00 2080 fm 8/16/01 1:38 PM Page i TCP/IP Primer Plus Heather Osterloh 201 West 103rd St., Indianapolis, Indiana, 46290 USA 00 2080 fm 8/16/01 1:38 PM Page ii TCP/IP Primer Plus ASSOCIATE PUBLISHER Jeff Koch Copyright © 2002 by Sams Publishing ACQUISITIONS EDITOR All rights reserved. No part of this book shall be reproduced, stored in a retrieval system, Kathryn Purdum or transmitted by any means, electronic, mechanical, photocopying, recording, or otherwise, DEVELOPMENT EDITOR without written permission from the publisher. No patent liability is assumed with respect Mark Renfrow to the use of the information contained herein. Although every precaution has been taken in the preparation of this book, the publisher and author assume no responsibility for errors MANAGING EDITOR or omissions. Nor is any liability assumed for damages resulting from the use of the infor- Matt Purcell mation contained herein. PROJECT EDITOR International Standard Book Number: 0-672-32208-0 Christina Smith Library of Congress Catalog Card Number: 2001093492 Emily Morgan Printed in the United States of America COPY EDITOR First Printing: September 2001 Rachel Lopez 04 03 02 01 4 3 2 1 INDEXER Trademarks Sandra Henselmeier PROOFREADER All terms mentioned in this book that are known to be trademarks or service marks have Kelly Thompson been appropriately capitalized. Sams Publishing cannot attest to the accuracy of this infor- Plan-it Publishing mation. Use of a term in this book should not be regarded as affecting the validity of any trademark or service mark. TECHNICAL EDITOR Michelle Truman Warning and Disclaimer TEAM COORDINATOR Every effort has been made to make this book as complete and as accurate as possible, but Vicki Harding no warranty or fitness is implied. The information provided is on an “as is” basis. The author INTERIOR DESIGNER and the publisher shall have neither liability nor responsibility to any person or entity with Gary Adair respect to any loss or damages arising from the information contained in this book. COVER DESIGNER Alan Clements PAGE LAYOUT Michelle Mitchell 00 2080 fm 8/16/01 1:38 PM Page iii CONTENTS AT A GLANCE INTRODUTION 1 CHAPTER 1 Overview of Industry Models and Standards . . . . . . . . . . . . . . . . . .3 CHAPTER 2 IP Addressing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33 CHAPTER 3 Network Layer/Internet Protocols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .61 CHAPTER 4 Address Resolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .89 CHAPTER 5 IP Routing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .125 CHAPTER 6 Routing Protocols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .137 CHAPTER 7 Transport/Host-to-Host Layer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .203 CHAPTER 8 Transmission Control Protocol (TCP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .211 CHAPTER 9 User Datagram Protocol (UDP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .241 CHAPTER 10 Upper-layer Protocols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .249 CHAPTER 11 Telnet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .257 CHAPTER 12 File Transfer Protocol (FTP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .269 CHAPTER 13 Simple Mail Transfer Protocol (SMTP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .287 CHAPTER 14 Name Resolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .299 CHAPTER 15 HyperText Transfer Protocol (HTTP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .321 CHAPTER 16 Trivial File Transfer Protocol (TFTP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .335 CHAPTER 17 Simple Network Management Protocol (SNMP) . . . . . . . . . . . . .345 CHAPTER 18 Open Network Computing Protocols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .353 APPENDIX A Request for Comments (RFCs) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .371 APPENDIX B Abbreviations and Acronyms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .423 APPENDIX C TCP/UDP Port Numbers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .431 APPENDIX D Glossary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .433 APPENDIX E Answers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .465 INDEX 481 00 2080 fm 8/16/01 1:38 PM Page v TABLE OF CONTENTS INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 CHAPTER 1: Overview of Industry Models and Standards . . . . . . . . . . . . . . . . . .3 Overview of the OSI Reference Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3 Overview of the Department of Defense Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5 Benefits of the OSI’s Layered Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6 Layer Functions Clarified . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6 Well-defined Framework for Vendors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7 Reduced Networking Complexity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7 Promotes Specialization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7 General Description of OSI Layers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7 Application Layer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9 Presentation Layer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10 Session Layer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10 Transport Layer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11 Network Layer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12 Data Link Layer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12 Physical Layer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13 Data Link Architecture and Topologies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14 Ethernet and IEEE 802.3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14 Slow Ethernet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21 Fast Ethernet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21 Gigabit Ethernet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22 Token-Ring and IEEE 802.5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22 FDDI and ANSI X3T9.5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25 Wide Area Networking (WAN) Technologies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25 WAN Encapsulation Protocols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29 Request For Comments (RFCs) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30 Internet Versus intranet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31 Groups Responsible for Internet Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31 Review Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32 CHAPTER 2: IP Addressing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33 Understanding Binary to Decimal Conversion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33 IP Addressing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35 Address Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35 Network and Subnet Masks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .40 Subnetting and Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .44 Network Address Translation (NAT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .55 00 2080 fm 8/16/01 1:38 PM Page vi vi TCP/IP PRIMER PLUS Static . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .57 Dynamic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .57 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .58 Review Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .58 CHAPTER 3: Network Layer/Internet Protocols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .61 IP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .61 IP Header . