TCP/IP協議（二）tcp/ip基礎知識

今天凌晨時候看書，忽然想到一個問題：怎樣作到持續學習？而後得出這樣一個結論：放棄沒必要要的社交，控制慾望，克服懶惰。。。

而後又有了新的問題：學習效率時高時低，狀態很差怎麼解決？這也是我最近在思考的問題。。。。。。

 

 

1、TCP/IP的標準化

一、TCP/IP的含義

通常來講，TCP/IP是利用IP進行通訊時所必須用到的協議羣的統稱。

具體點，IP或ICMP、TCP或UDP、TELENT或FTP、以及HTTP等都屬於TCP/IP協議，而TCP/IP一詞泛指這些協議，有時稱它們爲TCP/IP爲網際協議族/TCP/IP協議族

以下圖所示：

 

二、標準化的精髓

特性：開放性、注重實用性（被標準化的協議可否被實際運用）

TCP/IP協議由IETF（國際互聯網工程任務組）討論制定；即將協議的大體規範定下來，而後進行通訊試驗，及時修訂

 

三、規範——RFC

RFC：request for comment，即徵求意見表；那些須要標準化的協議，會被計入RFC並在互聯網上公佈；RFC不只包含協議規範內容，還包括協議實現和運用的相關信息，以及實驗方面的信息

RFC經過編號組織每一個協議的標準化請求；其編碼是既定的，一旦成爲某個RFC的內容，就不能再對其進行修改；若要修改已有某個協議內容，則須要從新發行一個新的RFC文檔，同時，老的RFC文檔做廢

新的RFC文檔會明確規定是擴展了哪一個已有RFC以及要做廢哪一個已有RFC

基於每次修改RFC時都會產生新的RFC編號太麻煩，爲此，採用了STD（standard）方式管理編號，其做用是：用來記錄哪一個編號制定哪一個協議

 

四、TCP/IP的標準化流程

TCP/IP的標準化流程大概分爲如下幾個階段：

①.互聯網草案階段：從提出開始不斷進行討論實驗，有了必定成熟度，以爲實際可行，認爲其能夠進行標準化，可進入下一階段

②.提議標準階段：計入RFC，開始進入衆多設備廠商生產環節，投入試驗使用，通常爲6個月，當全部參與協議的人以爲其「實用性強，不存在太多問題」，則進入下一階段

③.草案標準階段：通常爲期4個月，在通過不斷的使用和討論改進後，被大衆所使用接受，那麼這個草案標準就進入下一個階段

④.標準階段：到這個階段，意味着該標準已普遍被使用且具備很強的實用性

 

五、RFC獲取方法

①.網址：http://www.rfc-editor.org/rfc/

        ftp://ftp.rfc-editor.org/in-notes/

這兩個網址保存着全部的RFC文件，網站中有一個名爲rfc-index.txt的文件，包含全部RFC概覽；RFC網站除了發佈RFC相關信息，還提供RFC檢索功能

 

②.STD或FYI以及ID獲取地址

關於STD、FYI、ID也能夠從如下網站獲取，其概覽一分別記錄在std-index.txt、fyi-index.txt等文件中

STD獲取地址：http://www.rfc-edctor.org/in-notes/std/

FYI獲取地址：http://www.rfc-edctor.org/in-notes/fyi/

ID獲取地址：http://www.rfc-edctor.org/Internet-drafts/

JPNIC的ftp服務器中的目錄:

STD獲取網址：ftp://ftp.nic.ad.jp/rfc/std/

FYI獲取網址：ftp://ftp.nic.ad.jp/rfc/fyi/

ID獲取網址：ftp://ftp.nic.ad.jp/internet-drafts/

 

2、互聯網基礎知識

一、互聯網定義

互聯網，英文單詞爲Internet；Internet指的是將多個網絡鏈接使其構成一個更大的網絡，因此Internet本意爲網際網

「互聯網」是指由ARPANET發展而來、互聯全世界的計算機網絡；互聯全世界的計算機網絡，如今「互聯網」對應的英文單詞爲「The Internet」

與Internet對應的另外一種網絡叫作intranet，該網絡指使用Internet技術將企業內部組織機構鏈接起來造成一個企業範圍的內部網絡，提供面向企業內部的通訊服務

