3、TCP/IP協(xié)議集

　　一、網(wǎng)絡體系結構及協(xié)議的定義

　　1、網(wǎng)絡體系結構：是計算機之間相互通信的層次，以及各層中的協(xié)議和層次之間接口的集合。

　　2、網(wǎng)絡協(xié)議：是計算機網(wǎng)絡和分布系統(tǒng)中互相通信的對等實體間交換信息時所必須遵守的規(guī)則的集合。

　　3、語法(syntax):包括數(shù)據(jù)格式、編碼及信號電平等。

　　4、語義(semantics)：包括用于協(xié)議和差錯處理的控制信息。

　　5、定時(timing)：包括速度匹配和排序。

　　二、開放系統(tǒng)互連參考模型

　　1、國際標準化組織ISO在1979年建立了一個分委員會來專門研究一種用于開放系統(tǒng)的體系結構，提出了開放系統(tǒng)互連OSI模型，這是一個定義連接異種計算機的標準主體結構。

　　2、OSI簡介：OSI采用了分層的結構化技術，共分七層，物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層、傳輸層、會話層、表示層、應用層。

　　3、OSI參考模型的特性：是一種異構系統(tǒng)互連的分層結構;提供了控制互連系統(tǒng)交互規(guī)則的標準骨架;定義一種抽象結構，而并非具體實現(xiàn)的描述;不同系統(tǒng)中相同層的實體為同等層實體;同等層實體之間通信由該層的協(xié)議管理;相信層間的接口定義了原語操作和低層向上層提供的服務;所提供的公共服務是面向連接的或無連接的數(shù)據(jù)服務;直接的數(shù)據(jù)傳送僅在最低層實現(xiàn);每層完成所定義的功能，修改本層的功能并不影響其他層。

　　4、物理層：提供為建立、維護和拆除物理鏈路所需要的機械的、電氣的、功能的和規(guī)程的特性;有關的物理鏈路上傳輸非結構的位流以及故障檢測指示。

　　5、數(shù)據(jù)鏈路層：在網(wǎng)絡層實體間提供數(shù)據(jù)發(fā)送和接收的功能和過程;提供數(shù)據(jù)鏈路的流控。

　　6、網(wǎng)絡層：控制分組傳送系統(tǒng)的操作、路由選擇、擁護控制、網(wǎng)絡互連等功能，它的作用是將具體的物理傳送對高層透明。

　　7、傳輸層：提供建立、維護和拆除傳送連接的功能;選擇網(wǎng)絡層提供最合適的服務;在系統(tǒng)之間提供可靠的透明的數(shù)據(jù)傳送，提供端到端的錯誤恢復和流量控制。

　　8、會話層：提供兩進程之間建立、維護和結束會話連接的功能;提供交互會話的管理功能，如三種數(shù)據(jù)流方向的控制，即一路交互、兩路交替和兩路同時會話模式 。

　　9、表示層：代表應用進程協(xié)商數(shù)據(jù)表示;完成數(shù)據(jù)轉換、格式化和文本壓縮。

　　10、應用層：提供OSI用戶服務，例如事務處理程序、文件傳送協(xié)議和網(wǎng)絡管理等。

　　三、TCP/IP的分層

　　1、TCP/IP的分層模型

　　Internet采用了TCP/IP協(xié)議，如同OSI參考模型，TCP/IP也是一種分層模型。它是基于硬件層次上的四個概念性層次構成，即網(wǎng)絡接口層、IP層、傳輸層、應用層。

　　網(wǎng)絡接口層：也稱數(shù)據(jù)鏈路層，這是TCP/IP最底層。功能：負責接收IP數(shù)據(jù)報并發(fā)送至選定的網(wǎng)絡。

　　IP層：IP層處理機器之間的通信。功能：它接收來自傳輸層的請求，將帶有目的地址的分組發(fā)送出去。將分組封裝到數(shù)據(jù)報中，填入數(shù)據(jù)報頭，使用路由算法以決定是直接將數(shù)據(jù)報傳送至目的主機還是傳給路由器，然后把數(shù)據(jù)報送至相應的網(wǎng)絡接口來傳送。

