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1、第第7 7章章 TCPIPTCPIP协议基础协议基础 摘要：主要介绍了摘要：主要介绍了TCP/IP协议体系的基本概念，协议体系的基本概念，TCP/IP协议模型的各个层次包含的协议的基本概念和功能协议模型的各个层次包含的协议的基本概念和功能 TCP/IP TCP/IP协议是协议是InternetInternet发展的基础。学习本章的内容发展的基础。学习本章的内容将会对将会对InternetInternet的组织结构、工作过程以及数据传输的理的组织结构、工作过程以及数据传输的理解有很大帮助。本章介绍解有很大帮助。本章介绍TCP/IPTCP/IP协议的基本概念，协议的基本概念，TCP/IPTCP/I
2、P协议模型的各个层次所包含的协议的概念及其功能。协议模型的各个层次所包含的协议的概念及其功能。 7.1 7.1 TCP/IPTCP/IP协议概述协议概述 TCP/IPTCP/IP协议协议是是InternetInternet上使用最为广泛的通信协议。上使用最为广泛的通信协议。所谓所谓TCP/IPTCP/IP协议，实际上是一个协议簇（组），是一组协协议，实际上是一个协议簇（组），是一组协议，其中议，其中TCPTCP协议协议（Transmission Control ProtocolTransmission Control Protocol）和和IPIP协议协议（Internet ProtocolI
3、nternet Protocol）是其中两个最重要的协议。是其中两个最重要的协议。IPIP协议称为协议称为网际协议网际协议，用来给各种不同的局域网和通信子，用来给各种不同的局域网和通信子网提供一个统一的互联平台。网提供一个统一的互联平台。TCPTCP协议称为协议称为传输控制协议传输控制协议，用来为应用程序提供端到端的通信和控制功能。用来为应用程序提供端到端的通信和控制功能。 7.2 7.2 网络访问层网络访问层 网络访问层用于实现主机与传输媒介的物理接网络访问层用于实现主机与传输媒介的物理接口，为网络互联层发送和接收口，为网络互联层发送和接收IPIP数据报。对应到数据报。对应到ISO/OSII
4、SO/OSI七层模型中的第一层（物理层）和第二层七层模型中的第一层（物理层）和第二层（数据链路层）。（数据链路层）。 TCP/IPTCP/IP支持多种网络访问层协支持多种网络访问层协议，常用的有议，常用的有EthernetEthernet、Token BusToken Bus 、Token RingToken Ring等。这些协议和标准都遵循电机电子工程师协会等。这些协议和标准都遵循电机电子工程师协会（IEEEIEEE）系统标准。具体来说，都遵循系统标准。具体来说，都遵循IEEE802IEEE802标标准准。 7.3 7.3 互联网络层互联网络层 TCP/IP TCP/IP协议体系的互联网络层
5、包含的协议主要有协议体系的互联网络层包含的协议主要有Internet Protocol Internet Protocol （IPIP，网络协议），网络协议），Internet Internet Control Message Protocol Control Message Protocol （ICMPICMP，网络控制信息协网络控制信息协议），议），Address Resulution ProtocolAddress Resulution Protocol（ARPARP，地址解析地址解析协议）和协议）和Reverse Address Resolution PortocolReverse A
6、ddress Resolution Portocol（RARPRARP，反向地址解析协议）。这一节我们将简单介绍反向地址解析协议）。这一节我们将简单介绍这些协议。这些协议。 7.3.1 7.3.1 IPIP协议的主要功能协议的主要功能 IP IP协议实现两个基本功能：协议实现两个基本功能：分段分段和和寻址寻址。IPIP协议的协议的分段（或重组）功能是靠分段（或重组）功能是靠IPIP数据包头部的一个字段来实数据包头部的一个字段来实现的。网络只能传输一定长度的数据包，而当待传输的现的。网络只能传输一定长度的数据包，而当待传输的数据报超出这一限制时，就需要利用数据报超出这一限制时，就需要利用IPIP
7、协议的分段功能协议的分段功能将长的数据报分解为若干较小的数据包。寻址功能同样将长的数据报分解为若干较小的数据包。寻址功能同样也在也在IPIP数据包头部实现。数据包头部中包含了源端地址、数据包头部实现。数据包头部中包含了源端地址、目的端地址以及一些其它信息字段，可用于对目的端地址以及一些其它信息字段，可用于对IPIP数据包数据包进行寻址。进行寻址。 7.3.2 7.3.2 IPIP协议的特性协议的特性 IP IP协议有两个很重要的特性：协议有两个很重要的特性：非连接性非连接性（无连接性）（无连接性）和和不可靠性不可靠性。非连接性是指经过。非连接性是指经过IPIP协议处理过的数据包协议处理过的数据
8、包其传输是相互独立的，每个包都可以按不同的路径传输其传输是相互独立的，每个包都可以按不同的路径传输到目的地，也就是说每个包传输的路由可以完全不同，到目的地，也就是说每个包传输的路由可以完全不同，因而其包抵达的顺序可以不一致，先传送的包不一定先因而其包抵达的顺序可以不一致，先传送的包不一定先到达目的地。到达目的地。 不可靠性是指不可靠性是指IPIP协议没有提供对数据流在传输时的协议没有提供对数据流在传输时的可靠性控制。它是一种不可靠的可靠性控制。它是一种不可靠的“尽力传送尽力传送”的数据报的数据报类型协议。它没有重传机制，对底层的子网也没有提供类型协议。它没有重传机制，对底层的子网也没有提供任何
