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  《TCP/IP Illustrated, Vol. 1: The Protocols》讀書(shū)筆記 by斜風(fēng)細雨QQ：253786989    2012-02-19 

  TCP/IP協(xié)議起源于60年代末美政府的一個(gè)分組交換網(wǎng)絡(luò )研究項目，現如今已成為計算機之間最常用的組網(wǎng)方式。

（1） 分層

  TCP/IP協(xié)議簇分為4個(gè)不同的抽象層，每一層完成不同的功能。

  應用層：應用層可能包括各種通用的網(wǎng)絡(luò )應用程序，如Telnet（遠程登錄）、FTP（文件傳輸協(xié)議）、SMTP（簡(jiǎn)單郵件傳輸協(xié)議）、SNMP（簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò )管理協(xié)議），或者是和公司業(yè)務(wù)相關(guān)的網(wǎng)絡(luò )服務(wù)程序。

  運輸層：以前習慣叫傳輸層，為兩臺主機上的應用程序提供端對端的數據通信。傳輸層主要有兩種協(xié)議：TCP（傳輸控制協(xié)議），UDP（用戶(hù)數據報協(xié)議）。其中TCP把應用層交給它的數據分成合適大小的數據塊交給下面的網(wǎng)絡(luò )層，采用超時(shí)重發(fā)，發(fā)送和接收確認機制保證數據的高可靠性通信。與之相比，UDP則為應用層提供一種簡(jiǎn)單的數據傳輸，它把數據報從一臺主機發(fā)送到另一臺主機，但不保證該數據報肯定能送到另一端。傳輸層使用UDP協(xié)議時(shí)，任何必須的可靠性必須由應用層自己提供。

  網(wǎng)絡(luò )層：處理數據包分組在網(wǎng)絡(luò )中的活動(dòng)。這一層的協(xié)議包括IP協(xié)議（網(wǎng)際協(xié)議），ICMP協(xié)議（Internet互聯(lián)網(wǎng)控制報文協(xié)議），及IGMP協(xié)議（Internet組管理協(xié)議）。

  鏈路層：有的書(shū)里面叫做網(wǎng)絡(luò )接口層?？傊@一層負責的是數據的真真正正的物理傳輸，包括網(wǎng)卡驅動(dòng)程序，以及以太網(wǎng)協(xié)議等等。

  對應用于操作系統OS，一般應用層是一個(gè)用戶(hù)進(jìn)程，傳輸層、網(wǎng)絡(luò )層、鏈路層是在內核進(jìn)中執行。應用層是具體的網(wǎng)絡(luò )應用程序的細節，其它三層負責數據在網(wǎng)絡(luò )中的傳輸。如上圖也可以看到TCP/IP協(xié)議簇不只包含TCP和IP兩種協(xié)議，在傳輸層還有UDP協(xié)議，所以TCP/IP只是一個(gè)命名，它們只是這個(gè)協(xié)議簇中的其中兩個(gè)。

（2） 簡(jiǎn)單通信圖示

  圖示右邊的主機應用層運行FTP服務(wù)器程序，左邊的主機應用層運行FTP客戶(hù)程序。絕大多數網(wǎng)絡(luò )應用程序都設計為c/s（客戶(hù)/服務(wù)器）模式，服務(wù)器為客戶(hù)提供某種服務(wù)。

（3） 路由器

  也成IP路由器（IP Router），它是一種特殊的用于網(wǎng)絡(luò )互連的硬件設備，可以為不同類(lèi)型的物理網(wǎng)絡(luò )提供鏈接。

  從上圖可以看出路由器是在網(wǎng)絡(luò )層上對網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行互連，還有一種網(wǎng)絡(luò )互連的途徑稱(chēng)為網(wǎng)橋，網(wǎng)橋是在鏈路層上對網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行互連。網(wǎng)橋既可能是一個(gè)硬件設備，也可以是在計算機中安裝的網(wǎng)橋軟件。不過(guò)TCP/IP協(xié)議傾向于使用路由器而不是網(wǎng)橋來(lái)連接網(wǎng)絡(luò )。

