TCP/IP协议精华笔记

1、简介

　　TCP/IP协议并非单指TCP协议、IP协议，它是一组包括TCP协议和IP协议，UDP（User Datagram Protocol）协议、ICMP（Internet Control Message Protocol）协议和其他一些协议的协议组（是一个协议集合），大家叫的时候方便说，所以统称为TCP/IP。

2、整体构架

　　TCP/IP协议并不完全符合OSI的七层参考模型。传统的开放式系统互连参考模型，是一种通信协议的7层抽象的参考模型,其中每一层执行某一特定任务。该模型的目的是使各种硬件在相同的层次上相互通信。这7层是:物理层、数据链路层、网路层、传输层、话路层、表示层和应用层。而TCP/IP通讯协议采用了4层的层级结构，每一层都呼叫它的下一层所提供的网络来完成自己的需求。这4层分别为：

　　应用层：应用程序间沟通的层，如简单电子邮件传输（SMTP）、文件传输协议（FTP）、网络远程访问协议（Telnet）等。

　　传输层：在此层中，它提供了节点间的数据传送服务，如传输控制协议（TCP）、用户数据报协议（UDP）等，TCP和UDP给数据包加入传输数据并把它传输到下一层中，这一层负责传送数据，并且确定数据已被送达并接收。

　　互连网络层：负责提供基本的数据封包传送功能，让每一块数据包都能够到达目的主机（但不检查是否被正确接收），如网际协议（IP）。

　　网络接口层：对实际的网络媒体的管理，定义如何使用实际网络（如Ethernet、Serial Line等）来传送数据。

【图片出自：http://www.cnblogs.com/roverliang/p/5176456.html】

TCP/IP通信数据流

相对应的一些协议

3、TCP/IP中的协议

　　3.1、IP协议　

　　IP(Internet protocol),这里的IP不是值得我们通常所说的192.168.1.1，这个IP指的是一种协议，是TCP/IP的心脏，也是网络层中最重要的协议。

　　IP层接收由更低层（网络接口层例如以太网设备驱动程序）发来的数据包，并把该数据包发送到更高层---TCP或UDP层；相反，IP层也把从TCP或UDP层接收来的数据包传送到更低层。IP数据包是不可靠的，因为IP并没有做任何事情来确认数据包是按顺序发送的或者没有被破坏。IP数据包中含有发送它的主机的地址（源地址）和接收它的主机的地址（目的地址）。

　　IP协议的作用在于把各种数据包准确无误的传递给对方，其中两个重要的条件是IP地址，和MAC地址（Media Access Control Address）。由于IP地址是稀有资源，不可能每个人都拥有一个IP地址，所以我们通常的IP地址是路由器给我们生成的IP地址，路由器里面会记录我们的MAC地址。而MAC地址是全球唯一的，除去人为因素外不可能重复。举一个现实生活中的例子，IP地址就如同是我们居住小区的地址，而MAC地址就是我们住的那栋楼那个房间那个人。关于MAC地址，可点击连接，查看百度。以下内容摘抄自《图解HTTP》

使用 ARP 协议凭借 MAC 地址进行通信

IP 间的通信依赖 MAC 地址。在网络上，通信的双方在同一局域网（LAN）内的情况是很少的，通常是经过多台计算机和网络设备中转才能连接到对方。而在进行中转时，会利用下一站中转设备的 MAC 地址来搜索下一个中转目标。这时，会采用 ARP 协议（Address Resolution Protocol）。ARP 是一种用以解析地址的协议，根据通信方的 IP 地址就可以反查出对应的 MAC 地址

你向另外一台电脑发送一条信息，怎么再茫茫人海中瞬间找到对方，以下是图示：

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　　3.2、TCP协议

　　如果说IP协议是找到对方的详细地址。那么TCP协议就是把安全的把东西带给对方。各有分工，互不冲突。

　　按层次分，TCP属于传输层，提供可靠的字节流服务。什么叫字节流服务呢？这个名字听起来让人不知所以然，下面听下我通俗的解释。所谓的字节流，其实就类似于信息切割。比如你是一个卖自行车的，你要去送货。安装好的自行车，太过庞大，又不稳定，容易损伤。不如直接把自行车拆开来，每个零件上都贴上收货人的姓名。最后送到后按照把属于同一个人的自行车再组装起来，这个拆解、运输、拼装的过程其实就是TCP字节流的过程。

