TCP/IP協(xié)議

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議通常分不同層次進(jìn)行開(kāi)發(fā)，每一層分別負(fù)責(zé)不同的通信功能。一個(gè)協(xié)議族，比如 T C P / I P，是一組不同層次上的多個(gè)協(xié)議的組合。 T C P / I P通常被認(rèn)為是一個(gè)四層協(xié)議系統(tǒng)，如圖所示。

TCP分層

每一層負(fù)責(zé)不同的功能：

1. 鏈路層，有時(shí)也稱作數(shù)據(jù)鏈路層或網(wǎng)絡(luò)接口層，通常包括操作系統(tǒng)中的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和計(jì)算機(jī)中對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)接口卡。它們一起處理與電纜（或其他任何傳輸媒介）的物理接口細(xì)節(jié)。

2. 網(wǎng)絡(luò)層，有時(shí)也稱作互聯(lián)網(wǎng)層，處理分組在網(wǎng)絡(luò)中的活動(dòng)，例如分組的選路。在T C P / I P協(xié)議族中，網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議包括 I P協(xié)議（網(wǎng)際協(xié)議），I C M P協(xié)議（I n t e r n e t互聯(lián)網(wǎng)控制報(bào)文協(xié)議），以及I G M P協(xié)議（I n t e r n e t組管理協(xié)議）。

3. 運(yùn)輸層主要為兩臺(tái)主機(jī)上的應(yīng)用程序提供端到端的通信。在 T C P / I P協(xié)議族中，有兩個(gè)互不相同的傳輸協(xié)議：T C P（傳輸控制協(xié)議）和U D P（用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議）。
   T C P為兩臺(tái)主機(jī)提供高可靠性的數(shù)據(jù)通信。它所做的工作包括把應(yīng)用程序交給它的數(shù)據(jù)分成合適的小塊交給下面的網(wǎng)絡(luò)層，確認(rèn)接收到的分組，設(shè)置發(fā)送最后確認(rèn)分組的超時(shí)時(shí)鐘等。由于運(yùn)輸層提供了高可靠性的端到端的通信，因此應(yīng)用層可以忽略所有這些細(xì)節(jié)。
   而另一方面，U D P則為應(yīng)用層提供一種非常簡(jiǎn)單的服務(wù)。它只是把稱作數(shù)據(jù)報(bào)的分組從一臺(tái)主機(jī)發(fā)送到另一臺(tái)主機(jī)，但并不保證該數(shù)據(jù)報(bào)能到達(dá)另一端。任何必需的可靠性必須由應(yīng)用層來(lái)提供。

4. 應(yīng)用層負(fù)責(zé)處理特定的應(yīng)用程序細(xì)節(jié)。幾乎各種不同的 T C P / I P實(shí)現(xiàn)都會(huì)提供下面這些通用的應(yīng)用程序：
   ? Telnet 遠(yuǎn)程登錄。
   ? FTP 文件傳輸協(xié)議。
   ? SMTP 簡(jiǎn)單郵件傳送協(xié)議。
   ? SNMP 簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議

細(xì)分TCP/IP協(xié)議族

在T C P / I P協(xié)議族中，有很多種協(xié)議。

T C P和U D P是兩種最為著名的運(yùn)輸層協(xié)議，二者都使用 I P作為網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。
雖然T C P使用不可靠的 I P服務(wù)，但它卻提供一種可靠的運(yùn)輸層服務(wù)。

U D P為應(yīng)用程序發(fā)送和接收數(shù)據(jù)報(bào)。一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)是指從發(fā)送方傳輸?shù)浇邮辗降囊粋€(gè)信息單元（例如，發(fā)送方指定的一定字節(jié)數(shù)的信息）。但是與T C P不同的是，U D P是不可靠的，它不能保證數(shù)據(jù)報(bào)能安全無(wú)誤地到達(dá)最終目的。

I P是網(wǎng)絡(luò)層上的主要協(xié)議，同時(shí)被 T C P和U D P使用。T C P和U D P的每組數(shù)據(jù)都通過(guò)端系統(tǒng)和每個(gè)中間路由器中的I P層在互聯(lián)網(wǎng)中進(jìn)行傳輸。

