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1、计算机网络技术及应用计算机网络技术及应用第第4 4章章 网络协议及应用网络协议及应用 1/17/2023第第第第4 4 4 4章章章章 网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用 4.14.1 局域网协议和标准局域网协议和标准4.2 4.2 IPXIPXSPXSPX协议）协议）4.3 4.3 TCP/IPTCP/IP协议（协议（InternetInternet协议）协议）4.4 4.4 非路由协议非路由协议 4.54.5 IPIP地址详解及应用地址详解及应用 4.64.6 IPv6IPv6协议协议第第第第4 4 4 4章章章章 网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用网络协议及
2、应用 协议是网络三要素之一，计算机网络的所有功能协议是网络三要素之一，计算机网络的所有功能的实现都必须有相应协议的支持。在计算机网络的发的实现都必须有相应协议的支持。在计算机网络的发展进程中，涌现有许多种计算机网络应用的协议。但展进程中，涌现有许多种计算机网络应用的协议。但随着计算机网络技术与应用的进展，曾风光一时的许随着计算机网络技术与应用的进展，曾风光一时的许多协议已被放弃，留存的不多协议成为现代计算机网多协议已被放弃，留存的不多协议成为现代计算机网络的经典协议，并仍在继续有新的协议出现，以适应络的经典协议，并仍在继续有新的协议出现，以适应新的计算机网络技术的发展和应用，共同构成了现代新的
3、计算机网络技术的发展和应用，共同构成了现代计算机网络的主导协议。计算机网络的主导协议。对于任何一个计算机网络应对于任何一个计算机网络应用者，全面理解现代计算机网络主导协议的目的、功用者，全面理解现代计算机网络主导协议的目的、功能以及应用的方法是十分必要的。能以及应用的方法是十分必要的。本章讨论的重点是现代计算机网络应用最广泛的本章讨论的重点是现代计算机网络应用最广泛的Internet协议协议 TCP/IP协议协议。第第第第4 4 4 4章章章章 网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用 4.1.14.1.1 局域网协议概述局域网协议概述 局域网属于规模较小的网络，但其种类繁多，
4、其介质接入与控制的方法也各不相同，从数据传输与控制的角度看，局域网远远比广域网复杂。然而，局域网又是一切计算机网络的基础，局域网协议直接决定了局域网工作的原理及方法。IEEE802.X系列协议是现代计算机网络普遍采用的局域网协议，ISO8802-X是与IEEE802.X对应的国际标准。1985年，电子与电气工程师学会(IEEE)计算机分会的802项目组，发布了一系列物理层和数据链路层标准IEEE802.X系列协议。IEEE802.X系列协议主要由LAN协议组成，也定义了可在任何规模的网络上使用的协议（广域网 WAN 协议）。4.1 局域网协议与标准 表4.1所列出的IEEE802.112仅仅是
5、最基本的技术规范，随着科学技术的进步和相关应用的深入，这些技术规范也在不断的扩充。以无线局域网为例，最基本的规范是802.11,但目前实际执行的是803.11b、80311a、802.11g都是IEEE802.11的升级和改良。第第第第4 4 4 4章章章章 网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用 IEEE802.XIEEE802.X协议协议功能功能802.1网络概述、体系结构、网络互联、管理和性能测量网络概述、体系结构、网络互联、管理和性能测量802.2定义高层协议与任何一种局域网定义高层协议与任何一种局域网MACMAC子层的接口子层的接口802.3定义定义CSMACSMA
6、CDCD总线网的总线网的MACMAC子层和物理层的规范子层和物理层的规范802.4定义令牌传递总线网的定义令牌传递总线网的MACMAC子层和物理层的规范子层和物理层的规范802.5定义令牌传递环型网的定义令牌传递环型网的MACMAC子层和物理层的规范子层和物理层的规范802.6定义城域网的定义城域网的MACMAC子层和物理层的规范子层和物理层的规范802.7定义宽带网络技术规范定义宽带网络技术规范802.8定义光纤技术规范定义光纤技术规范802.9定义综合话音数据局域网及接口定义综合话音数据局域网及接口802.10 定义可互操作的局域网的安全规范定义可互操作的局域网的安全规范802.1l 定义
