TCP/IP 读书笔记 | rexmolo の Blog

概述

TCP/IP 分四层：链路层、网络层、运输层、应用层
传输协议：TCP (传输控制协议)、UDP（用户数据报协议）
各类IP地址范围

类型	范围
A	0.0.0 - `127`.255.255.255
B	`128`.0.0 - `191`.255.255.255
C	`192`.0.0 - `223`.255.255.255
D	`224`.0.0 - `239`.255.255.255
E	`240`.0.0 - `247`.255.255.255

TCP和UDP采用16bit端口号识别应用程序
知名 TCP/IP 端口1~1023之间：FTP(21)、Telnet(23)
多数 TCP/IP 临时端口分配 1024-5000之间
Unix下/etc/services包含了熟知的端口号
网络层（IP）提供点到点的服务，运输层（TCP/UDP）提供端到端的服务
使用 TCP/IP 协议的应用程序通常采用两种应用编程接口（API）：socket 和 TLI（运输层接口：Transport Layer Interface）。前者有时称作 “Berkeley socket”

链路层

以太网和IEEE 802封装

链路层三个目的

为 IP 模块发送和接收 IP 数据报
为 ARP 模块发送 ARP 请求和接收 ARP 应答
为 RARP 发送 RARP 请求和接收 RARP 应答

当今 TCP/IP 采用的主要局域网技术为以太网，采用一种称作 CSMA/CD 的媒体介入方法
802.3针对整个 CSMA/CD 网络、802.4针对令牌总线网络、802.5针对令牌环网络

IP：网际协议

不可靠：不保证 IP 数据报能成功到达目的地。错误处理算法：丢弃该数据报之后发送 ICMP 消息给信源端

无连接：IP不维护任何关于后续数据报的状态信息。

TTL（time-to-live）生存时间字段设置了数据报可以经过的最多路由器数。通常由源主机设置（通常为32或64),经过一个路由，值减1，为0时，数据报呗丢弃，并发送ICMP报文通知源主机

IP首部始终是32 bit 的整数倍

为一个网络指定一个路由器，而不必为每个主机指定一个路由器，这是IP路由选择机制的另一个基本特性
子网寻址，A类、B类分配容纳主机数为2的24次方-2和2的16次方-2
点对点链接始终会带来问题，因为它一般在两端都需要IP地址

ARP：地址解析协议

ARP 为 IP 地址到对应的硬件地址之间提供动态映射。
在 ARP 背后有一个基本概念，那就是网络接口有一个硬件地址（一个48 bit的值，标识不同的以太网或令牌环网络接口）。
ARP 的功能是在32 bit的IP地址和采用不同网络技术的硬件地址之间提供动态映射。
ARP 高效运行的关键是由于每个主机上都有一个 ARP 高速缓存,存放了最近 Internet 地址到硬件地址之间的映射记录,每一项的生存时间一般为20分钟
ARP 请求或应答来说，帧类型的值为0x0806
操作字段指出四种操作类型，它们是 ARP 请求（值为1）、ARP 应答（值为2）、RARP 请求（值为3）和 RARP 应答（值为4）
由于 ARP 请求或回答的数据帧长都是42字节（28字节的ARP数据，14字节的以太网帧头,因此，每一帧都必须加入填充字符以达到以太网的最小长度要求：60字节。
大多数的 BSD 实现把完成 TCP 连接请求的时间限制设置为75秒

RARP：逆地址解析协议

RARP 协议是许多无盘系统在引导时用来获取 IP 地址的
RARP 请求或应答的帧类型代码为0x8035，而且 RARP 请求的操作代码为3，应答操作代码为4
RARP 请求以广播方式传送，而 RARP 应答一般是单播(unicast)传送的

ICMP:Internet 控制报文协议

ICMP 经常被认为是IP层的一个组成部分。它传递差错报文以及其他需要注意的信息。ICMP 报文通常被IP层或更高层协议（TCP或UDP）使用。一些 ICMP 报文把差错报文返回给用户进程。

