1、网络互联基础-TCP/IP 协议族1、物理层机械特性：接口的型状，尺寸的大小，引脚的数目和排列方式等。电气特性：接口规定信号的电压、电流、阻抗、波形、速率及平衡特性等。功能特性：接口引脚的意义、特性、标准。电压表示范围的含义。过程特性：确定数据位流的传输方式，事件发生顺序。如：单工、半双工或全双工。物理层协议有：美国电子工业协会(EIA)的 RS232，RS422，RS423 ，RS485 等；国际电报电话咨询委员会(CCITT)的 X.25、X.21 等；物理层的数据单位是位比特(BIT)，典型设备是集线器 HUB。2、链路层链路层屏蔽传输介质的物理特征，使数据可靠传送。内容包括介质访问控制
2、、连接控制、顺序控制、流量控制、差错控制和仲裁协议等。链路层协议有：协议有面向字符的通讯协议(PPP )和面向位的通讯协议(HDLC)。仲裁协议：802.3、802.4、802.5，即：CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)、Token Bus、Token Ring链路层数据单位是帧，实现对 MAC 地址的访问，典型设备是交换机 Switch。3、网络层网络层管理连接方式和路由选择。连接方式：虚电路(Virtual Circuits)和数据报(Datagram)服务。虚电路是面向连接的(Connection
3、-Oriented)，数据通讯一次路由，通过会话建立的一条通路。数据报是非连接的(Connectionless-Oriented)，每个数据报都有路由能力。网络层的数据单位是包，使用的是 IP 地址，典型设备是路由器 Router。这一层可以进行流量控制，但流量控制更多的是使用第二层或第四层。4、传输层提供端到端的服务。可以实现流量控制、负载均衡。传输层信息包含端口、控制字和校验和。传输层协议主要是 TCP 和 UDP。传输层位于 OSI 的第四层，这层使用的设备是主机本身。 5、会话层会话层主要内容是通过会话进行身份验证、会话管理和确定通讯方式。一旦建立连接，会话层的任务就是管理会话。6、表
4、示层表示层主要是解释通讯数据的意义，如代码转换、格式变换等，使不同的终端可以表示。还包括加密与解密、压缩与解压缩等。 7、应用层应用层应该是直接面向用户的程序或服务，包括系统程序和用户程序，例如 www、FTP、DNS、POP3 和 SMTP 等都是应用层服务。从功能角度可分为三组，1、2 层解决网络信道问题，3、4 层解决传输问题，5、6、7层处理对应用进程的访问。从控制角度可分为二组，第 1、2、3 层是通信子网层，第 4、5、6、7 层是主机控制层。二、TCP/IP 协议簇TCP/IP 协议簇分为四层 ，IP 位于协议簇的第二层(对应 OSI 的第三层)，TCP 位于协议簇的第三层(对应
5、 OSI 的第四层) 。TCP 和 IP 是 TCP/IP 协议簇的中间两层，是整个协议簇的核心，起到了承上启下的作用。1、接口层TCP/IP 的最低层是 接口层 ，常见的接口层协议有：Ethernet 802.3、Token Ring 802.5、X.25 、Frame reley、HDLC、PPP 等。2、网络层网络层包括：IP(Internet Protocol)协议、ICMP(Internet Control Message Protocol)控制报文协议、ARP(Address Resolution Protocol)地址转换协议、RARP(Reverse ARP)反向地址转换协议。
6、IP 是网络层的核心，通过路由选择将下一跳 IP 封装后交给接口层。IP 数据报是无连接服务ICMP 是网络层的补充，可以回送报文。用来检测网络是否通畅。Ping 命令就是发送 ICMP 的 echo 包，通过回送的 echo relay 进行网络测试。ARP 是正向地址解析协议，通过已知的 IP，寻找对应主机的 MAC 地址。RARP 是反向地址解析协议，通过 MAC 地址确定 IP 地址。比如无盘工作站和 DHCP服务。3、传输层传输层协议主要是：传输控制协议 TCP(Transmission Control Protocol)和用户数据报协议 UDP(User Datagram roto
7、col)。TCP 是面向连接的通信协议，通过三次握手建立连接 ，通讯时完成时要拆除连接，由于 TCP 是面向连接的所以只能用于点对点的通讯。TCP 提供的是一种可靠的数据流服务，采用“带重传的肯定确认 ”技术来实现传输的可靠性。TCP 还采用一种称为“滑动窗口”的方式进行流量控制， 所谓窗口实际表示接收能力，用以限制发送方的发送速度。 UDP 是面向无连接的通讯协议，UDP 数据包括目的端口号和源端口号信息，由于通讯不需要连接，所以可以实现广播发送。UDP 通讯时不需要接收方确认，属于不可靠的传输，可能会出丢包现象，实际应用中要求在程序员编程验证。4、应用层应用层一般是面向用户的服务。如 FT