9、纠错功能，用户数据报可能发生丢失、重复甚至失任何纠错功能，用户数据报可能发生丢失、重复甚至失序到达序到达。 7.3.3 7.3.3 IPIP协议的包格式协议的包格式 IPIP协议的包格式协议的包格式 7.3.4 7.3.4 IPIP地址地址 IP IP地址是一组地址是一组3232位位的二进制数字，由四个字节构成，代的二进制数字，由四个字节构成，代表了表了网络和主机的地址网络和主机的地址。IPIP地址的每个字节以点分开地址的每个字节以点分开 7.3.5 7.3.5 IPIP地址的分类地址的分类 IP IP地址根据网络规模的不同可以分成三个等级（或者三地址根据网络规模的不同可以分成三个等级（或者三
10、类）。分别是类）。分别是A A类地址类地址、B B类地址类地址和和C C类地址类地址。各类地址的组成。各类地址的组成结构如图所示结构如图所示 A A类地址类地址 前前8 8位表示网络地址，取值由位表示网络地址，取值由NICNIC决定，第一决定，第一位固定为位固定为0 0，剩余，剩余7 7为可表示为可表示2 27 7 = 128 = 128个个A A类网络。类网络。A A类地址一般分配给政府部门、大型网络或大型类地址一般分配给政府部门、大型网络或大型机构使用（如机构使用（如IBMIBM公司、公司、DECDEC公司等），目前已经公司等），目前已经分配完了。分配完了。A A类地址的后类地址的后242
11、4位指主机的地址。位指主机的地址。2424位的主机地址共有位的主机地址共有2 22424=16777216=16777216个主机地址。个主机地址。 B B类地址类地址 B B类地址的前类地址的前1616位表示网络地址，由位表示网络地址，由NICNIC决定，决定，其中前其中前2 2位固定为位固定为1010。所以可以表示。所以可以表示2 21414=16384=16384个个B B类网络。后类网络。后1616位表示机器地址，共有位表示机器地址，共有2 21616=65536=65536个个主机地址。主机地址。B B类地址一般分配给中型网络或中型机类地址一般分配给中型网络或中型机构使用构使用 C
12、C类地址类地址 C C类地址的前类地址的前2424位组成网络地址，由位组成网络地址，由NICNIC决定，其中前决定，其中前2 2位位为为1111，剩余，剩余2222位，所以应该有位，所以应该有2 22222=4194304=4194304个个C C类网络。但是在类网络。但是在C C类地址的前类地址的前4 4位中，位中，11101110保留给组播保留给组播（Multicase, 224-Multicase, 224-239239）, ,11111111保留给实验用保留给实验用（240240，255255），所以真正可用的），所以真正可用的C C类类网络地址数为应有的网络地址数网络地址数为应有的网
13、络地址数 保留的地址数，即保留的地址数，即2 22222-2-22121 = 2097152= 2097152个网络地址。个网络地址。C C类地址的后类地址的后8 8为是主机地址。应有为是主机地址。应有2 28 8=256=256个主机地址。但是需要扣除个主机地址。但是需要扣除网络地址网络地址（1 1个）和个）和广播地广播地址址（1 1个），所以真正可用的个），所以真正可用的C C类网络的主机地址，最多可以有类网络的主机地址，最多可以有254254个个 根据分配的网络地址前根据分配的网络地址前8 8位位快速判定网络的类型快速判定网络的类型 前8位值类型说明0 - 127A类IP地址开头是0 1
14、27，就是A类网络地址128 - 191B类IP地址开头是128 191，就是B类网络地址192 - 223C类IP地址开头是192 223，就是C类网络地址224 239D类保留给Multicast(组播)使用240 - 255E类保留给实验用7.3.6 7.3.6 子网络子网络 当一个网络由若干个小网络组成，我们称这些小网络为当一个网络由若干个小网络组成，我们称这些小网络为子网络子网络。若一个公司的网络是由若干个部门的子网络组成，。若一个公司的网络是由若干个部门的子网络组成，是否需要为每个子网络申请一个网络地址呢？当这些子网不是否需要为每个子网络申请一个网络地址呢？当这些子网不大时，可以从
15、原先大时，可以从原先IPIP地址中的主机地址部分，拿出部分比特地址中的主机地址部分，拿出部分比特作为作为子网地址子网地址，利用，利用IPIP地址中的子网地址部分区分这些子网，地址中的子网地址部分区分这些子网，而不用为每个子网申请一个而不用为每个子网申请一个IPIP地址。地址。 1. 1. 子网络地址子网络地址单一网络下的组成形式单一网络下的组成形式 IPIP地址地址 = = 网络地址网络地址 + + 主机地址主机地址切割成若干个子网时的形式切割成若干个子网时的形式 IPIP地址地址 = = 网络地址网络地址 + + 子网地址子网地址 + + 主机地址主机地址原先的主机地址原先的主机地址 = =
16、 子网地址子网地址 + + 主机地址主机地址子网络地址子网络地址例如：例如：168.95.168.95.X.XX.X的的B B 段网络地址段网络地址IPIP地址（地址（3232位）位）= = 网络地址（前网络地址（前1616位）位） + + 主机地址（后主机地址（后1616位）位）168.95.168.95.X. X = 68. 95 + X.XX. X = 68. 95 + X.X主机共有主机共有216= 65536216= 65536个地址个地址 。当切割成两个子网时：当切割成两个子网时：IPIP地址（地址（3232位）位） = = 网络地址网络地址 + + 子网地址子网地址 + + 主机地址主机地址 168.95.168.95.X. X = 168.95 + 1X. X = 168.95 + 1位位 + 15 + 15位位由于要切割成两个子网，于是将原来的后由于要切割成两个子网，于是将原来的后1616位中的最高位拿来作为子网地址，这样就可以位中的最高位拿来作为子网地址，这样就可以将将B B类网络切割成类网络切割成2 2个子网络：个子网络：16816895950 0XXXXXXXX
