一、网络协议介绍

时间：2017-12-02 23:29:35 阅读：357 评论：0 收藏：0 [点我收藏+]

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1.1 网络协议分层

　　网络协议分不同层次进行开发，每一层分别负责不同的通信功能。

1.1.1 OSI七层模型

1.1.2 TCP/IP分层

　　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。

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链路层：有时也称作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。它们一起处理与电脑或是其他介质的物理接口细节
- ARP：地址解析协议，用来转换IP层和网络接口层使用的地址。
- RARP：逆地址解析协议，用来转换IP层和网络接口层使用的地址。
网络层：有时也称作互联网层，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，网络协议层包括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）。
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）。
- TCP为两台主机提供可靠性的数据通信，它把应用程序交给它的数据分成合适的小块交给下面的网络层，确认接收到的分组，设置发送最后确认分组的超时时钟等。
- UDP为应用层提供一种非常简单的服务。它只是把称作数据报的分组从一台主机发送到另一台主机，但并不保证该数据报能到达另一端。任何必须的可靠性由应用层提供。为应用程序发送和接收数据报。　　
应用层负责处理特定的应用程序细节。比如下面的应用：
- Telnet：远程登录
- FTP：文件传输协议
- SMTP：简单邮件传送协议
- SNMP：简单网络管理协议

1.2 互联网的地址

　　互联网上的每个接口必须有一个唯一的 Internet 地址（也称为 IP 地址）。IP地址长32bit。IP地址具有一定的结构，五类不同的互联网地址格式如下图：

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　　由于互联网上的每个接口都必须有一个唯一的IP地址，因此必须要有一个管理机构为接入互联网的网络分配IP地址。这个管理机构就是互联网络信息中心（Internet Network Information Center），称作 InterNIC。InterNIC只分配网络号。主机号的分配由系统管理员来负责。InterNIC 由三部分组成：

注册服务：rs.internic.net
目录和数据库服务：ds.internic.net
信息服务：is.internic.net

IP地址有三类：
- 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
- 多播地址：目的端为同一组内的所有主机
DNS：域名系统，它为一个分布的数据库，由它来提供IP地址和主机名之间的映射信息。

1.3 封装

　　当应用程序用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）。过程如下图：

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TCP段（TCP segment）：TCP传给IP的数据单元称作TCP报文段或简称TCP段
IP数据报（IP datagram）：IP 传给网络接口层的数据单元
帧（Frame）：通过以太网传输的比特流称为帧
分组（packet）：IP 和网络接口层之间传送的数据单元。分组即可以是一个IP数据报，也可以是IP数据报的一个片（fragment）。
UDP数据报（UDP datagram）：UDP数据与TCP数据基本一致。只是UDP传给IP的信息单元称作UDP数据报，UDP的首部长为8字节
协议域：由于TCP、UDP、ICMP和IGMP都要向IP传送数据，因此IP必须在生成的IP首部中加入某种标识，以表明数据属于哪一层。IP在首部存入一个长度为 8 bit 的数值，称作协议域。1表示ICMP协议，2表示IGMP协议，6表示为TCP协议，17表示为UDP协议。
大多数应用程序都可以使用TCP或UDP来传送数据。运输层协议在生成报文首部时要存入一个应用程序标识符。TCP和UDP都用一个16 bit的端口号来不同的应用程序。TCP和UDP把源端口号和目的端口号分别存入报文首部中。
网络接口分别要发送和接收IP、ARP和RARP数据，因此必须在以太网帧首部中加入某种形式的标识，以指明生成数据的网络协议，因此，以太网的帧首部也有一个 16 bit 的帧类型数据。