7、无线局域网技术规范定义无线局域网技术规范802.12定义新型高速局域网定义新型高速局域网(100Mb(100Mbs)s)技术规范技术规范表4-1 IEEE802.X协议集第第第第4 4 4 4章章章章 网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用 4.1.2 局域网协议体系结构 将局域网体系结构与OSI参考模型比较，局域网体系结构的参考模型对应于OSI的最低的两层：物理层和数据链路层。可见，局域网协议没有有关网络间的通信控制功能。这也就是通常所说的，局域网不存在路由选择问题。在局域网协议中，除了网络的基本问题外，优先解决的是物理层问题。IEEE802.XISO8802.X系列局域网
8、协议中的多个协议，很好地解决了物理层所要求的各项功能。高层协议通过调用IEEE802.x系列局域网协议的功能，全面实现网络应用。表4-2以表的形式把IEEE802协议集与OSI层模型联系了起来，从表中非常直观地可了解局域网IEEE802.x协议集中的各个协议所解决的网络问题和方法。第第第第4 4 4 4章章章章 网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用 协 议OSI层次课 题方 法8022数据链路层（逻辑链路控制子层）协议指定上层协议标识8023物理层连接类型多 点数字信令状态转变位同步方式同 步带宽使用基 带数据链路层（媒介访问控制子层）逻辑拓扑结构总 线媒介访问争 用寻 址
9、物理设备第第第第4 4 4 4章章章章 网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用 802.31BASE5物理层物理拓扑结构星 型802.310BASE2物理层物理拓扑结构总 线 型802.310BASE5物理层物理拓扑结构总 线 型8023-10BASE-T物理层物理拓扑结构星 型803310BASE-F物理层物理拓扑结构星 型802.310BROAD36物理层物理拓扑结构总 线 型带宽使用宽 带第第第第4 4 4 4章章章章 网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用 8024物理层连接类型多 点物理拓扑结构总 线数字信令状态转变位同步方式同 步带宽使用基 带数
10、据链路层（媒介访问控制子层）逻辑拓扑结构环 型媒介访问令牌传递寻 址物理设备第第第第4 4 4 4章章章章 网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用 8025物理层连接类型点 到 点物理拓扑结构星 型环 型数字信令状态转变位同步方式同 步带宽使用基 带数据链路层（媒介访问控制子层）逻辑拓扑结构环 型媒介访问令牌传递寻 址物理设备第第第第4 4 4 4章章章章 网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用 8026物理层连接类型点 到 点物理拓扑结构环 型带宽使用基 带数据链路层（媒介访问控制子层）逻辑拓扑结构环 型80211数据链路层（媒介访问控制子层）媒介访问争
11、用第第第第4 4 4 4章章章章 网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用 802.12物理层连接类型多 点物理拓扑结构星 型带宽使用基 带数据链路层（媒介访问控制子层）逻辑拓扑结构总 线 型媒介访问争 用4.1.3 局域网协议技术特征及应用（略）第第第第4 4 4 4章章章章 网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用 NetWare网络操作系统曾是广泛应用的局域网操作系统之一，在八九十年代风靡全世界，现在仍旧有很多的网络系统采用Netware作为操作系统。Netware网络操作系统初期，缺省地采用Novell公司自己开发的网络协议IPX/SPX，故而把IPX/
12、SPX协议也称为Netware协议。从Netware 5.0开始，Netware网络操作系统的缺省网络协议为TCP/IP协议，并非IPX/SPX协议。因此，这里今天已经很少有采用IPX/SPX协议的应用了。但是，IPX/SPX协议有许多非常优异的功能和特点，它是现代计算机局域网运行功能完备且最快的协议，被认为是计算机局域网最优秀的网络协议之一。因此，在 Microsoft 的Windows系列产品中，所有系统均支持的网络协议NWLink IPX/SPX（IPX/SPX兼容协议）。IPX/SPX协议与TCP/IP协议一样，虽然不是国际标准组织批准的标准协议，都是业界事实上的标准协议之一。4.2
