TCP-IP协议详解(3) IP/ARP/RIP/BGP协议
网络层(network layer)是实现互联网的最重要的一层。正是在网络层面上,各个局域网根据IP协议相互连接,最终构成覆盖全球的Internet。更高层的协议,无论是TCP还是UDP,必须通过网络层的IP数据包(datagram)来传递信息。操作系统也会提供该层的socket,从而允许用户直接操作IP包。 IP数据包是符合IP协议的信息(也就是0/1序列),我们后面简称IP数据包为IP包。IP包分为头部(header)和数据(Data)两部分。数据部分是要传送的信息,头部是为了能够实现传输而附加的信息(这与以太网帧的头部功能相类似,如果对帧感到陌生,可参看 小喇叭 一文)。IP协议可以分为IPv4和IPv6两种。IPv6是改进版本,用于在未来取代IPv4协议。出于本文的目的,我们可以暂时忽略两者的区别,只以IPv4为例。下面是IPv4的格式IPv4包 我们按照4 bytes将整个序列折叠,以便更好的显示与帧类似,IP包的头部也有多个区域。我们将注意力放在红色的发出地(source address)和目的地(destination address)。它们都是IP地址。IPv4的地址为4 bytes的长度(也就是32位)。我们通常将IPv4的地址分为四个十进制的数,每个数的范围为0-255,比如192.0.0.1就是一个IP地址。填写在IP包头部的是该地址的二进制形式。IP地址是全球地址,它可以识别”社区”(局域网)和”房子”(主机)。这是通过将IP地址分类实现的。IP class From To Subnet MaskA 1.0.0.0 126.255.255.255 255.0.0.0B 128.0.0.0 191.255.255.255 255.255.0.0C 192.0.0.0 223.255.255.255 255.255.255.0每个IP地址的32位分为前后两部分,第一部分用来区分局域网,第二个部分用来区分该局域网的主机。子网掩码(Subnet Mask)告诉我们这两部分的分界线,比如255.0.0.0(也就是8个1和24个0)表示前8位用于区分局域网,后24位用于区分主机。由于A、B、C分类是已经规定好的,所以当一个IP地址属于B类范围时,我们就知道它的前16位和后16位分别表示局域网和主机。网络协议概览 中说,IP地址是分配给每个房子(计算机)的“邮编”。但这个说法并不精确。IP地址实际上识别的是网卡(NIC, Network Interface Card)。网卡是计算机的一个硬件,它在接收到网路信息之后,将信息交给计算机(处理器/内存)。当计算机需要发送信息的时候,也要通过网卡发送。一台计算机可以有不只一个网卡,比如笔记本就有一个以太网卡和一个WiFi网卡。计算机在接收或者发送信息的时候,要先决定想要通过哪个网卡。NIC路由器(router)实际上就是一台配备有多个网卡的专用电脑。它让网卡接入到不同的网络中,这样,就构成在 网络协议概览 中所说的邮局。比如下图中位于中间位置的路由器有两个网卡,地址分别为199.165.145.17和199.165.146.3。它们分别接入到两个网络:199.165.145和199.165.146。IP包的传输要通过路由器的接力。每一个主机和路由中都存有一个路由表(routing table)。路由表根据目的地的IP地址,规定了等待发送的IP包所应该走的路线。就好像下图的路标,如果地址是“东京”,那么请转左;如果地址是“悉尼”,那么请向右。A real world routing table比如我们从主机145.17生成发送到146.21的IP包:铺开信纸,写好信的开头(剩下数据部分可以是TCP包,可以是UDP包,也可以是任意乱写的字,我们暂时不关心),注明目的地IP地址(199.165.146.21)和发出地IP地址(199.165.145.17)。主机145.17随后参照自己的routing table,里面有三行记录:145.17 routing table (Genmask为子网掩码,Iface用于说明使用哪个网卡接口)Destination Gateway Genmask Iface199.165.145.0 0.0.0.0 255.255.255.0 eth00.0.0.0 199.165.145.17 0.0.0.0 eth0这里有两行记录。第一行表示,如果IP目的地是199.165.145.0这个网络的主机,那么只需要自己在eth0上的网卡直接传送(“本地社区”:直接送达),不需要前往router(Gateway 0.0.0.0 = “本地送信”)。