TCP/IP详解 读书笔记（一）：概述

分层

网络协议通常分不同层次进行开发，每一层负责不同的职责，一个协议簇指的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：

1. 链路层：主要是处理与电缆或其他传输媒介的物理接口细节；
2. 网络层：处理分组在网络中的活动，例如分组的选路；在TCP/IP协议簇中包括IP协议（网际协议）、ICMP协议（Internet互联网控制报文协议）、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对端的通信。TCP/IP协议簇中有两个协议：TCP（传输控制协议）与UDP（用户数据报协议）。
4. 应用层：主要负责处理特定的应用程序细节，比如Telnet远程登录、FTP文件传输、SMTP简单邮件传输协议、SNMP简单网络管理协议。

一般而言，应用程序通常是一个用户进程，下三层一般在操作系统内核中执行。应用层关系应用程序的细节，对传输过程一无所知；而下三层处理所有的通信细节，对应用程序的细节一无所知。

TCP/IP的分层

以下为《TCP/IP详解》中会介绍到的网络协议。



IP协议是一种不可靠的网络层协议，在《计算机网络：自顶向下方法》中，称IP为“尽力而为”的协议，也就是说它没有保证一定会传输到正确的主机。

TCP协议是一种可靠的传输层协议，其使用IP作为网络层协议，因为IP并不是一个传输协议，所以TCP为了保持可靠性，做了很多用来保证准确性的处理。

UDP协议是一种不可靠的协议，其使用IP作为网络层协议。

ICMP协议是一个IP协议的附属协议，IP层用它来与其他主机或者路由器交换错误报文和其他重要信息。

IGMP是Internet组管理协议，用来将一个UDP数据报多播到多个主机。

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（MAC地址）。

互联网的地址

最初的互联网地址（IP地址）是分为5类的，但是当时并没有想到互联网最后会是一个全球性的网络，导致这样分类会产生IP耗尽的问题。



网络号为一个32bit的数字，我们常见的网络号是xxx.xxx.xxx.xxx，是因为32位的地址通常写成四个十进制的数字，每一个整数代表了一个字节，称为“点分十进制表示法”。

域名地址

很明显，对于机器存储方便的32bit数字，哪怕是使用了点分十进制表示法，对于人类而言还是不好记忆，所以DNS便出现了，其相当于是一个全球性的分布式数据库，存储的便是域名与IP地址之间的映射。

封装

当应用程序通过TCP传送数据的时候，数据被送入协议栈内，然后逐个通过每一层直到被当做一串比特流送入网络。每一层都需要加一些首部信息，可能还会有尾部信息。

• TCP传给IP的数据单元：TCP段；
• IP传给网络接口层的数据单元：IP数据报；
• 通过以太网传输的比特流：帧；
  
  

分用

当目的主机收到一个以太网数据帧时，数据开始从协议栈中由底向上一步步去掉各种协议加上的报文首部，并且检查报文首部中的协议标识，以确定接收数据的上层协议。这个过程称其为分用。

客户-服务器模型

网络应用程序一般在编写的时候都假设一端为客户，另外一端为服务器，目的是为了让服务器为客户提供一些特定服务。

该服务可以分为两种：重复型和并发型；

重复型

一个重复型服务器一般交互步骤如下：

1. 等待客户请求；
2. 处理客户请求；
3. 发送响应给客户；
4. 重复上述流程；

重复型服务器在2状态无法为其他客户机提供服务。

并发型

1. 等待一个客户请求；
2. 启动一个服务器来处理客户请求，可能生成新的进程、任务、线程。生成的新服务器对客户的全部请求进行处理。处理完毕终止服务器；
3. 重复上述流程；