13、IPX/SPX协议第第第第4 4 4 4章章章章 网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用 4.2.1 Netware协议与OSI参考模型 第第第第4 4 4 4章章章章 网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用 表4.3 Netware IPX/SPX协议的问题和方法协 议OSI分层问 题方 法多链路接口驱动程序（MLID）数据链路层媒介访问控制子层（MAC）媒介访问争用令牌传递轮询(基于物理设备分配MAC层报头)链路支持层(LSL)数据链路层逻辑链路控制子层（LLC）协议细节MLID和适当上层协议之间的接口互联网内分组交换协议(IPX)网络层寻址逻辑网络服务
14、路由选择动态连接服务无连接4.2.2 IPX/SPX协议中的关键协议 第第第第4 4 4 4章章章章 网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用 路由选择信号协议(RIP)网络层路由寻找距离矢量NetWare链路服务协议(NLSP)网络层路由寻找链路状态顺序分组交换协议(SPX)传输层寻址连接标识符段处理划分与组合段连接服务段顺序差错控制端到端流量控制第第第第4 4 4 4章章章章 网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用 NetWare 核心协议(NCP)传输层连接服务段顺序差错控制端到端流量控制会话层会话管理数据传递表示层翻译字符码文件格式应用层服务使用OS调
15、用协同计算(取决于NatWare用户)服务广告协议(SAP)会话层会话管理文件传递应用层服务广告主动第第第第4 4 4 4章章章章 网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用 TCP/IP协议是美国国防部在70年开发的一个“私有”协议集。今天它已成为一个流行最广泛的用于连接异构网络系统的通信协议集。在这个协议集中，两个最知名的协议是传输控制协议(TCP)和网际协议(IP)，故而整个协议集常被称为TCPIP。由于TCP/IP协议是因特网（Internet）所必须协议，并为避免与特定的协议相混淆，TCP/IP整个协议集在国际上也常被称为Internet协议集。不过，我们在实际的应用中
16、，还是习惯用TCP/IP，以避免与因特网（Internet）混淆。TCP/IP协议是现代网络最重要的网络协议，计算机网络如今的辉煌成就，TCP/IP协议功不可没。TCP/IP协议并非国际标准，但它是任何一个计算机网络及其设备与产品都必须支持的网络协议，也就是所谓的事实上的开放工业标准协议。4.3 TCP/IP协议 在1969 年由美国国防部的一个高级研究项目机构ARPA建立了著名的ARPANET互联网络，实现了异构主机和异构网络之间的互联。在此研究的基础上，20 世纪70 年代末推出了TCP/IP体系结构与协议。TCP/IP协议不但是最早的网络协议，也是最早的互联网协议。第第第第4 4 4 4
17、章章章章 网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用 4.3.1 TCP/IP协议与OSI参考模型 TCP/IP协议集比OSI参考模型出现大约早10年，所采用的网络模型不可能是OSI参考模型，而是ARPA自己提出的DOD模型。DOD网络模型对网络功能的描述与OSI模型类似，但只包括四层：进程应用层 主机主机层 网络互联层 网络访问层 第第第第4 4 4 4章章章章 网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用 表表4.4 DOD4.4 DOD网络模型各层功能网络模型各层功能进程/应用层充当用户界面，向用户提供在主机间传输数据的应用程序，如电子邮件，文件传输等主机主机层
18、维护数据完整性，建立主机间可靠的端到端通信，确保数据单元无错传送：没有丢失、重复和正确的顺序。网际互联层该层是TCPIP协议的基础，负责在不同主机和网络之间路由数据包，处理与此相关的路径选择、流量控制及拥塞控制等操作。网络访问层定义不同主机间的物理互连，负责接收来自低层的数据单元转换为IP数据报文，交给网际互联层，并把数据报文发送到网络。第第第第4 4 4 4章章章章 网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用 图4.3 TCP/IP协议与OSI参考模型的映射 从图4.3可以看出，TCP/IP协议集定义了OSI模型的数据链路层以上各层的功能，并没有OSI低层网络功能的定义。实际上