第二行表示所有不符合第一行的IP目的地,都应该送往Gateway 199.165.145.17,也就是中间router接入在eth0的网卡IP地址(邮局在eth0的分支)。我们的IP包目的地为199.165.146.21,不符合第一行,所以按照第二行,发送到中间的router。主机145.17会将IP包放入帧的payload,并在帧的头部写上199.165.145.17对应的MAC地址,这样,就可以按照 以太网与wifi协议 中的方法在局域网中传送了。中间的router在收到IP包之后(实际上是收到以太协议的帧,然后从帧中的payload读取IP包),提取目的地IP地址,然后对照自己的routing table:Destination Gateway Genmask Iface199.165.145.0 0.0.0.0 255.255.255.0 eth0199.165.146.0 0.0.0.0 255.255.255.0 eth10.0.0.0 199.165.146.8 0.0.0.0 eth1从前两行我们看到,由于router横跨eth0和eth1两个网络,它可以直接通过eth0和eth1上的网卡直接传送IP包。第三行表示,如果是前面两行之外的IP地址,则需要通过eth1,送往199.165.146.8(右边的router)。我们的目的地符合第二行,所以将IP放入一个新的帧中,在帧的头部写上199.165.146.21的MAC地址,直接发往主机146.21。(在Linux下,可以使用$route -n来查看routing table)IP包可以进一步接力,到达更远的主机。IP包从主机出发,根据沿途路由器的routing table指导,在router间接力。IP包最终到达某个router,这个router与目标主机位于一个局域网中,可以直接建立连接层的通信。最后,IP包被送到目标主机。这样一个过程叫做routing(我们就叫IP包接力好了,路由这个词实在是混合了太多的意思)。整个过程中,IP包不断被主机和路由封装入帧(信封)并拆开,然后借助连接层,在局域网的各个NIC之间传送帧。整个过程中,我们的IP包的内容保持完整,没有发生变化。最终的效果是一个IP包从一个主机传送到另一个主机。利用IP包,我们不需要去操心底层(比如连接层)发生了什么。在上面的过程中,我们实际上假设了,每一台主机和路由都能了解局域网内的IP地址和MAC地址的对应关系,这是实现IP包封装(encapsulation)到帧的基本条件。IP地址与MAC地址的对应是通过ARP协议传播到局域网的每个主机和路由。每一台主机或路由中都有一个ARP cache,用以存储局域网内IP地址和MAC地址如何对应。ARP协议(ARP介于连接层和网络层之间,ARP包需要包裹在一个帧中)的工作方式如下:主机会发出一个ARP包,该ARP包中包含有自己的IP地址和MAC地址。通过ARP包,主机以广播的形式询问局域网上所有的主机和路由:我是IP地址xxxx,我的MAC地址是xxxx,有人知道199.165.146.4的MAC地址吗?拥有该IP地址的主机会回复发出请求的主机:哦,我知道,这个IP地址属于我的一个NIC,它的MAC地址是xxxxxx。由于发送ARP请求的主机采取的是广播形式,并附带有自己的IP地址和MAC地址,其他的主机和路由会同时检查自己的ARP cache,如果不符合,则更新自己的ARP cache。这样,经过几次ARP请求之后,ARP cache会达到稳定。如果局域网上设备发生变动,ARP重复上面过程。(在Linux下,可以使用$arp命令来查看ARP的过程。ARP协议只用于IPv4。IPv6使用Neighbor Discovery Protocol来替代ARP的功能。)我们还有另一个假设,就是每个主机和路由上都已经有了合理的routing table。这个routint table描述了网络的拓扑(topology)结构。如果你了解自己的网络连接,可以手写自己主机的routing table。但是,一个路由器可能有多个出口,所以routing table可能会很长。更重要的是,周围连接的其他路由器可能发生变动(比如新增路由器或者路由器坏掉),我们就需要routing table能及时将交通导向其他的出口。我们需要一种更加智能的探测周围的网络拓扑结构,并自动生成routing table。我们以北京地铁为例子。如果从机场前往朝阳门,那么可以采取2号航站楼->>三元桥->>东直门->>朝阳门。2号航站楼和朝阳门分别是出发和目的主机。而三元桥和东直门为中间的两个router。