TCP/IP协议栈模型
- 将数据封装为帧(frame),帧是数据链路层的传送单位;
- 控制帧的传输,包括处理传输差错,调节发送速率与接收方相匹配;
- 在两个网络实体之间提供数据链路通路的建立、维持和释放的管理。
- 每一端必须知道对端的 IP 地址,没有办法把本端 IP 地址传递给对端;
- 数据帧中无类型字段,当一条串行线路使用 SLIP 时则不能使用其他协议;
- SLIP 数据帧中无 checksum,只能依靠上层协议来发现和纠正错误。
- 不可靠:IP 协议不能保证数据包能成功地到达目的地,它仅提供传输服务。当发生某种错误时,IP 协议会丢弃该数据包。传输的可靠性全由上层协议(如TCP)来提供。
- 无连接:IP 协议对每个数据包的处理是相互独立的。这也说明, IP 数据包可以不按发送顺序接收。
- 1、搜索路由表,如果能找到和目的 IP 地址完全一致的主机,则将 IP 数据报发向该主机;
- 2、搜索路由表,如果匹配主机失败,则匹配同子网的路由器(这需要子网掩码的协助)。如果找到路由器,则将 IP 该数据报发向该路由器;
- 3、搜索路由表,如果匹配同子网路由器失败,则匹配同网络号路由器,如果找到路由器,则将该 IP 数据报发向该路由器;
- 4、如果以上都失败了,就搜索默认路由,如果默认路由存在,则发报;
- 6、如果都失败了,就丢掉这个包;
- 7、接收到数据报的路由器再按照它自己的路由表继续转发,直到数据报被转发到目的主机;
- 8、如果在转发过程中,IP 数据报的 TTL(生命周期)已经被减为 0,则该 IP 数据报就被抛弃。
- 当主机要发送一个 IP 数据报的时候,会首先查询一下自己的 ARP 缓存表;
- 如果在 ARP 缓存表中找到对应的 MAC 地址,则将 IP 数据报封装为数据帧,把 MAC 地址放在帧首部,发送数据帧;
- 如果查询的 IP-MAC 值对不存在,那么主机就向网络中广播发送一个 ARP 请求数据帧,ARP 请求中包含待查询 IP 地址;
- 网络内所有收到 ARP 请求的主机查询自己的 IP 地址,如果发现自己符合条件,就回复一个 ARP 应答数据帧,其中包含自己的 MAC 地址;
- 收到 ARP 应答后,主机将其 IP - MAC 对应信息存入自己的 ARP 缓存,然后再据此封装 IP 数据报,再发送数据帧。
- 常见的应用程序占用的系统端口号:
应用层协议: | FTP | TELNET | SMTP | DNS | TFTP | HTTP | SNMP |
系统端口号: | 21 | 23 | 25 | 53 | 69 | 80 | 161 |
- (1).UDP 是无连接的,发送数据之前不需要建立连接(而 TCP 需要),减少了开销和时延。
- (2).UDP尽最大努力交付,不保证交付可靠性。
- (3).UDP 是面向报文的,对于应用层交付的数据,只做很简单的封装(8 字节 UDP 报头),首部开销小。
- (4).UDP 没有拥塞控制,出现网络拥塞时发送方也不会降低发送速率。这种特性对某些实时应用是很重要的,比如 IP 电话,视频会议等,它们允许拥塞时丢失一些数据,因为如果不抛弃这些数据,极可能造成时延的累积。
- (5).UDP 支持一对一、一对多、多对一和多对多的交互通信。
- (1) TCP 提供 可靠的 数据传输服务,TCP 是 面向连接的 。应用程序在使用 TCP 通信之前,先要建立连接,TCP建立连接三次握手,释放连接四次握手。
- (2) TCP 连接是 点对点 的,一条 TCP 连接只能连接两个端点。
- (3) TCP 提供可靠传输,无差错、不丢失、不重复、按顺序。
- (4) TCP 提供 全双工 通信,允许通信双方任何时候都能发送数据,因为 TCP 连接的两端都设有发送缓存和接收缓存。
- (5) TCP 面向 字节流 。TCP 并不知道所传输的数据的含义,仅把数据看作一连串的字节序列,它也不保证接收方收到的数据块和发送方发出的数据块具有大小对应关系。
