《Linux高性能服务器编程》--TCP/IP协议族

目录

1--TCP/IP协议族

2--数据链路层

3--网络层

4--传输层

5--应用层

6--封装和分用

7--ARP协议的工作原理

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1--TCP/IP协议族

        TCP/IP协议族是一个四层协议系统，自底而上分别是数据链路层、网络层、传输层和应用层；

2--数据链路层

        数据链路层两个常用协议：ARP 协议（地址解析协议）和 RARP 协议（逆地址解析协议）；

        ARP 协议：IP地址转换为物理地址（MAC地址）；

        RARP 协议：用于无盘工作站，由于缺乏存储设备无法记住自身的 IP 地址，需要利用网卡上的物理地址来向网络管理者查询自身的 IP 地址；

3--网络层

        网络层的任务是选择中间结点（路由器），以确定两台主机之间的通信路径；

        网络层的两个常用协议：IP 协议和 ICMP 协议；

        IP 协议使用逐跳的方式来确定通信路径，ICMP 协议用于检测网络连接；

        ICMP 协议使用的报文格式：8位类型 + 8位代码 + 16位检验和 + 报文内容；8位类型字段用于区分报文格式，其将 ICMP 报文划分为差错报文和查询报文两大类；

        差错报文用来回应网络错误：类型 3 表示目标不可到达，类型 5 表示重定向；

        查询报文用来查询网络信息：ping 程序使用类型 8 查看目标是否可到达；

        8 位代码用于进一步细分不同的划分条件；

        16 位校验和字段对整个报文进行循环冗余校验（CRC），以检验报文在传输过程中是否损坏；

4--传输层

        传输层为两台主机上的应用程序提供端到端的通信，常用的协议包括 TCP 协议、UDP 协议和 SCTP 协议；

        TCP 协议（传输控制协议）为应用层提供可靠的、面向连接的和基于流的服务；

        UDP 协议（用户数据报协议）为应用层提供不可靠、无连接和基于数据报的服务；

        SCTP 协议（流控制传输协议），用于在因特网上传输电话信号；

5--应用层

        应用层负责处理应用程序的逻辑，其在用户空间实现；应用层常用的协议包括：telnet 协议、OSPF 协议、DNS 协议；应用层的协议即可以使用 TCP 服务，也可以使用 UDP 服务；

        telnet 协议是一种远程登陆协议，其能在本地完成远程任务；

        OSPF 协议（开放最短路径优先）协议是一种动态路由更新协议，其用于路由器之间的通信，告知对方各自的路由信息；

        DNS 协议提供机器域名到 IP 地址的转换；

6--封装和分用

        每层协议都在上层数据的基础上加上本层的头部信息，以实现本层的功能，这个过程称为封装；经过 TCP 封装后的数据称为 TCP 报文段；经过 UDP 封装后的数据称为 UDP 数据报；经过 IP 封装后的数据称为 IP 数据报；经过数据链路层封装的数据称为帧；帧是最终在物理网络中传送的字节序列；

        当帧到达目的主机时，将沿着协议栈自底向上依次传递，各层协议依次处理帧中本层负责的头部数据，以获取所需的信息，并最终将处理后的帧交给目标应用程序，这个过程称为分用；

7--ARP协议的工作原理

        ARP 协议能够实现任意网络层地址到任意物理地址的转换，其工作原理如下：主机向自己所在的网络广播一个 ARP 请求，该请求包含目标机器的网络地址；网络上其他机器都将收到这个请求，只有被请求的目标机器才会回应一个 ARP 应答，其中应答内容包含自己的物理地址；

        ARP 维护一个高速缓存，其中包含经常访问或最近访问的机器的 IP 地址到物理地址的映射，这样可以避免重复的 ARP 请求，提高发送数据包的速度；