计算机网络tcp和ip协议(计算机tcp/ip协议)

TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol，传输控制协议／网际协议）是指能够在多个不同网络间实现信息传输的协议簇。TCP/IP协议不仅仅指的是TCP 和IP两个协议，而是指一个由FTP、SMTP、TCP、UDP、IP等协议构成的协议簇，只是因为在TCP/IP协议中TCP协议和IP协议最具代表性，所以被称为TCP/IP协议。TCP作用：当应用层向TCP层发送用于网间传输的、用8位字节表示的数据流，TCP则把数据流分割成适当长度的报文段，最大传输段大小（MSS）通常受该计算机连接的网络的数据链路层的最大传送单元（MTU）限制。之后TCP把数据包传给IP层，由它来通过网络将包传送给接收端实体的TCP层。IP作用：IP信息包的传送。P信息包的分割与重组。TCP/IP协议缺陷（1）该模型没有明显地区分服务、接口和协议的概念。因此，对于使用新技术来设计新网络，TCP/IP模型不是一个太好的模板。（2）TCP/IP模型完全不是通用的，并且不适合描述除TCP/IP模型之外的任何协议栈。（3）链路层并不是通常意义上的一层。它是一个接口，处于网络层和数据链路层之间。接口和层间的区别是很重要的。以上内容参考百度百科-IP以上内容参考百度百科-TCP以上内容参考百度百科-TCP/IP协议
TCP/IP协议叫做传输控制/网际协议，它是Internet国际互联网络的基础。TCP/IP是网络中使用的基本的通信协议。 虽然从名字上看TCP/IP包括两个协议，传输控制协议（TCP）和网际协议（IP），但TCP/IP实际上是一组协议，它包括上百个各种功能的协议，如：远程登录、文件传输和电子邮件等，而TCP协议和IP协议是保证数据完整传输的两个基本的重要协议。通常说TCP/IP是Internet协议族，而不单单是TCP和IP。 TCP/IP协议的基本传输单位是数据包（datagram）,TCP协议负责把数据分成若干个数据包，并给每个数据包加上包头（就像给一封信加上信封），包头上有相应的编号，以保证在数据接收端能将数据还原为原来的格式，IP协议在每个包头上再加上接收端主机地址，这样数据找到自己要去的地方，如果传输过程中出现数据丢失、数据失真等情况，TCP协议会自动要求数据重新传输，并重新组包。总之，IP协议保证数据的传输，TCP协议保证数据传输的质量。TCP/IP协议数据的传输基于TCP/IP协议的四层结构：应用层、传输层、网络层、接口层，数据在传输时每通过一层就要在数据上加个包头，其中的数据供接收端同一层协议使用，而在接收端，每经过一层要把用过的包头去掉，这样来保证传输数据的格式完全一致。
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网络分层（由下到上）：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。 重点在： 物理层、数据链路层（这两层需要了解基本的原理）、网络层、传输层（这两层需要了解功能作用，原理和相关的一些协议）、应用层（http协议）。开始之前先跟大家说一下协议，很多人不知道协议是什么，尤其是刚接触这方面东西的时候，一听协议，感觉很吊的样子，但是又不知其所云，其实，协议可以理解为：一个双方通信需要共同遵守的规范。记住，在网络分层协议中，所有下层的协议的作用就是为了上层服务，谨记！接下来，我跟大家一一道来，首先登场的是物理层。这一层主要就是跟硬件打交道，这一层也是所有上层的基础。数据链路层强调的是一种传输规范，这是指什么呢？说白了，就是指每次传输的最大容量（最大传输单元），数据组织结构（以太网帧的概念）、传输的目的地等。