19、，TCP/IP是有意开放OSI低层协议，以允许使用各种低层协议使用TCP/IP协议，从而使TCP/IP协议能够与各种数据链路层和物理层的服务、功能和技术一起协调工作，极大地丰富了TCP/IP协议的应用领域，并增强了TCP/IP协议的兼容性。这一点，一直被认为是TCP/IP协议对现代Internet网络成功的最大贡献。第第第第4 4 4 4章章章章 网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用 4.3.2 TCP/IP协议概要 表表4.5 4.5 TCP/IPTCP/IP协议所解决的网络问题与方法协议所解决的网络问题与方法协 议OSI分层课 题方 法网际协议(IP)网络层寻 址逻辑网
20、络交 换数 据 包路由选择动 态连接服务差错控制网际控制报文协议(ICMP)网络层连接服务差错控制流量控制路由选择信息协议(RIP)网络层路由寻找距离矢量首先打开最短路径(OSPF)网络层路由寻找链路状态第第第第4 4 4 4章章章章 网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用 传输控制协议(TCP)网络层寻 址服 务传输层寻 址连接标识符段 处 理划分与组合连接服务段 排 序差错控制端到端流量控制用户数据报协议(UDP)传输层寻 址连接标识符段 处 理组 合连接服务无 连 接地址转换协议(ARP)网络层地址转换相当于设备的物理地址及逻辑地址的协议专门转换方法域名系统(DNS)传
21、输层地址/名转换服务提供者初始化第第第第4 4 4 4章章章章 网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用 文件传输协议(FTP)会话层会话管理连接建立数据传送连按释放表示层翻泽文件格式应用层网络服务文件服务服务使用协同计算简单邮件传输协议(SMTP)应用层网络服务消息服务终端仿真协议(TELNET)会话层对话控制半 双 工会话管理连接建立文件传送连接释放表示层翻译字节次序字符编码应用层服务使用远程操作第第第第4 4 4 4章章章章 网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用 远程过程调用(RPC)会话层会话管理连接建立文件传送连接释放外部数据表示(XDR)表示层翻
22、译字节次序字 符文件格式网络文件系统(NFS)应用层网络服务文件服务服务使用远程操作第第第第4 4 4 4章章章章 网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用 TCP/IP协议大致可分为协议大致可分为三大类三大类：1.1.主机到主机协议主机到主机协议 传输控制协议传输控制协议(TCPTCP)和用户数据报协议和用户数据报协议(UDPUDP)是主是主机到主机的协议。主机到主机的协议，从其他网络系机到主机的协议。主机到主机的协议，从其他网络系统中的对等的主机和主机的协议接收或发送数据，并统中的对等的主机和主机的协议接收或发送数据，并大致与大致与OSIOSI传输层相对应。传输层相对应。2
23、.2.过程协议：过程协议：终端仿真协议终端仿真协议 (TELNETTELNET)，文件传输协议，文件传输协议(FTPFTP)，简单邮件传输协议简单邮件传输协议(SMTPSMTP)、简单旺管理协议（、简单旺管理协议（SNMPSNMP）及路由选择信息协议及路由选择信息协议(RIPRIP和和OSPFOSPF)均属于均属于InternetInternet的过的过程协议。过程协议向用户提供应用服务，大约与程协议。过程协议向用户提供应用服务，大约与OSIOSI参参考模型的应用层、表示层和会话层相对应。考模型的应用层、表示层和会话层相对应。3.3.网络互联协议网络互联协议 网际协议网际协议(IPIP)和网际
24、控制报文协议和网际控制报文协议(ICMPICMP)则属于则属于网络互联协议，而网际协议网络互联协议，而网际协议(IPIP)是整个是整个TCP/IPTCP/IP协议集协议集的基础。通过的基础。通过IPIP协议，可帮助各种协议把数据在一个协议，可帮助各种协议把数据在一个网络上的源与目的主机之间或不同网络的源与目的主网络上的源与目的主机之间或不同网络的源与目的主机之间传送。机之间传送。IPIP和和ICMPICMP协议大致与协议大致与OSIOSI网络层相对应。网络层相对应。地址解析协议（地址解析协议（ARPARP、RARPRARP和和BOOTPBOOTP）也是网络互联协）也是网络互联协议。议。第第第第
25、4 4 4 4章章章章 网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用 1.网际协议（IP协议）IP协议（Internet Protocol，网际协议）是一个无连接的分组交换的网络层协议，负责完成寻址和路由选择功能。如果需要的话，IP也可将分组划分成更小的部分，然后将它们在中间站点(通常是一个路由器)或在目的主机重新装配。每一个分组(也叫一个IP数据报Datagram)都配有个IP报头，并做为一帧由下层协议来传输。4.3.3 TCP/IP中的主要协议 第第第第4 4 4 4章章章章 网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用 版本号IHL服务类型数据报总长度标识D FM
