系列之TCP/IP协议-概述（001）

一、引言

TCP/IP协议簇是目前internet网的事实上的协议簇，它相对于国际标准化组织制定的OSI参考模型的七层协议（物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层）不同，它只有四层（链路层、网络层、运输层、应用层）。分层的目的是将一个复杂的问题分解，每一层专注于一个功能点，单一职责。

二、分层

1.四层协议如下：

• 链路层，通常包括设备驱动程序、网络接口卡、传输介质。处理物理接口细节。
• 网络层，处理网络中分组的活动，点到点，点到多端。包括IP协议、ICMP协议、IGMP协议等。
• 运输层，提供两台主机上的两个应用程序的端到端通讯。包括TCP协议、UDP协议。
• 应用层，处理特定应用的细节。如HTTP协议，FTP协议，SSH协议等等。

2.常用协议概览（由下至上）

• ARP协议与RARP协议，用于转换IP地址与MAC地址。
  • ARP协议：地址解析协议（Address Resolution Protocol），IP地址 ---> MAC地址；
  • RARP协议：反地址解析协议（Reverse Address Resolution Protocol），MAC地址 ---> IP地址；
• IP协议是网络层主要协议，ICMP协议是IP协议的附属协议。
  • IP协议：网际协议（Internet Protocol），控制点到点传输。IP传给链路层的数据单元叫IP数据包（IP datagram）。
  • ICMP协议：网络控制消息协议（Internet Control Message Protocol），用于与其他机器交换错误报文信息与其他重要信息。
  • IGMP协议：网际组管理协议（Internet Group Management Protocol），用于把一个UDP数据报多播到多个主机上。
• TCP协议与UDP协议，用于规定传输方式。都是IP协议的上层协议。
  • TCP协议：传输控制协议（Transmission Control Protocol），用于提供端到端的、面向连接的、可靠的、基于字节流的通讯协议。他需要三次握手建立连接，四次握手关闭连接。TCP传给IP的数据单元叫做TCP段（TCP segment）。
  • UDP协议：用户数据报协议（User Datagram Protocol），为应用程序发送/接收数据报（一定字节数的信息单元）。与TCP不同，UDP不是可靠的传输协议。常用的基于UDP的应用协议有DNS协议、TFTP协议等等。UDP传给IP的数据单元叫UDP数据包（UDP datagram）。UDP数据包首部长8字节。
• HTTP协议、DNS协议、FTP协议等，这些协议都有其具体的应用场景。
  • HTTP协议：超文本传输协议（HyperText Transfer Protocol），常用的网站协议。
  • DNS协议：域名解析协议（Domain Name System），只有一个用途，将常见的域名地址（如www.baidu.com）解析成IP地址（如127.0.0.1）。
  • FTP协议：文件传输协议（File Transfer Protocol），正如其名，就是用来传输文件用的。

三、互联网的地址（IP地址）

  internet上的接口都有唯一的一个IP地址。常用的IP地址长度是32bit，这32bit常写成4个十进制数（如127.0.0.1，每一个数最大为255）。如果一台主机有多个网络接口，那么每一个接口对应一个IP地址。所有的IP地址又可以分为三类：单播地址（目的为单个主机）、多播地址（目的为同一组的所有主机）、广播地址（目的为给定网络的所有主机）。

四、端口号

端口号，是用来区分一台或多台主机上的那些应用在通信。你想啊，两台主机通信，每台主机上有n个应用程序在执行，鬼知道是哪个应用程序与哪个应用程序在通信，所以有了端口号。传输层使用16bit来表示端口号。也就是说一台机器最多有六万多个端口号（0~65535）。端口号分类如下：

• 0，为保留端口号，不使用（若发送过程不准备接受回复消息，则可以作为源端口）。
• 知名端口号（1~1023），由Internet号分配机构（Internet Assigned Numbers Authority,IANA）来管理。如 22-SSH、25-SMTP、80-HTTP等等。服务器一般通过知名端口号来标识。查看知名端口分配方式如下：
  • 在Unix/Linix中，输入less /etc/services查看；

  • 查看链接：在线工具-常用端口号；
  • 查看连接：*-TCP/UDP端口列表；
• 零时端口号（1024~5000），系统自动分配的。客户端一般不需要关心它使用的端口号，所以采用临时端口号。
• 其他服务端口号（5001~65535），其他服务端口号（internet上不常用的服务）。如xdebug（PHP代码调试）默认端口号9000、Fiddler（http抓包工具）默认http代理端口号8888等等。

五、客户与服务模型

大部分的网络应用都是使用的客户端+服务器模型。让服务器为客户端提供一些特定服务。通常服务可以分为两类：重复型与并发型

1.重复型服务

  a. 等待一个客户端请求到来。
  b. 处理该客户端请求。
  c. 发送响应给该请求的客户端。
  d. 返回a步骤。
复制代码

当出来一个客户端请求的时候，无法为其他客户端提供服务。

2.并发型服务

  a. 等待一个客户端请求到来。
  b. 启动一个新的服务（进程/线程/任务等）来处理该客户端请求。
     新服务处理该请求返回响应给该请求客户端。
  c. 返回a步骤。
复制代码

并发型服务优点在于可以同时处理多个请求。

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