。 后续头部(next header):标识基本头后头部类型。 跳数限制(hop limit):数据源设定, 经路由器减1。 源地址(source address):数据报源地址。 目标地址(destination address):数据报目标地址。,IPv6基本头格式与IPv4比较,IPv4报头中有报头长度,IPv6基本头定长。 IPv4报头中有报头校验和,IPv6没有。Paxson经统计发现:通过链路层CRC校验
13、的包约0.02%有校验和错误。Stone等收集了约22亿个包,其中约48万个包有IP、UDP或TCP校验和错误。1278个包IP校验和错。 IPv6的路由器不对数据报分段, IPv6的可选项在扩展报头,路由器一般不需要处理可选项。,IPv6地址,有三类IP地址:单播、任播、多播地址 地址的冒分十六进制表示 可集成的全局单播地址 局部使用(local use)的单播地址 嵌入IPv4地址的IPv6地址 任播地址 多播地址,地址的冒分十六进制表示,将128位地址分成8段,每段16位用十六进制数表示,段之间用冒号“:”隔开。例2080:0000:0000:0000:0123:4567:89AB:CD
14、EF, FF01:0000:0000:1234:89AB:0000:0000:0000 一或多个连续的全0可用“:”代替, 但“:”在一个地址中只能出现一次, 各段数字开始的0可省略。如FF01:0:0:1234:89AB: 地址前缀用“IPv6地址/前缀位数”表示,前缀位数是十进制数。例如:3FFE:3200:/24。 :1是回绕地址(loopback), 用于自己给自己发送。,可集成的全局单播地址 (aggregatable global unicast address),格式前缀FP(Format Prefix):为001。 顶级集成标识(Top-Level Aggregation ID
15、):指定Internet顶级机构,即服务提供者网络号。 下一级集成标识(Next-Level Aggregation ID):由TLA ID指定的服务提供者用于区分它的用户网络号,FP,TLA ID,RES,NLA ID,SLA ID,interface ID,3,13,8,24,16,64,可集成的全局单播地址(续),场所级集成标识(Site-Level Aggregation ID):用户用来构建用户网络的编址层次,标识用户网络内的特定子网。每个场所可有65536子网。 接口标识(interface ID):用于标识链路接口,一般是数据链路层地址,如48位以太网地址。 保留(REServe
16、d):留给将来使用。 对于每个Internet服务提供者的网络号TLA ID,Internet的主干路由器必须有一表项与之对应。保留的8位是为TLA ID和/或NLA ID扩展预留。,局部使用的单播地址,1111 1110 10,0,接口标识,1111 1110 11,0,子网标识,接口标识,10,54,64 (位),本链路使用(link-local-use)的单播地址格式,10,38,16,64 (位),本场所使用(site-local-use)的单播地址格式,局部使用的单播地址(续),若源/目标地址为本链路使用的地址,则数据报只转发到该单一链路,如中继器或网桥连接的以太网链路,不转发到其它
17、链路。 若源/目标地址为本场所使用的地址,则路由器不把数据报转发到场所以外。一个场所可以是由路由器连接的多个以太网链路。 局部使用的地址无需申请地址前缀,若要连到Internet,可加全局前缀自动重编址。,嵌入IPv4地址的IPv6地址,IPv4向IPv6的过渡: 在过渡时期IPv4地址和IPv6地址必须共存。过渡期有的结点实现双IP协议栈,同时支持IPv4和IPv6,被称为 IPv6/IPv4结点。 采用“隧道(tunnel)技术”: 在IPv4路由拓扑的基础上将IPv6数据报外加IPv4报头转发,即封装IPv4报头。隧道可以是源到目标路径的一段, 开始和结束端是IPv6/IPv4结点。,嵌
18、入IPv4地址的IPv6地址(续),实施隧道技术的IPv6/IPv4结点被指定特殊的IPv6单播地址,称为“与IPv4兼容的IPv6地址(IPv4-compatible IPv6 address)”。隧道端结点的IPv4地址可从这种IPv6地址自动导出。,000000,0000,IPv4地址,80,16,32 位,嵌入IPv4地址的IPv6地址(续),“映射IPv4的IPv6地址(IPv4-mapped IPv6 address)”用来表示只实现IPv4不支持IPv6的结点。 在IPv4和IPv6混合网中,上述地址可用冒分十六进制和点分十进制结合的形式表示为: x:x:x:x:x:x:d.d.
19、d.d,如 :202.112.58.200,000000,FFFF,IPv4地址,80,16,32 (位),任播地址,任播地址是从单播地址空间分配的,当一个单播地址被分配给一个以上接口时就变成任播地址。 任播地址不能用作源地址;不能指定给主机,只能指定给路由器。 发送到任播地址的数据报被送到“最近”的结点。任播地址可表示连到特定子网的一组路由器,或属于一个机构的一组路由器。,多播地址,标记 (flag):T=0表示永久性的周知(well-known)多播地址;T=1表示暂时指定的多播地址。 范围 (scope):限制多播组的范围,1=本结点(node-local)范围;2=本链路(link-l
20、ocal)范围; 5=本场所(site-local)范围;8=本机构范围; 14=全局范围(global scope)。例FF02:2, FF05:2。,1111 1111,标记,范围,组标识,000T,8,4,4,112 (位),IPv6地址前缀的初始分配,IPv6可选项,IPv6的可选项放在扩展头。定义了6种选项: 逐跳选项(hop-by-hop options):给路由器信息; 路由选项(routing options):部分/全部路由信息; 分段选项(fragment options):管理数据报分段; 目标选项(destination options):给目标的信息; 身份认证(au
21、thentication):为数据报提供发送主机身份认证和数据完整性校验; 载荷安全封装(encapsulating security payload):为数据报提供加密, 也包括发送主机身份认证。,全球的IPv6试验网,1996年创建的 6bone 是全球的IPv6试验网。 6bone 使用地址前缀 3FFE:/16。它为注册者分配一个24位地址前缀,称为 pTLA (pseudo TLA)。 CERNET分配到3FFE:3200:/24。 6bone 通过封装 IPv4 报头来传递 IPv6 数据报。 IPv6的前景?! 从IPv4平滑过渡到IPv6十分重要,但过渡到 IPv6 耗资巨大!
22、美国拥有的IPv4地址占全世界的74% ,日、韩和欧洲较积极。,Internet传输层,BGP,FTP,HTTP,SMTP,TELNET,SNMP,OSPF,IP + ICMP,DNS,TCP,UDP,Internet传输层,传输控制协议 TCP (Transmission Control Protocol)是端到端、有连接、可靠数据流传输协议。多数互联网应用需要TCP的可靠传输服务。 用户数据报协议 UDP (User Datagram Protocol)是端到端、无连接、不保证可靠的数据报传输协议。它为互联网上实时视频、音频应用提供了实验环境。 拥塞控制的进一步研究,TCP概况,TCP 是
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- TCPIP 协议
链接地址:https://www.31doc.com/p-3222685.html