如果三元桥->>东直门段因为维修停运,我们需要更改三元桥的routing table,从而给前往朝阳门的乘客(IP包)指示:请走如下路线三元桥->>芍药居。然后依照芍药居的routing table前往朝阳门(芍药居->>东直门->>朝阳门)。一种用来生成routing table的协议是RIP(Routing Information Protocol)。它通过距离来决定routing table,所以属于distance-vector protocol。对于RIP来说,所谓的距离是从出发地到目的地途径的路由器数目(hop number)。比如上面从机场到朝阳门,按照2号航站楼->>三元桥->>东直门->>朝阳门路线,途径两个路由器,距离为2。我们最初可以手动生成三元桥的routing table。随后,根据RIP协议,三元桥向周围的路由器和主机广播自己前往各个IP的距离(比如到机场=0,团结湖=0,国贸=1,望京西=1,建国门=2)。收到RIP包的路由器和主机根据RIP包和自己到发送RIP包的主机的距离,算出自己前往各个IP的距离。东直门与三元桥的距离为1。东直门收到三元桥的RIP包(到机场的距离为0),那么东直门途径三元桥前往机场的距离为1+0=1。如果东直门自己的RIP记录都比这个远(比如东直门->>芍药居->>三元桥->>机场 = 2)。那么东直门更改自己的routing table:前往机场的交通都发往三元桥而不是芍药居。如果东直门自身的RIP记录并不差,那么东直门保持routing table不变。上述过程在各个点不断重复RIP广播/计算距离/更新routing table的过程,最终所有的主机和路由器都能生成最合理的路径(merge)。(RIP的基本逻辑是:如果A距离B为6,而我距离A为1,那么我途径A到B的距离为7)RIP出于技术上的原因(looping hops),认为距离超过15的IP不可到达。所以RIP更多用于互联网的一部分(比如整个中国电信的网络)。这样一个互联网的部分往往属于同一个ISP或者有同一个管理机构,所以叫做自治系统(AS,autonomous system)。自治系统内部的主机和路由根据通向外部的边界路由器来和其它的自治系统通信。各个边界路由器之间通过BGP(Border Gateway Protocol)来生成自己前往其它AS的routing table,而自治系统内部则参照边界路由器,使用RIP来决定routing table。BGP的基本工作过程与RIP类似,但在考虑距离的同时,也权衡比如政策、连接性能等其他因素,再决定交通的走向(routing table)。我们一开始讲述了IP包根据routing table进行接力的过程。为了顺利实现接力,我们又进一步深入到ARP和RIP/BGP。这三个协议都协助了IP传输。ARP让每台电脑和路由器知道自己局域网内IP地址和MAC地址的对应关系,从而顺利实现IP包到帧的封装。RIP协议可以生成自治系统内部合理的routing table。BGP协议可以生成自治系统外部的routing table。在整个过程中,我们都将注意力放在了IP包大的传输过程中,而故意忽略一些细节。 而上面的IP接力过程适用于IPv6。【TCP/IP详解】系列教程互联网协议入门 1互联网协议入门 2TCP-IP协议详解(1)网络协议概观TCP-IP协议详解(2) 以太网与WiFi协议TCP-IP协议详解(3) IP/ARP/RIP/BGP协议TCP-IP协议详解(4)IPv4与IPv6地址TCP-IP协议详解(5)IP协议详解TCP-IP协议详解(6) ICMP协议TCP-IP协议详解(7) UDP协议TCP-IP协议详解(8) TCP协议与流通信TCP-IP协议详解(9) TCP连接TCP-IP协议详解(10) TCP滑窗管理TCP-IP协议详解(11) TCP重传TCP-IP协议详解(12) TCP堵塞控制TCP-IP协议详解(13) DNS协议TCP-IP协议详解(14) 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tcp连接状态详解
