internet 体系结构 tcp-ip 协议

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1、第6章TCP/IP协议本章要点：本章介绍了TCP/IP协议集的层次结构、协议分类，按照层次分别介绍了各层中主要的协议，并介绍了当前常用的网络工具和网络命令，其中IP协议、TCP协议和各应用层协议是掌握的重点。6.1TCP/IP概述尽管ISO的OSI7层模型详细刻画了网络当中各层的功能以及它们之间的接口规范，但实际上Internet采用的标准却是TCP/IP协议。TCP/IP（TransmissionControlProtocol/InternetProtocol）即传输控制协议/网际协议，是一个工业标准的协议集。TCP/IP最初是为广域网设计的，是由ARPANET网的研究机构

2、发展起来的。Internet标准由Internet结构委员会IAB负责制定，IAB又分成两个工作组：Internet研究部IRTF和Internet工程部IETF，目前Internet上的协议都是由IETF来制定和标准化的。有关Internet工作的文档、新协议或修改过的协议以及TCP/IP协议标准都出现在一系列技术报告中，这些报告称为InternetRFC。RFC可长可短，可以覆盖很多概念或细节，也可以是标准，或仅仅是新协议的建议。正如OSI7层模型一样，TCP/IP协议栈分成四层，自下向上分别是链路层（网络接口层）、网络层、运输层、应用层，如图6.1所示。应当说明的是，T

3、CP/IP协议栈是一个庞大的协议族，TCP和IP只是这个协议集中的典型代表，图6.1中列出的只是最常用到的一些协议。关于OSI7层模型与TCP/IP协议栈对应关系如图6.2所示。图6.1TCP/IP协议栈图6.2TCP/IP协议栈与OSI七层模型对应关系图6.3所示是一个典型的采用TCP/IP通信的实例，从中我们可以看到：l数据通信在逻辑上是对等层之间的通信；l数据报文仍然要经过逐层封装和逐层拆解的过程；l不同网络之间通信需要经过路由器进行路由转发。图6.3一个TCP/IP的通信实例图6.4给出了一个数据流经各层的封装与拆解过程，我们可以看到，这个过程与第三章中介绍的OSI7

4、层模型类似，只不过此处不再是七层而是四层。以下的各节中，我们将按照层次的顺序重点讲述TCP/IP协议栈中最常用的一些协议。6.2网际协议IPIP协议在OSI7层模型中对应网络层，因此IP协议的主要作用就是网络层的功能。在网络层当中很重要的一项就是对各节点进行地址标示。6.2.1IP地址及其分类IP地址就是给每个连接在因特网上的主机（或路由器接口）分配一个全球唯一的32bit（4字节）的标识符，目前所用的版本是IPv4。IP地址结构分为两部分，即{<网络号>，<主机号>}，具体分类如图6.5所示。图6.4TCP/IP协议的数据分装图6.5IP地址分类从图中可以看到：lA、B、C

5、类地址的网络号分别为1、2、3字节长，而在网络号字段的最前面有1-3位的类别比特，其数值分别是0，10，110。lA、B、C类地址的主机号字段长度分别是3、2、1字节长。lD类用于组播地址，E类是保留地址。在整个地址分配空间当中，并非所有地址都可以分配，还有一些特殊地址用作特殊用途，如表6.1所示。一般来讲，因特网把全“0”字段解释成“本”（this），把全“1”字段解释成“所有”（all）。因此，主机号为“0”的IP地址指的是“本”主机，而网络号为“0”的地址指的是“本”网络，例如，如图6.6所示。当目的地址为：255.255.255.255：称为有限广播地址或本地网广播地

6、址，它表示所有本子网的主机都要接收此数据包，这种广播不会跨过路由器。172.16.3.255：称为定向广播地址，表示向子网172.16.3.0子网内所有主机发送数据包。172.16.255.255：所有子网广播，表示向系统默认子网172.16.0.0内所有主机的广播。127.0.0.1：称为本地回环地址，它一般用于检查本地主机的TCP/IP协议栈是否正确加载。表6.1特殊地址Net.idHost.id源地址使用目的地址使用含义00可以可以在本网络（子网）上的本主机0Host.id可以不可以在本网络（子网）上的某台主机全1全1不可以可以只在本网络（子网）上进行的广播Net.id

7、全1不可以可以对Net.id上的所有主机进行广播127任意数可以可以用作测试本地回环地址图6.6IP广播地址考虑到以上这些特殊地址，A、B、C类地址的实际分配范围如表6.2所示。事实上，这种分类方法并不合适，例如对于A类地址，每个网络中有将近1600万个地址，这么大的地址空间任何一个单独的机构都是用不了的。但事实的情况恰恰相反，像IBM公司、麻省理工学院等分别拥有一个单独的A类地址，因此造成了巨大的浪费。事实上，目前IPv4地址枯竭的一个重要原因就是分配不合理。在整个可分配的地址范围当中，还有一部分保留