Internet与TCPIP协议基础解析
TCPIP的知识梳理（按四层结构体系描述）
TCPIP的知识梳理（按四层结构体系描述）TCP/IP协议TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol，传输控制协议/⽹际协议）是指能够在多个不同⽹络间实现信息传输的协议簇。
TCP/IP协议不仅仅指的是TCP 和IP两个协议，⽽是指⼀个由FTP、SMTP、TCP、UDP、IP等协议构成的协议簇，只是因为在TCP/IP协议中TCP协议和IP协议最具代表性，所以被称为TCP/IP协议。
TCP/IP传输协议是严格来说是⼀个四层的体系结构，应⽤层、传输层、⽹络层和数据链路层都包含其中。
OSI参考模型与TCP/IP四层模型对⽐ ⼀、应⽤层协议该层存在的协议：HTTP,DNS,FTP,Telnet,SMTP,RIP,NFSHTTP协议：（后⾯专门⽤⼀篇⽂章详解HTTP和HTTPS）HTTP (HyperText Transfer Protocol 超⽂本传输协议) 基于 TCP，使⽤端⼝号 80 或 8080。
每当你在浏览器⾥输⼊⼀个⽹址或点击⼀个链接时，浏览器就通过 HTTP 协议将⽹页信息从服务器提取再显⽰出来，这是现在使⽤频率最⼤的应⽤层协议。
这个原理很简单：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。
HTTP 报⽂会被传输层封装为 TCP 报⽂段，然后再被 IP 层封装为 IP 数据报。
HTTP 报⽂的结构：可见报⽂分为 3 部分：(1)开始⾏：⽤于区分是请求报⽂还是响应报⽂，请求报⽂中开始⾏叫做请求⾏，⽽响应报⽂中，开始⾏叫做状态⾏。
在开始⾏的三个字段之间都⽤空格分开，结尾处 CRLF 表⽰回车和换⾏。
(2)⾸部⾏：⽤于说明浏览器、服务器或报⽂主体的⼀些信息。
(3)实体主体：请求报⽂中通常不⽤实体主体。
理解tcpip[指南]
![理解tcpip[指南]](https://img.taocdn.com/s3/m/ac0df152e55c3b3567ec102de2bd960590c6d92b.png)
一.了解TCP/IPInternet是由上亿台计算机互联组成的，要能正确地访问每台机器、使数据在Internet中正确传播需要一个协议进行控制。
Internet使用的这一协议就是TCP/IP。
什么是TCP/IP 这是一组通信协议的代名词。
它本身指两个协议：TCP网络传输控制协议，IP网际协议。
IP（网间协议）：Internet将消息从一个主机传递到另一个主机使用的协议称为网间协议（IP），这是Internet网络协议。
网间协议负责将消息发送到指定接收主机。
可以使用广域网或局域网，高速网或低速网，无线网或有线网等几乎所有类型的网络通信技术。
TCP（传输控制协议）：消息在传送时被分割成一个个的小包，传输控制协议（TCP）负责收集这些信息包，并将其按适当的次序放好来发送，在接收端收到后再将其正确地还原。
传输控制协议处理了IP协议中没有处理的通信问题，向应用程序提供可靠的通信连接，能够自动适应网络的变化。
它保证数据包在传送中正确无误。
在Internet中，网间协议和传送协议配合工作，即我们常说的TCP/IP协议。
TCP/IP协议采用层次体系结构，从上而下分为应用层，传输层，网际层和数据链路层，每一层都实现特定的网络功能。
如图1（图1见TCP/IP分层模型.doc）所示。
数据链路层数据链路层提供了TCP/IP与各种物理网络的接口。
物理网络指的是各种局域网和广域网,如Ethernet和X.25公共分组交换网等。
其还为网络层提供服务。
网际层网际层解决了计算机与计算机之间的通信问题，这一层的通信协议统一为IP协议。
IP协议具有以下几个功能：管理Internet地址：Internet上的计算机都要有唯一的地址，即IP地址。
路由选择功能：数据在传输过程中要由IP通过路由选择算法，在发送方和接送方之间选择一条最佳的路径。
数据的分片和重组：数据在传送过程中要经过多个网络，每个网络所规定的分组长度不一定相同。
因此，当数据经过分组长度较小的网络时，就要分割成更小的段。
以太网及TCPIP通俗理解
1 以太网------EtherNet：---------------------------参考图解以太网最早由Xerox（施乐）公司创建，于1980年DEC、lntel和Xerox三家公司联合开发成为一个标准。
