TCP/IPTCP/IP 协议及协议及 InternetInternet 基基础础

TCP/IPTCP/IP 协议及协议及 InternetInternet 基基础础

Agenda• 从 LAN 到 Internet• TCP/IP 协议集• IP 地址及域名服务• 主机与 Internet 的联接• Internet 参数设置• 网络连通性检查

从 LAN 到 Internet

从 LAN 到 Internet

从 LAN 到 Internet

PCs

Server

Hub

PCs

Server

Hub

从 LAN 到 Internet

PCs

Server

Hub

PCs

Server

Hub

PCs

Server

Hub

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Server

Hub

PCs

Server

Hub

从 LAN 到 Internet

PCs

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Hub

PCs

Server

Hub

Router

从 LAN 到 Internet

Server

Corporate Router

Hub

PCs

Switch

Marketing

Engineering

Sales

从 LAN 到 Internet

Server

Corporate Router

Hub

PCs

Switch

WAN

Marketing

Engineering

Sales

LAN 与 Internet 主干网

LAN 与 Internet 主干网

• 基本拓扑结构– 树状结构

• 具体联接方式– 各级网络通过网关 (Gateway) 或路由器 (R

outer) 与上级网络相连，并最后与因特网主干网相连

网关 (Gateway)• 定义

– 也称路由器 (Router) ，用于连接不同的网络，为其所连网络内部的主机提供了与网络外部的通路

• 作用– 提供数据包传输的路由信息– 存储转发数据分组

• Notice: 用户在设置所用主机的网络参数时，其所在网络的网关 IP 地址是一项重要参数。

TCP/IP 协议集• 含义

– IP: Internet Protocol, 网际协议– TCP: Transmission Control Protocol, 传输控制协议– UDP: User Datagram Protocol, 用户数据报协议

• 简单历史– 1975 年： TCP/IP 协议产生– 1983 年 1 月 1 日：成为 Internet 的事实标准协议– 现在：已融入 UNIX 、 Linux 、 Windows 等操作系统中 – TCP/IP 协议是 Internet 通信协议集的总称，含有上百个协

议，而 TCP 和 IP 本身只是该协议集最基本的两个协议

TCP/IP 协议集• 常用协议作用

– IP: 提供端到端 ( 机器到机器间 ) 数据包传送服务– TCP: 工作在 IP 之上，提供可靠的数据传输服务

• 有连接服务– UDP: 工作在 IP 之上，提供不可靠的用户数据报服务

• 无连接服务• 不保证送到• 不保证按顺序接收到

• 几个类比– IP: 普通家庭– TCP: 电话服务– UDP: 邮政服务

TCP/IP 参考模型TCP/IP 参考模型 TCP/IP 协议集 OSI 参考模型

Application 应用层 Telnet 、 FTP 、 SMTP 、 HTTP 、Gopher 、 SNMP 、 DNS 等

Application 应用层

Presentation 表示层

Session 会话层

Transport 传输层 TCP 、 UDP Transport 传输层

Internetwork 网间网层 IP 、 ARP 、 RARP Network 网络层

NetworkInterface 网络接口层 各种底层网络协议Datalink 数据链路层

Physica 物理层

TCP/IP 工作方式

TCP/IP 协议各层作用• 应用层

– 应用程序进入网络的通道。在应用层有许多 TCP/IP 工具和服务，如： FTP 、 Telnet 、 SNMP 、 DNS 等等

• 传输层– 用应用程序提供不同质量的服务

• TCP: 可靠，用于传输大量数据• UDP: 不可靠，用于即时传输少量数据

• Internetwork 层– 将数据封装成 IP 协议所需的数据包，并选择合适的发送路径，

将数据发送到接收方• 网络接口层

– 将数据帧发往物理介质，或从物理介质上接收数据帧

IP 地址• IP 协议中用于标记计算机

– 162.105.129.12, 192.168.100.3• 结构 : 4 个 0-255 间的数字

– 网络号＋主机号•192.168.100.3 10.2.3.4

IP 地址• 组成

– 从 IP 协议看• IP 地址是由四个 8位二进制数字域组成的 , 总长度为 4 个字节的 32位二进制数 ( 理论上可组成 232≈40 多亿个不同的 IP 地址，实际上少得多 )

