TCPIP详解-卷一-协议-第一章-概述-2.3尾部封装
TCP和IP协议详解
TCP和IP协议详解一、TCP/IP模型TCP/IP协议模型（Transmission Control Protocol/Internet Protocol），包含了一系列构成互联网基础的网络协议，是Internet的核心协议。
基于TCP/IP的参考模型将协议分成四个层次，它们分别是链路层、网络层、传输层和应用层。
下图表示TCP/IP模型与OSI模型各层的对照关系。
TCP/IP协议族按照层次由上到下，层层包装。
最上面的是应用层，这里面有http，ftp,等等我们熟悉的协议。
而第二层则是传输层，著名的TCP和UDP协议就在这个层次。
第三层是网络层，IP协议就在这里，它负责对数据加上IP地址和其他的数据以确定传输的目标。
第四层是数据链路层，这个层次为待传送的数据加入一个以太网协议头，并进行CRC编码，为最后的数据传输做准备。
上图清楚地表示了TCP/IP协议中每个层的作用，而TCP/IP协议通信的过程其实就对应着数据入栈与出栈的过程。
入栈的过程，数据发送方每层不断地封装首部与尾部，添加一些传输的信息，确保能传输到目的地。
出栈的过程，数据接收方每层不断地拆除首部与尾部，得到最终传输的数据。
上图以HTTP协议为例，具体说明。
二、数据链路层物理层负责0、1比特流与物理设备电压高低、光的闪灭之间的互换。
数据链路层负责将0、1序列划分为数据帧从一个节点传输到临近的另一个节点,这些节点是通过MAC来唯一标识的(MAC,物理地址，一个主机会有一个MAC地址)。
封装成帧: 把网络层数据报加头和尾，封装成帧,帧头中包括源MAC地址和目的MAC地址。
透明传输:零比特填充、转义字符。
可靠传输: 在出错率很低的链路上很少用，但是无线链路WLAN会保证可靠传输。
差错检测(CRC):接收者检测错误,如果发现差错，丢弃该帧。
三、网络层1.IP协议IP协议是TCP/IP协议的核心，所有的TCP，UDP，IMCP，IGMP的数据都以IP数据格式传输。
计算机网络：TCPIP协议栈概述
计算机⽹络：TCPIP协议栈概述⽬录参考模型在⽹络刚刚被搞出来的年代，通常只有同⼀个⼚家⽣产的设备才能彼此通信，不同的⼚家的设备不能兼容。
这是因为没有统⼀的标准去要求不同的⼚家按照相同的⽅式进⾏通信，所以不同的⼚家都闭门造车。
为了解决这个问题，后来就产⽣出参考模型的概念。
参考模型是描述如何完成通信的概念模型，它指出了完成⾼效通信所需要的全部步骤，并将这些步骤划分为称之为“层”的逻辑组。
分层最⼤的优点是为上层隐藏下层的细节，即对于开发者来说，如果他们要开发或实现某⼀层的协议，则他们只需要考虑这⼀层的功能即可。
其它层都⽆需考虑，因为其它层的功能有其它层的协议来完成，上层只需要调⽤下层的接⼝即可。
参考模型的优点如下：1. 将⽹络通信过程划分为更⼩、更简单的组件，使得组件的开发、设计和排错更为⽅便；2. 通过标准化⽹络组件，让不同的⼚商能够协作开发；3. 定义了模型每层执⾏的功能，从⽽⿎励了⾏业标准化；4. 让不同类型的⽹络硬件和软件能够彼此通信；5. 避免让对⼀层的修改影响其它层，从⽽避免妨碍开发⼯作。
协议计算机⽹络中的数据交换必须遵守事先约定好的规则，这些规则明确规定了所交换的数据的格式以及有关的同步问题，⽹络协议 (network protocol)是为进⾏⽹络中的数据交换⽽建⽴的规则、标准或约定。
⽹络协议有 3 个要素：1. 语法：数据与控制信息的结构或格式；2. 语义：需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应；3. 同步：事件实现顺序的详细说明。
OSI 模型OSI 模型旨在以协议的形式帮助⼚商⽣产兼容的⽹络设备和软件，让不同⼚商的⽹络能够协同⼯作。
同时对于⽤户⽽⾔，OSI 能帮助不同的主机之间传输数据。