MAC地址：烧录在网卡ROM中的一串数字，长度48bit。分组交换：较大数组分割为较小数组，依次发送。原因是数据链路层有不定长度的最大传输单元。以太网的帧的概念：前导码（8字节）+本体（首部+数据+FCS）原理：依靠MAC地址决定向哪个端发送数据，需要“转发表”。转发表是交换机自动学习得到的。作用：保证不同数据链路层下数据的可达性。ARP协议（获取MAC地址）和ICMP协议（数据发送异常通知）作用：识别对端信息的地址。地址为32位正整数表示，分为四个部分，每个部分由8位整数组成。说白了，是识别要传输目的地的地址。每位对应十进制范围：0-255。[注]：网络标识和主机标识是为了寻址而发明。A类：第一位为“0”的地址，前8位为网络标识，0.0.0.0-127.0.0.0是A类IP地址的理论范围。B类：前两位为“10”的地址，前16位是网络标识，128.0.0.0-191.255.0.0，主机标识16位。C类：前三位为“110”的地址。前24位网络标识，192.0.0.0-223.255.255.0，主机标识为8位。D类：前4位为“1110”的地址。网络标识为32位，没有主机标识。IP地址长度仅可表达43亿左右的主机数目，（区分网络标识和主机标识）共32位（一段连续的0和一段连续的1）组成，1的长度就表示网络标识的长度。子网掩码的作用是区分IP地址是否在同一子网内。分组数据发送到目标地址的功能，持有路由控制表，它在路由控制表中查找目标IP地址对应的下一个路由器地址。源主机--->网卡--->路由器1（路由器控制表）--->路由器2--->网卡--->目标主机IP协议最大包为2的16次幂，等于65536.接下来介绍几个IP协议相关的协议或技术：将域名转化为IP地址（域名也是分层处理请求的，每一层都有对应的DNS服务器）。通过目标IP地址，定位下一个接收数据包的网络设备（主机或路由器）的MAC地址。在数据链路层发送广播，如果没有ARP技术，就没有办法穿透中间的服务器（ARP请求+ARP应答）。NAT：用于将局域网中的私有地址转换为全局IP地址的技术。每个路由器只有一个对外的全局IP地址，如果一个内网主机都向外通讯，怎么办？就要使用到NATP技术，可转为TCP和UDP端口号。不同的内网IP被转换成同一个公共的IP，但是NAPT技术可以使用不同的端口加以区分。NAT和NAPT都需要路由器内部维护一张转换表。举例：TCP首次SYN时，会生成这个表，关闭连接时会发出FIN包，收到这个包应答时转换表会被删除。定义：实现应用程序之间的通信。TCP：面向有连接的协议，建立连接需要3步，关闭连接需要4步。具备数据重传、流量控制等功能，能正确处理丢包功能并有效利用宽带。UDP：比较适合做实时视频和音频，效率比TCP高。TCP有5个要素：源IP地址、目标IP地址、源端口号、目标端口号、协议号，同一台机器的端口号可以区分为不同的应用程序。校验和=源IP地址（IP协议首部）+目标IP地址（IP协议首部）+源端口+目标端口包长度=首部长度+数据长度应该可以从下图看出来，TCP的首部比UDP的首部要复杂的多，所以也一定会影响的传输的速度和效率。简单介绍一下首部的相关参数：序列号：发送数据的位置确认应答号：下一次应用接收到的数据的序列号数据偏移：TCP首部的长度，单位为4字节。控制位：长度为8位。窗口大小：用于表示从应答号开始能够接受多少个8位字节。紧急指针：尽在URG控制位为1时有效，表示紧急数据的末尾在TCP数据部分中的位置。接下来最重要的一个技术点来了：以下是通俗话解释连接和断开过程：建立连接的过程：1.client：我要建立连接。2.server：我知道你要建立连接了，我这边没问题。3.client：我了解你知道我要建立连接了，开始通信吧！