1、计算机网络技术,聊城大学环境与规划学院 2007年1月,第十四讲,3.3 网际控制消息协议,IP协议是一种不可靠、无连接的包传送协议 在IP层引入子协议：网际控制消息协议（Internet Control Message Protocol, ICMP ） ICMP是用来诊断网络问题的重要工具。,3.3 网际控制消息协议,3.3.1 ICMP提供的服务,测试目的主机可到达性和状态将不可到达的目的主机报告给源主机进行IP包流量控制向路由器发送路由改变请求检测循环或超长路由报告错误IP包头获取网络地址获取子网掩码,3.3 网际控制消息协议,3.3.2 ICMP分组,ICMP经常被认为是IP层的一个组
2、成部分。它携带于IP数据包中，由分组首部和数据两部分组成。,3.3 网际控制消息协议,(b) ICMP分组的格式,(a) ICMP分组的封装,3.3.2 ICMP分组,3.3 网际控制消息协议,3.3.2 ICMP分组,3.3 网际控制消息协议,ICMP与IP的关系： ICMP和IP一样，都是不可靠传输。 ICMP使用IP来传递ICMP消息，IP利用ICMP来报告错误和控制消息。 ICMP不报告ICMP消息本身的错误。 ICMP只报告IP数据报的第一个分段的错误。,最著名的ICMP实现是网络工具Ping。 它使用ICMP回应请求/应答，测试一台主机的可达性，验证一个IP安装是否正确。PING命
3、令使用方法：在DOS提示符状态下直接输入：PING 对方IP地址（或者对方主机名）,1. Ping,3.3.3 ICMP应用举例,3.3 网际控制消息协议,Ping 202.120.190.205,Pinging 202.120.190.205 with 32 bytes of data: Reply from 202.120.190.205: bytes=32 time10ms TTL=254 Reply from 202.120.190.205: bytes=32 time10ms TTL=254 Reply from 202.120.190.205: bytes=32 time=10ms
4、 TTL=254 Reply from 202.120.190.205: bytes=32 time10ms TTL=254 Ping statistics for 202.120.190.205: Packets: Sent = 4, Received = 4, Lost = 0 (0% loss), Approximate round trip times in milli-seconds: Minimum = 0ms, Maximum = 10ms, Average = 2ms,数据包的大小,往返一次所使用的时间,3.3.3 ICMP应用举例,3.3 网际控制消息协议,3.3.3 ICM
5、P应用举例-Ping命令的实现,一般而言，ping 目的端不可达可能有3个原因： 线路或网络设备故障，或目的主机不存在 ；网络拥塞 ；ICMP分组在传输过程中超时（TTL减为0）。,Request timed out Destination host unreachable 表明无法和该主机连通。Bad IP address xxx.xxx.xxx.xxx 表明此主机地址不存在,Ping应答的 其他结果,在 WWW 浏览中，无法访问www.xxx.xxx 主页时： 利用 Ping www.xxx.xxx 测试该地址是否存在。,Ping应用,3.3 网际控制消息协议,2. Traceroute(
6、Tracert),3.3.3 ICMP应用举例,Traceroute程序用来确定通过网络的路由IP数据分组，即可找出至目的IP地址经过的路由器。 把一个TTL=1的IP包发送给目的主机； 在经过第1个路由器时把TTL减到0； 丢弃该分组并把ICMP超时消息返回给源主机，从而标识了第1个路由器； 不断增加TTL值重复上述过程。,3.3 网际控制消息协议,面向连接的TCP（传输控制协议）面向无连接的UDP（用户数据报协议）,3.4 TCP层,3.4 TCP层,传输层的主要功能：分割并重新组装上层数据流，为数据流提供端到端的传输服务。,3.4 TCP层,3.4.1 端口号与套接字 3.4.2 TCP
7、协议 3.4.3 UDP协议,3.4 TCP层,3.4.1 端口号与套接字,1. 端口号与套接字的概念当一个进程要与另一个进程通信时，应规定五个参数：其中就被称为一个套接字（Socket）地址。,3.4 TCP层,每个套接字包含本地主机的IP地址以及本地进程的标识符。 一个进程要与另一个进程通信时，就要使用套接字向操作系统请求网络服务。 在套接字中，对于本地进程的标识采用一个本地主机的16位号码，这个号码称为端口号(port)。总共可有65536（216）个端口号。,3.4.1 端口号与套接字,3.4 TCP层,2. 端口号的分配,3.4.1 端口号与套接字,端口号的分配有两种基本方式：统一分
8、配：众所周知端口（保留端口）TELNET的端口号：23 动态绑定：自由端口（临时端口）自由端口号范围：1024-65535,3.4 TCP层,2. 端口号的分配端口号的使用过程,3.4.1 端口号与套接字,3.4 TCP层,主机A要telnet到主机B，主机A首先向TCP请求一个可用端口，TCP分配端口号为1088的端口给它，主机A将目标端口号置为23。A和B通信后，B看到A过来的端口号为23，就知道这是一个telnet应用，它会为它创建一个telnet会话。,端口号的使用过程,3.4.1 端口号与套接字,3.4 TCP层,端对端通信与虚拟通信平台,3.4.2 TCP协议,3.4 TCP层,T