OSI 并⾮是具体的模型，⽽是⼀组指导原则，开发者以此为依据开发⽹络应⽤。
同时它也提供了框架，指导如何制定和实施⽹络标准、制造设备，以及制定⽹络互联的⽅案。
OSI 模型包含 7 层，上三层指定了终端中应⽤程序如何彼此通信，以及如何与⽤户交互，下四层指定了如何进⾏端到端数据传输。
TCPIP
定义TCP/IP 是供已连接因特网的计算机进行通信的通信协议。
TCP/IP 指传输控制协议/网际协议(Transmission Control Protocol / Internet Protocol)。
TCP/IP 定义了电子设备（比如计算机）如何连入因特网，以及数据如何在它们之间传输的标准。
TCP/IP（传输控制协议/网际协议）是互联网中的基本通信语言或协议。
在私网中，它也被用作通信协议。
当你直接网络连接时，你的计算机应提供一个TCP/IP程序的副本，此时接收你所发送的信息的计算机也应有一个TCP/IP程序的副本。
TCP/IP是一个两层的程序。
高层为传输控制协议，它负责聚集信息或把文件拆分成更小的包。
这些包通过网络传送到接收端的TCP层，接收端的TCP层把包还原为原始文件。
低层是网际协议，它处理每个包的地址部分，使这些包正确的到达目的地。
网络上的网关计算机根据信息的地址来进行路由选择。
即使来自同一文件的分包路由也有可能不同，但最后会在目的地汇合。
TCP/IP使用客户端/服务器模式进行通信。
TCP/IP通信是点对点的，意思是通信是网络中的一台主机与另一台主机之间的。
TCP/IP与上层应用程序之间可以说是―没有国籍的‖，因为每个客户请求都被看做是与上一个请求无关的。
正是它们之间的―无国籍的‖释放了网络路径，才是每个人都可以连续不断的使用网络。
许多用户熟悉使用TCP/IP协议的高层应用协议。
包括万维网的超文本传输协议（HTTP），文件传输协议（FTP），远程网络访问协议(Teln et)和简单邮件传输协议（SMTP）。
这些协议通常和TCP/IP协议打包在一起。
使用模拟电话调制解调器连接网络的个人电脑通常是使用串行线路接口协议（SLIP）和点对点协议（P2P）。
这些协议压缩IP包后通过拨号电话线发送到对方的调制解调器中。
与TCP/IP协议相关的协议还包括用户数据报协议（UDP），它代替TCP/IP协议来达到特殊的目的。
TCPIP网络协议技术手册
TCPIP网络协议技术手册随着互联网的迅速发展，TCP/IP网络协议已经成为全球范围内数据通信的基本协议。
作为一本TCP/IP网络协议技术手册，本文将全面介绍TCP/IP网络协议的各个方面，包括协议的基本概念、协议栈结构、各层协议的功能和特点等内容。
本手册旨在帮助读者深入了解TCP/IP 网络协议，提供技术指导和实践经验，以便更好地应用和管理TCP/IP 网络。
一、协议的基本概念1.1 TCP/IP协议的起源TCP/IP协议是由美国国防部高级研究计划局（ARPA）在20世纪70年代初开发的，旨在实现分布式数据网络的互连。
本节将介绍TCP/IP协议的起源、发展和基本原理。
1.2 TCP/IP协议的基本特性TCP/IP协议具有面向连接、可靠性传输、分层结构和互联网架构等特点。
本节将详细解释这些特性，并对TCP/IP协议相比其他网络协议的优势进行分析。
二、协议栈结构及功能2.1 TCP/IP协议栈的结构TCP/IP协议栈由四层组成，分别是网络接口层、互联网层、传输层和应用层。
本节将介绍每一层的功能和作用，并重点阐述各层之间的交互关系。
2.2 网络接口层网络接口层是TCP/IP协议栈的最底层，负责处理物理硬件和局域网之间的数据交换。
本节将讨论以太网、Wi-Fi等常见的网络接口技术，以及网络接口层协议的工作原理。
2.3 互联网层互联网层是TCP/IP协议栈的核心层，主要负责实现分组交换和路由转发。
本节将介绍IP协议的特点和功能，以及网络编址、路由选择和IP数据报的格式等内容。