结束连接的过程：1.client：我要关闭连接了2.server：你那边可以关闭了3.server：我这边也准备关闭了4.client：我已关闭，你可以关闭了[注]：连接是双方面的，所以关闭也是要自行关闭的。数据包重发：保证ACK的值和发送方下次发送数据包的序列号相等。接收方通过TCP首部中的控制位SYN判断这个数据是否曾经接收过？接收过就会舍弃。重传超时时间（RTO）动态改变，略大于连接往返时间（RTT），RTO有自己的估算公式定义：无需等待ACK，可以发送的最大数量。（窗口大小由接收端控制）作用：为了解决发送数据包后，直至ACK确认返回之前，发送端都无法在进行发送的问题。定义：接收端有缓存区数据溢出（如果窗口较大）通俗一点的意思就是让发送方慢一点，免得接收方接收不过来。TCP会慢启动算法得出窗口的大小，对发送数据量进行控制。发送方拥有一个拥塞窗口，对发送的数据量进行控制。TCP协议中的窗口是指：发送方和接收方窗口中的最小值。1.通讯开始，发送方窗口为1。每收到一个ACK确认后，拥塞窗口翻倍。2.由于指数级增长快，很快就会出现确认包超时。3.设置慢启动阈值，它的值为拥塞窗口的大小的一半。4.将拥塞窗口大小设置为1，重新进入慢启动过程。5.慢启动阈值存在，当拥塞窗口大小达到阈值时，不再翻倍，而是线性增长。6.随窗口大小的不断增长，可以收到三次重复的ACK，进入“快速重发”阶段。7.TCp将慢启动阈值设置为当前拥塞窗大小的一半，再将拥塞窗口大小设成阈值大小。 8.拥塞窗口又会线性增加，直至下一次出现3次ACK或者超时。

这部分简要介绍一下TCP/IP的内部结构，为讨论与互联网有关的安全问题打下基础。TCP/IP协议组之所以流行，部分原因是因为它可以用在各种各样的信道和底层协议（例如T1和X.25、以太网以及RS-232串行接口）之上。确切地说，TCP/IP协议是一组包括TCP协议和IP协议，UDP（User Datagram Protocol）协议、ICMP（Internet Control Message Protocol）协议和其他一些协议的协议组。CP/IP协议的组成TCP/IP协议在一定程度上参考了OSI的体系结构。OSI模型共有七层，从下到上分别是物理层、数据链路层、网络层、运输层、会话层、表示层和应用层。（1）应用层、表示层、会话层三个层次提供的服务相差不是很大，所以在TCP/IP协议中，它们被合并为应用层一个层次。（2）由于运输层和网络层在网络协议中的地位十分重要，所以在TCP/IP协议中它们被作为独立的两个层次。以上内容参考：百度百科-TCP/IP协议
TCP/IP协议工作原理： 中译名为传输控制协议/因特网互联协议，又名网络通讯协议，是Internet最基本的协议、Internet国际互联网络的基础，由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成。TCP/IP 定义了电子设备如何连入因特网，以及数据如何在它们之间传输的标准。协议采用了4层的层级结构，每一层都呼叫它的下一层所提供的网络来完成自己的需求。 通俗而言：TCP负责发现传输的问题，一有问题就发出信号，要求重新传输，直到所有数据安全正确地传输到目的地。而IP是给因特网的每一台电脑规定一个地址。
(1) 在源主机上应用层将一串字节流传给传输层； (2) 传输层将字节流分成TCP段，加上TCP包头交给互联网络(IP)层；(3) IP层生成一个包，将TCP段放人其数据域，并加上源和目的主机的IPIP包交给数据链路层；(4) 数据链路层在其帧的数据部分装IP包，发往日的主机或IP路由器；(5) 在目的主机，数据链路层将数据链路层帧头去掉，将IP包交给互联网层；(6) IP层检查IP包头，如果包头中的校验和与计算出来的不一致，则丢弃该包；(7) 如果校验和一致，IP层去掉IP头，将TCP段交给TCP层，TCP层检查顺序号来判断是否为正确的TCP段；(8) TCP层为TCP包头计算TCP头和数据。