1、1,计算机网络基础,主编 唐继勇中国水利水电出版社,2,项目二 处理计算机网络问题的基本方法,任务2 协议的配置、 协议分析仪分析TCP/IP模型的 层次结构,3,2.2.1 任务目的及要求,掌握ISO/OSI参考模型的层次结构和各层功能 OSI参考模型中数据的封装和传递 TCP/IP体系结构的各层功能和典型协议 利用EtherPeek协议分析仪了解层次模型的结构及各层主要协议，学会用EtherPeek协议分析仪捕获数据包的方法,4,2.2.2 背景知识,1、网络的层次结构,5,Alice要给她的朋友Bob写一封信，Bob最后怎样得到信件？ Alice：撰写信件；封装信件，填写信封；投递信件，
2、交给邮局。 发信局：根据信封上的目的地址的邮编分拣信件，封装成邮包，交给运输部门。 运输部门：根据发信邮局要求将邮包运送到目的地，并交给收信局。 收信局：签发邮包，打开邮包，按信封目的地址分发信件。 Bob：签收邮件，从信封获知是Alice的来信，拆开信封，阅读信件，获取Alice要传递的信息。,6,信件的传输工作被分为三个层次：用户、邮局和运输部门，每个层次完成各自的任务 用户、邮局和运输部门提供的服务 运输部门提供运输服务，同时为邮局提供邮包运输服务。 邮局利用运输部门提供的运输服务实现自己的邮件传递功能，为用户提供邮件传输服务。 用户利用邮局的投递服务最终完成通过信件交流信息服务。 在分
3、层模型中，每层都是利用下一层提供的传输服务，同时又为上一层提供服务,7,用户、邮局和运输部门之间的约定(协议) 相邻层的约定如下： 用户邮局约定：邮资、信封填写格式、业务种类等 邮局运输部门约定：运费、到站地点、到站时间等 对等层约定如下： 用户用户约定：信息的表达（语言）、信息的格式（抬头、落款）等 邮局邮局约定：处理流程、包裹标准、运输方式等 运输部门运输部门约定：运输工具、运输时间等 协议是“水平的”，是控制对等实体间通信的规则；服务是“垂直的”，是通过层间接口由下层向上层提供的,8,重要术语,实体(entity) 表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程 不同节点上位于同一层次、完成相
4、同功能的实体被称为对等（peer to peer）实体 协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合 在协议的控制下，两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务 要实现本层协议，需要使用下层所提供的服务 N层向相邻的高层提供服务，N层向相邻的低层调用服务，相邻的高层协议通过服务访问点(SAP)调用低层协议,9,接口数据单元 ( Interface Data Unit，IDU ) 服务数据单元 ( Service Data Unit，SDU ) 协议数据单元 ( Protocol Data Unit，PDU ),服 务 用 户,第 n 层,第 n + 1 层,服 务 用 户,10,层间服务（
5、service） 分层通信体系中，下层通信实体（服务提供者）为上层实体（服务用户）提供的通信功能。只规定了做什么，没有规定怎么做。 层协议（protocal） 分层体系结构中，某层的功能实现方法和方式。通信双方同层的协议必须一致。层协议则规定了本层的功能是如何实现的。 如：运输部门向邮局提供运输功能(服务)，但运输部门之间如何运输（轮船、汽车、飞机等），则由双方商定（协议）。,11,分层的好处 （1）各层之间相互独立。 （2）灵活性好。 （3）各层都可以采用最合适的技术来实现。 （4）易于实现和维护。 （5）有利于促进标准化。,12,2、网络的体系结构,计算机网络的体系结构(architect
6、ure)是计算机网络的各层及其协议的集合。 国际标准化组织（International Standard Organization，ISO）制定开发了开放系统互连参考模型（Open System Interconnection / Reference Mode，OSI参考模型）。 美国国防部开发TCP/IP模型 ，TCP/IP模型成为了Internet赖以发展的实际标准（工业标准）。,13,3、OSI模型,14,OSI各层的功能概述,网络通信 物理层：实现相邻节点之间二进制数据（比特流）的传输；物理层协议涉及与信号传输相关的机械特性、电气特性、功能特性和规程特性 数据链路层：确保数据的可靠传输
7、（基于数据帧）、建立可靠的数据链路级连接；数据链路层协议涉及目的地（物理地址）寻址、网络介质访问、差错控制、流量控制等方面的标准。 网络层：负责从源主机到目的主机的路由（基于数据报），沿着该路径逐节点转发，最终实现跨网络数据传输，即网络互联；网络层协议主要涉及到如何定位主机的网络位置，如何选择传输路径等方面的标准。 “物理层数据链路层网络层”解决了网络上任何两台主机之间的通信问题，无论两台计算机位于网络的什么位置,15,传输层 传输层承上启下，依靠“物理层数据链路层网络层”提供的网络通信功能建立两台主机之间的连接，为“会话层表示层应用层”的应用程序之间的信息交互提供数据传输服务，即建立位于两台