9、CP协议对应于OSI模型的传输层； TCP提供多个端口保证多进程通信； TCP是专门设计用于在不可靠的Internet上提供端到端的面向连接的可靠服务的协议。,3.4.2 TCP协议,3.4 TCP层,1. TCP服务特征端到端的通信,3.4.2 TCP协议,虚电路连接,3.4 TCP层,全双工通信面向数据流的服务有缓冲的传输安全可靠性：,可靠连接的建立可靠数据传输从容关闭（优雅关闭）,3.4.2 TCP协议,3.4 TCP层,2. TCP协议的主要功能,3.4.2 TCP协议,TCP连接的建立/释放与三次握手所谓三次握手，就是通信双方在建立连接或释放连接时要经过三次交互。,3.4 TCP层,
10、 TCP连接的建立三次握手 第一次握手：源主机发送一个带有本次连接序号的请求。 第二次握手：目的主机收到请求后，如果同意连接，则发回一个带有本次连接序号和源主机连接序号的确认。 第三次握手：源主机收到含有两次初始序号的应答后，再向目的主机发送一个带有两次连接序号的确认。,3.4.2 TCP协议,3.4 TCP层,例如：A、B两个主机要建立连接,AB,方向,消息,含义,AB,AB,AB,SYN,SYN,ACK,ACK,我的序号(seq)是X,序号用于跟踪通信顺序，确保多个包传输时无数据丢失。通信双方在建立连接时必须互相交换各自的初始序号。,知道了，你的序号是X,我的序号(seq)是Y,知道了，你
11、的序号是Y,握手,1,2,3,合并,1.,2.,3.,4.,3.4 TCP层,TCP连接的可靠建立 - 3次握手法,A,B,发送SYN消息(SEQ=x),发送SYN消息 (SEQ=y,ACK=x+1),接收SYN消息 (SEQ=y,ACK=x+1),发送确认(ACK=y+1),接收确认(ACK=y+1),接收SYN消息 (SEQ=x),3.4 TCP层,第一次,第二次,第三次, TCP连接的释放改进的三次握手 第一次握手：任意一方发送要求释放连接的请求报文段(DR)，并启动定时器。 第二次握手：接收端发送确认报文段(DC)，以及一个带有其自己序号的报文段，并启动定时器。 第三次握手：发送端发送
12、反向确认ACK，并删除连接。接收端收到ACK后，删除连接。,3.4.2 TCP协议,3.4 TCP层,TCP连接的释放过程-三次握手,3.4 TCP层,A,B,发送FIN消息(SEQ=x),发送确认 (ACK=x+1),接收确认(ACK=x+1),发送确认(ACK=y+1),接收确认(ACK=y+1),接收FIN消息(SEQ=x),第一次,第二次,第三次,发送FIN消息 (SEQ=y, ACK=x+1),接收FIN消息 (SEQ=y, ACK=x+1),确认和超时重传机制,3.4.2 TCP协议,源主机在收到每一正确分组时向目的主机回送一个确认； 源主机在某个时间片内没收到确认时，则重传该分组
13、。,3.4 TCP层,数据丢失的解决方案：重传,3.4 TCP层,流量与拥塞控制,3.4.2 TCP协议,TCP协议采用滑动窗口进行流量和拥塞控制。 此流量控制“窗口”随着TCP缓冲区中有无数据可以动态的改变大小，是可变窗口。 TCP允许随时改变窗口的大小，这样不仅可以提供可靠传输，还可以提供很好的流量控制。,3.4 TCP层,3. TCP报文格式,3.4.2 TCP协议,3.4 TCP层,(1) 源端口号和目的端口号各占16位，2个字节，分别标识连接两端的两个通信的应用进程。,3.4.2 TCP协议,(2) 发送序号占32位，4个字节，TCP的序号编号是对每一个字节进行编号，因此在这个字段中
14、给出的数字是本报文段所发送的数据部分的第一个字节的序号。,(3) 接收序号占32位，4个字节，指的是期望收到对方下次发送的数据报的第一个字节的序号，也就是期望收到的下一个报文段的首部中的发送序号，同时确认以前收到的报文。,3.4 TCP层,(4) 数据偏移占4位，此字段指出在TCP数据报内实际的数据到TCP报文段的起始位置的距离，实际上就是整个TCP报文段首部的长度。数据偏移字段存储的数值的单位是32位的字。,3.4.2 TCP协议,(5) 保留字段与（控制位）标志位占6位，设置的值为0，供功能扩展使用，新的TCP版本有些位已被启用。控制位共有6个，每个占1位 ：（1 ）紧急比特位（URG）
15、，（2）确认比特（ACK） ， （3 ）重建比特（RST）， （4）同步比特（SYN） ，（5 ）终止比特（FIN）， （6）紧迫比特（PSH）,3.4 TCP层,(7) 窗口占2字节，设置的值为发送方接收窗口的大小，单位为字节,3.4.2 TCP协议,(8) 校验和占2字节，用来检验首部和数据部分以及伪首部之和,3.4 TCP层,(6) 确认号控制位中ACK置位时，此字段才有效。它表示本地希望接收的下一个数据字节的序号。其值表示接收者已经正确接收到了该序号以前的数据。,(10) 选项和填充TCP首部可以有多达40字节的可选信息。此字段为可变部分，它们用来将附加信息传递给目的站，或用来将其它选
16、项对齐。,3.4.2 TCP协议,3.4 TCP层,(9) 紧急指针与紧急比特配合使用处理紧急情况，指出在本报文段中的紧急数据的最后一个字节的序号,3.4.3 UDP协议,UDP是在传输层上与TCP并行的一个独立协议。 UDP建立在IP协议上，它除了增加多端口外，几乎没有增加其他新的功能。 因此，UDP也是一个不可靠的无连接协议。 传输效率高，适合于某些应用程序服务的场合。,3.4 TCP层,(1) UDP提供的服务 面向非连接的、不可靠的传输服务,3.4.3 UDP协议,(2) UDP的特点面向非连接，数据直接封装在IP数据报中投递不确认，不排序运行效率高，实现简单,(3) 利用UDP的应用程序要承担可靠性方面的全部工作,3.4 TCP层,本课到此结束!,THANK YOU VERY MUCH ！,