 

二、互聯網與TCP/IP關係

互聯網進行通訊時，須要相應的網絡協議，TCP/IP是爲使用互聯網而開發定製的協議族；所以，互聯網的協議就是TCP/IP

 

三、互聯網的結構

小範圍內的網絡鏈接造成機構內部網絡，機構內部網絡鏈接造成區域網絡，各個區域相互鏈接，則造成鏈接全是的互聯網；互聯網是一個有層次的網絡

互聯網中每一個網絡都是由骨幹網（BackBone）和末端網（Stub）組成；每一個網絡之間經過NOC相連；若是運營商不一樣，則網絡鏈接方式和使用方法也不一樣。異構網絡須要有IX支持

互聯網就是衆多異構網絡經過IX互聯的一個巨型網絡

△ NOC:Network Operation Center（網絡操做中心）

△ IX：Internet Exchange：網絡交換中心

 

四、ISP和區域網

鏈接互聯網須要向ISP（internet service provider：互聯網服務提供商）或區域網提出申請，不一樣的ISP提供的互聯網接入服務也不一樣

區域網指的是特定區域內由團體或志願者提供的網絡服務，一般價格比較便宜，但有時會出現鏈接方式複雜或者使用有限制的狀況

當申請網絡服務時，建議確認瞭解一下提供的具體服務條目、服務的細則（接入方式、條件、費用）等，再決定

 

3、TCP/IP協議分層模型

一、TCP/IP與OSI參考模型

TCP/IP與OSI在分層模塊上的區別：

OSI：注重通訊協議必要的功能是什麼

TCP/IP：在計算機上實現協議應該開發哪一種程序

 

二、硬件（物理層）

TCP/IP的最底層是負責數據傳輸的硬件。這種硬件就至關於以太網或電話線路等物理層的設備，TCP/IP是在網絡互連的設備之間可以通訊的前提下才被提出的協議。

 

三、網絡接口層（數據鏈路層）

利用以太網中的數據鏈路進行通訊，屬於接口層；將其當作「驅動程序」也能夠（驅動程序是在操做系統與硬件以前起橋樑做用的軟件）

PS：有時也將硬件層和網絡接口層合併起來，稱爲「網絡通訊層」

 

四、互聯網層（網絡層）

互聯網層使用IP協議，至關於OSI中的第三層模型；IP協議基於IP地址轉發分包數據

IP協議的做用：將分組數據包發送到目的主機

TCP/IP分層中的互聯網層與傳輸層的功能一般由操做系統提供，尤爲是路由器，它必須得實現經過互聯網層轉發分組數據包的功能

鏈接互聯網的全部主機跟路由器必須都實現IP功能，其餘連接互聯網的網絡設備（網橋、中繼器）則不是必須

IP：跨越網絡傳送數據包，使整個互聯網都能收到數據的協議；傳送數據時，IP地址做爲主機的標識

      IP還隱含數據鏈路層的功能：經過IP，相互通訊的主機之間不論通過怎樣的數據鏈路，均可以實現通訊

      IP是分組交換的一種協議，可是不具備重發機制；即便分組數據包未到達對端主機也不會重發；屬於非可靠性傳輸協議

ICMP:IP數據包發送過程當中一旦發生異常致使沒法到達對端目標地址時，須要給發送端一個發生異常的通知，ICMP就是爲了該功能而定製；有時可用來診斷網絡健康情況

ARP：從分組數據包的IP地址解析出物理地址（MAC地址）的一種協議

 

五、傳輸層

TCP/IP傳輸層有TCP和UDP兩個具備表明性的協議，主要功能是讓應用程序之間實現通訊；其通訊邏輯以下圖：

 

TCP：面向有鏈接的傳輸層協議，能夠保證通訊兩端主機之間的通訊可達；能夠正確的處理傳輸過程當中丟包、傳輸亂序等異常狀況；還能有效利用帶寬，緩解網絡擁堵。

UDP：面向無鏈接的傳輸層協議，不關注對端是否真的收到傳送的數據；如需檢查對端是否收到分組數據包，或對端是否鏈接到網絡，須要在應用程序中實現經常使用於分組數據較少或多播。廣播通訊及視頻通訊等領域。