unix的哲学是一切皆文件,可以把socket看成是一种特殊的文件,而一些socket函数就是对其进行的操作api(读/写IO、打开、关闭)。我们知道普通文件的打开操作(open)返回一个文件描述字,与之类似,socket()用于创建一个socket描述符(socket descriptor),它唯一标识一个socket。当我们调用socket创建一个socket时,返回的socket描述字它存在于协议族(address family,AF_XXX)空间中,但没有一个具体的地址。如果想要给它赋值一个地址,就必须调用bind()函数,sockfd即socket描述字,它是通过socket()函数创建了,唯一标识一个socket。bind()函数就是将给这个描述字绑定一个名字。在将一个地址绑定到socket的时候,需要先将主机字节序转换成为网络字节序,而不要假定主机字节序跟网络字节序一样使用的是Big-Endian。由于这个问题曾引发过不少血案,谨记对主机字节序不要做任何假定,务必将其转化为网络字节序再赋给socket。这里的主机字节序就是我们平常说的大端和小端模式:不同的CPU有不同的字节序类型,这些字节序是指整数在内存中保存的顺序,这个叫做主机序。引用标准的Big-Endian和Little-Endian的定义如下:listen函数的第一个参数即为要监听的socket描述字,第二个参数为socket可以接受的排队的最大连接个数。listen函数表示等待客户的连接请求。connect函数的第一个参数即为客户端的socket描述字,第二参数为服务器的socket地址,第三个参数为socket地址的长度。客户端通过调用connect函数来建立与TCP服务器的连接。TCP服务器端依次调用socket()、bind()、listen()之后,就会监听指定的socket地址了。TCP客户端依次调用socket()、connect()之后就向TCP服务器发送连接请求。TCP服务器监听到这个请求之后,就会调用accept()函数去接收请求,这样连接就建立好了(在connect之后就建立好了三次连接),之后就可以开始进行类似于普通文件的网络I/O操作了。如果accpet成功,那么其返回值是由内核自动生成的一个全新的描述字,代表与客户的TCP连接。accept的第一个参数为服务器的socket描述字,是服务器开始调用socket()函数生成的,称为监听socket描述字;而accept函数返回的是已连接的socket描述字。一个服务器通常通常仅仅只创建一个监听socket描述字,它在该服务器的生命周期内一直存在。内核为每个由服务器进程接受的客户连接创建了一个已连接socket描述字,当服务器完成了对某个客户的服务,相应的已连接socket描述字就被关闭。read函数是负责从fd中读取内容.当读成功时,read返回实际所读的字节数,如果返回的值是0表示已经读到文件的结束了,小于0表示出现了错误。如果错误为EINTR说明读是由中断引起的,如果是ECONNREST表示网络连接出了问题。write函数将buf中的nbytes字节内容写入文件描述符fd.成功时返回写的字节数。失败时返回-1,并设置errno变量。 在网络程序中,当我们向套接字文件描述符写时有俩种可能。1)write的返回值大于0,表示写了部分或者是全部的数据。2)返回的值小于0,此时出现了错误在服务器与客户端建立连接之后,会进行一些读写操作,完成了读写操作就要关闭相应的socket描述字,类似于操作完打开的文件要调用fclose关闭打开的文件。close一个TCP socket的缺省行为时把该socket标记为已关闭,然后立即返回到调用进程。该描述字不能再由调用进程使用,也就是说不能再作为read或write的第一个参数close操作只是使相应socket描述字的引用计数-1,只有当引用计数为0的时候,才会触发TCP客户端向服务器发送终止连接请求。我们知道tcp建立连接要进行“三次握手”,即交换三个分组。大致流程如下:客户端向服务器发送一个SYN J服务器向客户端响应一个SYN K,并对SYN J进行确认ACK J+1客户端再想服务器发一个确认ACK K+1socket中TCP的四次握手释放连接详解某个应用进程首先调用close主动关闭连接,这时TCP发送一个FIN M;另一端接收到FIN M之后,执行被动关闭,对这个FIN进行确认。一段时间之后,服务端调用close关闭它的socket。这导致它的TCP也发送一个FIN N;接收到这个FIN的源发送端TCP对它进行确认,这样每个方向上都有一个FIN和ACK。为什么要三次握手由于tcp连接是全双工的,存在着双向的读写通道,每个方向都必须单独进行关闭。当一方完成它的数据发送任务后就可以发送一个FIN来终止这个方向的连接。收到FIN只意味着这个方向上没有数据流动,但并不表示在另一个方向上没有读写,所以要双向的读写关闭需要四次握手,3. time_wait状态如何避免?首先服务器可以设置SO_REUSEADDR套接字选项来通知内核,如果端口忙,但TCP连接位于TIME_WAIT状态时可以重用端口。