tcpip详解卷一：协议-阿南达文事网

tcp/ip详解卷一：协议

1.分层：

网络协议通常分为不通层次进行开发，每一层分别负责不同的通信功能。如TCP/IP协议簇，是一组不同层次上的多个协议的组合。TCP/IP协议簇通常被认为是一个四层协议系统。如图所示：

1）、链路层：也称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。它们一起处理与电缆（或其他任何传输媒介）的物理接口细节。

2）、网络层：也称互联网层，处理分组在网络中的活动，例如分组的选路。在TCP/IP协议簇中，网络层协议包括IP协议（网络协议），ICMP协议（Internet互联网控制报文协议），以及IGMP协议（Internet组管理协议）。

3）、传输层：为两台主机上的应用程序提供端到端的通信。在TCP/IP协议簇中，存在两个互不相同的传输协议：TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）。

4）、应用层：负责处理特定的应用程序细节，如Telnet（远程登录协议），FTP（文件传输协议），SMTP（简单邮件传输协议），SNMP（简单网络管理协议）。

2.TCP/IP的分层

如图所示为TCP/IP协议簇的分层，以及每层协议的部分协议：

TCP和UDP是传输层的著名协议，二者都使用IP协议作为网络层协议。

IP协议是网络层上的主要协议，同时被TCP和UDP使用，TCP和UDP的每组数据都通过端系统和每个中间路由器中的IP层在互联网中进行传输。

ICMP协议是IP协议的附属协议。IP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。

IGMP协议是Internet组管理协议，用来把一个UDP数据报多播到多个主机。

ARP（地址解析协议）和RARP（逆地址解析协议）是某些网络接口（如以太网和令牌环网）使用的特殊协议，用来转换IP层和网络接口层使用的地址。

3.互联网地址

互联网的每个接口必须有一个唯一的Internet地址（IP地址）。IP地址长32bit。Internet地址并不采用平面形式的地址空间，IP地址具有一定的机构，分为五类不同的地址格式。

这些IP地址通常写为四个十进制的数，其中一个整数对应一个字节。

区分各类地址的最简单的方式就是看它第一个十进制位数。

网络上多接口主机具有多个IP地址，每个接口都对应一个IP地址。

有三类IP地址：单播地址（目的为单个主机），多播地址（目的端为同一组内的所有主机）以及广播地址（目的端为给定网络上的所有主机）。

4.域名系统

DNS（域名系统）是一个分布的数据库，用来提供IP地址和主机间的映射关系。

5.封装

当应用层程序用TCP传送数据时，数据被送入协议栈中，然后逐个通过每一层知道被当作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（有时还需增加尾部信息），TCP传给IP的数据单元称作TCP报文或TCP段。IP传给网络接口层的数据单元叫做IP数据报。通过以太网传输的比特流称作帧。如图所示进行封装：

UDP和TCP的数据基本一致，区别在于UDP传给IP的信息单元称作UDP数据报，并且UDP的首部长为8字节。

由于UDP、TCP、ICMP以及IGMP都要向IP传送数据，所以IP需要在生成的IP首部中加入某种标识来表明数据来自哪一层。因此，IP在首部中存入一个长度为8bit的数值，称作协议域。1表示ICMP协议，2表示IGMP协议，6表示TCP协议，17表示UDP协议。UDP和TCP都用一个16bit的端口号表示不通应用程序，以太网的帧首部用16bit字段来表示数据来自哪个网络层协议（IP、ARP、RARP）。

6.分用

当目的主机收到一个以太网数据帧时，数据就开始从协议栈中有底向上升，同时去掉各层协议加上的报文首部，每层协议盒都去检查报文首部中的协议标识，以确定接受数据的上层协议，这个过程称作分用。

为协议ICMP和IGMP定位是一件很棘手的试，它俩属于IP层的附属协议，单ICMP和IGMP报文都封装在IP数据报中。而ARP和RARP协议类似。

7.端口号

端口号的主要作用是表示一台计算机中的特定进程所提供的服务。网络中的计算机是通过IP地址来代表其身份的，它只能表示某台特定的计算机，但是一台计算机上可以同时提供很多个服务，如数据库服务、FTP服务、Web服务等，我们就通过端口号来区别相同计算机所提供的这些不同的服务，如常见的端口号21表示的是FTP服务，端口号23表示的是Telnet服务端口号25指的是SMTP服务等。端口号一般习惯为4位整数，在同一台计算机上端口号不能重复，否则，就会产生端口号冲突这样的例外。