2.4 传输层传输层负责在源主机和目的主机之间建立端到端的数据传输连接，并提供可靠的数据传输服务。
本节将详细介绍TCP和UDP两种传输协议的特点和应用场景，以及TCP连接建立和终止的过程。
2.5 应用层应用层是TCP/IP协议栈的最高层，提供各种网络应用程序的服务。
本节将介绍常见的应用层协议，如HTTP、FTP、SMTP等，并阐述这些协议的工作原理和功能。
TCPIP协议
TCPIP协议协议名称：TCP/IP协议一、引言TCP/IP协议是互联网的基础协议，它定义了网络通信中的规则和标准。
本协议旨在确保数据在网络中的可靠传输和正确处理。
本协议适用于各种网络环境和应用场景。
二、协议范围本协议适用于所有使用TCP/IP协议栈的网络设备、应用程序和系统。
三、术语定义1. TCP（Transmission Control Protocol）：传输控制协议，用于在网络中可靠地传输数据。
2. IP（Internet Protocol）：网络协议，用于在网络中寻址和路由数据包。
3. 数据包（Packet）：网络通信中的基本单位，包含数据和控制信息。
4. 端口（Port）：用于标识网络通信中的应用程序或服务的地址。
四、协议规范1. TCP连接建立a. 客户端向服务器发送SYN包，请求建立连接。
b. 服务器收到SYN包后，发送SYN-ACK包作为应答。
c. 客户端收到SYN-ACK包后，发送ACK包确认连接建立。
d. 连接建立成功后，客户端和服务器可以开始进行数据传输。
2. 数据传输a. 数据分割：将待传输的数据分割成适当大小的数据包。
b. 数据封装：在数据包中添加必要的控制信息，如源地址、目标地址、序列号等。
c. 数据传输：通过网络将数据包从源地址传输到目标地址。
d. 数据重组：接收方根据序列号将接收到的数据包按序重组成完整的数据。
3. TCP连接维护a. 心跳检测：定期发送心跳包以检测连接是否仍然有效。
b. 超时重传：如果发送方在一定时间内未收到对方的确认包，将重传数据包。
c. 连接关闭：当数据传输完成或发生错误时，通过发送FIN包关闭连接。
5. IP寻址和路由a. IP地址分配：使用DHCP或手动配置方式为设备分配唯一的IP地址。
b. 子网掩码：用于确定IP地址中的网络部分和主机部分。
c. 网关设置：设置默认网关以实现跨网络通信。
d. 路由协议：使用路由协议（如OSPF、BGP等）确定数据包的最佳路径。
TCP系列01—概述及协议头格式
TCP系列01—概述及协议头格式⼀、TCP简单介绍我们经常听⼈说TCP是⼀个⾯向连接的(connection-oriented)、可靠的(reliable)、字节流式(byte stream)传输协议， TCP的这三个特性该怎么理解呢？⾯向连接：在应⽤TCP协议进⾏通信之前双⽅通常需要通过三次握⼿来建⽴TCP连接，连接建⽴后才能进⾏正常的数据传输，因此⼴播和多播不会承载在TCP协议上。
(⾕歌提交了⼀个RFC⽂档，建议在TCP三次握⼿的过程允许SYN数据包中带数据，即 TFO(TCP Fast Open)，⽬前ubuntu14.04已经⽀持该TFO功能)。
但是同时⾯向连接的特性给TCP带来了复杂的连接管理以及⽤于检测连接状态的存活检测机制。
可靠性：由于TCP处于多跳通信的IP层之上，⽽IP层并不提供可靠的传输，因此在TCP层看来就有四种常见传输错误问题，分别是⽐特错误(packet bit errors)、包乱序(packet reordering)、包重复(packet duplication)、丢包(packet erasure或称为packet drops)，TCP要提供可靠的传输，就需要有额外的机制处理这⼏种错误。
因此个⼈理解可靠性体现在三个⽅⾯，⾸先TCP通过超时重传和快速重传两个常见⼿段来保证数据包的正确传输，也就是说接收端在没有收到数据包或者收到错误的数据包的时候会触发发送端的数据包重传(处理⽐特错误和丢包)。