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .62 ICMP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .73 ICMP Header and Message Formats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .75 Codes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .75 Checksum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .76 ICMP Message Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .77 Ping: Echo Request and Reply—Types 8 and 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .77 Destination Unreachable—Type 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .78 Source Quench—Type 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .82 Redirect—Type 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .83 Router Advertisement and Solicitation—Types 9 and 10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .84 Time Exceeded—Type 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .84 Parameter Problem—Type 12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .85 Timestamp Request and Reply—Types 13 and 14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .86 Information Request and Reply—Types 15 and 16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .86 Address Mask Request and Reply—Types 17 and 18 . . . . . . . . . . . . . . . . .86 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .86 Review Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .87 CHAPTER 4: Address Resolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .89 ARP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .91 ARP Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .91 ARP Cache Mechanisms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .94 Proxy ARP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .95 Proxy ARP Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .95 ARP Header . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .96 Hardware Type . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .97 Protocol Type . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .98 Length of Hardware Address . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .98 Length of Protocol Address . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .98 Opcode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .99 Sender’s Hardware Address . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .99 Sender’s Protocol Address . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .99 Target Hardware Address . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .99 Target Protocol Address . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .99 00 2080 fm 8/16/01 1:38 PM Page vii CONTENTS vii RARP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .99 RARP Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100 ARP Versus RARP Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .101 Disadvantages of RARP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .102 RARP Header . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .103 Hardware . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .103 Protocol Type . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .103 Length of Hardware Address . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .103 Length of Protocol Address . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .103 Opcode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .103 Sender’s Hardware Address . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .104 Sender’s Protocol Address . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .104 Target Hardware Address . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .104 Target Protocol Address . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .104 BOOTP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .104 BOOTP header . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .105 BOOTP Request and Reply . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .109 DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .110 Allocating Configuration Information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .111 DHCP Messages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .111 DHCP Message Exchanges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .112 DHCP Header . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .119 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .122 Review Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .123 CHAPTER 5: IP Routing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .125 IP Routing Basics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .125 Directly Connected Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .126 Static Routing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .126 Default Routing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .127 Dynamic Routing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .128 Routing Protocols and Best Path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .129 Distance Vector Routing Protocols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .129 Link State Routing Protocols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .131 Hybrid Routing Protocols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .133 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .134 Review Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .134 CHAPTER 6: Routing Protocols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .137 Introduction to Routing Protocols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .137 RIP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .138 RIPv1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .139 The RIPv1 Header and Fields . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .142 00 2080 fm 8/16/01 1:38 PM Page viii viii TCP/IP PRIMER PLUS Disadvantages of RIPv1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .144 RIP Timers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .147 RIP and Demand Circuits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .148 RIPv2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .150 OSPF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .152 OSPF Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .154 OSPF Databases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .155 OSPF Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .156 The LSA Header . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .160 OSPF Router States . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .162 OSPF Router Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .167 OSPF Operation Over Various Data Link Architectures . . . . . . . . . . . . . .167 Area Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .170 Standard OSPF Fields . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .173 Additional Headers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .175 IGRP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .181 IGRP Networks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .182 EIGRP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .184 EIGRP Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .184 EIGRP Packet Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .187 BGP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .187 IGPs Versus EGPs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .188 BGP Routers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .189 BGP Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .190 The BGP Header and Fields . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .191 Path Attributes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .194 BGPv3 Versus BGPv4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .198 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .199 Review Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .200 CHAPTER 7: Transport/Host-to-Host Layer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .203 Transport Layer Protocols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .203 Connection-Oriented Protocols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .204 Connectionless Protocols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .206 Connectionless Versus Connection-oriented Protocols . . . . . . . . . . . . . . .206 Ports and Sockets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .207 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .209 Review Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .209 CHAPTER 8: Transmission Control Protocol (TCP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .211 Introduction to TCP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .211 TCP Header . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .212 Source Port . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .213 Destination Port . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .213 00 2080 fm 8/16/01 1:38 PM Page ix CONTENTS ix Sequence Number . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .214 Acknowledgement Number . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .214 Data Offset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .215 Reserved . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .216 Control Flags—6 Bits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .216 Window . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .217 Checksum—2 Bytes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .217 Urgent Pointer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .217 TCP Options—Variable Length . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .217 Fundamentals of TCP Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .218 Connection Setup and Teardown . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .219 Multiplexing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .219 Data Transfer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220 Flow Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .221 Reliability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .221 Precedence and Security . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .222 Connection-oriented Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .223 Session Setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .223 Session Teardown . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .227 Sequencing and Acknowledgements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .230 Keepalives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .234 Flow Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .234 TCP Ports . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .237 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .238 Review Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .238 CHAPTER 9: User Datagram Protocol (UDP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .241 UDP Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .242 UDP Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .243 UDP Ports . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .244 UDP Header . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .244 Source Port . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .245 Destination Port . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .245 Length Field . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .245 Checksum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .246 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .247 Review Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .247 CHAPTER 10: Upper-layer Protocols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .249 Introduction to Upper-layer Protocols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .249 Application Layer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .251 World Wide Web and HTTP (Hypertext Transfer Protocol) . . . . . . . . . . .251 E-mail and SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) . . . . . . . . . . . . . . . . . .252 00 2080 fm 8/16/01 1:38 PM Page x x TCP/IP PRIMER PLUS Telnet (Telecommunications Network) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .252 File Transfer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .253 Presentation Layer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .253 Session Layer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .254 NetBIOS (Network Basic Input Output System) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .254 NFS (Network File System) and ONC Protocols . . . . . . . . . . . . . . . . . . .255 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .255 Review Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .255 CHAPTER 11: Telnet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .257 Remote Access . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .257 Basic Services . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .259 Network Virtual Terminal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .259 Telnet Commands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .261 Telnet Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .264 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .267 Review Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .268 CHAPTER 12: File Transfer Protocol (FTP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .269 Introduction to File Transfer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .269 FTP Session . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .270 Data Representation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .274 FTP Data Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .275 FTP Data Structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .277 FTP Transmission Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .278 FTP Commands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .278 FTP Replies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .281 FTP Operation and Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .282 Anonymous FTP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .284 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .284 Review Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .285 CHAPTER 13: Simple Mail Transfer Protocol (SMTP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .287 X.400 Naming Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .289 Message Transfer Agents (MTAs) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .290 SMTP Format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .291 SMTP Commands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .292 SMTP Replies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .293 MIME . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .295 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .296 Review Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .297 00 2080 fm 8/16/01 1:38 PM Page xi CONTENTS xi CHAPTER 14: Name Resolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .299 Why Do We Need Name Resolution? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .299 Namespace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .300 DNS Delegation of Authority . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .301 Internet Domain Names . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .304 Queries and Mappings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .305 Caching . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .305 Domain Server Message Format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .306 Identifier (ID) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .306 QR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .306 Opcode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .306 Flags . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .307 Rcode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .307 Answers and Questions Headers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .309 Domain Name Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .310 DNS Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .310 NetBios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .313 NetBIOS Over TCP/IP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .314 Node Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .315 WINS (Windows Internet Name Server) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .317 NetBIOS Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .317 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .319 Review Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .319 CHAPTER 15: Hypertext Transfer Protocol (HTTP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .321 HTTP and the World Wide Web . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .321 HTTP Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .322 HTTP Components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .322 HTTP Sessions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .324 HTTP Message Format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .325 Generic Start Line . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .326 General Header . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .326 Message Headers (Request, Response, or Entity) . . . . . . . . . . . . . . . . . . .328 Empty line (CRLF) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .330 Message Body . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .330 HTTP Response Messages, Status, and Error Codes . . . . . . . . . . . . . . . . . . .330 HTTP Error Messages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .332 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .333 Review Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .334