TCP/IP详解卷1第一章概述

1.2 分层

网络编程通常分不同层次进行开发&＃xff0c;每一层负责不同的通信功能。

一个协议族比如TCP/IP&＃xff0c;通常是一组不同层次上多个协议的组合。一般可以认为是是四层协议系统&＃xff1a;

链路层&＃xff1a;有时也称作数据链路层或网络接口层&＃xff0c;通常包括操作系统中的设备驱动程序和计算机中对应的网络接口卡。它们一起处理与电缆&＃xff08;或其他任何传输媒介&＃xff09;的物理接口细节。协议有以太网协议。

网络层&＃xff1a;处理分组在网络中的活动&＃xff0c;例如分组的选路。一般协议有ip协议&＃xff0c;ICMP协议&＃xff0c;IGMP协议、

运输层&＃xff1a;有时也叫传输层&＃xff0c;为两台主机系统提供端到端的通信。协议有tcp&＃xff0c;udp。

应用层&＃xff1a;负责特定的应用程序细节。协议有telnet&＃xff0c;ftp&＃xff0c;ssh&＃xff0c;自定义协议等。

假设在同一局域网&＃xff08;LAN&＃xff09;内两个主机通过ftp传输&＃xff0c;那么主要过程如下所示&＃xff1a;

应用程序通常是在第一层&＃xff0c;后三层都是由操作系统做了&＃xff08;在内核中执行&＃xff09;。

应用程序关心具体的细节&＃xff0c;不必关心数据在网络中的传输。下面三层也对应用层一无所知。

1.3 TCP/IP的分层

在TCP/IP协议族中有很多中协议&＃xff0c;如下图示&＃xff1a;

虽然T C P使用不可靠的 I P服务&＃xff0c;但它却提供一种可靠的运输层服务。

但是与 T C P不同的是&＃xff0c; U D P是不可靠的&＃xff0c;它不能保证数据报能安全无误地到达最终目的。

I P是网络层上的主要协议&＃xff0c;同时被 T C P和U D P使用。 T C P和U D P的每组数据都通过端系统和每个中间路由器中的I P层在互联网中进行传输。

I C M P是I P协议的附属协议。 I P层用它来与其他主机或路由器交换错误报文和其他重要信息。

I G M P是I n t e r n e t组管理协议。它用来把一个 U D P数据报多播到多个主机。

A R P&＃xff08;地址解析协议&＃xff09;和 R A R P&＃xff08;逆地址解析协议&＃xff09;是某些网络接口&＃xff08;如以太网和令牌环网&＃xff09;使用的特殊协议&＃xff0c;用来转换 I P层和网络接口层使用的地址。

1.4 互联网的地址

互联网上每个接口设备必须有唯一的internet地址&＃xff0c;称为ip地址。32bit。

可以分为5类&＃xff1a;

32位通常可以写成4个十进制的数&＃xff0c;称为点分十进制。

互联网洛信息中心&＃xff08;internet network information centre&＃xff09;&＃xff1a;管理机构&＃xff0c;为接入互联网的网络分配ip地址的。

简称InterNIC&＃xff0c;InterNIC只分配网络号&＃xff0c;主机号的分配由系统管理员来负责。

1.5 域名系统

在TCP/IP领域中&＃xff0c;域名系统&＃xff08;DNS&＃xff09;是一个分布的数据库&＃xff0c;由它来提供IP地址和主机名之间的映射信息。

任何应用程序可以调用一个标准库函数来查看给定名字的主机的IP地址&＃xff0c;也有一个函数可以通过IP地址查到对应的主机名。

1.6 封装

用tcp传送数据时&＃xff0c;数据被送入协议栈&＃xff0c;然后逐个通过每一层知道被当做一串比特流送入网络。其中每一层对收到的数据都要增加一些首部信息&＃xff08;有时还要增加尾部信息&＃xff09;。如下图&＃xff1a;

TCP传给IP的数据单元称为TCP报文段&＃xff08;简称TCP段&＃xff09;

UDP传给IP的数据单元称为UDP数据报&＃xff08;UDP datagram&＃xff09;

IP传给链路层的数据单元称为IP数据报&＃xff08;IP datagram&＃xff09;

通过以太网传输的比特流叫做帧&＃xff08;frame&＃xff09;

1.7 分用&＃xff08;Demultiplexing&＃xff09;

