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TCP/IP模型?

TCP/IP協(xié)議模型(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)，包含了一系列構(gòu)成互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，是Internet的核心協(xié)議。

TCP/IP協(xié)議族按照層次由上到下，層層包裝。最上面的是應(yīng)用層，這里面有http，ftp等我們熟悉的協(xié)議。而第二層則是傳輸層，TCP和UDP協(xié)議就在這個層次。第三層是網(wǎng)絡(luò)層，IP協(xié)議就在這里，它負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)加上IP地址和其他的數(shù)據(jù)以確定傳輸?shù)哪繕?biāo)。第四層是網(wǎng)絡(luò)接口層(數(shù)據(jù)鏈路層)，這個層次為待傳送的數(shù)據(jù)加入一個以太網(wǎng)協(xié)議頭，并進(jìn)行CRC編碼，為最后的數(shù)據(jù)傳輸做準(zhǔn)備。

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網(wǎng)絡(luò)接口層?

物理層負(fù)責(zé)0、1 bit流與物理設(shè)備電壓高低、光的閃滅之間的互換。數(shù)據(jù)鏈路層負(fù)責(zé)將0、1序列劃分為數(shù)據(jù)幀從一個節(jié)點傳輸?shù)脚R近的另一個節(jié)點,這些節(jié)點是通過MAC來唯一標(biāo)識的(MAC,物理地址，一個主機(jī)會有一個MAC地址)。

• 封裝成幀: 把網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)報加頭和尾，封裝成幀,幀頭中包括源MAC地址和目的MAC地址。

• 透明傳輸: 0bit填充轉(zhuǎn)義字符。

• 可靠傳輸: 在出錯率很低的鏈路上很少用，但是無線鏈路WLAN會保證可靠傳輸。

• 差錯檢測(CRC):接收者檢測錯誤,如果發(fā)現(xiàn)差錯，丟棄該幀。

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網(wǎng)絡(luò)層?

1.?IP協(xié)議

IP協(xié)議是TCP/IP協(xié)議的核心，所有的TCP，UDP，IMCP，IGMP的數(shù)據(jù)都以IP數(shù)據(jù)格式傳輸。要注意的是，IP不是可靠的協(xié)議，這是說，IP協(xié)議沒有提供一種數(shù)據(jù)未傳達(dá)以后的處理機(jī)制，這被認(rèn)為是上層協(xié)議：TCP或UDP要做的事情。

在數(shù)據(jù)鏈路層中我們一般通過MAC地址來識別不同的節(jié)點，而在IP層(網(wǎng)絡(luò)層)我們也要有一個類似的地址標(biāo)識，這就是IP地址。

32位IP地址分為網(wǎng)絡(luò)位和地址位，這樣做可以減少路由器中路由表記錄的數(shù)目，有了網(wǎng)絡(luò)地址，就可以限定擁有相同網(wǎng)絡(luò)地址的終端都在同一個范圍內(nèi)，那么路由表只需要維護(hù)一條這個網(wǎng)絡(luò)地址的方向，就可以找到相應(yīng)的這些終端了。

A類IP地址:0.0.0.0~127.0.0.0B類IP地址:128.0.0.1~191.255.0.0C類IP地址:192.168.0.0~239.255.255.0

2.ARP及RARP協(xié)議

ARP 是根據(jù)IP地址獲取MAC地址的一種協(xié)議。

ARP(地址解析)協(xié)議是一種解析協(xié)議，本來主機(jī)是完全不知道這個IP對應(yīng)的是哪個主機(jī)的哪個接口，當(dāng)主機(jī)要發(fā)送一個IP包的時候，會首先查一下自己的ARP高速緩存(就是一個IP-MAC地址對應(yīng)表緩存)。

如果查詢的IP－MAC值對不存在，那么主機(jī)就向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送一個ARP協(xié)議廣播包，這個廣播包里面就有待查詢的IP地址，而直接收到這份廣播的包的所有主機(jī)都會查詢自己的IP地址，如果收到廣播包的某一個主機(jī)發(fā)現(xiàn)自己符合條件，那么就準(zhǔn)備好一個包含自己的MAC地址的ARP包傳送給發(fā)送ARP廣播的主機(jī)。

而廣播主機(jī)拿到ARP包后會更新自己的ARP緩存(就是存放IP-MAC對應(yīng)表的地方)。發(fā)送廣播的主機(jī)就會用新的ARP緩存數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)鏈路層的的數(shù)據(jù)包發(fā)送工作。

RARP協(xié)議的工作與此相反，不做贅述。

3. ICMP協(xié)議

IP協(xié)議并不是一個可靠的協(xié)議，它不保證數(shù)據(jù)被送達(dá)，那么，自然的，保證數(shù)據(jù)送達(dá)的工作應(yīng)該由其他的模塊來完成。其中一個重要的模塊就是ICMP(網(wǎng)絡(luò)控制報文)協(xié)議。ICMP不是高層協(xié)議，而是IP層的協(xié)議。

當(dāng)傳送IP數(shù)據(jù)包發(fā)生錯誤。比如主機(jī)不可達(dá)，路由不可達(dá)等等，ICMP協(xié)議將會把錯誤信息封包，然后傳送回給主機(jī)。給主機(jī)一個處理錯誤的機(jī)會，這 也就是為什么說建立在IP層以上的協(xié)議是可能做到安全的原因。

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ping?

ping可以說是ICMP的最著名的應(yīng)用，是TCP/IP協(xié)議的一部分。利用“ping”命令可以檢查網(wǎng)絡(luò)是否連通，可以很好地幫助我們分析和判定網(wǎng)絡(luò)故障。

ping利用ICMP協(xié)議包來偵測另一個主機(jī)是否可達(dá)。原理是用類型碼為0的ICMP發(fā)請求，收到請求的主機(jī)則用類型碼為8的ICMP回應(yīng)。

ping程序用來計算間隔時間，并計算有多少個包被送達(dá)。用戶就可以判斷網(wǎng)絡(luò)大致的情況。我們可以看到， ping給出來了傳送的時間和TTL的數(shù)據(jù)。

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TCP/UDP?