其次TCP接收端会缓存接收到的乱序到达数据，重排序后在向应⽤层提供有序的数据(处理包乱序)。
最后TCP发送端会维持⼀个发送"窗⼝"动态的调整发送速率以适⽤接收端缓存限制和⽹络拥塞情况，避免了⽹络拥塞或者接收端缓存满⽽⼤量丢包的问题(降低丢包率)。
因此可靠性需要TCP协议具有超时与重传管理、窗⼝管理、流量控制、拥塞控制等功能。
另外TFO下TCP有可能向应⽤层提供重复的数据，也就是不可靠传输，但是只会发⽣在连接建⽴阶段，我们后续会进⾏介绍。
TCPIP协议各层详解
TCPIP协议各层详解OSI七层协议互联⽹协议按照功能不同分为osi七层或tcp/ip五层或tcp/ip四层TCP/IP协议毫⽆疑问是互联⽹的基础协议，没有它就根本不可能上⽹，任何和互联⽹有关的操作都离不开TCP/IP协议。
不管是OSI七层模型还是TCP/IP的四层、五层模型，每⼀层中都要⾃⼰的专属协议，完成⾃⼰相应的⼯作以及与上下层级之间进⾏沟通。
由于OSI七层模型为⽹络的标准层次划分，所以我们以OSI 七层模型为例从下向上进⾏⼀⼀介绍。
TCP/IP协议毫⽆疑问是互联⽹的基础协议，没有它就根本不可能上⽹，任何和互联⽹有关的操作都离不开TCP/IP协议。
不管是OSI七层模型还是TCP/IP的四层、五层模型，每⼀层中都要⾃⼰的专属协议，完成⾃⼰相应的⼯作以及与上下层级之间进⾏沟通。
tcp/ip是个协议组，它可以分为4个层次，即⽹路接⼝层，⽹络层，传输层，以及应⽤层，在⽹络层有IP协议、ICMP协议、ARP协议、RARP协议和BOOTP协议。
在传输层有TCP，UDP协议⽽在应⽤层有HTTP，FTP，DNS等协议因此HTTP本⾝就是⼀个协议，是从WEB服务器端传输超⽂本，到本地浏览器的⼀个传输协议OSI模型OSI/RM协议是由ISO（国际标准化组织）制定的，它需要三个基本的功能：提供给开发者⼀个休息的，通⽤的概念以便开发完善，可以⽤来解释连接不同系统的框架。
OSI模型定义了不同计算机互联的标准，是设计和描述计算机⽹络通信的基本框架。
OSI模型把⽹络通信的基本框架⼯作分为7层，分别是物理层，数据链路层，⽹络层，传输层，会话层，表⽰层和应⽤层(1)(Physical Layer)孤⽴的计算机之间要想⼀起玩，就必须接⼊internet，⾔外之意就是计算机之间必须完成组⽹物理层功能：主要是基于电器特性发送⾼低电压(电信号)，⾼电压对应数字1，低电压对应数字0物理层是OSI参考模型的最低层，它利⽤传输介质为数据链路层提供物理连接。
TCP-IP基本原理
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2 IP协议及IP地址
2.1 IP协议简介
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IP协议是TCP/IP协议族中最为核心的协议 。所有的TCP、UDP 、 ICMP及IGMP数据都 以IP数据报格式传输。IP提供的不可靠、无连接的数据报传送服务使得各种各样的物理 网络只要能够提供数据报传输就能够互联，这成为Internet在数年间就风靡全球的主要 原因。 不可靠（unreliable）：是它不能保证IP数据报能成功地到达目的地。IP仅提供尽最大 努力投递（best-effort delivery）的传输服务。如果发生某种错误时，如某个路由器暂 时用完了缓冲区， IP有一个简单的错误处理算法：丢弃该数据报，然后发送 ICMP 消 息报给发送端。任何要求的可靠性必须由上层来提供（如TCP）。 无连接（connectionless）：是IP并不维护任何关于后续数据报的状态信息。每个数 据报的处理是相互独立的。这也说明，IP数据报可以不按发送顺序接收。