– 从用户使用看• IP 地址是由四个用小数点隔开的十进制数字域组

成，其中每个域的十进制取值在 0~255 之间

IP 地址类型• A 类地址

0

A 类地址用于主机数目非常多的网络。

A 类地址的最高位为 0 ，接下来的 7位完成网络 ID ，剩余的 24位二进制位代表主机 ID 。 A 类地址允许 126 个网络，每个网络大约一千七百万台主机 ; 第一个数字是 1~126 。

127 是一个特殊的网络 ID ，又称本机网络，可用来检查 TCP／ IP 协议工作状态。如可用下列命令检查 TCP/IP 是否工作正常 ping 127.0.0.1

IP 地址类型• B类地址

B类地址用于中型到大型的网络。

B类地址的最高位为 10 ，接下来的 14位完成网络 ID ，剩余的 16位二进制位代表主机 ID 。 B类地址允许 16384 个网络，每个网络大约 65000台主机 ; 第一个数字是 128~191

10

IP 地址类型• C 类地址

C 类地址用于小型本地网络。

C 类地址的最高位为 110 ，接下来的 21位完成网络 ID ，剩余的 8位二进制位代表主机 ID 。 C 类地址允许大约二百万个网络，每个网络有254台主机；第一个数字是 192~223

110

IP 地址类型• D 类地址

D 类地址用于多播。一个多播地址可能包括 1台或更多主机，或根本没有。

D 类地址的最高位为 1110; 第一个数字是 224~239 。剩余的位设计客户机参加的特定组。在多播操作中没有网络或主机位，数据包将传送到网络中选定的主机子集中。只有注册了多播地址的主机才能接收到数据包。 Microsoft支持 D 类地址

1110

IP 地址类型• E类

– 第一个数字为 240-247•未规定

– 第一个数字为 248-254

IP 地址规则• 主机 ID 和网络 ID 不能全为 0 或 255• 网络 ID 不能为 127• 唯一性• 特殊地址

– 网络地址• A.0.0.0, B.B.0.0, C.C.C.0

– 直接广播地址• A.255.255.255, B.B.255.255, C.C.C.255

– 未知地址• 0.0.0.0

– ( 有限 )广播地址• 255.255.255.255

• 网络掩码

域名服务 (DNS)• 动机

– 由于一般用户很难记住数字形式的 IP 地址，而名字则比号码更容易记忆，为此 Internet 从 1985 年起在原有 IP 地址系统的基础上，开始向用户提供了 DNS 域名系统 (Domain Name System) 。 该域名系统使用字符串来代表与识别所要连接的主机和其所属域，或代表其提供的不同信息服务

– 对比 :• mail.famous.corporation.cn• 192.168.76.24

• 域名结构及组成– “主机名 +域名”的多级结构，一般不超过五级 – 子域名 . 域类型 .国家名码

• 子域名可由 1~3（当无国家名码时可取 4）级子域名组成• 如子域名由多级子域名组成，则各级子域名也用小数点隔开，并从左向右由小域名向大域名顺序排列

域名服务器• 在互联网上 , 用于完成域名及对应的 IP 地址之间转换的服务器• 每一个域名服务器保存有在它上面注册的域名与对应的 IP 地址，并组成“域名数据库”；将因特网上所有的域名服务器编联到一起，就组成了域名管理系统

