TCP-IP(卷1)阅读笔记

TCP/IP详解（卷1）阅读笔记目录1.TCP/IP协议族分层............................................................................................................22.IP地址................................................................................................................................33.封装....................................................................................................................................34.分用....................................................................................................................................45.总结几个名词的区别........................................................................................................46.IP网际协议........................................................................................................................47.IP选路................................................................................................................................58.TCP传输控制协议.............................................................................................................69.TCP如何进行流量控制.....................................................................................................910.TCP拥塞控制...................................................................................................................9几个常见的名词TCP/IP：通常是指一个协议族，是一组不同层次上的多个协议的组合，TCP/IP协议族通常分为四层即应用层，运输层，网络层，链路层。TCP协议：是TCP/IP协议族中的一种运输层的协议，可以为两台主机提供高可靠性的数据通信，其工作主要包括把应用程序交给它的数据分成合适的小块交给网络层，以及在接收数据的过程中确认接收到的分组，设置发送最后确认分组的超时时钟等。1.TCP/IP协议族分层图1：协议分层网络接口层这是TCP/IP软件的最低层，负责接收IP数据报并通过网络发送之，或者从网络上接收物理帧，抽出IP数据报，交给IP层。网络层(InternetLayer)是整个体系结构的关键部分，其功能是使主机可以把分组发往任何网络，并使分组独立地传向目标。这些分组可能经由不同的网络，到达的顺序和发送的顺序也可能不同。高层如果需要顺序收发，那么就必须自行处理对分组的排序。互联网层使用因特网协议(IP，InternetProtocol)。TCP/IP参考模型的互联网层和OSI参考模型的网络层在功能上非常相似。传输层(TramsportLayer)使源端和目的端机器上的对等实体可以进行会话。在这一层定义了两个端到端的协议：传输控制协议(TCP，TransmissionControlProtocol)和用户数据报协议(UDP，UserDatagramProtocol)。TCP是面向连接的协议，它提供可靠的报文传输和对上层应用的连接服务。为此，除了基本的数据传输外，它还有可靠性保证、流量控制、多路复用、优先权和安全性控制等功能。UDP是面向无连接的不可靠传输的协议，主要用于不需要TCP的排序和流量控制等功能的应用程序。应用层(ApplicationLayer)包含所有的高层协议，包括：虚拟终端协议(TELNET，TELecommunicationsNETwork)、文件传输协议(FTP，FileTransferProtocol)、电子邮件传输协议(SMTP，SimpleMailTransferProtocol)、域名服务(DNS，DomainNameService)、网上新闻传输协议(NNTP，NetNewsTransferProtocol)和超文本传送协议(HTTP，HyperTextTransferProtocol)等。TELNET允许一台机器上的用户登录到远程机器上，并进行工作；FTP提供有效地将文件从一台机器上移到另一台机器上的方法；SMTP用于电子邮件的收发；DNS用于把主机名映射到网络地址；NNTP用于新闻的发布、检索和获取；HTTP用于在上获取主页。2.IP地址通常所说的IP地址是指IPv4地址，地址长32bit。根据网络ID的不同将IP地址分为5类，其地址格式如图2，各类地址范围如图3。图2：IP地址分类图3：各类IP地址范围数据在互联网上的发送和接收过程3.