如果发送端向 相同的接收端发送两个连续的数据报（先是A ，然后是 B），每个数据报都是独立地进 行路由选择，可能选择不同的路线，因此B可能在 A 到达之前先到达。 IP提供了三个重要的定义： （1）IP 定义了在整个TCP/IP互联网上数据传输所用的基本单元，因此它规定了互联网 上传输数据的确切格式； （2）IP 软件完成路由选择的功能，选择一个数据发送的路径； （3）除了数据格式和路由选择的精确而正式的定义外，IP还包括了一组嵌入了不可靠 分组投递思想的规则，这些规则指明了主机和路由器应该如何处理分组、和实际如何发 出错误信息以及在什么情况下可以放弃分组。
备注：
· 网络接口层 它只是要求能够提供给其上层--网络层一个访问接口，以便在其上传递IP分组。由于这一 层次未被定义，所以其具体的实现方法将随着网络类型的不同而不同。 · 互联网层 它接受来自传输层的请求，传输某个具有目的地址信息的分组。该层把分组封装到 IP 数 据报中，填入数据报的首部（也称为报头），使用路由算法来选择是直接把数据报发送 到目标机还是把数据报发送给路由器，然后把数据报交给下面的网络接口层中的对应网 络接口模块。该层还有处理接收到的数据报，检验其正确性，使用路由算法来决定对数 据报是否在本地进行处理还是继续向前传送。 · 传输层 TCP协议是一个面向连接的、可靠的协议。它将一台主机发出的字节流无差错地发往互 联网上的其他主机。在发送端，它负责把上层传送下来的字节流分成报文段并传递给下 层。在接收端，它负责把收到的报文进行重组后递交给上层。TCP协议还要处理端到端 的流量控制，以避免缓慢接收的接收方没有足够的缓冲区接收发送方发送的大量数据。 UDP协议是一个不可靠的、无连接协议，主要适用于不需要对报文进行排序和流量控制 的场合。 · 应用层 其中，有基于TCP协议的，如文件传输协议（File Transfer Protocol，FTP）、虚拟终 端协议（TELNET）、超文本链接协议（Hyper Text Transfer Protocol,HTTP）,简单邮 件传输协议(Simple Mail Transport Protocol,smtp)；也有基于UDP协议的，如网络文 件系统（Network File System NFS)、简单网络管理协议（Simple Network Management Protocol SNMP）、域名系统（Domain Name Server DNS)以及简单文 件传输系统（The Trivial File Transfer Protocol TFTP）。
计算机网络——TCPIP协议简述
计算机网络——TCPIP协议简述1.1.TCP/IP协议简介tcp/ip协议运行在各种操作系统上的一种网络通信协议，各个系统通过实现tcp/ip的相关协议，来达到相互之间通信的目的。
1.2.TCP/IP协议分层细节网络协议通常都是分层开发，各个层负责其相对应的任务，TCP/IP协议也不例外。
例如，TCP/IP协议的链路层负责保证局域网内的通信，网络层负责保证跨局域网之间的通信。
具体的分层细节如下：链路层：有时也称作数据链路层或网络接口层，通常包括操作系统中的设备驱动程序和计算机中对应的网络接口卡。
它们一起处理与电缆（或其他任何传输媒介）的物理接口细节。
网络层：有时也称作互联网层，处理分组在网络中的活动，例如分组（分组可以理解为一条在网络中传输的报文）的选路。
在TCP/IP 协议族中，网络层协议包括IP协议（网际协议），ICMP协议（常用的ping程序便是通过这个协议实现），以及IGMP协议（负责组播选路转发的相关协议）。
传输层：有时也称作运输层，运输层主要为两台主机上的应用程序提供端到端的通信（注意运输层负责的是应用程序之间的通信，而主机到主机之间的通信由链路层与网络层负责）。