严谨的学术表达：

所谓的字节流服务（Byte Stream Service）是指，为了方便传输，将大块数据分割成以报文段（segment）为单位的数据包进行管理。而可靠的传输服务是指，能够把数据准确可靠地传给对方。一言以蔽之，TCP 协议为了更容易传送大数据才把数据分割，而且 TCP 协议能够确认数据最终是否送达到对方。

　　【向上传】

　　如果IP数据包中有已经封好的TCP数据包，那么IP将把它们向‘上’传送到TCP层。TCP将包排序并进行错误检查，同时实现虚电路间的连接。TCP数据包中包括序号和确认，所以未按照顺序收到的包可以被排序，而损坏的包可以被重传。

　　TCP将它的信息送到更高层的应用程序，例如Telnet的服务程序和客户程序。

　　【向下传】

　　应用程序轮流将信息送回TCP层，TCP层便将它们向下传送到IP层，设备驱动程序和物理介质，最后到接收方。

【图解：】

　　为了确保信息能够确保准确无误的到达，TCP采用了著名的三次握手策略（three-way handshaking）：

　　【图片来自：http://www.cnblogs.com/roverliang/p/5176456.html】

第一次握手：客户端发送syn包(seq=x)到服务器，并进入SYN_SEND状态，等待服务器确认;

第二次握手：服务器收到syn包，必须确认客户的SYN(ack=x+1)，同时自己也发送一个SYN包(seq=y)，即SYN+ACK包，此时服务器进入SYN_RECV状态;

第三次握手：客户端收到服务器的SYN+ACK包，向服务器发送确认包ACK(ack=y+1)，此包发送完毕，客户端和服务器进入ESTABLISHED状态，完成三次握手。

握手过程中传送的包里不包含数据，三次握手完毕后，客户端与服务器才正式开始传送数据。理想状态下，TCP连接一旦建立，在通信双方中的任何一方主动关闭连接之前，TCP 连接都将被一直保持下去。

　　3.3、UDP协议

　　UDP与TCP位于同一层，是"面向非连接"协议，即在正式通信前不必与对方先建立连接，不管对方状态就直接发送。与手机短信非常相似:你在发短信的时候，只需要输入对方手机号就OK了。

　　因此，UDP不被应用于那些使用虚电路的面向连接的服务，UDP主要用于那些面向查询---应答的服务，例如NFS。相对于FTP或Telnet，这些服务需要交换的信息量较小。使用UDP的服务包括NTP（网落时间协议）和DNS（DNS也使用TCP）。

　　欺骗UDP包比欺骗TCP包更容易，因为UDP没有建立初始化连接（也可以称为握手）（因为在两个系统间没有虚电路），也就是说，与UDP相关的服务面临着更大的危险。

　　3.4、DNS协议

　　DNS(Domain names System) 和HTTP协议一样是处于应用层的服务，提供域名到IP地址之间的解析服务。

　　互联网之间是通过IP地址通信的，但是IP地址并不符合认得记忆习惯，人喜欢记忆有意义的字词。所以DNS服务就为了解决这个问题而生了。其实很好理解，形如我们电脑中host文件。

　　192.168.95.11 test.com

　　当我们访问test.com 的时候，电脑便不会去外网服务器上查询了，直接去访问192.168.95.11。这是一个简单的域名劫持，足以说明DNS的涵义了。

4、网页访问图解

下面是我们访问一个网页，各种协议在里面起的作用。

【图片来自：http://www.cnblogs.com/roverliang/p/5176456.html】

5、参考文献

《HTTP协议—— 简单认识TCP/IP协议》
《简述TCP/IP模型的TCP/IP协议族》

PS：本菜鸟刚接触TCP/IP协议没多久，并没有这么牛逼达到融会贯通的地步。在学习TCP/IP协议的时候参考研究了大牛roverliang所写的一篇文章，以及参考了网上各个大神的博客文章，取各精华所在记录成笔记，就汇聚了这篇文章，仅仅是个人笔记，同时也供大家参考学习。

（以上是自己的一些见解，若有不足或者错误的地方请各位指出）

作者：那一叶随风 http://www.cnblogs.com/phpstudy2015-6/

原文地址：http://www.cnblogs.com/phpstudy2015-6/p/6805759.html

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