I C M P是I P協(xié)議的附屬協(xié)議。I P層用它來(lái)與其他主機(jī)或路由器交換錯(cuò)誤報(bào)文和其他重要信息。盡管I C M P主要被I P使用，但應(yīng)用程序也有可能訪問(wèn)它。我們將分析兩個(gè)流行的診斷工具，P i n g和Tr a c e r o u t e，它們都使用了I C M P。

I G M P是I n t e r n e t組管理協(xié)議。它用來(lái)把一個(gè) U D P數(shù)據(jù)報(bào)多播到多個(gè)主機(jī)。A R P（地址解析協(xié)議）和R A R P（逆地址解析協(xié)議）是某些網(wǎng)絡(luò)接口（如以太網(wǎng)和令牌環(huán)網(wǎng)）使用的特殊協(xié)議，用來(lái)轉(zhuǎn)換 I P層和網(wǎng)絡(luò)接口層使用的地址。

TCP與UDP之間的區(qū)別

1.TCP 是面向連接的、可靠的傳輸協(xié)議，適用于對(duì)安全性和穩(wěn)定性要求高的數(shù)據(jù)傳輸。
2.UDP 是面向無(wú)連接的，不可靠的傳輸協(xié)議。適用于網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)重、對(duì)傳輸時(shí)延要求低的數(shù)據(jù)傳輸。

TCP三次握手

假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中兩臺(tái)機(jī)器分別是 客戶端A、服務(wù)器B 之間建立 TCP 連接。

首先一次握手，客戶端A建立傳輸控制模塊 TCB(傳輸控制塊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)把發(fā)給不同設(shè)備的數(shù)據(jù)封裝起來(lái))，發(fā)送SYN報(bào)文包（ 報(bào)文段首部的同步位 SYN=1表示請(qǐng)求服務(wù)器B建立連接，以及一個(gè)序列號(hào) seq=x表示數(shù)據(jù)段的序號(hào)），此時(shí)客戶端A進(jìn)入syn_send狀態(tài)，等待服務(wù)器 B的確認(rèn)。

第二次握手，當(dāng)服務(wù)器B收到客戶端A的syn報(bào)文包，需要給客戶端發(fā)送ACK確認(rèn)報(bào)文包，同時(shí)服務(wù)器B也要向客戶端A發(fā)送一個(gè)SNY報(bào)文包，所以也就是向客戶端發(fā)送SYN報(bào)文包加ACK報(bào)文包（同步位SYN=1表示同步位等于1代表收到了客戶端A的請(qǐng)求，確認(rèn)位ACK=1表示確認(rèn)位為1代表服務(wù)器B同意建立連接，序列號(hào)seq=y 表示服務(wù)器B發(fā)送的數(shù)據(jù)段序號(hào)，確認(rèn)號(hào)ack=x＋1表示確認(rèn)號(hào)，希望客戶端A回復(fù)的報(bào)文序號(hào)為x+1），此時(shí)服務(wù)器B進(jìn)入syn_rcvd的狀態(tài)。

第三次握手，客戶端A收到SYN報(bào)文包加ACK報(bào)文包，向服務(wù)器B發(fā)送ACK確認(rèn)包(確認(rèn)位ACK=1表示服務(wù)器B同意連接，序列號(hào)seq=x+1表示數(shù)據(jù)段的序號(hào)+1，確認(rèn)號(hào)ack=y+1表示在正式傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，第一個(gè)包的序號(hào)為y+1)，客戶端A進(jìn)入Established的狀態(tài)待服務(wù)器B收到客戶端A發(fā)送的ACK包，也會(huì)進(jìn)入Established的狀態(tài)，完成三次握手
（ack表示確認(rèn)號(hào)，ACK表示確認(rèn)位）

OSI七層模型

開(kāi)放式系統(tǒng)互聯(lián)通信參考模型（英語(yǔ)：Open System Interconnection Reference Model，縮寫(xiě)為 OSI），簡(jiǎn)稱為OSI模型（OSI model），一種概念模型，由國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織提出，一個(gè)試圖使各種計(jì)算機(jī)在世界范圍內(nèi)互連為網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)框架。定義于ISO/IEC 7498-1。