在TCP/IP协议族中，有两个互不相同的传输协议：TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）。
TCP为两台主机提供高可靠性的数据通信（TCP提供的服务是可靠的，即只要是TCP承载的协议报文，除非网络不通，否则网络报文必定能正常送达目的主机，这是由于网络层的IP服务时不可靠的）。
它所做的工作包括把应用程序交给它的数据分成合适的小块交给下面的网络层，确认接收到的分组，设置发送最后确认分组的超时时钟等。
由于运输层提供了高可靠性的端到端的通信，因此应用层可以忽略所有这些细节。
而另一方面，UDP则为应用层提供一种非常简单的服务。
它只是把称作数据报的分组从一台主机发送到另一台主机，但并不保证该数据报能到达另一端（不具备可靠性，需要通过上层协议来保证）。
TCPIP协议介绍
TCPIP协议介绍协议名称：TCP/IP协议介绍一、引言TCP/IP协议是互联网的核心协议之一，它是一种网络通信协议套件，由传输控制协议（TCP）和Internet协议（IP）组成。
本协议旨在提供一种可靠、有序和无差错的数据传输机制，以实现互联网上的各种应用程序之间的通信。
二、协议概述1. 传输控制协议（TCP）TCP是一种面向连接的协议，它通过提供可靠的数据传输机制来确保数据的完整性和顺序性。
TCP使用三次握手建立连接，并使用滑动窗口机制来进行流量控制和拥塞控制。
通过TCP，应用程序可以在网络上建立可靠的通信通道。
2. Internet协议（IP）IP是一种无连接的协议，它负责数据包的传输和路由选择。
IP协议使用IP地址来标识网络中的主机和路由器，并使用路由表来确定数据包的传输路径。
IP 协议还支持分片和重组机制，以便在不同网络之间传输较大的数据包。
三、协议详解1. TCP协议详解(1) 连接建立TCP连接的建立需要进行三次握手。
首先，客户端发送一个带有SYN标志的数据包给服务器，表示请求建立连接。
服务器接收到该数据包后，发送一个带有SYN/ACK标志的数据包给客户端，表示同意建立连接。
最后，客户端发送一个带有ACK标志的数据包给服务器，表示连接建立成功。
(2) 数据传输TCP使用滑动窗口机制来进行流量控制。
发送方将数据划分为多个数据段，并按照顺序发送给接收方。
接收方收到数据段后，发送确认消息给发送方，表示已成功接收。
如果发送方未收到确认消息，将重传相应的数据段。
(3) 连接终止TCP连接的终止需要进行四次挥手。
首先，一方发送一个带有FIN标志的数据包给对方，表示要关闭连接。
对方接收到该数据包后，发送一个带有ACK标志的数据包给发送方，表示已收到关闭请求。
然后，对方发送一个带有FIN标志的数据包给发送方，表示同意关闭连接。
最后，发送方发送一个带有ACK标志的数据包给对方，表示连接已关闭。
2. IP协议详解(1) IP地址IP地址是一个32位的二进制数，通常以点分十进制表示。
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2.3尾部封装
RFC893[LefflerandKarels1984]描述了另一种用于以太网的封装格式，称作尾部封装
（trailerencapsulation）。这是一个早期BSD系统在DECVAX机上运行时的试验格式，它通过调整IP数据报中
字段的次序来提高性能。在以太网数据帧中，开始的那部分是变长的字段（IP首部和TCP首部）。把它们移
到尾部（在CRC之前），这样当把数据复制到内核时，就可以把数据帧中的数据部分映射到一个硬件页面，
节省内存到内存的复制过程。TCP数据报的长度是512字节的整数倍，正好可以用内核中的页表来处理。两
台主机通过协商使用ARP扩展协议对数据帧进行尾部封装。这些数据帧需定义不同的以太网帧类型值。
现在，尾部封装已遭到反对，因此我们不对它举任何例子。有兴趣的读者请参阅RFC893以及文献
[Leffleretal.1989]的11.8节。