• 域名服务器的 IP 地址是一项重要参数，通常就近选择 – 北大通常可选用 : 162.105.129.27

• 域名服务器工作过程– 如用户主机中设置的域名服务器的域名地址数据库中含有对应的域名，则立即

转换 – 如用户主机中设置的域名服务器所管辖的某台主机最近查询过该域名，并被正确解析，由于该域名与 IP 地址对应关系将在该服务器的缓存区中保留一段时间，也可立即转换

– 如用户主机中设置的域名服务器查不到该域名，则先转向最高一级 (国家名码 )域名服务器查询，然后向下逐级向相应的域名服务器查询，直到将整个域名转换为 IP 地址号为止。

– 如最终仍查不到该域名，则给出该域名不存在的错误提示信息

DNS-国家名码两个字母组成。

国家名码 国 家 名au 澳大利亚 (Australia)

ca 加拿大 (Canada)

cn 中国 (China)

de 德国 (Germany)

fr 法国 (France)

jp 日本 (Japan)

nl 荷兰 (Netherlands)

no 挪威 (Norway)

us 美国 (United State)

uk 英国 (United Kingdom)

DNS-国际流行域类型域类型 　　 适用对象

com 公司或商务组织 (Company ...)

edu 教育机构 (Educational Institution)

gov 政府机构 (Government Body)

mil 军事单位 (Military Site)

net Internet 网关或管理主机 (Internet Gateway)

org 非营利组织 (Not-Profit Organization)

DNS-国内流行域类型 团 体 地 区

域类型 　 适用对象 域类型 适用对象ac 　　　 学术　 bj 　　　 北京

com　　　 公司或商务组织 sh 　　 上海

edu　　　 教育机构　　 tj 　　 天津

gov　　 政府机构　　　 cq　　　 重庆

net　　 邮电部门　　　 zj 　　　 浙江

org　　 民间组织　　　 　

DNS- 域名举例• 服务器类型 . 网络名 . 域类型 .国家名

– www.cernet.edu.cn• 服务器类型 .公司名 . 域类型

– www.microsoft.com– ftp.microsoft.com

• 服务器名 . 系名 .学校名 . 域类型 .国家名– www.cs.pku.edu.cn

• 主机名 .研究机构名 .学校名 . 域类型 .国家名– tly.infosec.pku.edu.cn

IP 与域名的关系• 一个 IP 地址可以对应多个域名

– 例 :虚拟主机• 一个域名也可以对应多个 IP 地址

– 例 :负载均衡

主机与 Internet 的连接• 专线连接

– 方法：将计算机通过数字或模拟专线直接与 Internet某台服务器相联，费用较高。

– 应用：远离 Internet 的公司、单位计算机联网首选方法• 局域网连接

– 方法：将主机直接联入已通过网关与 Internet 相联的局域网或城域网中，并成为该网络的一部分

– 应用：校园内计算机联网首选方法• 有线电话拔号连接

– 方法：将计算机通过调制解调器、双绞线、电话线路与某 ISP 因特网服务提供者的网络服务器的调制解调器相连，再通过拨号实现计算机与 Internet 服务器的联接

– 应用：目前家庭个人用户计算机联网主要方法• 其他

– 无线上网– 手机– 有线电视网– …

Internet 参数设置• 四个基本参数

– IP 地址– 子网掩码

• C 类网为 255.255.255.0– 网关 IP 地址– DNS 服务器 IP 地址

• 两种 IP 地址获得方式– 手工设置– 自动获得

• 通过 DHCP 协议• 拨号用户 IP 通常由 ISP自动分配

– 需指定电话号码、用户名、口令

Internet 参数设置示例

Internet 连通性检查• 命令格式

– ping 远程主机域名或 IP 地址

上机练习• 找出自己机器使用的 IP 地址、网关 IP 地址、 D

NS 服务器 IP 地址• 检查网关及 DNS 服务器的连通性• 用 ping命令查出www.pku.edu.cn的 IP 地址，

并检查其连通性• 打开 IE，在地址栏分别输入 www.pku.edu.cn

和 162.105.129.12 ，检查结果有何区别