TCP-IP基础知识

DNS IP地址用于IP及IP以上的高层协议中, 其 目的在于屏蔽物理地址的细节, 在网间网内部提 供一种全局性的通用地址, IP地址为上层软件设 计实现提供了很大方便. 然而, 对于一般用户来 说,IP地址还是太抽象, 难于记忆也难于理解. 为了向用户提供一种直观明白的主机标识 符, TCP/IP专门设计一种字符型的主机名字机制, 这就是本节将要谈到的DNS(Domain Name System, 域名系统).
序号
在资料传输时，TCP将上 层应用程式传来的资料 以 8 bits（即 1 byte）为单位给予 一个计数的号码 即每个序 号均分别代表 1 byte 的资料 ，如此即可运用序号进行资 料传输的管理， 在连接设定 时，双方的序号必须是同步 的，以後根据发送的资料量 对序号进行加法运算。
d.核对和检查
2.可靠传输
TCP是一个完整传输协定的典范，采用下列最 基本的可靠性技术，达成其可靠传输的机制 应答确认 超时重传 序号管理 核对和检查
a.应答确认
当传送的资料送达接收方时，让发送方知道资料已 经送达了，发送方发出资料後，要等待此一应答确认， 收到应答确认後才再发出下一个资料，因此，可靠性较 高，此种一来一往的机制俗称「握手」(Shake Hand)。
TCP/IP协议基础知识
TCP (Transmission Control Protocol)传输控制协议 IP (Internet Protocol)网间协议 ARP (Address Resolution Protocol) 地址解析协议 RARP (Reverse Address Resolution Protocol)逆地址解 析协议 DNS (Domain Name System)域名系统
IP地址：
Internet上主机的地址是由一个32 位的二 进制数组成的号码，例如服务器主机地址为： 10000110001001010101000000000001。为便 于记忆，将这组32位的二进制数分成4组，每组8 位，中间用小数点分隔，上述地址就转换为： 134.37.87.1这就是IP地址。
TCP的主要特征
连接导向 可靠传输 流量控制 全双工 缓冲传输
1.连接导向
所谓连线导向(connection-oriented)系指TCP首先利用 控制资讯和对方建立连线，也就是连线前的握手 (handshake)动作，之後再传送资料，最後还有终止连线 的动作。 TCP三次握手(three-wayhandshake)建立连线，首先， 由客户端向伺服端发出SYN讯息，表示要求建立TCP连 线，若伺服端接受连线，则回应SYN/ACK讯息，客户端 收到之後再回应ACK讯息，然後即可开始传送资料。
IP协议
Internet上使用的一个关键的底层协议是网际协议，通 常称IP协议。IP非常详细的规定了计算机在通信时应遵循 的规则。例如，分组包的组成，如何传送、如何接受等问 题。它是网络层的协议，是逐跳的协议（Hop-by-hoy).
主机与主机地址：
与Internet相连的任何一台计算机都称为主机。 为了实现各主机之间的通信，Internet 上的每个主机必须 有一个地址，而且地址不允许重复。前面讲过，在网络 上传输数据采用的分组传送，每一个数据分组的开头都 必须包含一些附加信息，这些附加信息中最重要的就是 发送数据的主机地址（称为源地址）和接收数据的主机 地址（称为目标地址）。
c.序号管理
当发送方在发出资料後，若收不到应答确认， 则进行重发处理，然而，有时候也会因为某些原因， 使得应答确认封包的到达延迟，资料重发後才收到应 答确认的封包，此种情况下，接收方将会接收到重复 的资料，为避免因此造成上 层应用程式发生混乱，维持 正常的连接，必须把重复收 到的资料舍弃掉，为此必须 有一种对已收到 的资料进 行识别，判断其是否必要的 机制，TCP运用序号（ Sequence Number）管理的 方式达成此一机制
TCP的协定分层原则
设计分层协定时，接收方第N层协定收到的 物件（object）应当与发送方第N层协定发送的物 件完全一致，此种设计方式使得设计者每次仅需 关注一层协定，不必考虑低层的行为。举例而言 ，虽然在实际的运作上，传输层的TCP协定接收 来自上层应用程式的资料并将之切分为合适的片 段（segment），并加上适当的头（header）资料 後，交由下层的网路层，链结层进行资料的传输 工作。
TCP协议
TCP的基本概念 TCP的协定分层原则 TCP的资料传输流程与资料封装的方式 TCP的主要特征 TCP的传Transmission Control Protocol）传 输控制协定，为端对端（end-to-end）传输层 内最重要的协定之 一。TCP为通讯两端的应用 程式提供可靠的（reliable）位元资料流 （ byte-stream）；与UDP（User Datagram Protocol）同为担负应用层与网路层间资料传 输工作的 重要协 定。由於TCP常与IP搭配进行 资料传输工作，因此合称为TCP/IP协定群。