目的主机收到以太网数据帧时&＃xff0c;数据就开始从协议栈中由底向上升&＃xff0c;同时去掉各层协议加上的报文首部。

每层协议盒都要去检查报文首部中的协议标识&＃xff0c;以确定接收数据的上层协议。这个过程叫分用&＃xff0c;也就是封装的逆过程。

ICMP和IGMP的定位其实有尴尬&＃xff0c;之前说是和IP同一层的&＃xff0c;因为事实上确实是IP的附属协议。

但是在这里&＃xff0c;又把它们放在了IP层的上方&＃xff0c;这是因为ICMP和IGMP报文都被封装在IP数据报中。

1.8 客户-服务器模型

大部分网络应用程序在编写时都假设一端的client&＃xff0c;一段的server。

可以将服务器分为两种类型&＃xff1a;

1&＃xff09;  重复型服务器&＃xff1a;主要的问题发生在A2步骤&＃xff0c;这时不能为其他客户机提供服务。

主要交互步骤如下&＃xff1a;

A1&＃xff1a;等待一个client请求的到来

A2&＃xff1a;处理客户请求

A3&＃xff1a;发送响应给发送请求的客户

A4&＃xff1a;返回A1 步。

2&＃xff09;  并发型服务器&＃xff1a;

主要交互步骤如下&＃xff1a;

B1&＃xff1a;等待一个client请求的到来

B2&＃xff1a;启动一个新的服务器来处理这个客户的请求。可能会有 一个新的进程、服务、线程之类的用来跟客户机通信&＃xff0c;处理结束后终止这个服务器。

B3&＃xff1a;返回C1

优点&＃xff1a;每个客户机都有对应的服务器&＃xff0c;如果操作系统允许多任务&＃xff0c;那么就可以同时为多个客户服务。

 一般来说&＃xff0c;TCP服务器是并发的&＃xff0c;UDP服务器是重复的。但是也有例外哦

1.9 端口号

采用16bit的端口号来识别应用程序。

服务器一般都是通过知名端口号来识别的&＃xff0c;对于每个TCP/IP来说&＃xff0c;ftp服务器的端口号都是21&＃xff0c;telnet是23&＃xff0c;

TFTP&＃xff08;00000000简单文件传送协议&＃xff09;服务器的UDP端口号都是69

知名端口号&＃xff1a;1到1023.这些知名端口号都internet号分配机构管理&＃xff08;IANA&＃xff09;

客户端通常对它使用的端口号不关心&＃xff0c;只需保证该端口号在本机上是唯一的就可以了。客户端端口号又称作临时端口号。

大部分TCP/IP实现给临时端口分配1024-5000之间的端口号。大于5000的端口号是为其他服务器预留的。

1.10 标准化过程。

有四个小组负责Internet技术&＃xff1a;

1) Internet协会&＃xff08;I S O C&＃xff0c; Internet Society&＃xff09;是一个推动、支持和促进 I n t e r n e t不断增长和发展的专业组织&＃xff0c;它把 I n t e r n e t作为全球研究通信的基础设施。

2) Internet体系结构委员会&＃xff08;I A B&＃xff0c; Internet Architecture Board&＃xff09;是一个技术监督和协调的机构。它由国际上来自不同专业的 1 5个志愿者组成&＃xff0c;其职能是负责 I n t e r n e t标准的最后编辑和技术审核。 I A B隶属于I S O C。

3) Internet工程专门小组&＃xff08;I E T F&＃xff0c; Internet Engineering Task Force&＃xff09;是一个面向近期标准的组织&＃xff0c;它分为9个领域&＃xff08;应用、寻径和寻址、安全等等&＃xff09;。 I E T F开发成为I n t e r n e t标准的规范。为帮助IETF主席&＃xff0c;又成立了Internet工程指导小组&＃xff08;IESG, Internet Engineering Steering Group&＃xff09;。

4) Internet研究专门小组&＃xff08;IR I F&＃xff0c; Internet Research Task Force&＃xff09;主要对长远的项目进行研究。

1.11 RFC

所有关于Interner的正式标准都以RFC&＃xff08;request for comment&＃xff09;文档出版。所有的RFC都可以通过电子邮件或用FTP从Internet上免费获取。

1.12 标准的简单服务

有一些标准的简单服务几乎每种实现都要提供。

1.13 互联网

internet的意思是用一个共同的协议族把多个网络连接在一起。而Internet指的是世界范围内通过TCP/IP互相通信的所有主机集合。

1.14 实现

1.15 应用编程接口

使用TCP/IP协议的应用程序通常采用两种应用编程接口&＃xff08;API&＃xff09;&＃xff1a;socket和TLI&＃xff08;运输层接口,transport layer interface&＃xff09;

socket&＃xff1a;从伯克利版发展而来

TLI&＃xff1a;起初由AT&T开发的。