TCP/IP协议详解

最新推荐文章于 2024-09-25 18:03:24 发布

衾何以堪

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TCP/IP协议详解

1.体系架构主要协议
2.封装
3.IP协议

1.体系架构主要协议

1.1数据链路层

在这里插入图片描述
物理传输媒介：例如网线。

数据链路层：网卡接口的网络驱动程序，处理数据在物理传输媒介上传输。
不同物理网络具有不同的电器特性，而网络驱动程序隐藏了这些细节，为上层协议提供了统一的接口。
ARP=address resolve protocol 地址解析协议
实现任意网络层地址到任意物理层地址的转换
RARP=reverse address resolve protocol 逆地址解析协议
在这里插入图片描述

1.2网络层

网络层的任务即是选择这些节点来确定两台主机之间的通讯路径。
IP协议：根据IP地址来决定如何投递信息（逐跳方式）。
ICMP协议：检测网络连接（IP协议的补充）。

在这里插入图片描述

1.3传输层

传输层为两台主机上的应用程序提供了端与端的通讯，只会关心通信的起始端和目的端，不在乎数据包的中转过程。
传输层的TCP协议：transmission control protocol为应用层提供可靠的面向连接的基于流的服务（超时重传数据，通信的双方必须先建立TCP连接并在内核中保持维持连接的数据结构，比如连接状态读写缓存区还有定时器）
UDP协议：User Control Transmission Protocol为应用层提供不可靠，无连接，基于数据报的服务（发送成功后内核缓冲区中的数据报便丢弃）。
SCTP协议:Stream Control Transmission Protocol为在因特网上传输电话信号设计的服务。

1.4应用层

应用层的协议有很多，如PING应用程序，利用ICMP检测网络连接；TELNET远程登录协议，在本地完成远程服务。OSPF：open shortest Path First名为开放最短路径优先，动态路由更新协议，用于路由器之间的通信。DNS：Domain Name Service域名服务，提供机器域名到IP地址的转换功能。

2.封装

在这里插入图片描述
每层的协议数据都将在上层的数据基础上加上自己的头/尾部信息。

frame帧：传输媒介不同，帧的类型也不同。
以太网传输以太网帧，令牌环网络上令牌环帧

分用demultiplexing 使用帧自下往上传递时，各层协议依次处理帧中本层负责头部数据，获取信息，处理后帧交给应用程序。
IP数据报的头部采用16位的协议字段来区分它们，TCP的报文段和UDP的数据报通过16位端口号区别
例如DNS对应端口号53 HTTP为80

3.IP协议

3.1IP协议的特点

IP协议是TCP/IP协议族的动力，为上层协议提供无状态，无连接，不可靠的服务。

无状态是指IP通信双方不同步传输数据的状态信息，无法处理乱序（发送的数据报第1个比第N个慢）和重复的IP数据报（同一个IP报通过不同的路径到达）。TCP协议能自我处理乱序重复报文段。
无状态高效，简单，常在UDP HTTP协议中。

无连接是指IP通信双方都不长久维持对方的任何信息，每次发送数据都需要指定对方的IP地址。

3.2IP头部结构

IP头部信息出现在每个IP数据报中，用于指定IP通信的源端IP地址、目的端IP地址，指导IP的分片和重组，以及指定部分的通信行为。如IPV4结构
在这里插入图片描述
IP头部有32位字，也就是4个字节，4位的TOS字段表示最小延迟，最大吞吐量，最高可靠性和最小费用，其中至多有一个置1。16位的总长度是整个IP数据报的总长度，2的16次方-1，65535字节，由于MTU的限制，数据报会被分片传输（第二行）。
TTL是指数据报到达目的地址前允许的经过的路由器跳数，防止陷入路由循环。8位协议用来区分上层协议，ICMP为1 TCP为6 UDP为17。
最后一个字段选项字段，是可变长的可选信息最多包含44字节，包括记录路由，时间戳，松散源路由选择。