8、主机之上的应用进程之间的传输链路。 如果主机上运行多个网络应用程序，如何区分通过网络传送的数据到底属于那个应用进程？为了去不同的网络应用，传输层为每一种网络应用分配唯一的端口号。,16,程序交互 会话层：会话层是指通信双方一次完整的信息交互，负责发起、维护、终止应用程序之间的通信（会话）；会话层协议涉及传输方式（半双工、全双工）、会话质量（传输延迟、吞吐量等、同步控制等方面的标准。 表示层：表示层负责规定通信双方信息传输时数据的组织方式；表示层协议主要涉及编码（ASCII、EBCDIC）、加密/解密、压缩/解压、格式（声音、图片、图像）等方面的标准。 应用层：应用层负责为网络应用（程序）提供网
9、络通信服务的接口；应用层协议涉及定义网络应用的接口；,17,相邻层次之间的关系,物理层基于传输介质提供的信号（光/电）传输功能，为上层提供二进制数据的传输服务，并屏蔽了物理设备与传输介质的差异。 数据链路层基于物理层提供的物理链路的数据传输功能，为上层提供数据传输服务，并屏蔽了物理传输链路的不可靠性。 网络层基于数据链路提供的可靠传输链路，为上层提供跨网段的数据传输服务，并屏蔽掉了网络路由的过程（寻址）。 传输层基于网络层提供网络通信功能，为上层建立两用户端用程序之间的连接，并屏蔽掉了数据通过网络传输的过程。 高3层基于传输层提供的应用程序的连接，为应用程序提供信息交互。,18,示例：计算机
10、1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,应用进程数据先传送到应用层,加上应用层首部，成为应用层 PDU,19,示例：计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,应用层 PDU 再传送到运输层,加上运输层首部，成为运输层报文,20,示例：计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,运输层报文再传送到网络层,加上网络层首部，成为 IP 数据报（或分组）,21,示例：计算机 1 向计算机 2
11、 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,IP 数据报再传送到数据链路层,加上链路层首部和尾部，成为数据链路层帧,22,示例：计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,数据链路层帧再传送到物理层,最下面的物理层把比特流传送到物理媒体,23,示例：计算机 1 向计算机 2 发送数据,应用层(application layer),5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,物理传输媒体,计算机 1,AP2,AP1,电信号（或光信号）在物理媒体中传播 从发送端物理层传送到接收端物理
12、层,计算机 2,24,示例：计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,物理层接收到比特流，上交给数据链路层,25,示例：计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,数据链路层剥去帧首部和帧尾部 取出数据部分，上交给网络层,26,示例：计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,网络层剥去首部，取出数据部分 上交给运输层,27,示例：计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,
13、2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,运输层剥去首部，取出数据部分 上交给应用层,28,示例：计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,应用层剥去首部，取出应用程序数据 上交给应用进程,29,示例：计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,我收到了 AP1 发来的 应用程序数据！,30,示例：计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,应 用 程
