TCP/IP协议

1、简介

  TCP/IP协议并非单指TCP协议、IP协议,它是一组包括TCP协议和IP协议,UDP(User Datagram Protocol)协议、ICMP(Internet Control Message Protocol)协议和其他一些协议的协议组(是一个协议集合),大家叫的时候方便说,所以统称为TCP/IP。

2、整体构架

  TCP/IP协议并不完全符合OSI的七层参考模型。传统的开放式系统互连参考模型,是一种通信协议的7层抽象的参考模型,其中每一层执行某一特定任务。该模型的目的是使各种硬件在相同的层次上相互通信。这7层是:物理层、数据链路层、网路层、传输层、话路层、表示层和应用层。而TCP/IP通讯协议采用了4层的层级结构,每一层都呼叫它的下一层所提供的网络来完成自己的需求。这4层分别为:

  应用层:应用程序间沟通的层,如简单电子邮件传输(SMTP)、文件传输协议(FTP)、网络远程访问协议(Telnet)等。

  传输层:在此层中,它提供了节点间的数据传送服务,如传输控制协议(TCP)、用户数据报协议(UDP)等,TCP和UDP给数据包加入传输数据并把它传输到下一层中,这一层负责传送数据,并且确定数据已被送达并接收。

  互连网络层:负责提供基本的数据封包传送功能,让每一块数据包都能够到达目的主机(但不检查是否被正确接收),如网际协议(IP)。

  网络接口层:对实际的网络媒体的管理,定义如何使用实际网络(如Ethernet、Serial Line等)来传送数据。

【图片出自:http://www.cnblogs.com/roverliang/p/5176456.html】

TCP/IP通信数据流

相对应的一些协议

3、TCP/IP中的协议

  3.1、IP协议 

  IP(Internet protocol),这里的IP不是值得我们通常所说的192.168.1.1,这个IP指的是一种协议,是TCP/IP的心脏,也是网络层中最重要的协议

IP层接收由更低层(网络接口层例如以太网设备驱动程序)发来的数据包,并把该数据包发送到更高层---TCP或UDP层;相反,IP层也把从TCP或UDP层接收来的数据包传送到更低层。IP数据包是不可靠的,因为IP并没有做任何事情来确认数据包是按顺序发送的或者没有被破坏。IP数据包中含有发送它的主机的地址(源地址)和接收它的主机的地址(目的地址)。

IP协议的作用在于把各种数据包准确无误的传递给对方,其中两个重要的条件是IP地址,和MAC地址(Media Access Control Address)。由于IP地址是稀有资源,不可能每个人都拥有一个IP地址,所以我们通常的IP地址是路由器给我们生成的IP地址,路由器里面会记录我们的MAC地址。而MAC地址是全球唯一的,除去人为因素外不可能重复。举一个现实生活中的例子,IP地址就如同是我们居住小区的地址,而MAC地址就是我们住的那栋楼那个房间那个人。关于MAC地址,可点击连接,查看百度。以下内容摘抄自《图解HTTP》

   使用 ARP 协议凭借 MAC 地址进行通信    IP 间的通信依赖 MAC 地址。在网络上,通信的双方在同一局域网(LAN)内的情况是很少的,通常是经过多台计算机和网络设备中转才能连接到对方。而在进行中转时,会利用下一站中转设备的 MAC 地址来搜索下一个中转目标。这时,会采用 ARP 协议(Address Resolution Protocol)。ARP 是一种用以解析地址的协议,根据通信方的 IP 地址就可以反查出对应的 MAC 地址

你向另外一台电脑发送一条信息,怎么再茫茫人海中瞬间找到对方,以下是图示:

【图片来自:http://www.cnblogs.com/roverliang/p/5176456.html】

  3.2、TCP协议

  如果说IP协议是找到对方的详细地址。那么TCP协议就是把安全的把东西带给对方。各有分工,互不冲突。

  按层次分,TCP属于传输层,提供可靠的字节流服务。什么叫字节流服务呢?这个名字听起来让人不知所以然,下面听下我通俗的解释。所谓的字节流,其实就类似于信息切割。比如你是一个卖自行车的,你要去送货。安装好的自行车,太过庞大,又不稳定,容易损伤。不如直接把自行车拆开来,每个零件上都贴上收货人的姓名。最后送到后按照把属于同一个人的自行车再组装起来,这个拆解、运输、拼装的过程其实就是TCP字节流的过程。