在一个非常有用的场景就是,如果你的服务器程序停止后想立即重启,而新的套接字依旧希望使用同一端口,此时SO_REUSEADDR选项就可以避免TIME_WAIT状态。1.客户端连接服务器的80服务,这时客户端会启用一个本地的端口访问服务器的80,访问完成后关闭此连接,立刻再次访问服务器的80,这时客户端会启用另一个本地的端口,而不是刚才使用的那个本地端口。原因就是刚才的那个连接还处于TIME_WAIT状态。2.客户端连接服务器的80服务,这时服务器关闭80端口,立即再次重启80端口的服务,这时可能不会成功启动,原因也是服务器的连接还处于TIME_WAIT状态。实战分析:状态描述:CLOSED:无连接是活动的或正在进行LISTEN:服务器在等待进入呼叫SYN_RECV:一个连接请求已经到达,等待确认SYN_SENT:应用已经开始,打开一个连接ESTABLISHED:正常数据传输状态FIN_WAIT1:应用说它已经完成FIN_WAIT2:另一边已同意释放ITMED_WAIT:等待所有分组死掉CLOSING:两边同时尝试关闭TIME_WAIT:另一边已初始化一个释放LAST_ACK:等待所有分组死掉命令解释:如何尽量处理TIMEWAIT过多?编辑内核文件/etc/sysctl.conf,加入以下内容:net.ipv4.tcp_syncookies = 1 表示开启SYN Cookies。当出现SYN等待队列溢出时,启用cookies来处理,可防范少量SYN攻击,默认为0,表示关闭;net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1 表示开启重用。允许将TIME-WAIT sockets重新用于新的TCP连接,默认为0,表示关闭;net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1 表示开启TCP连接中TIME-WAIT sockets的快速回收,默认为0,表示关闭。net.ipv4.tcp_fin_timeout 修改系默认的 TIMEOUT 时间然后执行 /sbin/sysctl -p 让参数生效./etc/sysctl.conf是一个允许改变正在运行中的Linux系统的接口,它包含一些TCP/IP堆栈和虚拟内存系统的高级选项,修改内核参数永久生效。简单来说,就是打开系统的TIMEWAIT重用和快速回收。本文主要讲述了socket的主要api,以及tcp的连接过程和其中各个阶段的连接状态,理解这些是更深入了解tcp的基础!

如何查看tcp连接
在cmd运行窗口中输入DOS命令netstat,即可查看电脑的tcp连接。具体操作请参照以下步骤。1、进入电脑系统后,在键盘上同时按下“win+R”键,调出运行窗口。2、然后在出现的窗口中,输入“cmd”字样,点击确定按钮。3、然后便会进入到cmd的运行界面中,如图所示。4、然后再输入DOS命令【netstat】,再按键盘上的回车键。5、完成以上设置后,即可查看电脑的tcp连接情况。
如何查看tcp连接的几种方法:方法一:通过命令提示符程序(cmd.exe)。第一步,查看TCP连接使用命令netstat -ano -p tcpnetstat -ano | find "ESTABLISHED"注释:1.如果使用find就不用再使用-p来指定是不是tcp协议了。2.参数-o表示显示发起连接的进程的ID(PID)(Displays the owning process ID associated with each connection.)注意:中英文符号的输入差别。第二步,使用tasklist列出发起连接的进程。使用命令:tasklist | find "4288"注释:tasklist命令本身有很可以使用和有用的参数,如使用筛选器(/FI filter)和指定输出格式(/FO format),但这里使用了find,所以依然不需要指定任何参数。方法二:使用PowerShell轻松查看,一行命令出结果。方法三:在图形界面窗口中,通过Windows自带的“资源管理器(Resource Monitor)”来查看TCP连接。较快捷的打开方法是先打开“任务管理器(Task Manager,Ctrl+Shift+Esc)”,然后切换到“性能(Performance)”,在窗口右下角就能找到(可能需要管理员权限)。
建议你可以用抓包软件Wireshark进行抓包,然后进行分析,可以清楚的看到每一次连接(三次握手)和每一次释放(四次握手);包括帧的格式都清楚可见……

15, 专门用于测试两台已配置TCP/IP协议的计算机之间连通性的命令是什么?