14、序 数 据,10100110100101 比 特 流 110101110101,注意观察加入或剥去首部（尾部）的层次,应 用 程 序 数 据,31,示例：计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,10100110100101 比 特 流 110101110101,计算机 2 的物理层收到比特流后 交给数据链路层,32,示例：计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,数据链路层剥去帧首部和帧尾部后 把帧的数据部分交给网络层,H2,T2,33,H3,示
15、例：计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,网络层剥去分组首部后 把分组的数据部分交给运输层,34,H4,示例：计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,运输层剥去报文首部后 把报文的数据部分交给应用层,35,应 用 程 序 数 据,H5,应 用 程 序 数 据,示例：计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,应用层剥去应用层 PDU 首部后 把应用程序数据交给应用进程,3
16、6,计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,我收到了 AP1 发来的 应用程序数据！,37,4、 TCP/IP模型,38,TCP/IP模型各层功能及特点,网络接口层 ：仅定义了网络接口；任何已有的数据链路层协议和物理层协议都可以用来支持TCP/IP；如：Ethernet、Token Ring、HDHL、X.25、ATM、PPP、SLIP、ARP、代理ARP、RARP等。 网际（网络）层：把数据报通过最佳路径送到目的端（寻址（IP地址）、路由选择、封包/拆包）；如：IP、ICMP、ARP、RARP、IGMP等 传输层：提
17、供进程间（端到端）可靠的传输服务。典型例子：TCP和UDP 应用层：为文件传输、电子邮件、远程登录、网络管理、Web浏览等应用提供了支持；如：FTP、SMTP、POP3、TELNET、HTTP、SNMP、DNS等,39,5、OSI与TCP/IP的比较,TCP/IP与OSI/RM层次模型对比,40,6、编址,（1）物理地址 也叫做链路地址，是节点的地址，由所在的局域网或广域网定义。物理地址含在数据链路层使用的帧中。物理地址是最低一级的地址。 物理地址直接管理网络（局域网或广域网）。这种地址的长度和格式是可变的，取决于网络。例如，以太网使用写在网络接口卡（NIC）上的6字节（48位）的物理地址。
18、物理地址可以是单播地址（一个接收者）、多播地址（一组接收者）或广播地址（由网络中的所有系统接收）。,41,（2）Internet地址 Internet地址对于通用的通信服务是必需的，这种通信服务与底层的物理网络无关。因为不同网络可以使用不同的地址格式，所以，需要一种通用的编址系统，用来惟一地标识每一个主机，而不管底层是使用什么样的物理网络。 目前Internet的地址是32位地址，可以用来标志连接在Internet上的每一个主机。在Internet上没有两个主机具有同样的IP地址。 Internet地址也可以是单播地址（一个接收者）、多播地址（一组接收者）或广播地址（由网络中的所有系统接收）。
19、,42,（3）端口地址 到达目的主机并非在Internet上进行数据通信的最终目的。 计算机是多进程设备，即可以在同一时间运行多个进程。Internet通信的最终目的是使一个进程能够和另一个进程通信。例如，计算机A和计算机C使用TELNET进行通信。与此同时，计算机A还和计算机B使用FTP通信。 为了能够使不同的进程同时通信，这些进程需要有独立的地址；在TCP/IP体系结构中，给一个进程指派的标号叫做端口地址。TCP/IP中的端口地址是16位长。,43,7、EtherPeek协议分析仪简介,协议分析仪的功能 数据捕获 网络监控 数据显示：几乎所有的协议分析仪都有相同的显示格式 通知,44,配置
20、并使用分析仪 捕获配置 过滤 协议过滤器：只捕获包含某一特定协议的报文 地址过滤器：针对某些特定主机的数据进行捕获 （3） 专家分析（Expert Analysis）：是指一些分析仪所具有的人工智能，他可以使分析仪报告网络中发生的网络故障。 （4） 性能评估 延迟（Latence）：从事务开始到该事务的第一个响应所经过的时间 吞吐量(Throughput)：在一段时间里一个设备传输给另一个设备的通信量,45,2.2.3 实训操作,1、TCP/IP协议的配置操作步骤 实训条件：交换机或HUB各1台；两台安装Windows2003/XP的计算机（一台安装有Windows2003，一台安装有Windows XP）；PCI接口的以太网卡及驱动程序；直通双绞线2条。 按要求进行TCP/IP进行配置 2、协议分析仪分析参考模型层次结构操作步骤 下载并安装EtherPeek协议分析仪，启动协议分析仪，设置相关捕获规则，进行数据的捕获及分析,