如果不对，TCP层丢弃这个包，若对，则向源主机发送确认；(9) 在目的主机，TCP层去掉TCP头，将字节流传给应用程序；(10) 于是目的主机收到了源主机发来的字节流，就像直接从源主机发来的一样。 实际上每往下一层，便多加了一个报头，而这个头对上层来说是透明的，上层根本感觉不到下面报头的存在。如下图3-10所示，假设物理网络是以太网，上述基于TCP/IP的文件传输(FTP)应用打包过程便是一个逐层封装的过程，当到达目的主机时，则从下而上去掉包头。
TCP/IP 的工作原理 下面以采用TCP/IP协议传送文件为例，说明TCP/IP的工作原理，其中应用层传输文件采用文件传输协议（FTP）。TCP/IP协议的工作流程如下：●在源主机上，应用层将一串应用数据流传送给传输层。●传输层将应用层的数据流截成分组，并加上TCP报头形成TCP段，送交网络层。●在网络层给TCP段加上包括源、目的主机IP地址的IP报头，生成一个IP数据包，并将IP数据包送交链路层。●链路层在其MAC帧的数据部分装上IP数据包，再加上源、目的主机的MAC地址和帧头，并根据其目的MAC地址，将MAC帧发往目的主机或IP路由器。●在目的主机，链路层将MAC帧的帧头去掉，并将IP数据包送交网络层。●网络层检查IP报头，如果报头中校验和与计算结果不一致，则丢弃该IP数据包；若校验和与计算结果一致，则去掉IP报头，将TCP段送交传输层。●传输层检查顺序号，判断是否是正确的TCP分组，然后检查TCP报头数据。若正确，则向源主机发确认信息；若不正确或丢包，则向源主机要求重发信息。 ●在目的主机，传输层去掉TCP报头，将排好顺序的分组组成应用数据流送给应用程序。这样目的主机接收到的来自源主机的字节流，就像是直接接收来自源主机的字节流一样。

TCP/IP协议（又名：网络通讯协议）即传输控制协议/互联网协议，是一个网络通信模型，以及一整个网络传输协议家族。这一模型是Internet最基本的协议，也是Internet国际互联网络的基础，由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成。 其定义了电子设备如何连入因特网，以及数据如何在它们之间传输的标准。TCP负责发现传输的问题，而IP是给因特网的每一台联网设备规定一个地址。 为了减少网络设计的复杂性，大多数网络都采用分层结构。对于不同的网络，层的数量、名字、内容和功能都不尽相同。在相同的网络中，一台机器上的第N层与另一台机器上的第N层可利用第N层协议进行通信，协议基本上是双方关于如何进行通信所达成的一致。不同机器中包含的对应层的实体叫做对等进程。在对等进程利用协议进行通信时，实际上并不是直接将数据从一台机器的第N层传送到另一台机器的第N层，而是每一层都把数据连同该层的控制信息打包交给它的下一层，它的下一层把这些内容看做数据，再加上它这一层的控制信息一起交给更下一层，依此类推，直到最下层。最下层是物理介质，它进行实际的通信。相邻层之间有接口，接口定义下层向上层提供的原语操作和服务。相邻层之间要交换信息，对等接口必须有一致同意的规则。层和协议的集合被称为网络体系结构。每一层中的活动元素通常称为实体，实体既可以是软件实体，也可以是硬件实体。第N层实体实现的服务被第N+1层所使用。在这种情况下，第N层称为服务提供者，第N+1层称为服务用户。服务是在服务接入点提供给上层使用的。服务可分为面向连接的服务和面向无连接的服务，它在形式上是由一组原语来描述的。这些原语可供访问该服务的用户及其他实体使用。TCP是面向连接的通信协议，通过三次握手建立连接，通讯完成时要拆除连接，由于TCP是面向连接的所以只能用于端到端的通讯。