以太网是应用最为广泛的局域网，包括标准的以太网（10Mbit/s)、快速以太网（100Mbit/s）和10G（10Gbit/s）以太网，采用的是CSMA/CD访问控制法，它们都符合IEEE802.3。
IEEE 802.3标准IEEE802.3规定了包括物理层的连线、电信号和介质访问层协议的内容。
以太网是当前应用最普遍的局域网技术，它很大程度上取代了其他局域网标准。
如令牌环、FDDI和ARCNET。
历经100M以太网在上世纪末的飞速发展后，目前千兆以太网甚至10G以太网正在国际组织和领导企业的推动下不断拓展应用范围。
常见的802.3应用为：10M: 10base-T （铜线UTP模式）100M: 100base-TX （铜线UTP模式）100base-FX（光纤线）1000M: 1000base-T（铜线UTP模式）2 UIP协议：uIP由瑞典计算机科学学院(网络嵌入式系统小组)的Adam Dunkels 开发。
其源代码由C 语言编写，并完全公开，uIP 的最新版本是1.0 版本，本指南移植和使用的版本正是此版本。
uIP协议栈去掉了完整的TCP/IP中不常用的功能，简化了通讯流程，但保留了网络通信必须使用的协议，设计重点放在了IP/TCP/ICMP/UDP/ARP这些网络层和传输层协议上，保证了其代码的通用性和结构的稳定性。
由于uIP协议栈专门为嵌入式系统而设计，因此还具有如下优越功能：1）代码非常少，其协议栈代码不到6K，很方便阅读和移植。
2）占用的内存数非常少，RAM 占用仅几百字节。
3）其硬件处理层、协议栈层和应用层共用一个全局缓存区，不存在数据的拷贝，且发送和接收都是依靠这个缓存区，极大的节省空间和时间。
tcpip协议的原理与应用
TCP/IP协议的原理与应用1. TCP/IP协议简介TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）是互联网的核心协议簇，也是当前广泛应用于网络通信的协议。
1.1 TCP/IP协议的组成TCP/IP协议由两个部分组成，分别是TCP（Transmission Control Protocol）和IP（Internet Protocol）。
1.2 TCP/IP协议的特点TCP/IP协议具有以下特点：•可靠性：TCP协议采用可靠的传输机制，确保数据的完整性和顺序。
•无连接：TCP/IP协议是无连接的，即通信双方在发送数据前不需要建立连接。
•面向字节流：TCP/IP协议将数据视为字节流进行传输。
•灵活性：TCP/IP协议可以应用于各种不同的网络环境和应用场景。
2. TCP协议原理TCP（Transmission Control Protocol）是一种基于连接的协议，它在发送和接收数据时保证数据的可靠性。
2.1 TCP协议的可靠性机制TCP协议实现可靠性的机制包括以下几个方面：•序列号和确认机制：TCP协议使用序列号对数据进行编号，并通过确认机制确保接收方正确收到数据。
•滑动窗口机制：TCP协议使用滑动窗口机制控制数据的流量，以避免数据拥塞。
•数据校验和：TCP协议使用数据校验和机制来检测传输过程中是否发生数据错误。
•超时重传机制：如果发送方在一定时间内没有收到接收方的确认信息，将会重传相应的数据。
2.2 TCP协议的连接建立和断开过程TCP协议的连接建立过程如下：1.发起方发送SYN数据包给接收方。
2.接收方收到SYN数据包后，向发起方发送SYN-ACK数据包。
3.发起方收到SYN-ACK数据包后，向接收方发送ACK数据包，表示连接已建立。
TCP协议的连接断开过程如下：1.任一方向对方发送FIN数据包。
2.接收方收到FIN数据包后，向发起方发送ACK数据包，表示接收到了关闭请求。
TCPIP协议详解-第十三章IGMP：Internet组管理协议
第13章IGMP ：Internet 组管理协议13.1 引言1 2.4节概述了I P 多播给出，并介绍了D 类I P 地址到以太网地址的映射方式。
也简要说明了在单个物理网络中的多播过程，但当涉及多个网络并且多播数据必须通过路由器转发时，情况会复杂得多。
本章将介绍用于支持主机和路由器进行多播的I n t e r n e t 组管理协议（I G M P ）。
它让一个物理网络上的所有系统知道主机当前所在的多播组。