（4）IP地址

  互聯(lián)網(wǎng)中的每個(gè)網(wǎng)絡(luò )接口都必須有一個(gè)全球唯一的IP地址，長(cháng)32位，通常采用點(diǎn)分十進(jìn)制的形式表示，如：110.96.170.209。IP地址分為A、B、C、D、E五類(lèi)，它們的格式和區別如下：

  各類(lèi)IP地址的范圍：

  看來(lái)我的機器的IP地址：110.96.170.209，屬于一個(gè)A類(lèi)的IP地址。

  IP地址還可以分三類(lèi)：?jiǎn)尾サ刂罚康臑閱蝹€(gè)主機）、廣播地址（目的端為給定網(wǎng)絡(luò )上的所有主機）以及多播地址（目的端為同一組內的所有主機）。

  另外每個(gè)IP地址都是全球唯一的，所以必須有一個(gè)機構來(lái)管理。IP地址的注冊由InterNIC機構負責。

（5） DNS

  DNS是Domain Name System（域名系統）的縮寫(xiě)。通過(guò)IP地址可以區分互聯(lián)網(wǎng)中的每個(gè)網(wǎng)絡(luò )接口，但IP地址本身不好記，所以人們喜歡使用主機名（如上網(wǎng)時(shí)使用的網(wǎng)址）。DNS就是一個(gè)分布式數據庫，提供IP地址和主機名之間的映射，使得通過(guò)主機名可以查看對應的IP地址，通過(guò)給定的IP地址可以查看其對應的主機名。

（6） 協(xié)議封裝

  當進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )通信時(shí)，數據被送入協(xié)議棧中，依次通過(guò)應用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò )層、鏈路層，逐層加入各種協(xié)議的協(xié)議頭（有的協(xié)議也包括協(xié)議尾），最后封裝好的數據通過(guò)物理鏈路傳輸。

  比如IP頭中有一個(gè)8bit的協(xié)議域，為1時(shí)表示ICMP協(xié)議向IP傳送數據，為2時(shí)表示IGMP協(xié)議向IP傳送數據，為6時(shí)表示TCP協(xié)議向IP傳送數據，為17時(shí)表示UDP協(xié)議向IP傳送數據。而TCP和UDP協(xié)議頭中都有一個(gè)16bit的端口號來(lái)表示不同的應用程序。

（7）c/s模型

  絕大部分網(wǎng)絡(luò )應用程序采用c/s（客戶(hù)端-服務(wù)器）模型，這種模型的網(wǎng)絡(luò )程序分為重復型和并發(fā)型。

  a) 重復型

  1 服務(wù)器等待一個(gè)客戶(hù)請求

  2 處理客戶(hù)請求

  3 發(fā)送響應給請求客戶(hù)

  4 返回第1步

  重復型服務(wù)器在處理一個(gè)客戶(hù)請求時(shí)，不能為其它客戶(hù)機提供服務(wù)，弊端很大。

  b) 并發(fā)型

  1服務(wù)器等待一個(gè)客戶(hù)請求

  2 啟動(dòng)一個(gè)新的進(jìn)程、任務(wù)或者線(xiàn)程來(lái)處理客戶(hù)請求，并在處理結束后終止。

  3 返回第1步

  并發(fā)型服務(wù)器的優(yōu)點(diǎn)就是可以同時(shí)處理多個(gè)客戶(hù)請求。

（8） 端口號

  在同一臺主機上，會(huì )運行很多不同的網(wǎng)絡(luò )應用程序。那么傳輸層的TCP或者UDP協(xié)議是怎么區分應用層的不同應用程序呢？這就是端口號的作用。

  很多通用的服務(wù)器端應用程序的端口號是固定的，比如FTP服務(wù)器的TCP端口號是21，Telnet服務(wù)器的TCP端口號是23，TFTP服務(wù)器的UDP端口號是69。這些知名端口號由IANA機構管理。

  對于客戶(hù)端程序，通常使用臨時(shí)端口號。這些臨時(shí)端口號通常在1024-5000之間。

（9） RFC

  所有的Internet標準都已RFC（Request for Comment）文檔的形式發(fā)布?？梢垣@取RFC文檔的一個(gè)網(wǎng)站：http://www.rfc-editor.org/index.html