概述 ===== 分层 ----- 网络协议通常分为不同层次进行开发，每一层分别负责不同的通信功能。一个协议族，如TCP/IP，是一组不同层次上的多个协议的组合，TCP/IP通常被认为是一个四层协议系统，如下图所示 .. image:: res/tcpip_layer.png 每一层负责不同的功能: 1) 链路层：又是也称作数据链路层或者网络接口层，通常包括操作系统中的设备驱动程序喝计算机中对应的网络接口卡 2) 网络层: 有事也称作互联网层，处理分组在网络中的活动，例如分组的选路。在tcp/ip协议族中，网络层协议包括IP协议(网际协议)，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) 运输层: 主要为两台主机上的应用程序提供端到端的通信。在TCP/IP协议族中，有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：应用层负责处理特定的应用程序细节，Telnet远程登录，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 以下示例中展示了一个局域网中，两台运行FTP协议的主机在运行过程中涉及到的所有协议 .. image:: res/protocol_ftp.png 在TCP/IP协议族中有很多种协议,下图种展示了不同层次中的协议 .. image:: res/tcpip_protocol.png 1) TCP和UDP都属于运输层协议，二者都使用IP作为网络层协议。虽然TCP使用不可靠的IP服务但是它提供一种可靠的运输层服务。UDP为应用程序发送和接收数据报。一个数据报是指从发送方传输到接收方的一个信息单元。 与TCP不同的是UDP是不可靠的，它不能保证数据报能安全无误的到达最终目的。 2) IP是网络层的主要协议，同时被TCP和UDP使用 3) ICMP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。 4) IGMP是internet组管理协议，它用来把一个UDP数据报多播到多个主机 5) ARP地址解析协议和RARP逆地址解析协议是某些网络接口使用的特殊协议，用来转换IP层和网络接口层使用的地址 互联网地址 ----------- 互联网上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地址有一定的结构，主要分为5类 .. image:: res/ip_address.png ============== ======================================================== 类型 范围 -------------- -------------------------------------------------------- A 0.0.0.0 到 127.255.255.255 B 128.0.0.0 到 191.255.255.255 C 192.0.0.0 到 223.255.255.255 D 224.0.0.0 到 239.255.255.255 E 240.0.0.0 到 247.255.255.255 ============== ======================================================== IP地址中又可以分为单播地址(目的为单个主机)、广播地址(目的端为给定网络上的所有主机)、以及多播地址(目的端为同一组内的所有主机) 域名系统 ---------- 尽管通过IP地址可以识别主机上的网络接口，进而访问主机，但是人们更喜欢使用的还是主机名。在TCP/IP领域中，域名系统(DNS)是一个分布的数据库，由它来提供IP地址和主机名之间的 映射信息。 封装 ----- 当应用程序用TCP传数据时，数据被送入协议栈中，然后逐个通过每一层直到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(有时还要增加尾部信息)。 TCP传给IP的数据单元称作TCP报文段或者TCP段。IP传给网络接口层的数据单元称作IP数据报，通过以太网传输的比特流称作帧 下图表示了数据进入协议栈时的封装过程 .. image:: res/data_package.png 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由底向上升，同时去掉各层协议上的报文首部。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。这个过程称为 分用(Demultiplexing) .. image:: res/demultiplexing.png