ICMP协议,常用命令ping加ip地址。如果以上ping命令均能够得到响应,说明tcp/ip配置能够支持网络通信。否则,针对相应的网络组件进行设置检查。使用netstat工具显示连接统计,可以使用netstat命令显示协议统计信息和当前的tcp/ip连接。netstat -a命令将显示所有连接,而netstat -r显示路由表和活动连接。netstat -e命令将显示 ethernet 统计信息,而netstat -s显示每个协议的统计信息。扩展资料:TCP/IP传输协议,即传输控制/网络协议,也叫作网络通讯协议。它是在网络的使用中的最基本的通信协议。TCP/IP传输协议对互联网中各部分进行通信的标准和方法进行了规定。并且,TCP/IP传输协议是保证网络数据信息及时、完整传输的两个重要的协议。TCP/IP传输协议是严格来说是一个四层的体系结构,应用层、传输层、网络层和数据链路层都包含其中。参考资料来源:百度百科-TCP/IP协议
ping 127.0.0.1 如果可以ping通,则说明本机的TCP /IP 协议是正常的,如果需要测试两台电脑之间的连通性,则可以在1台电脑上ping另外一台电脑的IP
ICMP协议,常用命令ping加ip地址。

如何使用命令查看当前活动的TCP连接、计算机侦听的端口、以太网统计信息、IP路由表等信息?
-a 显示所有连接和监听端口,-b 显示包含于创建每个连接或监听端口的可执行组件。在某些情况下已知可执行组件,拥有多个独立组件,并且在这些情况下,包含于创建连接或监听端口的组件序列被显示。这种情况下,可执行组件名在底部的 [] 中,顶部是其调用的组件,等等,直到 TCP/IP 部分。注意此选项,可能需要很长时间,如果没有足够权限,可能失败。TCP(Transmission Control Protocol 传输控制协议)是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议,由IETF的RFC 793定义。在简化的计算机网络OSI模型中,它完成第四层传输层所指定的功能,用户数据报协议(UDP)是同一层内另一个重要的传输协议。在因特网协议族(Internet protocol suite)中,TCP层是位于IP层之上,应用层之下的中间层。不同主机的应用层之间经常需要可靠的、像管道一样的连接,但是IP层不提供这样的流机制,而是提供不可靠的包交换。
你好! DOS命令:netstatnetstat 主机:查看主机当前的tcp/ip连接状态,如端口的状态。例子:netstat 192.168.1.1返回值有 协议、本地端口地址、端口地址、端口状态输入:netstat ?NETSTAT [-a] [-b] [-e] [-n] [-o] [-p proto] [-r] [-s] [-v] [interval]-a显示所有连接和监听端口。-b显示包含于创建每个连接或监听端口的可执行组件。在某些情况下已知可执行组件拥有多个独立组件,并且在这些情况下包含于创建连接或监听端口的组件序列被显示。这种情况下,可执行组件名在底部的 [] 中,顶部是其调用的组件,等等,直到 TCP/IP 部分。注意此选项可能需要很长时间,如果没有足够权限可能失败。-e显示以太网统计信息。此选项可以与 -s选项组合使用。-n以数字形式显示地址和端口号。-o显示与每个连接相关的所属进程 ID。-p proto显示 proto 指定的协议的连接;proto 可以是下列协议之一: TCP、UDP、TCPv6 或 UDPv6。如果与 -s 选项一起使用以显示按协议统计信息,proto 可以是下列协议之一:IP、IPv6、ICMP、ICMPv6、TCP、TCPv6、UDP 或 UDPv6。-r显示路由表。-s显示按协议统计信息。默认地,显示 IP、IPv6、ICMP、ICMPv6、TCP、TCPv6、UDP 和 UDPv6 的统计信息;-p 选项用于指定默认情况的子集。-v与 -b 选项一起使用时将显示包含于为所有可执行组件创建连接或监听端口的组件。interval重新显示选定统计信息,每次显示之间暂停时间间隔(以秒计)。按 CTRL+C 停止重新显示统计信息。如果省略,netstat 显示当前配置信息(只显示一次) 希望我的回答对你有所帮助~

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