因为有些网络上主机多，有的网络上主机少，所以网络可分为三种 规模：
•大型网络为Ａ类网络 •中型网络为Ｂ类网络 •小型网络为Ｃ类网络
当用十进制数表示时，每8位二进制数可表示 0~255，除去0和255有特殊用途外，实际可用空间数 为1~254。这时地址空间情况如下表所示：
网络 Ａ类网络 Ｂ类网络 Ｃ类网络 网络数 126 16256 2064512 主机数 16387064 64516 254 主机总数 2064770064 1048872096 524386048
ARP和RARP IP地址将网络地址隐藏起来, 使网间网表现出统 一的地址格式. 但在实际进行通讯时,物理网络所使用的 依然是物理地址, IP地址是不能被物理层所识别的. 这 样在网间网中存在两种地址,二者之间要建立映射关系, 这是地址统一所必须付出的代价. 地址之间的映射叫地址解析(resolotion), 包括两 方面的内容: 从网间网地址到物理地址的映射和从物理 地址到网间网地址的映射. 关于两种地址间的映射, TCP/IP专门提供了两个协议: ARP(Address Resolution Protocol, 地址解析协议), 用于从网间网地址到物理地 址的映射;RARP(Reverse Address Resolution Protocol, 逆向地址解析协议), 用于从物理地址到网间 网地址的映射。
IP地址与寻径： 我们知道,不同的物理网络技术有不同的编 址方式;不同物理网络中的主机,有不同的物理网 络地址. 网间网技术是将不同物理网络技术统一 起来的高层软件技术,在统一的过程中, 首先要解 决的就是地址的统一问题. 网间网技术采用一种 全局通用的地址格式, 为全网的每一网络和主机 都分配一个网间网地址(IP地址),以此屏蔽物理网 络地址的差异。
IP地址也可以看成是由网络号码与主机号码两部 分组成。网络号码用于区别连接在Internet上的无数个网 络，主机号码用于区分该网络上的主机。例如： Ip:134.37.87.1 , mask :255.255.255.0 •网络号码：134.37.87.0 表示服务器所拥有的地址段； •主机号码：1 表示服务器的主机号 •合起来的IP地址： 134..37.87.1表示Internet某台主机 的地址。
b.超时重传
TCP另一个确保资料正确传输的技巧是正 向认可与重传(PAR)机制，发送端若於指定时 段内未收到另一端对於已送出资料段的认可 讯息时（有发送封包丢失及应答确认丢失两 种情况），会重新送出相同的资料段，TCP将 重复尝试数次，直到对方回应认可讯息之後 再送出下个资料段，若重复尝试失败，则TCP 将通知应用层“失去连线”这类的讯息。
当接收端收到一段资料即会回应一个认可(ACK)讯 息，其中包含所收到资料段序号+1的认可号码 (acknowledgement number)。TCP在回应认可讯息时还使 用一种挟带(piggy backing)技巧将认可讯息附带在可能 有的资料段中一并传给对方，如此可降低单独的认可讯 息对网路频宽的耗费。
TCP的资料传输流程与资料封装的方式
数据资料流动则是由发源层依序传至最底层，之 後透过传输介质送抵对方的最底层，再依序传至目标 层，每一层将资料传至下一层之前会先於其资料区块 的前端附加一称作表头（header）的控制资讯，此表 头记录了该数据块相对於该层的特性及资讯，每一层 会将上一层传来的资料连同其表头一同视为上层的资 料，并附加该层的表头之後再送至下一层，这种资料 封装(encapsulation)过程大抵上与OSI描述的相同，当 资料送抵对方时也会发生解封装(decapsulation)动作 ，意即，每一层由下一层收到资料之後，会先剥去该 层的表头，之後再将剩余的部份送至上一层
4.全双工连接
TCP资料流服务允许全双工传输， 在应用程式行程看来，全双工连接含两个 独立的反向资料流，二者无明显的相互作 用。
5.缓冲传输
为提高效率，减少网路传输次数，协定软 体通常在资料流中收集到足够的资料构成一个相 当大的资料区块後才发送出去，如此一来，即使 应用程式每次产生一个位元组的资料流，协定软 体也能保证高效率的传输，反之当应用程式产生 大资料量的资料流时 协定软体则将之分成较小 的片段以便传输。
TCP采用核对合(checksum)计算资 料段的正确性该核对合位於资料段的表 头，当TCP收到资料段时，会将它所计 算的合与表头的核对合相比对，若相同 ，则送出认可讯息，表示接收无误，否 则忽略该资料段，在一小段时间的等待 之後，对方会再次送来同一个资料段
3.流量控制
TCP运用滑动窗(slidingwindow)的方式进行流 量控制。由於每个资料段在被送出之後不会立即抵达 目标，而是会有一段时间的旅行，为避免因等待接收 端的认可讯息所造成的闲置，发送端可在未收到前一 个资料段的认可讯息的情况下持续发送数个资料段， 此处的数个即是所谓的滑动窗长度。 TCP的滑动窗(Sliding Window)