封装图4：数据封装过程应用程序使用TCP传输数据时，数据被送入协议栈，然后逐渐通过每一层，直到被当做一串比特流送入网络。其中每层收到数据都要增加首部信息（有时还有尾部信息）。以太网对封装完成的数据帧长度要求是在46~1500字节之间。4.分用分用是封装的逆过程，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层向上升，同时去掉各层协议加上的报文首部。每层协议通过检查报文首部协议标识来确定接收数据的上层协议。5.总结几个名词的区别数据包“包”（packet）是TCP/IP协议通信传输中网络层的数据单位，是指“自包含的，带有寻址信息的，可独立从数据源行走到目标计算机，而不需要依赖早期源和目标计算机之间交换信息以及传输网络的数据包”数据报面向无连接的数据传输，工作过程类似于报文交换。采用数据报方式传输时，被传输的分组称为数据报。TCP封装的叫做数据段，UDP封装的叫做数据报。数据帧数据链路层的协议数据单元。为了保证数据的可靠传输，把数据封装成帧。报文报文是网络中交换与传输的数据单元，也是网络传输的单位。报文包含了将要发送的完整数据信息，其长度不一致。报文在传输过程中会不断封装成分组、包、帧来传输，封装方式是添加报文头。分组在数据网络中，是在网络中传输的二进制格式的一个个体。为了提高通信性能和可靠性，每条发送在两个网络设备之间的信息通常被分为一些分组。信元专用于ATM网络，原点到目的节点传输的是信元，信元是一种特殊数据结构，不同于普通网络的帧或包，因为帧和包是变长的，而ATM信元是定长的，长度只有53个字节，其中五个字节是信元头，48个字节是信息段。信息段中可以是各类业务的用户数据，信元头包含各种控制信息。数据段通常指起始点和目的地都是传输层的信息单元。6.IP网际协议IP协议：是TCP/IP协议族中的一种网络层协议，主要提供不可靠、无连接的数据报传送服务。不可靠是指IP协议不处理数据可靠性问题，涉及到可靠性问题必须由上层协议（如TCP）解决。无连接IP处理的每个数据报是相互独立的，独立进行路由选择，也不处理数据报的顺序关系。7.IP选路路由选择算法路由选择算法是用于获取路由表中路由的方法，从算法能否随网络通信量或拓扑自适应进行调整来分，可以分为两类。静态路由算法也叫非自适应路由选择算法，其特点是简单和开销小，但不能适应网络的变化。动态路由算法也叫自适应路由选择算法，其特点是适应网络变化，其实现复杂，开销也大。自治系统因特网将整个互联网划分成许多较小的自治系统，一般简称为AS。自治系统有以下特点：1）自治系统有权决定自己的路由选择协议2）所有的网络都属于一个行政单位管辖3）所有的路由器在本自治系统内都必须是连通的路由选择协议分类1）内部网关协议IGP即在一个自治系统内部使用的路由选择协议。目前这类路由选择协议使用的最多，如RIP和OSPF协议。2）外部网关协议BGP若源站和目的站处在不相同的自治系统中，当数据报传到一个自治系统的边界时，就需要使用外部网关协议将路由选择信息传递到另一个自治系统中。目前外部网关协议使用最多的是BGP-4.RIP：选路信息协议路由信息协议RIP是一种分布式的基于距离向量的路由选择协议，是因特网标准协议。RIP协议将“距离”定义如下：从一路由器到直接连接的网络的距离定义为1，从一路由器到非直接链接的网络的距离定义为所经过的路由器加1。因此，直接链接的网络的距离定义为1。RIP允许一条路径最多只能包含15个路由器。因此距离的最大值为16，相当于不可达。可见RIP只适用于小型互联网。RIP的距离向量算法为（Bellman-Ford算法）（详情请谷歌or查阅算法导论）RIP协议报文格式：RIP协议使用运输层的用户数据报UDP进行传送。命令字段：1表示请求路由信息，2表示请求路由信息的响应或未被请求而发出的路由更新协议必为0字段：用来四字节对齐地址族标识符：该字段用来标识所使用的地址协议路由标记：填入自治系统的编号，这是因为考虑到有可能收到本自治系统以外的路由选择信息。8.TCP传输控制协议1、TCP提供一种面向连接的，可靠的字节流服务。通过三次握手建立连接。包含多种规则来保障通信链路的可靠性，主要有以下几点：（1）应用数据分割成TCP认为最适合发送的数据块。这部分是通过“MSS”（最大数据包长度）选项来控制的，通常这种机制也被称为一种协商机制，MSS规定了TCP传往另一端的最大数据块的长度。MSS只能出现在SYN报文段中，若一方不接收来自另一方的MSS值，则MSS就定为536字节。一般来讲，在不出现分段的情况下，MSS值还是越大越好，这样可以提高网络的利用率。（2）重传机制。设置定时器，等待确认包。（3）对首部和数据进行校验。（4）TCP对收到的数据进行排序，然后交给应用层。（5）TCP的接收端丢弃重复的数据。（6）TCP还提供流量控制。2.TCP包的首部：（1）若不计选项字段，TCP的首部占20个字节。（2）源端口号以及目的端口号用于寻找发端和接收端的进程，一般来讲，通过端口号和IP地址，可以唯一确定一个TCP连接，在网络编程中，通常被称为一个socket接口。（3）序号是用来标识从TCP发端向TCP接收端发送的数据字节流。（4）确认序号包含发送确认的一端所期望收到的下一个序号，因此，确认序号应该是上次已经成功收到数据字节序号加1.（5）首部长度指出了TCP首部的长度值，若不存在选项，则这个值为20字节。（6）标志位(flag)：URG:紧急指针有效ACK：确认序号有效PSH：接收方应尽快将这个报文段交给应用层RST：重建连接SYN：同步序号用来发起一个连接FIN：发端完成发送任务（主动关闭）3、TCP的连接与终止过程：（1）三次握手：建立一个TCP连接，必须经历三次握手过程，其中发送第一个SYN的一端将执行主动打开，接收这个SYN并发回下一个SYN的另一端执行被动打开。（2）四次释放：要释放一个TCP连接，需要通过四次握手过程，这是由TCP的半关闭特性造成的，因为TCP连接是全双工的