多播路由器需要这些信息以便知道多播数据报应该向哪些接口转发。
I G M P在RFC 111 2中定义[Deering 1989]。
正如I C M P 一样，I G M P 也被当作I P 层的一部分。
I G M P 报文通过I P 数据报进行传输。
不像我们已经见到的其他协议，I G M P 有固定的报文长度，没有可选数据。
图1 3-1显示了I G M P 报文如何封装在I P 数据报中。
I G M P 报文通过I P 首部中协议字段值为2来指明。
13.2 IGMP 报文图1 3-2显示了长度为8字节的I G M P 报文格式。
图13-2 IGMP 报文的字段格式这是版本为1的I G M P 。
I G M P 类型为1说明是由多播路由器发出的查询报文，为2说明是主机发出的报告报文。
检验和的计算和I C M P 协议相同。
组地址为D 类I P 地址。
在查询报文中组地址设置为0，在报告报文中组地址为要参加的组地址。
在下一节中，当介绍I G M P 如何操作时，我们将会更详细地了解它们。
13.3 IGMP 协议13.3.1 加入一个多播组多播的基础就是一个进程的概念（使用的术语进程是指操作系统执行的一个程序），该进程在一个主机的给定接口上加入了一个多播组。
在一个给定接口上的多播组中的成员是动态图13-1 IGMP 报文封装在IP 数据报中IP 数据报IP 首部IGMP 报文20字节8字节4位IGMP版本(1)4位IGMP 类型(1-2)未用检验和32位组地址(D 类IP 地址)8字节的—它随时因进程加入和离开多播组而变化。
tcpip协议定义
TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）协议是互联网上数据通信的基础协议，它定义了数据在网络中的传输方式和规则。
TCP/IP协议簇包括多个协议，其中两个主要的协议是TCP（Transmission Control Protocol）和IP（Internet Protocol）。
以下是TCP/IP协议的基本定义：1. IP协议（Internet Protocol）：- IP协议定义了数据在网络中的寻址和路由方式。
它负责将数据分割成小的数据包，并确保这些数据包正确地传输到目标地址。
IP协议的主要版本有IPv4和IPv6。
2. TCP协议（Transmission Control Protocol）：- TCP协议是一个面向连接的协议，负责在网络上可靠地传输数据。
它通过创建一个可靠的、面向连接的通信管道，确保数据的完整性和有序性。
TCP协议通过三次握手建立连接，提供流控制、拥塞控制等机制，确保数据的正确传递。
3. UDP协议（User Datagram Protocol）：-UDP协议是一个无连接的协议，相比TCP更为轻量级。
它不保证数据的可靠性和有序性，但传输速度更快。
UDP常用于实时性要求较高的应用，如音频和视频传输。
4. ICMP协议（Internet Control Message Protocol）：-ICMP协议是用于在网络上传递错误消息的协议。
它通常由网络设备用于报告错误、测试网络连接和执行网络诊断。
5. ARP协议（Address Resolution Protocol）：-ARP协议用于将IP地址映射为物理硬件地址（如MAC地址）。
它通过广播在网络上查询目标设备的MAC地址。
6. DHCP协议（Dynamic Host Configuration Protocol）：- DHCP协议用于动态分配IP地址和其他网络配置信息给网络上的设备。
tcpip的名词解释
tcpip的名词解释TCP/IP是一种计算机网络协议，是互联网的核心协议。
它由两个协议组成：传输控制协议（TCP）和Internet协议（IP）。
TCP/IP协议族定义了如何在网络中传输和处理数据。
1. IP协议Internet协议（IP）是TCP/IP协议族中最重要的协议之一。
它负责将数据分解成小的数据包，并将其从发送端传输到接收端。
IP协议使用IP地址来标识每个计算机在网络中的唯一位置，以便数据包能够准确地路由到目标地址。
IP协议还负责数据包的分片和重组，以确保有效的传输。
2. TCP协议传输控制协议（TCP）是TCP/IP协议族中的另一个关键协议。
它在IP协议的基础上提供可靠的数据传输服务。
TCP协议负责将数据分割成小的数据段，并通过网络传输到目标计算机。
它使用序列号和确认机制来确保数据的可靠性、完整性和顺序。
如果数据丢失或出现错误，TCP会自动重新发送数据，直到接收方正确接收。
3. 数据包在TCP/IP协议中，数据被分割成称为数据包的小块进行传输。
数据包由包头和包体组成。
包头包含了发送和接收端的IP地址、端口号、数据长度等信息，用于数据传输的控制和管理。
包体则是真正要传输的数据内容。
4. 端口端口是TCP/IP协议中用于标识应用程序或服务的数字。
每个计算机有65535个端口号，其中一部分被预留给特定的服务或协议使用。
例如，HTTP通常使用端口号80，FTP使用端口号20和21。
通过端口号，计算机可以将传入的数据包正确路由到相应的应用程序或服务。
5. DNS域名系统（DNS）是TCP/IP网络中用于将域名转换为IP地址的分布式数据库系统。
因为人们更容易记住域名而不是IP地址，所以DNS系统允许使用域名访问网站或服务。
当用户输入一个域名时，计算机会向DNS服务器发送请求，DNS服务器会返回与该域名对应的IP地址。
6. 路由器路由器是连接不同网络的设备，用于转发数据包。
它基于目标IP地址和路由表来确定数据包的下一跳路径。
internet的基础协议
internet的基础协议
Internet基础协议是指实现Internet互联的底层通信协议，其中包括Internet协议（IP）、传输控制协议（TCP）、用户数据报协议（UDP）以及有限状态协议（FTP）等。
1.Internet协议（IP）：Internet协议（IP）是一种低层网络传输协议，它是将数据包从源主机发送到目的主机的基础。
它使用不同的分组格式来封装数据，并在每个分组中添加必要的控制信息，如源和目的地址，以便对网络上传输的数据进行必要的处理。
2.传输控制协议（TCP）：传输控制协议（TCP）是一种面向连接的协议，用于在网络上传输数据，它使用三次握手确认双方的连接，并且采用可靠的数据流传输方式，确保数据的准确性和完整性。
3.用户数据报协议（UDP）：用户数据报协议（UDP）是一种无连接协议，它不需要在传输前进行连接，而是直接将数据包发送到目标主机，其传输效率比TCP协议高，但也存在数据丢失和数据乱序的问题。
4.有限状态协议（FTP）：有限状态协议（FTP）是一种文件传输协议，它可以实现远程文件传输，并且支持文件的传输、更新、删除、重命名等操作。
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网络层
应用层 传输层 网络层 网络接口层
Internet Protocol (IP) 地址解析/反向解析协议（ARP/RARP） 互联网控制消息协议（ICMP）
该层实现主机到主机的通信能力，包含 路由、转发功能，编址三项主要功能。
IP数据包格式
0
16
31
版本(4) 头TCP/IP数据流封装过程： PDU
应用层 用户数据
User data
用户数据
应用层
TCP层 TCP段
segment
TCP段 TCP层
IP层
IP包
网络 接口层
实际物理 网络的帧
packet
frame bits
IP包
IP层
网络
实际物理 网络的帧
接口层
应用层
应用层
传输层 网络层 网络接口层
标识符 (16)
TTL存活时间 (8)
协议(8)
标志 (3)
总长度 (16) 片偏移 (13)
报头校验和 (16)
源IP地址 (32)
目的IP地址 (32)
Options＋Padding
数据
协议类型字段
传输层 网络层
TCP 6
UDP 17 IP
协议号
通过协议类型的内容决定目的地的上层协议类型，以进 行正确的分组交付。
Autonomous System 65000
Autonomous System 65501
AS内部使用相同的路由协议交换路由信息。
AS 内部使用相同策略、相同路径度量方法来选路、处理分组
AS之间通过外部网关协议交互路由信息。
基于AS的互联网结构
R1
R3
AS 1 R2
AS 2 R4
R5
R6
两台AS边界路由器之间的链路可 以是一条点到点的直连链路，也 可以是一条由两层网络提供的虚 拟链路（如Ethernet、ATM、FR 等）。
Application Transport
1
ICMP
IP
Data Link
Physical
ICMP
Destination Unreachable Echo (Ping) Other
ICMP工作在网络层，实际中扮演 了网络层的差错报告机制
ICMP差错消息的含义
常见错误消息表
错误消息
可能的问题
Destination host unreachable
文件传输
- TFTP - FTP E-Mail - SMTP 远程登录
- Telnet 网络管理
- SNMP 名称管理
- DNS
传输层
应用层 传输层 网络层 网络接口层
Transmission Control Protocol (TCP)
User Datagram Protocol (UDP)
端口号
31
源端口 (16)
目的端口 (16)
序列号 (32)
首部长度 (4字节单
位)
确认号 (32)
保留(6)
Flags (6)
TCP校验和 (16)
窗口大小 (16) 紧急指针(16)
Options＋ Padding
数据
UDP用户报文协议
Bit 0
Bit 15 Bit 16
Bit 31
Source port (16) Length (16)
Ethernet PPP FR ATM X.25
HDLC E1
TCP/IP Model
T
H T T p
F T P
S M T P
e l n e
t
T F T p
S N M p
D H C P
B O O T P
TCP
UDP
ICMP IP ARP
TCP/IP的典型沙漏模型
提供应用进 程使用网络 服务的接口
提进务提主信供程供机服进通主的务程信机通（到服到编 址、路由 二和进转制发数功据能） 流传输，物 理介质访问 控制
Internet的物理组件
主机：属于终端单元 路由器和交换机（数据链路层交换机）：属于网络 单元 安全设备：防火墙，IDS/IPS等
AS系统
AS ( Autonomous System）是由一个机构管理控制的路由器 和网络的集合，由唯一的AS 号标识（最大为65535）。
IGPs: RIP, OSPF, IS-IS EGPs: BGP，EGP
WiFi
BTS
GPRS Network
ISP2 Backbone Network
GGSN
ISP3 Backbone Network
主要内容
1.1 Internet概述
1.2 TCP/IP协议基础
1.3 个人、家庭和小型办公网络的接入 1.4 双绞线的制作实验
TCP/IP与OSI参考模型比较
OSI Model 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
Destination port (16) Checksum (16)
8 Bytes
Data (if any)
无序号及确认 不可靠、面向无连接 开销小、快速
TCP/UDP比较
是否面向连接 是否提高可靠性
是否流量控制 传输速度 协议开销
TCP 面向连接 可靠传输 流量控制
慢 大
UDP 无连接 不提供可靠性 不提供流量控制
Unknown host hostname
Request timed out
通常是在源端到目的地之间的路由出 现了故障。
Internet
一个新的AS只要连接到另一个 已经连接在Internet上的AS网 络，它就成为了Internet的一 部分 ！
基于ISP互联的网络结构
Campus Network
Metropolitan Network
ISP1 Backbone Network
S
L C
RAS
DSLAM
Metropolitan Network
Internet与TCP/IP协议基础
主要内容
1.1 Internet概述
1.2 TCP/IP协议基础 1.3 个人、家庭和小型办公网络的接入 1.4 双绞线的制作实验
Internet的定义
定义：采用TCP/IP协议的全球计算机网络互联系统， 即公众互联网，也叫“network of networks”。 Internet互联了数以亿计的终端设备，这些设备可以 是PC、服务器、TV、PDA、蜂窝手机等。 Internet与传统电话网的最大区别： 通用性 开放性
F Application T
Layer P
TSD E MN LT S NP E T
TS FN TM PP
21 23 25
Transport
Layer
TCP
53 69 161 UDP
端口号
➢ 端口号用来标示互相通信的应用进程 ➢ 服务器一般都是通过知名端口号来识别应用进程的
TCP传输控制协议
0
16