第3章 TCP-IP协议和IP地址

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第2章 TCP/IP协议和IP地址

1. IP协议 2. TCP协议

3. UDP协议4. IP地址 5. 划分子网 6. IPv6

7. 勘误

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3.1 IP协议IP协议定义了IP数据报格式，并且对数据报寻址和路由、 数据报分片和重组、差错控制和处理等做出了具体规定。 IP数据报格式如下图所示。版本 报头长度 标识符 生存时期 上层协议 源IP地址 目的IP地址 IP选项 填充 服务类型 标志 数据报长度(字节) 分片偏移量 报头校验和

数据(有效载荷)

32bit

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3.1 IP协议 版本：给出了该数据报的IP协议的版本。 报头长度：由于IPv4数据报可以包含可变数量的IP选项，

所以这4比特用来确定IP数据报中的数据的起始位置。大多数IP数据报不包含IP选项，所以通常的IP数据报都有一个20字 节长度的报头。

服务类型(TOS):服务类型字段使得不同服务要求的报文在传送过程中可以区别处理，特别是在网络发生超载时。 数据报长度：是以字节为单位的IP数据报的总长度(即报 头长度+数据长度)。数据报一般都小于1500字节。

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3.1 IP协议 标识符、标志和分片偏移量：这三个字段与IP分片有关。 生存时期(TTL):TTL字段用来保证数据报不会在网络 中永远传播。当每次数据报经过一个路由器的处理时，TTL 值就会减少。如果TTL值变为0,该数据报就被抛弃。 上层协议：该字段仅仅当IP数据报到达最终目的地时才被 使用，其值给出了本IP数据报中的数据部分将被传送到的目 的地的传输层协议(或上层协议)。 报头校验和：该字段可以帮助路由器发现接收到的IP数据 报中的比特错误，它将报头中的每两个字节作为一个数字并 用反码的形式计算这些数字的和。

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3.1 IP协议 源端和目的端的IP地址：IP数据报中的这两个字段携带着源 端和目的端的32比特IP地址。 选项字段：选项字段允许IP报头被扩充。该字段时可选的， 它导致了数据报报头长度的不确定性，使得在路由器中对IP 数据报的处理所需要的时间差别很大。为了提高路由器和主 机上的IP数据报处理性能，IPv6报头中舍弃了IP选项字段。 数据(有效载荷):该字段是IP数据报中的最重要的字段— —数据。在大多数环境下，IP数据报的数据字段包含着传输 层的要发送到目的端的数据段(TCP或UDP)。数据字段也 可以携带其他类型的数据，例如ICMP信息。

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3.2 TCP协议

Internet传输层包含了两个重要协议： 传输控制协议TCP和用户数据报协议UDP。 TCP是专门为在不可靠的Internet上提供可靠的 端到端的字节流通信而设计的一种面向连接的传输

协议。 UDP是一种面向无连接的传输协议。

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3.2 TCP协议一.传输层端口网络进程间的通信需

要确定给定主机上的哪个本地进 程使用了哪种协议与哪台远程主机上的哪个进程进行了通 信。端口和套接字概念提供了一种以统一的方式惟一地标 识连接以及参与连接的程序和主机的方法。 端口有公用端口和临时端口两种。

套接字是用于通信协议的几种应用编程接口API之一。套接字是一种特殊的文件句柄，被一个进程用来向操作系统 请求网络服务。

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3.2 TCP协议 1.传输层端口

DNS:域名服务器 FTP:文件传输协议 TFTP:简单文件传输协议 TELNET:远程登录 RPC:远程进程调用 SMTP:简单邮件传送协议 SNMP:简单网络管理协议 HTTP:超文本传输协议

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3.2 TCP协议2.TCP协议TCP协议是TCP/IP协议簇中最重要的协议之一，它向高

层应用提供了面向连接的可靠的数据流传输服务。传输层的协议数据单元称为数据段 。 TCP提供的服务有如下几个特征：

(1)面向连接 (2)完全可靠性 (3)全双工通信 (4)数据流接口 (5)连接的可靠建立与关闭

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3.2 TCP协议3. TCP报文格式0 4 10 15 16 目的端口(16bits) 序列号(32bits) 31

源端口(16bits)

确认号(32bits) TCP 头长 保留位 标志位 窗口(16bits)

校验和(16bits) 选项

紧急指针(16bits) 填充

数据(长度可变)

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3.2 TCP协议4. TCP连接的建立与关闭为确保连接建立和关闭的可靠性，TCP使用“三次握 手”算法实现客户端和服务器端的消息交换。主动参与方(客户端) 被动参与方(服务器端)

发送SYN=1,初始顺序号=X

接收SYN 发送ACK=1,SYN=1 确认号=X+1,初始顺序号=Y

接收SYN和ACK 发送ACK=1,确认号=Y+1

接收ACK和确认号=Y+1

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3.2 TCP协议5. TCP的确认与重传为了保证TCP协议传输的可靠性，TCP采用了“确认” 和“重传”技术。为了提高系统确认的效率，TCP采用了 “滑动窗口”技术。 基本思想是：首先确定发送双方协商一个窗口的大小， 并规定只有位于这个窗口中的数据段才可以被发送出去。其 次，当收到接收方对窗口中第一个数据段的确认信息后，窗 口就向后滑动一个数据段。在规定时间内接收方若没有收到 窗口中第一个数据段的确认消息，则重传窗口中第一个数据 段。

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3.2 TCP协议6. TCP的流量控制TCP使用窗口机制进行流量控制。

当一个连接建立时，连接的每一端分配一块缓冲区来存储接收到的数据，并将缓冲区的尺寸发送给另一端。当数 据到达时，接收方发送确认，其中包含了自己剩余的缓冲区

尺寸。这个剩余缓冲区空间的数量叫做窗口，接收方在发送的每一确认中都含有一个窗口通告(非零的窗口通告 、零窗 口通告 )。 窗口和窗口通告可以有效地控制TCP的数据传输流量， 使发送方发送的数

据不会溢出接收方的缓冲空间。

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3.3 UDP协议

UDP建立在IP协议的基础上，它提供了与IP协议相同的 面向无连接的、不可靠传输服务。UDP协议不使用确认信

息对数据段的到达进行确认，不能保证数据段到达的顺序，也不能向发送端反馈信息进行流量控制，因而会出现数据 段丢失现象。由于UDP的简单性，采用UDP协议的应用

程序可以高效地传输数据，例如流式多媒体、因特网电话等，其可靠性可以有应用程序来解决。

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