TCP/UDP都是是傳輸層協(xié)議，但是兩者具有不同的特性，同時也具有不同的應(yīng)用場景。

1. UDP(面向報文)

面向報文的傳輸方式是應(yīng)用層交給UDP多長的報文，UDP就照樣發(fā)送，即一次發(fā)送一個報文。因此，應(yīng)用程序必須選擇合適大小的報文。若報文太長，則IP層需要分片，降低效率。若太短，會是IP太小。

2. TCP(面向字節(jié)流)

面向字節(jié)流的話，雖然應(yīng)用程序和TCP的交互是一次一個數(shù)據(jù)塊(大小不等)，但TCP把應(yīng)用程序看成是一連串的無結(jié)構(gòu)的字節(jié)流。TCP有一個緩沖，當(dāng)應(yīng)用程序傳送的數(shù)據(jù)塊太長，TCP就可以把它劃分短一些再傳送。

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TCP連接的建立和終止?

1.?三次握手

TCP是面向連接的，無論哪一方向另一方發(fā)送數(shù)據(jù)之前，都必須先在雙方之間建立一條連接。在TCP/IP協(xié)議中，TCP協(xié)議提供可靠的連接服務(wù)，連接是通過三次握手進(jìn)行初始化的。三次握手的目的是同步連接雙方的序列號和確認(rèn)號并交換 TCP窗口大小信息。

第一次握手：?建立連接。客戶端發(fā)送連接請求報文段，將SYN位置為1，Sequence Number 為x；然后，客戶端進(jìn)入SYN_SEND狀態(tài)，等待服務(wù)器的確認(rèn)；

第二次握手：?服務(wù)器收到SYN報文段。服務(wù)器收到客戶端的SYN報文段，需要對這個SYN報文段進(jìn)行確認(rèn)，設(shè)置Acknowledgment Number 為x+1(Sequence Number+1)；同時，自己還要發(fā)送SYN請求信息，將SYN位置為1，Sequence Number為y；服務(wù)器端將上述所有信息放到一個報文段(即SYN+ACK報文段)中，一并發(fā)送給客戶端，此時服務(wù)器進(jìn)入SYN_RECV狀態(tài)；

第三次握手：?客戶端收到服務(wù)器的SYN+ACK報文段。然后將Acknowledgment Number設(shè)置為y+1，向服務(wù)器發(fā)送ACK報文段，這個報文段發(fā)送完畢以后，客戶端和服務(wù)器端都進(jìn)入ESTABLISHED狀態(tài)，完成TCP三次握手。

2.四次揮手

當(dāng)客戶端和服務(wù)器通過三次握手建立了TCP連接以后，當(dāng)數(shù)據(jù)傳送完畢，肯定是要斷開TCP連接的啊。那對于TCP的斷開連接，這里就有了神秘的“四次分手”。

第一次分手：?主機(jī)1(可以是客戶端，也可以是服務(wù)器端)，設(shè)置Sequence Number，向主機(jī)2發(fā)送一個FIN報文段；此時，主機(jī)1進(jìn)入FIN_WAIT_1狀態(tài)；這表示主機(jī)1沒有數(shù)據(jù)要發(fā)送給主機(jī)2了；

第二次分手：?主機(jī)2收到了主機(jī)1發(fā)送的FIN報文段，向主機(jī)1回一個ACK報文段，Acknowledgment Number為Sequence Number加1；主機(jī)1進(jìn)入FIN_WAIT_2狀態(tài)；主機(jī)2告訴主機(jī)1，我“同意”你的關(guān)閉請求；

第三次分手：?主機(jī)2向主機(jī)1發(fā)送FIN報文段，請求關(guān)閉連接，同時主機(jī)2進(jìn)入LAST_ACK狀態(tài)；

第四次分手：?主機(jī)1收到主機(jī)2發(fā)送的FIN報文段，向主機(jī)2發(fā)送ACK報文段，然后主機(jī)1進(jìn)入TIME_WAIT狀態(tài)；主機(jī)2收到主機(jī)1的ACK報文段以后，就關(guān)閉連接；此時，主機(jī)1等待2MSL后依然沒有收到回復(fù)，則證明Server端已正常關(guān)閉，那好，主機(jī)1也可以關(guān)閉連接了。

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TCP流量控制?

如果發(fā)送方把數(shù)據(jù)發(fā)送得過快，接收方可能會來不及接收，這就會造成數(shù)據(jù)的丟失。所謂流量控制就是讓發(fā)送方的發(fā)送速率不要太快，要讓接收方來得及接收。

利用滑動窗口機(jī)制可以很方便地在TCP連接上實現(xiàn)對發(fā)送方的流量控制。

當(dāng)發(fā)送方收到接受窗口 win = 0 時，這時發(fā)送方停止發(fā)送報文，并且同時開啟一個定時器，每隔一段時間就發(fā)個測試報文去詢問接收方，打聽是否可以繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)了，如果可以，接收方就告訴他此時接受窗口的大小；如果接受窗口大小還是為0，則發(fā)送方再次刷新啟動定時器。

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總結(jié)

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