OSI七層模型以及各層作用

OSI 七層模型中每一層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元

OSI 七層模型中每一層的相對(duì)應(yīng)的主要設(shè)備

數(shù)據(jù)的解封裝

當(dāng)應(yīng)用程序用 T C P傳送數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)被送入?yún)f(xié)議棧中，然后逐個(gè)通過(guò)每一層直到被當(dāng)作一串比特流送入網(wǎng)絡(luò)。其中每一層對(duì)收到的數(shù)據(jù)都要增加一些首部信息（有時(shí)還要增加尾部信息），該過(guò)程如圖所示。T C P傳給I P的數(shù)據(jù)單元稱作 T C P報(bào)文段或簡(jiǎn)稱為 T C P段（T C P s e g m e n t）。I P傳給網(wǎng)絡(luò)接口層的數(shù)據(jù)單元稱作 I P數(shù)據(jù)報(bào)(IP datagram)。通過(guò)以太網(wǎng)傳輸?shù)谋忍亓鞣Q作幀(Fr a m e )。

如圖中幀頭和幀尾下面所標(biāo)注的數(shù)字是典型以太網(wǎng)幀首部的字節(jié)長(zhǎng)度。

以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀的物理特性是其長(zhǎng)度必須在 4 6～1 5 0 0字節(jié)之間。

更準(zhǔn)確地說(shuō)，圖中I P和網(wǎng)絡(luò)接口層之間傳送的數(shù)據(jù)單元應(yīng)該是分組（ p a c k e t）。分組既可以是一個(gè)I P數(shù)據(jù)報(bào)，也可以是I P數(shù)據(jù)報(bào)的一個(gè)片（f r a g m e n t）。

U D P數(shù)據(jù)與T C P數(shù)據(jù)基本一致。唯一的不同是 U D P傳給I P的信息單元稱作 U D P數(shù)據(jù)報(bào)（UDP datagram），而且U D P的首部長(zhǎng)為8字節(jié)。

由于T C P、U D P、I C M P和I G M P都要向I P傳送數(shù)據(jù)，因此I P必須在生成的I P首部中加入某種標(biāo)識(shí)，以表明數(shù)據(jù)屬于哪一層。為此， I P在首部中存入一個(gè)長(zhǎng)度為8 b i t的數(shù)值，稱作協(xié)議域。

許多應(yīng)用程序都可以使用 T C P或U D P來(lái)傳送數(shù)據(jù)。運(yùn)輸層協(xié)議在生成報(bào)文首部時(shí)要存入一個(gè)應(yīng)用程序的標(biāo)識(shí)符。 T C P和U D P都用一個(gè)1 6 b i t的端口號(hào)來(lái)表示不同的應(yīng)用程序。T C P和U D P把源端口號(hào)和目的端口號(hào)分別存入報(bào)文首部中。

總結(jié)

TCP/IP總結(jié)

T C P / I P協(xié)議族分為四層：鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、運(yùn)輸層和應(yīng)用層，每一層各有不同的責(zé)任。在T C P / I P中，網(wǎng)絡(luò)層和運(yùn)輸層之間的區(qū)別是最為關(guān)鍵的：網(wǎng)絡(luò)層（ I P）提供點(diǎn)到點(diǎn)的服務(wù)，而運(yùn)輸層（T C P和U D P）提供端到端的服務(wù)。

一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)是網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)。構(gòu)造互聯(lián)網(wǎng)的共同基石是路由器，它們?cè)?I P層把網(wǎng)絡(luò)連在一起。第一個(gè)字母大寫(xiě)的I n t e r n e t是指分布在世界各地的大型互聯(lián)網(wǎng)，其中包括 1萬(wàn)多個(gè)網(wǎng)絡(luò)和超過(guò)1 0 0萬(wàn)臺(tái)主機(jī)。

在一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)上，每個(gè)接口都用 I P地址來(lái)標(biāo)識(shí)，盡管用戶習(xí)慣使用主機(jī)名而不是 I P地址。域名系統(tǒng)為主機(jī)名和 I P地址之間提供動(dòng)態(tài)的映射。端口號(hào)用來(lái)標(biāo)識(shí)互相通信的應(yīng)用程序。服務(wù)器使用知名端口號(hào)，而客戶使用臨時(shí)設(shè)定的端口號(hào)。

OSI七層模型總結(jié)

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