26、F分段偏移生命期协议头部校验和 源地址 目标地址 选项（0或多个字）填充数据从此开始 数据报(Datagram)是IP最基本的传输单元。对于IPv4，其头部（又被称作“报头”）不同的信息在32位数据报宽度中占据不同的位数，如版本号占4位，IHL占4位，服务类型占8位，。一个IP数据报能够支持的数据报最大为65535字节。第第第第4 4 4 4章章章章 网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用 在实际的应用中，数据报具体的大小可通过软件在实际的应用中，数据报具体的大小可通过软件设置来调整。设置来调整。若数据报过大，可将其分解成几个较短若数据报过大，可将其分解成几个较短的数据报。当
27、数据报传输到另一端，被分解过的数据的数据报。当数据报传输到另一端，被分解过的数据报按顺序又被重组起来。通常把数据报包装成符合物报按顺序又被重组起来。通常把数据报包装成符合物理网络要求的（帧）格式的过程称为理网络要求的（帧）格式的过程称为封装封装。不同物理。不同物理网络对帧大小的限制是不同的，如网络对帧大小的限制是不同的，如以太网限制传送的以太网限制传送的帧最大不能超过帧最大不能超过1500字节字节。还有一些物理网络把。还有一些物理网络把MTU（最大传输单元）限制在（最大传输单元）限制在128字节，甚至更小，字节，甚至更小，像像ATM网络的信元长度只有网络的信元长度只有53字节。字节。IPIP协
28、议同时通过报头的校验和方式，协议同时通过报头的校验和方式，对数据报进对数据报进行简单的差错控制。但校验和差错控制仅针对于行简单的差错控制。但校验和差错控制仅针对于IPIP报报头的正确性，头的正确性，不能用于对数据报中数据的差错控制不能用于对数据报中数据的差错控制。IPIP协议是整个协议是整个TCP/IPTCP/IP协议的基础协议的基础，并且可应用于，并且可应用于大型、复杂的互联网络系统。广泛使用的大型、复杂的互联网络系统。广泛使用的IPIP地址地址，就，就是是IPIP协议不可缺少的关键部分之一。有关协议不可缺少的关键部分之一。有关IPIP地址地址及其及其IPIP分组理论，将在分组理论，将在4.
29、54.5节中详细阐述。节中详细阐述。第第第第4 4 4 4章章章章 网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用 2.Internet2.Internet控制报文协议（控制报文协议（ICMPICMP协议）协议）ICMP协议协议与与IP协议协议一起工作，提供差错信息及其一起工作，提供差错信息及其他控制信息。因为他控制信息。因为 IP是无连接协议，所以，它无法检是无连接协议，所以，它无法检测出互联网络的情况，如判断某一网络是否出现了差测出互联网络的情况，如判断某一网络是否出现了差错与故障，如线路不通、主机断链、超过生存时间、错与故障，如线路不通、主机断链、超过生存时间、主机或路由器发生
30、拥塞等。主机或路由器发生拥塞等。ICMP的作用就是向的作用就是向IPIP或更高层协议，通告网络或更高层协议，通告网络的错误和流量控制问题，专门用来处理网络传输数据的错误和流量控制问题，专门用来处理网络传输数据中的差错报告和控制。中的差错报告和控制。实质上，实质上，ICMPICMP只是只是IPIP协议中的一个模块，当协议中的一个模块，当IPIP收收到到ICMPICMP报文后，即由报文后，即由ICMPICMP模块来处理。模块来处理。ICMPICMP报文不是报文不是一个独立的报文，而是封装在一个独立的报文，而是封装在IPIP数据报中，数据报中，ICMPICMP报文报文作为网络层数据报的数据，加上数据
31、报的头部，组成作为网络层数据报的数据，加上数据报的头部，组成IPIP数据报发送出去。图数据报发送出去。图4.54.5展示了展示了IPIP数据报头部与数据报头部与ICMPICMP报文的组成关系，也就是与报文的组成关系，也就是与ICMPICMP报文结合后的报文结合后的IPIP数据数据报格式。报格式。第第第第4 4 4 4章章章章 网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用 图图3-5 IP3-5 IP数据报头部与数据报头部与ICMPICMP报文的组成关系报文的组成关系在下列情况下，主机将发送在下列情况下，主机将发送ICMP消息：消息：一个信息包无法到达目的主机一个信息包无法到达目的主