ICMP 报文是在 IP 数据报内部被传输的

Traceroute 程序

开发 Traceroute 程序的原因：

在IP首部选项字段中最多只能存放9个IP地址,不能存放当前大多数的路径

Traceroute 程序只需要目的端运行一个UDP模块—其他不需要任何特殊的服务器应用程序

Traceroute 输出

输出的第1个无标号行给出了目的主机名和其IP地址，指出 traceroute 程序最大的TTL字段值为30。40字节的数据报包含20字节IP首部、8字节的 UDP 首部和12字节的用户数据（12字节的用户数据包含每发一个数据报就加1的序列号，送出 TTL 的副本以及发送数据报的时间）

使用 traceroute 程序的-g选项，可以为宽松的源站选路指明一些中间路由器

IP选路

IP 执行选路机制，而路由守护程序则一般提供选路策略。

netstat

对于一个给定的路由器，可以打印出五种不同的标志（flag）：

U 该路由可以使用。

G 该路由是到一个网关（路由器）。如果没有设置该标志，说明目的地是直接相连的。

H 该路由是到一个主机，也就是说，目的地址是一个完整的主机地址。如果没有设置该标志，说明该路由是到一个网络，而目的地址是一个网络地址：一个网络号，或者网络号与子网号的组合。

D 该路由是由重定向报文创建的（9.5节）。

M 该路由已被重定向报文修改（9.5节）。

对于点对点链路和环回接口来说，路由是到达主机（例如，设置H标志）。对于广播接口来说，如以太网，路由是到达网络。
路由表项的内容：

5bit标志、

目的IP地址（主机、网络或默认）、

下一站路由器的IP地址（间接路由）或者本地接口的IP地址（直接路由）及指向本地接口的指针

动态路由协议

名词解释

IGP （Interior Gateway Protocol）内部网关协议或者叫域内选路协议

OSPF（Open Shortest Path First）开放最短路径优先

EGP (Exterier Gateway Protocol) 外部网关协议

HELLO 1986年在原来NSFNET骨干网上使用的较早的IGP协议

选路信息协议（RIP）—最常用
Internet 是以一组自治系统(AS，Autonomous System)的方式组织的，每个自治系统通常由单个实体管理
常常将一个公司或大学校园定义为一个自治系统。
每个自治系统可以选择该自治系统中各个路由器之间的选路协议。这种协议我们称之为内部网关协议IGP（Interior Gateway Protocol）或域内选路协议（intradomain routing protocol）
Unix 系统上常常运行名为 routed 路由守护程序

UDP:用户数据协议

UDP 不提供可靠性：它把应用程序传给 IP层的数据发送出去，但是并不保证它们能到达目的地
UDP 检验和覆盖 UDP 首部和 UDP 数据
UDP 检验和（事实上，TCP/IP协议簇中所有的检验和）是简单的16 bit和
客户程序使用ephemeral端口号一般在1024～5000之间
尽管IP分片过程看起来是透明的，但有一点让人不想使用它：即使只丢失一片数据也要重传整个数据报，因为 IP 层本身没有超时重传的机制
TCP 有超时和重传机制，但 UDP 没有。一些 UDP 应用程序本身也执行超时和重传
IP 数据报是指 IP 层端到端的传输单元（在分片之前和重新组装之后）
分组是指在 IP 层和链路层之间传送的数据单元。一个分组可以是一个完整的IP数据报，也可以是 IP 数据报的一个分片
理论上，IP 数据报的最大长度是65535字节，这是由 IP 首部16比特总长度字段所限制的
去除20字节的IP首部和8个字节的 UDP 首部，UDP 数据报中用户数据的最长长度为65507字节

广播和多播

广播和多播仅应用于 UDP
对于以太网，当地址中最高字节的最低位设置为1时表示该地址是一个多播地址，用十六进制可表示为 01:00:00:00:00:00（以太网广播地址 ff:ff:ff:ff:ff:ff 可看作是以太网多播地址的特例）
D类IP地址被称为多播组地址

TCP链接的建立与终止

标志	3字符缩写	描述
S	SYN	同步序号
F	FIN	发送方完成数据发送
R	RST	复位链接
P	PSH	尽可能快的将数据送往接收进程
.		以上四个标志比特均置为0

未完待续… …