　　傳輸層：是提供應用層之間的通信，即端到端的通信。功能：管理信息流，提供可靠的傳輸服務，以確保數(shù)據(jù)無差錯的地按序到達。

　　2、TCP/IP模型的分界線

　　協(xié)議地址分界線：以區(qū)分高層和低層的尋址，高層尋址使用IP地址，低層尋址使用物理地址。應用程序IP層之上的協(xié)議軟件只使用IP地址，而網(wǎng)絡接口層處理物理地址。

　　操作系統(tǒng)分界線：以區(qū)分系統(tǒng)與應用程序。在傳輸層和應用層之間。

　　3、復用與分解

　　發(fā)送報文時，發(fā)送方在報文中加和了報文類型、選用協(xié)議等附加信息。所有的報文以幀的形式在網(wǎng)絡中復用傳送，形成一個分組流。在接收方收到分組時，參考附加信息對接收到的分組進行分解。

　　四、IP協(xié)議

　　1、Internet體系結構

　　一個TCP/IP互聯(lián)網(wǎng)提供了三組服務。最底層提供無連接的傳送服務為其他層的服務提供了基礎。第二層一個可靠的傳送服務為應用層提供了一個高層平臺。最高層是應用層服務。

　　2、IP協(xié)議： 這種不可靠的、無連接的傳送機制稱為internet協(xié)議。

　　3、IP協(xié)議三個定義：

　　(1)IP定義了在TCP/IP互聯(lián)網(wǎng)上數(shù)據(jù)傳送的基本單元和數(shù)據(jù)格式。

　　(2)IP軟件完成路由選擇功能，選擇數(shù)據(jù)傳送的路徑。

　　(3)IP包含了一組不可靠分組傳送的規(guī)則，指明了分組處理、差錯信息發(fā)生以及分組德育的規(guī)則。

　　4、IP數(shù)據(jù)報：聯(lián)網(wǎng)的基本傳送單元是IP數(shù)據(jù)報，包括數(shù)據(jù)報頭和數(shù)據(jù)區(qū)部分。

　　5、IP數(shù)據(jù)報封裝：物理網(wǎng)絡將包括數(shù)據(jù)報報頭的整個數(shù)據(jù)報作為數(shù)據(jù)封裝在一個幀中。

　　6、MTU網(wǎng)絡最大傳送單元：不同類型的物理網(wǎng)對一個物理幀可傳送的數(shù)據(jù)量規(guī)定不同的上界。

　　7、IP數(shù)據(jù)報的重組：一是在通過一個網(wǎng)絡重組;二是到達目的主機后重組。后者較好，它允許對每個數(shù)據(jù)報段獨立地進行路由選擇，且不要求路由器對分段存儲或重組。

　　8、生存時間：IP數(shù)據(jù)報格式中設有一個生存時間字段，用來設置該數(shù)據(jù)報在聯(lián)網(wǎng)中允許存在的時間，以秒為單位。如果其值為0，就把它從互聯(lián)網(wǎng)上刪除，并向源站點發(fā)回一個出錯消息。

　　9、IP數(shù)據(jù)報選項：

　　IP數(shù)據(jù)報選項字段主要是用于網(wǎng)絡測試或調(diào)試。包括：記錄路由選項、源路由選項、時間戳選項等。

　　路由和時間戳選項提供了一種監(jiān)視或控制互聯(lián)網(wǎng)路由器路由數(shù)據(jù)報的方法。

　　五、用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP

　　1、UDP協(xié)議功能

　　為了在給定的主機上能識別多個目的地址，同時允許多個應用程序在同一臺主機上工作并能獨立地進行數(shù)據(jù)報的發(fā)送和接收，設計用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP。

　　使用UDP協(xié)議包括：TFTP、SNMP、NFS、DNS

　　UDP使用底層的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議來傳送報文，同IP一樣提供不可靠的無連接數(shù)據(jù)報傳輸服務。它不提供報文到達確認、排序、及流量控制等功能。