32、机 一个信息包的生存周期（一个信息包的生存周期（TTLTTL）已到）已到 IPIP报头内有参数错误报头内有参数错误 缓存空间不足并且存在一条到达目的的最短路径缓存空间不足并且存在一条到达目的的最短路径 需要检测另一台主机是否正在工作需要检测另一台主机是否正在工作 需要检测主机属于哪一个网络需要检测主机属于哪一个网络 需要报告网络的阻塞情况或连接错误需要报告网络的阻塞情况或连接错误第第第第4 4 4 4章章章章 网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用 所有的所有的TCP/IPTCP/IP应用都直接支持应用都直接支持ICMPICMP，而无需进，而无需进行任何配置。下面是行任何配置
33、。下面是ICMPICMP发送的一些常用信息：发送的一些常用信息：（1 1）Time ExceededTime Exceeded（超时）（超时）这条消息表明该数据报的生存周期已到，该数据这条消息表明该数据报的生存周期已到，该数据报将被丢弃。这种情况一般发生在网络出现拥塞或由报将被丢弃。这种情况一般发生在网络出现拥塞或由于生命周期设置过小的情况。于生命周期设置过小的情况。2 2）Destination UnreachableDestination Unreachable（到达不了目的地）（到达不了目的地）这条消息表明由于传输中的问题，数据报无法传这条消息表明由于传输中的问题，数据报无法传送至目的主
34、机。可能的原因有：数据报不能被接收；送至目的主机。可能的原因有：数据报不能被接收；子网或路由器找不到目标；网络阻挡了子网或路由器找不到目标；网络阻挡了“小包小包”，使，使“DF”DF”标志收不到。标志收不到。（3 3）Source QuenchSource Quench（源抑制）（源抑制）这条消息指示发送数据端降低发送速率。一般当这条消息指示发送数据端降低发送速率。一般当网络出现拥塞时，才会要求主机放慢发送数据，以免网络出现拥塞时，才会要求主机放慢发送数据，以免造成更严重的拥挤。造成更严重的拥挤。（4 4）RedirectRedirect（重定向）（重定向）这条消息通常由中间站点（路由器）发送
35、给发送这条消息通常由中间站点（路由器）发送给发送数据端的站点，有两种情况可能发生：其一，告诉发数据端的站点，有两种情况可能发生：其一，告诉发送端站点有一条通往目的主机的更优路径可使用；其送端站点有一条通往目的主机的更优路径可使用；其二，因路由器寻址出错（找不到目的地地址），报告二，因路由器寻址出错（找不到目的地地址），报告发送端主机应改变路由。发送端主机应改变路由。（5 5）Echo RequestEcho Request和和Echo ReplyEcho Reply（回应请求和回（回应请求和回应应答）应应答）这两条消息用于检测一个网络站点是否能与其他这两条消息用于检测一个网络站点是否能与其他站
36、点通信。如果指定的其他站点收到了站点通信。如果指定的其他站点收到了Echo RequestEcho Request消息，将回送一个消息，将回送一个Echo ReplyEcho Reply消息，表明发送消息，表明发送Echo Echo RequestRequest的站点与回送的站点与回送Echo ReplyEcho Reply的站点通信正常。反的站点通信正常。反之，说明二者传输线路有故障。之，说明二者传输线路有故障。Windows中的中的ping命令是命令是ICMP协议最典型的应协议最典型的应用之一。用之一。第第第第4 4 4 4章章章章 网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用
37、 3.路由协议之一：路由协议之一：RIP协议协议 RIP（距离矢量路由寻找协议）是一个路由寻找（距离矢量路由寻找协议）是一个路由寻找信息协议。信息协议。在在RIPRIP路由的网络中，路由器将周期性（路由的网络中，路由器将周期性（一一般每隔般每隔3030秒秒）地向整个网络广播它的路由表）地向整个网络广播它的路由表,该路由该路由表列出了每个网络及它们距离本路由器的表列出了每个网络及它们距离本路由器的“距离距离”(有有多少跳多少跳,即多少个路由器即多少个路由器)。与此相邻的路由器将根据与此相邻的路由器将根据所接收到的路由表，计算出自己到达每个网络的所接收到的路由表，计算出自己到达每个网络的“距距离离