8、P、TELNET、DNS、SMTP 、POP3 。FTP(File Transmision Protocol)是文件传输协议，一般上传下载用 FTP 服务，数据端口是 20H，控制端口是 21H。Telnet 服务是用户远程登录服务，使用 23H 端口，使用明码传送，保密性差、简单方便。DNS(Domain Name Service)是域名解析服务，提供域名到 IP 地址之间的转换。SMTP(Simple Mail Transfer Protocol)是简单邮件传输协议，用来控制信件的发送、中转。POP3(Post Office Protocol 3)是邮局协议第 3 版本，用于接收邮件。数据
9、格式：数据帧：帧头IP 数据包帧尾 (帧头包括源和目标主机 MAC 地址及类型,帧尾是校验字)IP 数据包：IP 头部TCP 数据信息 (IP 头包括源和目标主机 IP 地址、类型、生存期等)IP 数据信息：TCP 头部+实际数据 (TCP 头包括源和目标主机端口号、顺序号、确认号、校验字等) 三、TCP 连接的建立1、TCP 连接通过三次握手完成。client 首先请求连接，发一个 SYN 包；Server 收到后回应 SYN_ACK 包；Client 收到后再发 ACK 包。即：Client ServerSYN - 收收established 表示建立状态，当某端发出数据包后收到了回应则进
10、入 established 状态。在 TCP/IP 连接时，如果 两端都是 established 状态，则握手成功，否则是无连接或半联接状态。2、套接字 Socket套接字 Socket 由协议、 IP 地址和端口号组成，套接字表示一路通讯，一般是一个服务，如 www 服务是 TCP 的 80 端口，Telnet 是 TCP 的 23 端口。四、IP 地址划分1、IP 地址分类IP 地址有四个段，包括网络标识和主机标识两部分：netid+hostid。IP 地址应用分为 A、B、C 三类，D、E 类是保留和专用的。Class A 0* xxxxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxxCl
11、ass B 10* * xxxxxxxx xxxxxxxxClass C 110* * * xxxxxxxxClass D 1110* * * *Class E 1111* * * *2、地址区间址址类 地址区间 网络数 主机数A 类 1.0.0.1126.255.255.254 27-2=126 224-2=16777214B 类 128.0.0.1191.255.255.254 214-2=16382 216-2=65534C 类 192.0.0.1223.255.255.254 221-2=2097150 28-2=254D 类 224.0.0.1239.255.255.255 228=
12、268435456 0E 类 240.0.0.1255.255.255.255 228=268435456 03、特殊地址主机地址全 0 表示为一个网络地址。主机地址全 1 表示为对应网络的广播地址。全 0 的 IP 地址：0.0.0.0，表示本机地址，只在启动过程时有效。全 1 的 IP 地址 255.255.255.255，表示本地广播(有的软件不支持) 。私有地址：10.0.0.0 - 10.255.255.255172.16.0.0 - 172.31.255.255192.168.0.0 - 192.168.255.255127.0.0.0 网络是回环网络 loopback，用于本机测
13、试。例如：ping 127.0.0.1 是测试本机网卡是否工作正常。4、子网掩码子网掩码用来区分网络地址和主机地址，标准的子网掩码为：A 类： 1.0.0.1126.255.255.254 netmask：255.0.0.0B 类：128.0.0.1191.255.255.254 netmask：255.255.0.0C 类：192.0.0.1223.255.255.254 netmask：255.255.255.0子网掩码和 IP 地址的“与”运算得出对应的网络地址。如果将子网掩码“1”的位数增加则网络地址数增加，形成子网。相当于网络的分隔。如果将子网掩码“1”的位数减小则网络地址数减少，形成超网。相当于网络的聚合。
