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TCP/IP协议

一、网络基础知识

1、背景

独立模式->网络互连模式

计算机网络,根据规模分为广域网WAN(Wide Area Network)和局域网LAN(Local Area Network)

2、7个阶段

  • 批处理系统 Batch Processing
    • 事先将用户程序和数据装入卡带或磁带,1950年
  • 分时系统 Time Sharing System
    • 允许多个用户同时操作一台计算机,研究机关,1960年
  • 计算机之间的通信
    • 计算机性能提升、体积小型化、价格下降,一般企业开始使用,1970年
  • 计算机网络的产生
    • 窗口系统的诞生,个人,下载,邮件,1980年
  • 互联网的普及
    • 一人一机,万维网WWW(World Wide Web),1990年
  • 以互联网技术为中心的时代
    • IP(Internet Protocol)诞生,2000年
  • TCP/IP
    • 互联网是由许多独立发展的网络通信技术融合而成,2010年

3、协议

大部分常见的协议都属于TCP/IP协议

简单说,协议就是计算机与计算机之间通过网络实现通信时事先达成的一种约定,相同的协议才能相互通信

分组交换协议是指将大数据分割为一个个包(Packet)的较小单位进行传输

4、协议标准化

国际标准化组织ISO(International Origanizion for Standards) 制定了 开放式通信系统互联参考模型OSI(Open Systems Interconnection)

5、协议分层和OSI参考模型

1、协议分层

  • 分层的优点:可扩展性和灵活性
  • 分层的缺点:每个模块不得不实现相似的处理逻辑

2、OSI参考模型

7个分层

7个分层对应的作用

6、参考模型通信处理举例

7、传输方式的分类

  • 面向有连接型与面向无连接型

  • 电路交换与分组交换

  • 根据接收端数量分类

这里截图有误,右上应该是广播

8、地址

  • 唯一性
  • 层次性

9、网络的构成要素

  • 通信媒介与数据链路
    • 计算机通过电缆相互连接
    • 媒介是电磁波
  • 网卡
    • 网络接口器NIC(Network Information Center)
  • 中继器Repeater
    • 属于OSI第一层--物理层
  • 网桥/2层交换机
    • 属于OSI第二层--数据链路层
  • 路由器/3层交换机
    • 属于OSI第三层--网络层
  • 4~7层交换机
    • 负责处理传输层到应用层的数据,比如防火墙
  • 网关
    • 负责传输层到应用层的数据进行转换和转发,比如代理服务器

二、TCP/IP基础知识

1、TCP/IP与OSI分层模型

2、TCP/IP分层模型与通信示例

三、数据链路

1、Mac地址

  • 用于识别数据链路中互联的节点
  • 长48比特
  • 使用网卡的情况下,会烧入到ROM中,是唯一的

2、半双工与全双工

  • 半双工:只发送或接收
  • 全双工:既可以发送数据也可以接收数据

3、以太网帧格式

4、无线通信

四、IP协议

1、IP基础知识

  • 属于网络层
  • 主要由IP和ICMP组成
  • IPv4和IPv6
  • IP三大作用块:IP寻址、路由、IP分包组包
  • IP属于面向无连接型:一是为了简化,二是为了提速

2、IP地址基础知识

  • IP地址由网络地址和主机地址组成

3、IPv6

五、IP协议相关技术

1、DNS

  • DNS(Domain Name System)
  • 系统为了自动将主机名转换为具体的IP地址,用了一个叫做hosts的数据库文件

  • 域名 -> t66y.com

2、ARP

  • ARP(Address Resolution Protocol)

从一个IP地址发送ARP请求包以了解其MAC地址,目标地址将自己的MAC地址填入其中的ARP响应包返回到IP地址,因此可以通过ARP从IP地址中获得MAC地址,实现链路内的IP通信

  • RARP

3、ICMP

  • 确认IP包是否成功送达目标地址
  • 通知在发送过程当中IP包被废弃的原因
  • 改善网络设置

4、DHCP

  • DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)

六、TCP与UDP

  • 属于传输层
  • IP首部有个协议字段,用来标识网络层的上一层所采用的是哪一种传输层协议(TCP、UDP)

1、TCP

  • TCP是面向连接的、可靠的流协议
  • 流是不间断的数据结构
  • 将部分控制转移给其他程序去处理,自己只提供作为传输层协议的最基本功能
  • 可以进行丢包重发
  • 只有确认通信对端存在时才会发送数据
  • 三次握手,四次挥手

  • 窗口控制
  • 重发控制
  • 流控制
  • 拥塞控制

2、UDP

  • UDP是不具有可靠性的数据协议
  • 包总量较小的通信,比如DNS、SNMP
  • 视频、音频等多媒体通信
  • 限定于LAN特定网络通信
  • 广播通信

3、端口号

  • 端口号用来识别同一台计算机进行通信的不同应用程序

七、路由协议

八、应用协议

1、远程登录

为了实现分时系统TSS环境

1、TELNET

利用TCP的一条连接,向主机发送文字命令并在主机上执行

2、SSH

加密的远程登录系统,相比TELNET

  • 可以使用更强的认证机制
  • 可以转发文件
  • 可以使用端口转发功能

2、文件传输

FTP利用两天TCP连接进行文件传输

  • 一条用来控制
  • 一条用来数据传输

3、电子邮件

  • SMTP协议事项邮件发送,属于TCP协议
  • 包括邮件地址、数据格式、发送协议
  • POP用于接收电子邮件
  • IMAP同样用于接收电子邮件,由服务器管理

4、WWW

九、网络安全

1、防火墙

为了避免域内受到非法访问,过滤非法的数据包,比如防火长城GFW(Great Firewall of China)

2、VPN

  • IPsec 网络层
  • PPTP 传输层
  • SOCKS V5 应用层

十、参考资料

图解TCP/IP