38、”及路径。这就是及路径。这就是RIP协议的基本功能。协议的基本功能。第第第第4 4 4 4章章章章 网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用 第第第第4 4 4 4章章章章 网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用 在在RIP路由的网络应用中，还应路由的网络应用中，还应特别注意特别注意以下问题：以下问题：（1 1）在一个路由器表中，每个路由器到达任何一在一个路由器表中，每个路由器到达任何一个网络的代价（个网络的代价（CostCost）不能超过）不能超过1616个个 hopshops。当距离等。当距离等于大于于大于1616个个hopshops时，则认为该路由器到达
39、目的地的路时，则认为该路由器到达目的地的路由不通。由不通。（2 2）原则上，原则上，RIPRIP取最短距离最为路由的选择标取最短距离最为路由的选择标准，但也可配置路由器强制使用准，但也可配置路由器强制使用hopshops数量较大的一条数量较大的一条路径作为某两个网络之间通信的路径。路径作为某两个网络之间通信的路径。这种技术可用这种技术可用于回避某个路由器流量太大时，或用于利用某个路径于回避某个路由器流量太大时，或用于利用某个路径流量不足的情形。流量不足的情形。RIPRIP路由协议是一个非常流行的路由协议，但路由协议是一个非常流行的路由协议，但是是RIPRIP有许多弱点，可能会限制它在将来网络扩
40、充时有许多弱点，可能会限制它在将来网络扩充时的使用，特别是在大的和复杂的互联网上，的使用，特别是在大的和复杂的互联网上，RIPRIP经常经常工作的不是太好。工作的不是太好。对大型而复杂的网络。建议使用对大型而复杂的网络。建议使用OSPFOSPF。第第第第4 4 4 4章章章章 网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用 3.路由协议之二：OSPF协议 OSPF(首先打开最短路径)协议的实现，可以弥补RIP的缺陷。它是一个连接状态的路由寻找协议，具有提供寻找网络的特定拓扑结构的能力。在大的互联网上，OSPF比RIP的性能要好，在IP互联网络中最常用的路由器协议是OSPF，因为它使基
41、于服务类的路由选择，使负载平衡变得更容易。OSPF建立路由表的过程与RIP不同，在OSPF路由的网络中，路由器非周期性地向网络广播一个Hello包（注意：不是整个路由器表！），以“介绍”自己的网络连接状态，该Hello包将被所有路由器接收，每个路由器根据接收到的所有Hello包，便可计算出自己的路由器表。这就是OSPF建立路由器表的基本过程。与RIP不同的是，OSPF在网络上广播的不是整张路由器表，而仅仅是一个很小的Hello包。其最大的优势是缩短了同步“收敛”时间，减少了网络系统维护流量，无形中增加了网络应用数据的流量。第第第第4 4 4 4章章章章 网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应
42、用网络协议及应用 因此，因此，OSPF被认为是比被认为是比RIP更优越的路由器协更优越的路由器协议。具体的优势如下：议。具体的优势如下：（1）OSPF是大型网络的最佳选择 因为RIP的数据包最多只能通过15个路由器进行传送，当路径距离超过15个路由器（16个hops）时，则被认为此路不同。而OSPF的数据包可通过的最多路由器高达65535个。可想而知，Internet网络只能使用OSPF路由器协议，RIP无法胜任。（2）OSPF支持变长子网屏蔽 该功能可以让网络管理员为每一网段分配不同子网屏蔽值，从而可增加单一网络地址中可包含子网和主机数量。（3）同步快速收敛 OSPF可帮助网络快速检测网络的
43、变化，并重新计算新的路由，收敛过程简捷，开销最小。在OSPF网络中，不会出现计数至无穷大问题。（4）增加了应用数据流量，减少了网络管理流量 在OSPF路由的网络中，为建立维护路由器信息所发生的网络流量比RIP小。通常RIP路由器需要每隔30秒，就要向网络广播一次其整个路由表数据库，而OSPF路由器只在开机时和连接状态发生变化时，才向网络广播自己的连接状态信息。第第第第4 4 4 4章章章章 网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用 4.数据传输协议之一：TCP协议 TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）是Internet重要的传输协议
44、之一。TCP协议属于OSI传输层中的协议。TCP协议的主要功能，是提供可靠通信的有效报文协议，一旦数据报被破坏或丢失，TCP负责将被破坏或丢失的数据报进行重新传输，而不需要其他高层应用程序的帮助。此外，TCP同时会检测数据传输中可能发生的错误，并具有纠正错误的能力。具体的过程如下：TCP从上层协议接收任意长度的报文，并提供全双工，面向连接的传输服务。TCP仅负责在网络间传输数据的工作，它把接收到的数据流划分成段，然后将这些段送给IP。因为IP的数据传输服务是无连接的方式，为此，TCP必须给每个段提供顺序同步，且通过在字节一级分配顺序号来完成此任务。为节省时间和最优化地使用传输带宽，TCP能够把