 

六、應用層（會話層以上的分層）

TCP/IP分層中，將OSI中的會話層、表示層、應用層都集中到了應用程序中實現

 

TCP/IP應用的架構絕大多數術語客戶端/服務端模型；提供服務的程序叫服務端，接受服務的程序叫客戶端，服務器會預先部署到主機上，等待接收任什麼時候刻客戶端發送的請求

常見的應用層協議：

HTTP協議：（HyperText Transfer Protocol）

瀏覽器與客戶端通訊所使用的協議，傳輸數據主要格式爲HTML，http協議OSI應用層協議，而HTML屬於表示層的協議

文件傳輸協議：FTP（File Transfer Protocol）

傳輸過程能夠選擇用二進制仍是文本方式，傳輸時會創建兩個TCP鏈接：發送傳輸請求時用到的控制鏈接和實際傳輸時用到的數據鏈接

電子郵件協議：SMTP（Simple Mail Transfer Protocol）

能夠發送聲音圖像文字，甚至改變文字大小、顏色等

遠程登陸（TELNET與SSH）：

常見的還有其餘遠程登陸協議，好比：BSD UNIX系中的rlogin的r命令和X Window System中的X協議

網絡管理協議：SNMP（Simple Newwork Management Protocol）

在TCP/IP進行網絡管理時，採用該協議，其中使用SNMP管理的主機。網橋、路由器等稱做SNMP代理（Agent），進行管理的那一段叫作管理器（Manager）

在SNMP代理端，保存着網絡接口信息、通訊數據量、異常數據量以及設備溫度等信息，這些信息經過MIB訪問，在TCP/IP中，SNMP屬於應用協議，MIB屬於表示層協議

MIB（Management Information Base）:可透過網絡的結構變量

 

4、TCP/IP分層模型

一、數據包首部

每一個分層都會對所發送的數據附加一個首部，首部中包含該層必要的信息；一般爲協議提供的信息爲包首部，所要發送的內容爲數據

關於包、幀、數據報、段、消息的概述：

包：一個歸納性術語，指數據總體

幀：數據鏈路層中包的單位

數據報：IP和UDP等網絡層以上分層中包的單位

段：TCP數據流中的信息

消息：應用協議中數據的單位

 

二、發送數據包

假設A發送郵件「早上好」給B，那麼它的通訊過程大概以下：

①.應用程序處理

應用程序啓動，新建郵件及內容，點擊發送，應用程序對郵件進行編碼處理，而後發送給下一層TCP

②.TCP模塊的處理

根據上層應用發來的指示，創建負責創建鏈接、發送鏈接及斷開鏈接；TCP提供將應用層發來的數據順利發送至對端的可靠傳輸

爲了實現該功能，會在應用層數據前端加一個TCP首部，首部包括源端口號和目標端口號。序號以及校驗，隨後將附加了TCP首部的包發送給IP

③.IP模塊的處理

IP將TCP傳遞的首部和數據合併，並在首部以前加上本身的IP，IP包生成後，參考路由控制表決定接受此IP包的路由或者主機，隨後，IP包將被髮送給鏈接這些路由或主機網絡接口的驅動程序，實現發送數據

④.網絡接口（以太網驅動）的處理

以太網接受到的IP包，對其來講就是數據，會給其加上以太網首部並進行發送處理，首部中包含接收端MAC地址，發送端MAC地址以及標誌以太網類型的以太網數據協議

 

三、數據包接收處理

①.網絡接口（以太網驅動）的處理

主機收到以太網包，首先找到MAC地址判斷是否爲發送給本身的，若是不是則丟棄數據

若是是，則確認數據類型，而後將數據包發送給對應的類型處理程序處理

②.IP模塊的處理

收到數據包先進行判斷處理，若是包首部IP地址與本身匹配則接受數據並尋找到上一層協議，並轉發給上一層進行處理

③.TCP模塊的處理

接收到數據包首先計算校驗和，判斷數據包是否被破壞，而後檢查是否按序接受數據，最後檢查端口號，肯定具體應用程序

數據接受完畢，接收端發送一個「確認回執」個發送端

④.應用程序的處理

接收端應用程序會直接接收發送端的數據，並進行解析處理