- (1) 客户端发出请求连接报文段,其中报头控制位 SYN=1,初始序号 seq=x。客户端进入 SYN-SENT(同步已发送)状态。
- (2) 服务端收到请求报文段后,向客户端发送确认报文段。确认报文段的首部中 SYN=1,ACK=1,确认号是 ack=x+1,同时为自己选择一个初始序号 seq=y。服务端进入 SYN-RCVD(同步收到)状态。
- (3) 客户端收到服务端的确认报文段后,还要给服务端发送一个确认报文段。这个报文段中 ACK=1,确认号 ack=y+1,而自己的序号 seq=x+1。这个报文段已经可以携带数据,如果不携带数据则不消耗序号,则下一个报文段序号仍为 seq=x+1。
- (1) 此时 TCP 连接两端都还处于 ESTABLISHED 状态,客户端停止发送数据,并发出一个 FIN 报文段。首部 FIN=1,序号 seq=u(u 等于客户端传输数据最后一字节的序号加 1)。客户端进入 FIN-WAIT-1(终止等待 1)状态。
- (2) 服务端回复确认报文段,确认号 ack=u+1,序号 seq=v(v 等于服务端传输数据最后一字节的序号加 1),服务端进入 CLOSE-WAIT(关闭等待)状态。现在 TCP 连接处于半开半闭状态,服务端如果继续发送数据,客户端依然接收。
- (3) 客户端收到确认报文,进入 FIN-WAIT-2 状态,服务端发送完数据后,发出 FIN 报文段,FIN=1,确认号 ack=u+1,然后进入 LAST-ACK(最后确认)状态。
- (4) 客户端回复确认确认报文段,ACK=1,确认号 ack=w+1(w 为半开半闭状态时,收到的最后一个字节数据的编号) ,序号 seq=u+1,然后进入 TIME-WAIT(时间等待)状态。
- (1) TCP 报文段的长度可变,根据收发双方的缓存状态、网络状态而调整。
- (2) 当 TCP 收到发自 TCP 连接另一端的数据,它将发送一个确认。
- (3) 当 TCP 发出一个段后,它启动一个定时器,等待目的端确认收到这个报文段,如果不能及时收到一个确认,将重发这个报文段。这就是稍后介绍的超时重传。
- (4) TCP 将保持它首部和数据的检验和。如果通过检验和发现报文段有差错,这个报文段将被丢弃,等待超时重传。
- (5) TCP 将数据按字节排序,报文段中有序号,以确保顺序的正确性。
- (6) TCP 还能提供流量控制。TCP 连接的每一方都有收发缓存。TCP 的接收端只允许另一端发送接收端缓冲区所能接纳的数据。这将防止较快主机致使较慢主机的缓冲区溢出。
- FTP 只提供文件传输的基本服务,它采用 客户端—服务器 的方式,一个 FTP 服务器可同时为多个客户端提供服务。
- 在进行文件传输时,FTP 的客户端和服务器之间会建立两个 TCP 连接:21 号端口建立控制连接,20 号端口建立数据连接。
- FTP 的传输有两种方式:ASCII 传输模式和二进制数据传输模式。
- 点击一个链接后,浏览器向服务器发起 TCP 连接;
- 连接建立后浏览器发送 HTTP 请求报文,然后服务器回复响应报文;
- 浏览器将收到的响应报文内容显示在网页上;
- 报文收发结束,关闭 TCP 连接。
- 1xx 表示通知信息,如收到或正在处理。
- 2xx 表示成功接收。
- 3xx 表示重定向。
- 4xx 表示客户的差错,如 404 表示网页未找到。
- 5xx表示服务器的差错,如常见的 502 Bad Gateway。
- TFTP 可用于 UDP 环境;比如当需要将程序或者文件同时向许多机器下载时就往往需要使用到 TFTP 协议。
- TFTP 代码所占的内存较小,这对于小型计算机或者某些特殊用途的设备来说是很重要的,TFTP 具有更多的灵活性,也减少了开销。
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