45、大量并发的上层对话组合到一个段里，也可以把一个大的数据包分解成若干个小段进行发送。最终段的发送，均通过一个连接标识符的虚电路方式完成。这个连接标识符称为端口。可见，TCP的根本目的是保证数据传输可靠，所采用的连接服务是标准的OSI传输层面向连接服务方式。对于TCP协议，当要求传输数据的正确性较高或很严格时(如 Telnet，FTP)，选择使用 TCP无疑是最佳的选择。第第第第4 4 4 4章章章章 网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用 4.数据传输协议之二：UDP协议协议 UDP（User Datagram Protocol，用户数据报协议）与TCP一样，提供数据传输服务。
46、与TCP不同的是，UDP不是面向连接的，并且接收方在接收到数据后也不发确认。可以这样认为，UDP只是简单地接收和传输数据报，而TCP可确保数据传输可靠性。UDP和TCP可用于不同的数据传输可靠性要求的服务中。不过，UDP数据报的传送也是通过分配给一个端口地址来完成的。但是，这个端口只是一个指向一个本地进程的指针，而不是一个虚电路连接。因为UDP没有建立连接和拆除连接流量控制及执行其他 TCP功能的额外开销，所以UDP通常比TCP传输数据的开销小，自然传输数据的速度也要快。UDP与TCP各有不同的使用场合，对于数据量较小、且数据的正确性要求不是很高的情况(如在简单文件传输协议TFTP或远程调用过
47、程 RCP中)就可考虑使用UDP协议。第第第第4 4 4 4章章章章 网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用 5.地址解析协议：ARP和RARP ARP和RARP协议用于提供物理设备地址和它们所对应的IP地址的地址转换服务。设备的物理地址和逻辑IP地址的差异：其一，设备的逻辑IP地址在整个互联网络中有效，而物理地址只是在子网内部有效；其二，从网络协议分层的角度看，逻辑IP地址在网际层(网络互联时)使用，而设备的物理地址则提供给网络接口层(数据链路层)协议使用。实际上，任何联网设备(主机、路由器、交换机等)在网络中可唯一定位的地址（或标识）只有其物理地址（MAC地址）。但是，网
48、络中的设备类型较多，即使是同一种设备，通常又来自不同的厂家，且还使用不同的协议，使设备的物理地址的实际长度、格式等都不尽相同。为此，TCPIP网络采用统一的IP地址，正是为了屏蔽这些差别。反过来，系统有时会要求把物理地址转换成IP地址，这时就要用到 RARP，RARP与ARP的工作方式相同。第第第第4 4 4 4章章章章 网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用 6.域名系统（DNS）域名系统(DNS)是一个分布式数据库系统，它根据用户应用的要求，进行地址名字（域名）的翻译。也就是说，DNS服务器维护一个层次型命名结构，使网络用户能够能用域名，而不是必须的IP地址来识别每一台主
49、机。DNS已经成为Internet中不可或缺的服务之一，使我们能够在任何一个浏览器的URL处，直接输入Internet上的任何一个主机的域名，如WWW，DNS便可返回该域名的IP地址，使浏览器连接用户所要访问的网站。第第第第4 4 4 4章章章章 网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用 7.文件传输协议（FTP和TFTP）（1）FTP协议 FTP（File Transfer Protcol,文件传输协议）协议是DOD模型中“进程/应用层”协议。FTP的最基本作用是能够让用户在两个连网的计算机间传输文件（不是数据！）。我们在Internet应用广泛使用的文件下载方面的服务，就是
50、FTP协议的典型应用。一个FTP服务器，提供登录、目录查询、文件操作、命令执行及其他会话控制功能。并且这些功能是独立于本地操作系统和系统硬件而执行的，完全属于一个“网络行为”，而依靠其他应用程序的支持与帮助。尤其是FTP可用于在两个不同的本地操作系统间移动文件，因为它提供的是一个通用的独立于本地操作系统的文件请求结构。FTP用户在主机之间建立虚电路连接，在文件传输服务之前，需要验证用户帐号和口令，但也可以根据应用的需要，将FTP设置为匿名用户访问方式。第第第第4 4 4 4章章章章 网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用网络协议及应用 （2）TFTP协议 TFTP(trivial file