tcp/ip详解卷一（笔记1：概述与IP层协议）

最新推荐文章于 2025-05-05 17:51:56 发布

安然_随心

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分类专栏：编译原理、网络、操作系统

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/youyou1543724847/article/details/84196640

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本文详细介绍了TCP/IP协议的IP层，包括IP首部、路由选择和ARP协议。讨论了IP数据报的不可靠传输、TTL字段的作用，以及IP路由表的查找原则。同时，解释了ARP的工作原理、代理ARP和免费ARP的用途，以及ICMP报文类型和在错误报告中的应用。此外，还简述了ping和traceroute程序在网络诊断中的作用。

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1.概述

1.1 分层

网络协议通常通过不同的层次进行开发，每一层分别负责不同的通信功能。一个协议簇，如TCP/IP通常是一组不同层次上的协议的组合。TCP/IP通常被认为是一个四层的协议系统，如下图所示。

在这里插入图片描述

每一层负责不同的功能：
（1）链路层：有时也被称为数据链路层或网络接口层，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。他们一起处理与电缆的物理接口细节。

（2）网络层：也被称为互联层，处理分组在网络中的活动，例如分组的选路。在TCP/IP协议中，网络层协议包括IP,ICMP（网络控制报文协议），IGMP(网络组管理协议）

（3）传输层：主要为主机上的应用程序提供端到端的通信。包括TCP，UDP.

（4）应用层：负责处理特定应用程序细节。不同的TCP/IP协议都会实现如下几种应用协议：Telnet,FTP,SMTP,SNMP协议。

互联网上运行FTP通信的两个主机通信过程涉及的协议：
在这里插入图片描述

通过路由器连接的两个网络中主机的通信：

在这里插入图片描述

1.2 网络中主机的地址与域名系统

1.2.1 ip地址分类

在这里插入图片描述

1.2.2 域名系统

域名系统DNS是一个分布的数据库，提供IP地址和主机名之间的映射。具体的信息在后面描述。

1.3 封装

当应用程序用TCP传输数据时，数据被送入协议栈中，然后逐个通过每层直到当被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（有时还需要增加尾部信息）。该过程如下图所示。
在这里插入图片描述
其中TCP传给IP的数据单元被成为tcp报文段或TCP段。IP传给网络接口层的数据包成为IP数据报。通过以太网传输的比特流成为帧。

1.4 分用

当目的主机收到一个以太网数据帧时，数据就要开始从协议栈中从底向上上升，同时去掉各个协议加上的报文首部。每层协议都要去检查报文首部中的协议标识，以确定接收数据的上层协议。这个过程成为分用。

在这里插入图片描述

1.5 端口

tcp,udp采用16bit的端口号来识别应用程序。在/etc/services文件中声明了常用服务的端口号。

dan@ubuntu:~$ vi /etc/services
# Network services, Internet style
#
# Note that it is presently the policy of IANA to assign a single well-known
# port number for both TCP and UDP; hence, officially ports have two entries
# even if the protocol doesn't support UDP operations.
#
# Updated from http://www.iana.org/assignments/port-numbers and other

tcpmux          1/tcp                           # TCP port service multiplexer
echo            7/tcp
echo            7/udp
discard         9/tcp           sink null
discard         9/udp           sink null
systat          11/tcp          users
daytime         13/tcp
daytime         13/udp
netstat         15/tcp
qotd            17/tcp          quote

ftp             21/tcp
fsp             21/udp          fspd
ssh             22/tcp                          # SSH Remote Login Protocol
ssh             22/udp
telnet          23/tcp
smtp            25/tcp          mail
time            37/tcp          timserver
time            37/udp          timserver
rlp             39/udp          resource        # resource location
nameserver      42/tcp          name            # IEN 116
whois           43/tcp          nicname
tacacs          49/tcp                          # Login Host Protocol (TACACS)
tacacs          49/udp
re-mail-ck      50/tcp                          # Remote Mail Checking Protocol
re-mail-ck      50/udp
domain          53/tcp                          # Domain Name Server
domain          53/udp
mtp             57/tcp                          # deprecated
tacacs-ds       65/tcp                          # TACACS-Database Service
......