TCP提供的是一种可靠的数据流服务，采用“带重传的肯定确认”技术来实现传输的可靠性。TCP还采用一种称为“滑动窗口”的方式进行流量控制，所谓窗口实际表示接收能力，用以限制发送方的发送速度。如果IP数据包中有已经封好的TCP数据包，那么IP将把它们向‘上’传送到TCP层。TCP将包排序并进行错误检查，同时实现虚电路间的连接。TCP数据包中包括序号和确认，所以未按照顺序收到的包可以被排序，而损坏的包可以被重传。TCP将它的信息送到更高层的应用程序，例如Telnet的服务程序和客户程序。应用程序轮流将信息送回TCP层，TCP层便将它们向下传送到IP层，设备驱动程序和物理介质，最后到接收方。 面向连接的服务（例如 Telnet、 FTP、 rlogin、 X Windows和 SMTP）需要高度的可靠性，所以它们使用了TCP。DNS在某些情况下使用TCP（发送和接收 域名数据库），但使用UDP传送有关单个主机的信息。

TCP/IP协议（又名：网络通讯协议）即传输控制协议/互联网协议，是一个网络通信模型，以及一整个网络传输协议家族。这一模型是Internet最基本的协议，也是Internet国际互联网络的基础，由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成。 其定义了电子设备如何连入因特网，以及数据如何在它们之间传输的标准。TCP负责发现传输的问题，而IP是给因特网的每一台联网设备规定一个地址。 为了减少网络设计的复杂性，大多数网络都采用分层结构。对于不同的网络，层的数量、名字、内容和功能都不尽相同。在相同的网络中，一台机器上的第N层与另一台机器上的第N层可利用第N层协议进行通信，协议基本上是双方关于如何进行通信所达成的一致。不同机器中包含的对应层的实体叫做对等进程。在对等进程利用协议进行通信时，实际上并不是直接将数据从一台机器的第N层传送到另一台机器的第N层，而是每一层都把数据连同该层的控制信息打包交给它的下一层，它的下一层把这些内容看做数据，再加上它这一层的控制信息一起交给更下一层，依此类推，直到最下层。最下层是物理介质，它进行实际的通信。相邻层之间有接口，接口定义下层向上层提供的原语操作和服务。相邻层之间要交换信息，对等接口必须有一致同意的规则。层和协议的集合被称为网络体系结构。每一层中的活动元素通常称为实体，实体既可以是软件实体，也可以是硬件实体。第N层实体实现的服务被第N+1层所使用。在这种情况下，第N层称为服务提供者，第N+1层称为服务用户。服务是在服务接入点提供给上层使用的。服务可分为面向连接的服务和面向无连接的服务，它在形式上是由一组原语来描述的。这些原语可供访问该服务的用户及其他实体使用。TCP是面向连接的通信协议，通过三次握手建立连接，通讯完成时要拆除连接，由于TCP是面向连接的所以只能用于端到端的通讯。TCP提供的是一种可靠的数据流服务，采用“带重传的肯定确认”技术来实现传输的可靠性。TCP还采用一种称为“滑动窗口”的方式进行流量控制，所谓窗口实际表示接收能力，用以限制发送方的发送速度。如果IP数据包中有已经封好的TCP数据包，那么IP将把它们向‘上’传送到TCP层。TCP将包排序并进行错误检查，同时实现虚电路间的连接。TCP数据包中包括序号和确认，所以未按照顺序收到的包可以被排序，而损坏的包可以被重传。TCP将它的信息送到更高层的应用程序，例如Telnet的服务程序和客户程序。应用程序轮流将信息送回TCP层，TCP层便将它们向下传送到IP层，设备驱动程序和物理介质，最后到接收方。 面向连接的服务（例如 Telnet、 FTP、 rlogin、 X Windows和 SMTP）需要高度的可靠性，所以它们使用了TCP。DNS在某些情况下使用TCP（发送和接收 域名数据库），但使用UDP传送有关单个主机的信息。