　　2、UDP的報報文格式

　　每個UDP報文分UDP報頭和UDP數(shù)據(jù)區(qū)兩部分。報頭由四個16位長(8字節(jié))字段組成，分別說明該報文的源端口、目的端口、報文長度以及校驗和。

　　3、UDP協(xié)議的分層與封裝

　　在TCP/IP協(xié)議層次模型中，UDP位于IP層之上。應用程序訪問UDP層然后使用IP層傳送數(shù)據(jù)報。IP層的報頭指明了源主機和目的主機地址，而UDP層的報頭指明了主機上的源端口和目的端口。

　　4、UDP的復用、分解與端口

　　UDP軟件應用程序之間的復用與分解都要通過端口機制來實現(xiàn)。每個應用程序在發(fā)送數(shù)據(jù)報之前必須與操作系統(tǒng)協(xié)商以獲得協(xié)議端口和相應的端口號。

　　UDP分解操作：從IP層接收了數(shù)據(jù)報之后，根據(jù)UDP的目的端口號進行分解操作。

　　UDP端口號指定有兩種方式：由管理機構指定的為著名端口和動態(tài)綁定的方式。

　　六、可靠的數(shù)據(jù)流傳輸TCP

　　1、TCP/IP的可靠傳輸服務五個特征：面向數(shù)據(jù)流、虛電路連接、有緩沖的傳輸、無結構的數(shù)據(jù)流、全雙工的連接。

　　2、TCP采用了具有重傳功能的肯定確認技術作為可靠數(shù)據(jù)流傳輸服務的基礎。

　　3、為了提高數(shù)據(jù)流傳輸過程的效率，在上述基礎上引入滑動窗口協(xié)議，它允許發(fā)送方在等待一個確認之前可以發(fā)送多個分組?；瑒哟翱趨f(xié)議規(guī)定只需重傳未被確認的分組，且未被確認的分組數(shù)最多為窗口的大小。

　　4、TCP功能

　　TCP定義了兩臺計算機之間進行可靠的傳輸而交換的數(shù)據(jù)和確認信息的格式，以及計算機為了確保數(shù)據(jù)的正確到達而采取的措施。

　　5、TCP連接使用是一個虛電路連接，連接使用一對端點來標識，端點定義為一對整數(shù)(host,port)其中host是主機的IP地址，port是該主機上TCP端口號。

　　6、TCP使用專門的滑動窗口協(xié)議機制來解決傳輸效率和流量控制這兩個問題，TCP采用的滑動窗口機制解決了端到端的流量控制，但并未解決整個網(wǎng)絡的擁塞控制。

　　7、TCP允許隨時改變窗口小，通過通告值來說明接收方還能再接收多少數(shù)據(jù)，通告值增加，發(fā)送方擴大發(fā)送滑動窗口;通告值減小，發(fā)送方縮小發(fā)送窗口。

　　8、TCP的報文格式

　　報文分為兩部分：報頭和數(shù)據(jù)，報頭攜帶了所需要的標識和控制信息。

　　確認號字段指示本機希望接收下一個字節(jié)組的序號;

　　順序號字段的值是該報文段流向上的數(shù)據(jù)流的位置，即發(fā)送序號;

　　確認號指的是與該報文段流向相反方向的數(shù)據(jù)流。

　　9、TCP使用6位長的碼位來指示報文段的應用目的和內(nèi)容

　　URG緊急指針字段可用;ACK確認字段可用;PSH請求急近操作;RST連接復位;SYN同步序號;FIN發(fā)送方字節(jié)流結束。

　　10、TCP的三次握手

　　為了建立一個TCP連接，兩個系統(tǒng)需要同步其初始TCP序號ISN。序號用于跟蹤通信順序并確保多個包傳輸時沒有丟失。初始序號是TCP連接建立時的起始編號。

　　同步是通過交換攜帶有ISN和1位稱為SYN的控制位的數(shù)據(jù)包來實現(xiàn)的。

　　握手可由一方發(fā)起也可以雙方發(fā)起，建立就可以實現(xiàn)雙向對等地數(shù)據(jù)流動，沒有主從關系。