严谨的学术表达:

     所谓的字节流服务(Byte Stream Service)是指,为了方便传输,将大块数据分割成以报文段(segment)为单位的数据包进行管理。而可靠的传输服务是指,能够把数据准确可靠地传给对方。一言以蔽之,TCP 协议为了更容易传送大数据才把数据分割,而且 TCP 协议能够确认数据最终是否送达到对方。

  【向上传】

  如果IP数据包中有已经封好的TCP数据包,那么IP将把它们向‘上’传送到TCP层。TCP将包排序并进行错误检查,同时实现虚电路间的连接。TCP数据包中包括序号和确认,所以未按照顺序收到的包可以被排序,而损坏的包可以被重传。

  TCP将它的信息送到更高层的应用程序,例如Telnet的服务程序和客户程序。

  【向下传】

  应用程序轮流将信息送回TCP层,TCP层便将它们向下传送到IP层,设备驱动程序和物理介质,最后到接收方。

【图解:】

   为了确保信息能够确保准确无误的到达,TCP采用了著名的三次握手策略(three-way handshaking):

  【图片来自:http://www.cnblogs.com/roverliang/p/5176456.html】

第一次握手:客户端发送syn包(seq=x)到服务器,并进入SYN_SEND状态,等待服务器确认;

第二次握手:服务器收到syn包,必须确认客户的SYN(ack=x+1),同时自己也发送一个SYN包(seq=y),即SYN+ACK包,此时服务器进入SYN_RECV状态;

第三次握手:客户端收到服务器的SYN+ACK包,向服务器发送确认包ACK(ack=y+1),此包发送完毕,客户端和服务器进入ESTABLISHED状态,完成三次握手。

握手过程中传送的包里不包含数据,三次握手完毕后,客户端与服务器才正式开始传送数据。理想状态下,TCP连接一旦建立,在通信双方中的任何一方主动关闭连接之前,TCP 连接都将被一直保持下去。

  3.3、UDP协议 

  UDP与TCP位于同一层,是"面向非连接"协议,即在正式通信前不必与对方先建立连接,不管对方状态就直接发送。与手机短信非常相似:你在发短信的时候,只需要输入对方手机号就OK了。

  因此,UDP不被应用于那些使用虚电路的面向连接的服务,UDP主要用于那些面向查询---应答的服务,例如NFS。相对于FTP或Telnet,这些服务需要交换的信息量较小。使用UDP的服务包括NTP(网落时间协议)和DNS(DNS也使用TCP)。

  欺骗UDP包比欺骗TCP包更容易,因为UDP没有建立初始化连接(也可以称为握手)(因为在两个系统间没有虚电路),也就是说,与UDP相关的服务面临着更大的危险。

  3.4、DNS协议

DNS(Domain names System) 和HTTP协议一样是处于应用层的服务,提供域名到IP地址之间的解析服务。

  互联网之间是通过IP地址通信的,但是IP地址并不符合认得记忆习惯,人喜欢记忆有意义的字词。所以DNS服务就为了解决这个问题而生了。其实很好理解,形如我们电脑中host文件。

  192.168.95.11       test.com  

  当我们访问test.com 的时候,电脑便不会去外网服务器上查询了,直接去访问192.168.95.11。这是一个简单的域名劫持,足以说明DNS的涵义了。

4、网页访问图解

下面是我们访问一个网页,各种协议在里面起的作用。

【图片来自:http://www.cnblogs.com/roverliang/p/5176456.html】

5、参考文献

  1. HTTP协议—— 简单认识TCP/IP协议
  2. 简述TCP/IP模型的TCP/IP协议族

PS:本菜鸟刚接触TCP/IP协议没多久,并没有这么牛逼达到融会贯通的地步。在学习TCP/IP协议的时候参考研究了大牛roverliang所写的一篇文章,以及参考了网上各个大神的博客文章,取各精华所在记录成笔记,就汇聚了这篇文章,仅仅是个人笔记,同时也供大家参考学习。

(以上是自己的一些见解,若有不足或者错误的地方请各位指出)

 作者:那一叶随风 http://www.cnblogs.com/phpstudy2015-6/

 原文地址:http://www.cnblogs.com/phpstudy2015-6/p/6805759.html

 声明:只代表本人在工作学习中某一时间内总结的观点或结论。转载时请在文章页面明显位置给出原文链接

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